揮發性有機物的氣相色譜分析研究

錢 津 旺

（昆明冶研新材料股份有限公司，云南 曲靖 655000）

揮發性有機物的氣相色譜分析研究

錢 津 旺

（昆明冶研新材料股份有限公司，云南 曲靖 655000）

揮發性有機物（Volatile Organic Compounds,VOCs）是強揮發性有機化學物質的總稱，揮發性有機物在常溫下，是一種逸散性排放的物質，對空氣和環境的污染比較嚴重，對人體的健康也會產生極大的威脅。揮發性有機物主要來源石油化工產品、汽車尾氣、化學溶劑、涂料油漆、廢物處理等等，因此對揮發性有機物的污染受到越來越多的人重視。通過利用氣相色譜對空氣和室內進行測量、分析、研究。

揮發性有機物；氣相色譜；測量；室內空氣；分析研究

隨著工業的快速發展，人們的生活水平逐漸提高，環境和空氣的污染越來越嚴重，揮發性有機物就是空氣污染的主要因素，對環境的影向、對人體的健康造成很大的危害，因此本文通過運用氣相色譜( GC)的檢測方法來測定空氣中揮發性有機物，并且主要以房屋內的空氣為主，進行檢測分析，并且研究了一些相關的預防和控制措施。

1 揮發性有機物的概述

1.1 揮發性有機物的定義

揮發性有機物（Volatile Organic Compounds,VOCs）按照世界衛生組織（WTO）的定義是在常溫常壓下，沸點在50～250 ℃，飽和蒸汽壓超過133.32 Pa的一種蒸汽形式的有機物，是除氧氣、二氧化碳、二元弱酸、金屬碳酸鹽、金屬碳化物和碳酸餒之外，參加大氣光化學反應的任何碳化合物，揮發性有機物（VOC）主要成分由氧烴、鹵化碳鹵代烯烴、脂肪徑、氮烴等徑類化學物質構成，它主要包括：有機胺、酯、酮、醇以及甲苯、三氯苯、氟利昂等等，其中像甲苯、三氯苯、鹵化碳鹵代烯烴這些化合物具有致癌、致畸等毒性［1］。

1.2 揮發性有機物的來源

揮發性有機物的來源比較多，主要來源于工業產品的廢棄物、廢氣、化學溶劑、石油化工的產品、汽車尾氣以及光化學的污染，并且在人們的日常生活中，也存在大量的揮發性有機物比如我們的家具、裝飾品、涂料油漆、家用電器、以及吸煙、采暖、烹調等等散發出來的煙霧中，都存在揮發性有機物，還有像我們日常用的紡織品、化妝品、鞋類、油漆、辦公用品、電子電器等等一些設備都會有揮發性有機物質的。揮發性有機物對人體的危害是很嚴重的，如果室內的揮發性有機物超過一定的范圍（VOC濃度為3.0～25 mg/m3）時，人們會感到頭痛、惡心、四肢無力等癥狀，嚴重時（VOC濃度＞25 mg/m3）會造成記憶力減退、昏迷甚至出現人體抽搐現象等其他的神經毒性作用，長時間在這樣的環境中生活，會導致癌癥、白血病的發生［2］。根據有關部門進行檢測，檢驗，揮發性有機物污染主要有以下八大污染源，見表1。

2 揮發性有機物的測定

2.1 揮發性有機物的檢測和分析法

通常用氣相色譜法、熒光分光光度法、高效液相色譜法、膜導入質譜法、氣象色譜-質譜法等等，最常用的方法是氣相色譜法，氣相色譜法可以用于分析大氣痕量揮發性有機物，也可以進行分析易于發揮的液體或固體，氣相色譜分析法具有很高的靈敏度，是分析揮發性有機物最主要的方法。

表1 八大類污染源的揮發性有機物主要成分Table 1 Eight categories of pollution source of volatile organic components

氣相色譜分析傳統的采樣方式是利用硅膠管和顆粒狀活性炭，運用這樣的采樣方式靈敏度不高，僅可以使用于濃度較高的揮發性有機物的采樣，而運用吸附劑采樣，對濃度比較低的各類揮發性有機物都有很好的吸附能力而且對熱解吸的效率也很高，并且吸附管經過重新活化后可以循環利用，因此這種采樣方式更加適合對揮發性有機物進行檢測。

2.2 氣相色譜法對揮發性有機物的測定

氣相色譜分析法是利用物質的沸點、吸附性質以及物質極性的不同實現混合物的分離，其中檢測過程是： 把需要進行測量的氣體或者樣品在汽化室進行汽化之后被惰性氣體帶到色譜柱內，柱內含有液體或固體吸附劑作為固定相，因為樣品中分為幾個組，每個組內的沸點、吸附性不同，各組分在色譜柱中的運行速度不同，經過一定的時間之后，吸附力比較弱的i組分很容易就被解吸下來，然后流出色譜柱，流出色譜柱之后，就會立即進入檢測器。而吸附力比較強的不容易被解吸下來，等到全部組分被解吸下來之后，根據被解吸的順序，立即進入檢測器，然后進行檢測，記錄下來。這種方法操作簡單，使用起來比較方便，并且設備比較簡單，費用也比較低，并且樣品的保存也比較長，圖1為氣相色譜分析對揮發性有機物的檢測過。

