摘要：揮發(fā)性有機(jī)物是一種普遍存在的有機(jī)污染物,具有較強(qiáng)的刺激性和毒性,對大氣環(huán)境具有較大的影響。大氣中揮發(fā)性有機(jī)物組成復(fù)雜,二次產(chǎn)物多,是空氣中形成光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)物來自機(jī)動車輛、溶劑揮發(fā)以及工業(yè)排放。本文主要闡述了大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的來源及危害,介紹了常用的揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測方法以及相應(yīng)的治理技術(shù),同時指出了環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物需要解決的問題,為大氣環(huán)境質(zhì)量的改善及污染防治提供科學(xué)依據(jù)。
揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs）是指在常溫下，沸點在50～260℃的各種有機(jī)化合物的總稱。揮發(fā)性有機(jī)物包含了各類有機(jī)物，主要成分有非甲烷碳?xì)浠衔?、鹵代烴類、含氧有機(jī)化合物、含氮有機(jī)化合物等[1]。這些物質(zhì)對人體有著巨大的危害，會造成致癌、致突變、致畸等。隨著我國工業(yè)化發(fā)展加快，空氣污染也越來越嚴(yán)重。研究表明，空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物有600 多種，對大氣環(huán)境有著嚴(yán)重的影響。此外，VOCs也是造成PM2.5和O3產(chǎn)生的直接因素之一，成為國內(nèi)外生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者研究的重點之一。
近年來，隨著我國環(huán)保力度的不斷增加，揮發(fā)性有機(jī)物解析研究發(fā)展迅速，人們對不同城市和地區(qū)進(jìn)行了大量的研究。研究表明，不同區(qū)域VOCs種類和組成存在一定差異，但是烷烴、芳香烴、鹵代烴、烯烴、炔烴等在各地普遍存在。到2020 年，中國大氣揮發(fā)性有機(jī)物主要來源為溶劑，工業(yè)源比重上升到24%，機(jī)動車尾氣、燃料燃燒將會下降至11% 和16%。
1 揮發(fā)性有機(jī)物的來源及危害
揮發(fā)性有機(jī)物的熔點低于室溫， 沸點在50～260℃。其來源主要有人為源和天然源，就全球總量而言，天然源排放量要大于人為源。天然源包括植物排放、火山噴發(fā)、森林草原火災(zāi)等，排放量最多的是異戊二烯和單萜烯。人為源可分為固定源、流動源和無組織排放源三類，固定源主要是化石燃料燃燒，溶劑釋放、廢棄物燃燒、石油儲存、鋼鐵工業(yè)、金屬冶煉，還有機(jī)動車、飛機(jī)等交通工具的排放；無組織源排放包括生物質(zhì)燃燒、汽油以及油漆等揮發(fā)。其中，交通運輸是全球最大的揮發(fā)性有機(jī)物排放源，第二是溶劑的使用。
揮發(fā)性有機(jī)物在大氣中含量復(fù)雜，在已經(jīng)確認(rèn)的600多種物質(zhì)中，有20多種為致癌物或致突變物。很多的揮發(fā)性有機(jī)物能夠損壞人體的神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟、肝臟、血液成分和心血管系統(tǒng)，還能夠引起胃腸道紊亂，誘發(fā)免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)及造血系統(tǒng)疾病，造成代謝缺陷。當(dāng)若干種揮發(fā)性有機(jī)物共存于一個空間內(nèi)時，其聯(lián)合毒性作用更強(qiáng)。揮發(fā)性有機(jī)物最為普遍的危害主要是對眼睛、鼻子以及咽喉的刺激，能夠引起眼睛刺痛、眨眼頻繁、流淚，鼻炎干燥、刺痛、鼻塞等癥狀。
2 揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測技術(shù)
2.1 氣相色譜法（GC）
