VOCs(揮發(fā)性有機(jī)化合物)是指沸點(diǎn)在50～260℃之間、室溫下飽和蒸氣壓超過133.32Pa的易揮發(fā)性化合物。其主要成分為烴類、氧烴類、含鹵烴類、氮烴及硫烴類等,是室內(nèi)外空氣中普遍存在且組成復(fù)雜的一類有機(jī)污染物。室內(nèi)材料包括建筑、裝飾和裝修材料，這些材料在整個(gè)生命周期都能釋放VOCs，是室內(nèi)VOCs的主要釋放源。這些VOCs共存于室內(nèi)環(huán)境中，危害人體健康。室內(nèi)材料釋放VOCs的過程比較復(fù)雜，包括釋放控制過程和非控制過程。不同的材料其釋放控制過程不同，釋放特征也不同，而且影響VOCs釋放的因素有很多，包括環(huán)境參數(shù)以及材料和VOCs自身的物理、化學(xué)性質(zhì)。本文綜述了室內(nèi)VOCs的監(jiān)測分析方法。
1　室內(nèi)VOCs的采樣方法
樣品采樣是測定分析VOCs的第一步。在實(shí)際采樣中,通常用固體吸附劑捕獲空氣中的VOCs。一般要求吸附劑具有吸附容量大、收集效率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。70年代中期,Saalwaechter等曾研究了活性炭吸附—常溫采樣空氣中VOCs的性能。目前國際常用的吸附劑是Tenax、XAD樹脂等。Bishop等研究比較了Tenax2TA、Carbotrap、活性炭、碳分子篩在單層和多層吸附管中的保留能力和熱解析特性,結(jié)果表明在多層采樣分析中,活性炭吸附管可以在高濕度條件下采樣不同范圍和不同濃度的VOCs。Umlauf等介紹了一種吸附采樣器,并采用內(nèi)裝有XAD索格利特萃取管來采樣空氣中的VOCs。Barbard等采用不銹鋼罐、Tenax2TA固體吸收筒和2,42二硝基苯肼浸漬式筒采樣機(jī)動車排放的C20的易揮發(fā)有機(jī)化合物,發(fā)現(xiàn)Tenax筒對樣品儲存的穩(wěn)定性比金屬罐更大,同時(shí)也分析研究了Nafion干燥劑對樣品穩(wěn)定性的作用。Stanetzek應(yīng)用氣相色譜研究了7種吸附物質(zhì),指出AmberliteXAD24及PorapakR最適于采樣極性及非極性低揮發(fā)性化合物,而活性炭只適用于非極性的高揮發(fā)性污染物的有效采樣；其中Tenax2GC不能定量采樣高熔點(diǎn)非極性污染物。
2　室內(nèi)VOCs的分析方法
通常用于分析VOCs的方法有氣相色譜法、高效液相色譜法、氣相色譜2質(zhì)譜法、熒光分光光度法、膜導(dǎo)入質(zhì)譜法等。其中最常用的是氣相色譜法和氣相色譜-譜法。氣相色譜法可以應(yīng)用于分析氣體試樣,也可分析易揮發(fā)或可轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的液體和固體,不僅可分析有機(jī)物,也可分析部分無機(jī)物；在環(huán)境監(jiān)測上可用來直接檢測大氣中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-6～10-9數(shù)量級的污染物。徐曉白等總結(jié)了色譜分析法在我國空氣污染研究中的應(yīng)用；Otson等曾對大氣中醛的測定技術(shù)作過綜述；杜堯國等采用毛細(xì)管氣相色譜法和毛細(xì)管氣相色譜-譜法,結(jié)合低溫吸附、冷凝濃縮等技術(shù)測定大氣中濃度約為mg/m3的氣相有機(jī)物；其他方法有熒光法、膜導(dǎo)入質(zhì)譜法、光聲光譜法等。
3  氣相色譜法
（1）原理  選擇合適的吸附劑（TenaxGC或TenaxTA），用吸附管采集一定體積的空氣樣品，空氣流中的VOCs保留在吸附管中。采樣后，將吸附管加熱，解析VOCs，待測樣品隨惰性載氣進(jìn)入毛細(xì)管氣相色譜儀。用保留時(shí)間定性，峰高或峰面積定量。
采樣前處理和活化采樣管和吸附劑，使干擾減到最?。贿x擇合適的色譜柱和分析條件，本法能將多種揮發(fā)性有機(jī)物分離，使共存物干擾問題得到解決。
（2）適用范圍  本法適用于濃度范圍在0.5μg/m3-100mg/m3之間的空氣中VOCs的測定。本法適用于室內(nèi)、環(huán)境和工作場所空氣，也適用于評價(jià)小型或大型測試艙室內(nèi)材料的釋放。
（3）試劑和材料  分析過程中使用的試劑應(yīng)該為色譜純；如果為分析純，需經(jīng)純化處理，保證色譜分析無雜峰。
① VOCs。為了校正濃度，需要VOCs作為基準(zhǔn)試劑，配成所需濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液或標(biāo)準(zhǔn)氣體，然后采用液體外標(biāo)法或氣體外標(biāo)法將其定量注入吸附管。
② 稀釋溶劑。液體外標(biāo)法所用的稀釋溶劑應(yīng)為色譜純，在色譜流出曲線中應(yīng)與待測化合物分離。
③ 吸附劑。使用的吸附劑粒徑為0.18-0.25mm，吸附劑在裝管前都應(yīng)在其最高使用溫度下，用惰性氣流加熱活化處理過夜。為了防止二次污染，吸附劑應(yīng)在清潔空氣中冷卻至室溫，儲存和裝管。解析溫度應(yīng)低于活化溫度。
④ 純氮：99.99%
（4）儀器和設(shè)備  需要的儀器和設(shè)備有吸附管、注射器、采樣泵、色相氣譜儀、熱解析儀以及液體外標(biāo)法制備標(biāo)準(zhǔn)系列的注射裝置。