2.3 運用全二維氣相色譜進行檢測

全二維氣相色譜(compre-hensive two-dimensional gas chromatography, GC×GC)是近幾年來在單路氣相色譜的技術上擴展起來的，它比單路氣相色譜的分析速度快、峰容量大、檢測的靈敏度也比較高，并且可以對分析物進行兩支色譜柱的用串聯的方式進行不同的檢測［3］。主要用于石油化廠和環境分析。運用全二維氣相色譜的技術的基本操作方法以及原理：主要是把兩個色譜相柱用串聯的方式進行結合然后構成二維氣相色譜系統，兩個色譜柱之間裝有一個調制器，主要是用來捕集，進行聚焦然后再傳送，經過一支色譜柱分離后，然后進入調制器進行聚焦后，再以脈沖方式傳送到另一支色譜柱內進行分離，然后所有的組分通過第二支色譜柱進到檢測器中，其信號進行系統處理之后得到一個平面二維圖(圖1)。

圖1 氣相色譜檢測流程圖Fig.1 Gas chromatography determination of flow chart

2.4 利用不銹鋼罐采樣技術

利用不銹鋼罐采樣技術是因為此方法具有采集分析方便，并且不會發生光分解現象等優點，而且在采集的樣品中可以進行多次分析研究，在不銹鋼罐采樣的準備以及揮發性有機物的濃度標準可以方便儀器進行校準，保證了揮發性有機物檢測的質量和穩定性。但是這種技術在國內很少使用，并且不銹鋼罐技術的成本比較高，操作也比較復雜，所以這種方法使用的很少，不利于一般的場合使用。

2.5 揮發性有機物的控制技術的評價

揮發性有機物的評價原則主要由針對性、客觀性、全面性這幾個方面，其中全面性主要是在對揮發性有機物進行控制的時候，應該全面考慮到揮發性有機物的控制技術是否可以得到發展，是否經濟可靠，對環境以及人們是否會造成其他的危害等等，應該進行全面性的考慮。

針對性主要是講根據不同的環境以及不的地點應該采取不同的控制技術以及控制方法，進行有針對性的進行選擇評價，比如像揮發性有機物污染比較嚴重的石油化工廠、油漆廠等等一些揮發性有機物濃度比較高的地點就應該選擇不同的治理以及控制方法，而對于像房屋、室內這樣揮發性有機物濃度低、污染物復雜的地點，就應該針對這樣的環境進行治理，進行控制。

對揮發性有機物控制技術評價的影響因素主要是技術因素和經濟因素，還有一些社會因素以及其他的因素等，技術因素的影響主要是因為對揮發性有機物的控制技術有很多種，不同的控制技術之間的操作性、處理效果也有所不同，所以技術因素的影響是揮發性有機物控制技術的主要影響因素。揮發性有機物的控制技術的運行以及技術工程的需要很大的資金投入，所以在進行選擇揮發性有機物的控制技術方面應該充分考慮經濟因素的影響。社會因素主要是揮發性有機物控制技術針對環境的污染和人們的危害得到控制，給環境和人們帶來很大的效益，控制技術不僅有效地控制了揮發性有機物的污染，而且也給社會帶來很大的效益。但是在控制揮發性有機物的污染的同時，還應該注意到揮發性有機物會不會給人們或者環境導致其他的污染，所以對揮發性有機物的控制技術的評價是很重要的。給人們和社會帶來更大的效益。

3 揮發性有機物的危害及控制措施

3.1 揮發性有機物對室內環境造成的危害

人們的生活環境是保證身體健康第一因素，人們的一般大多數時間都是在室內度過的，所以室內的環境對人們來說是非常重要的，衡量室內空氣質量的好壞的標準之一就是衡量室內揮發性有機物的含量，雖然室內的揮發性有機物是痕量，但是其成分卻是相當復雜的，這些揮發性有機物就會隨著人體的呼吸道以及皮膚進入人體內，給人們的健康造成危害，所以對室內揮發性有機物的控制室非常有必要的。

據有關部門進行檢測和調查，剛建好的房屋內空氣中揮發性有機物的濃度嚴重超標，室內主要的揮發性有機污染物以甲醛、乙醛、苯、甲苯和其他的有害污染物，這些有害物質主要來源于裝修的材料、油漆、地板中，其中像甲醛，苯對人體的危害是相當嚴重［4］。