氣相色譜法是現(xiàn)代分析技術(shù)中非常重要的技術(shù)手段之一，它具有高靈敏度、高選擇性、分析速度快及應(yīng)用范圍廣等特點，尤其對異構(gòu)體和多組分的混合物能夠很好地進(jìn)行定性和定量檢測。在針對揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行檢測時，氣相色譜通常與氫火焰離子檢測器（FID）、電子捕獲檢測器（ECD）、質(zhì)譜檢測器（MS）和光離子化檢測器（PID）等進(jìn)行聯(lián)用。針對不同的揮發(fā)性有機(jī)物，人們可以選擇不同的聯(lián)用檢測器，增加氣相色譜的功能和監(jiān)測范圍。例如，氫火焰離子檢測器對烴類有機(jī)物具有較高的檢測靈敏度，而電子捕獲檢測器對鹵代烴和烷基硝酸鹽更靈敏。自從1957年研究人員首次實現(xiàn)了氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用進(jìn)行化學(xué)分析監(jiān)測以來，氣相色譜技術(shù)不斷發(fā)展，日臻完善。同時，人們不斷將新技術(shù)引入氣相色譜技術(shù)中。氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用結(jié)合了混合成分的高效分離能力和純化物的準(zhǔn)確鑒定能力，提高了對復(fù)雜的揮發(fā)性有機(jī)物樣品的檢測能力，避免了氣相色譜定性的局限性。
2.2 高效液相色譜法（HPLC）
高效液相色譜是色譜技術(shù)中一項重要技術(shù)，和氣相色譜不同的是，它以液體為流動相，利用高壓輸液系統(tǒng)，把樣品中不同極性的單一溶劑或者不同比例的混合溶劑等流動相裝入色譜柱中，在柱中進(jìn)行樣品分離，隨后進(jìn)入檢測器進(jìn)行檢測，從而實現(xiàn)對樣品的分離和檢測。高效液相色譜法靈敏度高而且選擇性好，對于空氣中的醛酮類化合物以及類似的揮發(fā)性有機(jī)物有著更好的檢測效果。
2.3 在線監(jiān)測大氣VOCs方法
大氣中揮發(fā)性有機(jī)物活性較高，而且在采集和分析過程中存在很多的干擾因素，因此影響了揮發(fā)性有機(jī)物的分析和檢測，導(dǎo)致分析誤差。在線分析技術(shù)避免了樣品采集過程中的一些干擾因素，使檢測結(jié)果更為準(zhǔn)確。其中，質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜是一種應(yīng)用較多的技術(shù)，主要用于檢測痕量揮發(fā)有機(jī)物的分析，檢測速度快、靈敏度高、分析所需時間短，而且在線采樣無需濃縮，保證結(jié)果更為準(zhǔn)確。
質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜主要由離子源、漂流管和離子檢測系統(tǒng)組成。樣品檢測前首先對揮發(fā)性有機(jī)物樣品進(jìn)行離子化，即使用H3O+ 與揮發(fā)性有機(jī)物樣品反應(yīng)，將其分子轉(zhuǎn)換成離子形態(tài)，然后產(chǎn)生的離子進(jìn)入漂流管末端的治理檢測器進(jìn)行檢測。國外一些研究者利用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜進(jìn)行了大量的研究，有研究者采用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜檢測伊比利亞半島的大氣VOCs 濃度，其中城市地區(qū)的樣品采用四級質(zhì)譜檢測器，鄉(xiāng)村地區(qū)的采用飛行時間質(zhì)譜檢測器進(jìn)行檢測；還有研究者在西班牙巴塞羅那近郊對VOCs 進(jìn)行檢測，研究其日、周和季節(jié)的變化規(guī)律，檢測到的揮發(fā)性有機(jī)物包括甲醛、乙醛、甲醇和異戊二烯等。還有學(xué)者利用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜對墨西哥灣的深水地平線石油泄漏地區(qū)上空的大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，同時與氣相色譜聯(lián)用，識別原油樣品中出現(xiàn)的主要質(zhì)量信號，均取得了良好的檢測效