室內空氣揮發性有機物的控制以及測定方法，室內空氣揮發性有機物的含量不高但是其成分復雜，針對室內環境的控制技術主要是氣相色譜法和氣象色譜-質譜法這兩種，不僅可以進行分析有機物而且也可以進行分析無機物，并且針對室內環境的一些液體或固體容易轉換成氣體的污染物進行控制，給人們的休息工作的地點大陸來良好的環境。

3.2 控制揮發性有機物的一些措施

首先在建筑房屋或進行裝修時，應該選擇符合國家標準的材質和注重環保的一些裝修公司，并且應該盡量減少材料的使用量，例如，在裝修時，盡量減少一些裝飾品，并且使用一些節能的燈具，對地板的表面進行一些處理，可以減少揮發性有機物的釋放，應該使用原生態家具，可以用一些玻璃纖維或者玻璃材料代替一些泡沫塑料。在建好之后，要經過一段時間的空置，然后找有關的室內環境檢測部門進行檢測是否符合國家規定的房屋環境質量，從本質上降低揮發性有機物的污染和危害，給人們一個安全的居室。

其次應注意房間的通風換氣，經常開窗換氣，使氣體流通，有利于揮發性有機物以及一些有害的氣體排出、散發，這樣不僅可以使室內空氣新鮮、環境好而且利用人們的健康。在室內可以擺放一些花草，一些花草可以吸附一些有害氣體釋放出氧氣，例如一些吊蘭、常青藤、蘆薈等等，并可以在室外或者門口種植一些月季花、百合花、杜鵑等等，不僅使室內空氣質量好而且可以美化居室，美化環境，減少一些化學裝飾品［5］。

第三盡量減少空氣清新劑、殺蟲劑等化學物品的使用，因為這些含有大量的化學溶劑，這些化學溶劑中含有的揮發性有機物的占有很大的比例。并且也會造成室內環境的質量大大下降。

最后如果條件允許的情況下，也可以運用一些高科技手段，例如光催化氧化技術，如果揮發性有機物吸附在催化劑上面，那么這些揮發性有機物就會產生化學反應，生成一些氧氣或者二氧化碳等，可以使有害物質轉變成有力的物質，并且也可以使用活性炭等一些物理性能，也可以較好的降低室內的揮發性有機物的含量，改善室內環境。

最近幾年來隨著人們的生活提高，對環境的污染問題也越來越重視，只要能夠重視揮發性有機物對身體的危害，并且可以從根本上進行預防，然后再采取一些有效地控制措施，不僅可以給人們一個健康的身體，而且使人們的生活環境得到提高，使人們的身體沒有危害。

4 展 望

揮發性有機物是一種危害性比較大的氣體污染，只要采取有效地控制技術和防治措施，利用科學的技術進行研究控制，才能很好的控制揮發性有機物對人體以及社會的危害，本文主要通過進行研究造成揮發性有機物污染的哥哥因素以及揮發性有機物的污染源的檢測，然后根據不同的污染程度進行不同的控制技術，氣相色譜控制技術是現在最有效的并且使用比較的廣泛的一項控制技術，隨著科學的進步以及人們對環境的關注，對揮發性有機物的控制技術將會越來越先進。給人們一個良好的生活環境。

［1］ 李曉華，陸思華，邵敏．大氣中含氧揮發性有機物（OVOCs）的測量技術[J]. 北京大學學報（自然科學版），2006（4）：1-7．

［2］ 朱漢昌，戴天有．空氣或廢氣中揮發性醛,酮的氣相色譜法測定[J].中國環境檢測，1997（1）：18-20．

［3］ 楊紅梅．空氣中揮發性有機物的熱脫附- 氣相色譜分析[J]. 計量與測試技術，2011（5）：100-102．

［4］ 張建美，鐘寧寧，朱丹．室內空氣揮發性有機物的吸附/ 熱解吸氣相色譜分析方法研究［J］. 長江大學學報（自然科學版），2010(2)：21-24．

［5］ 李海樂 ．室內空氣中可揮發性有機物的危害控制及其測定方法[J] .新疆化工，2010(4)：57-58．

Analysis of Volatile Organic Compounds by Gas Chromatography

QIAN Jin-wang
（Kunming Yeyan New-material Co.,Ltd, Yunnan Qujing 655000，China）

Volatile organic compounds (VOCs) is a general term for strong volatile organic chemicals, volatile organic compounds at room temperature is a fugitive emission of substances, air and environmental pollution is serious,they also have a significant damage to human health. Main sources include petroleum volatile organic chemicals,vehicle exhaust, chemical solvents, paints and coatings, waste disposal, etc., so the pollution of volatile organic compounds is paid much attention to by people .In this paper, volatile organic compounds were determined and analyzed by gas chromatography.

Volatile organic compounds; Gas chromatography; Indoor air; Measurement; Analysis

O 657.7

A

1671-0460（2012）01-0108-03

2011-11-14

錢津旺（1980-），男，云南曲靖人，助理工程師，研究方向：氣相色譜分析。E-mail：749930470@qq.com。