   （5）采樣和樣品保存  將吸附管和采樣泵用塑料或硅橡膠管連接。個(gè)體采樣時(shí)，采樣管垂直安裝在呼吸帶；固定位置采樣時(shí)，選用合適的采樣位置。打開采樣泵，調(diào)節(jié)流量以保證在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)獲得所需的采樣體積。記錄采樣開始和結(jié)束的時(shí)間、采樣流量和大氣壓力。采樣后將管取下，密封管的兩端或?qū)⑵浞湃肟煞忾]的金屬或玻璃管中。樣品可保存5天。
   （6）分析步驟
① 樣品的解析和濃縮。將吸附管安裝在熱解析儀上，加熱，使有機(jī)蒸汽從吸附劑上解析下來，并進(jìn)行預(yù)濃縮，載氣流的方向與采樣時(shí)的方向相反。然后再以低流速快速解析，經(jīng)傳輸線進(jìn)入毛細(xì)管氣相色譜儀。傳輸線的溫度應(yīng)足夠高，以防止待測成分凝結(jié)。
② 色譜分析條件?？蛇x用膜厚度為1～5μm、50m×0.22mm的石英柱，固定相可以是二甲基硅氧烷或7%的氰基丙烷、86%的甲基硅氧烷。柱操作條件為程序升溫，初始溫度50℃保持10min，以5℃/min的速率升溫至250℃。
③ 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。用熱解析氣相色譜法分析吸附管標(biāo)準(zhǔn)系列，以扣除空白后峰面積的對數(shù)為縱坐標(biāo)，以待測物質(zhì)量的對數(shù)為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
④ 樣品分析。每支樣品吸附管按照繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作步驟（即相同的解析和濃縮條件及色譜分析條件）進(jìn)行分析，用保留時(shí)間定性，峰面積定量。
   （7）結(jié)果計(jì)算
① 將采樣體積按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積。
 
式中  V0——換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積，L；
      V——采樣體積，L；
      T0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對溫度，273K；
      T——采樣時(shí)的采樣點(diǎn)現(xiàn)場的溫度（t）與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的絕對溫度之和，（t+273）K；
      P0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓力，101.3kPa；
      T——采樣時(shí)的采樣點(diǎn)大氣壓力，kPa；
② 空氣樣品中待測組分的濃度按下式計(jì)算
 
式中  c——空氣樣品中待測組分的濃度，μg/m3；
      F——樣品管中組分的質(zhì)量，μg；
      B——空白管中組分的質(zhì)量，μg
③ TVOC的計(jì)算
a． 應(yīng)對保留時(shí)間在正己烷到正十六烷之間的所有化合物進(jìn)行分析。
b． 計(jì)算TVOC，包括色譜圖中從正己烷到正十六烷之間的所有化合物。
c． 根據(jù)單一的校正曲線，對盡可能多的VOCs定量，至少對10個(gè)最高峰進(jìn)行定量。
d． 計(jì)算已鑒定和定量的VOCs的濃度Sid。
e． 用甲苯的響應(yīng)系數(shù)計(jì)算未鑒定的VOCs的濃度Sun。
f． Sid和Sun之和為TVOC的濃度或TVOC的值。
g． 如果檢測到的化合物超過了b中VOCs定義的范圍，那么這些信息應(yīng)該添加到TVOC值中。
4  光離子化檢測器法
按上面測定TVOC的缺點(diǎn)是需要濃縮采樣后再進(jìn)行熱解析分析，采樣分析過程較繁瑣，分析樣品需要較長時(shí)間，光離子化（PID）法測量VOCs簡便快速，易于普及推廣使用，而且以該原理制成的氣體分析儀已經(jīng)形成較為成熟的產(chǎn)品，像美國的RAE公司等。下面就其原理以及檢測物質(zhì)作簡要的介紹。
（1）原理  選用10.6eV能量的UV燈作為光源，這種高能紫外輻射可使空氣中大多數(shù)有機(jī)物電離，但仍保持空氣中的基本成分如：N2、O2、CO2、H2O不被電離，被測物質(zhì)進(jìn)入離子化室，經(jīng)燈源照射后電離，然后測量電離電流的大小，就可知道TVOC的含量。
光離子化有機(jī)氣體檢測儀的核心部件是UV燈和離子化池，被測物質(zhì)進(jìn)入離子化池，再UV燈的輻射下電離，所形成的電離電流經(jīng)放大后，以數(shù)字信號的形式進(jìn)行顯示。
（2）光離子化法可檢測的物質(zhì)  光離子化檢測儀采用的紫外燈管一般是10.6eV或是11.7eV，而電離電位低于10.6eV或是11.7eV的物質(zhì)均可被光源電離因而可被測量，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測得可被光離子化法可檢測的物質(zhì)有300多種。
4  結(jié)語
   室內(nèi)空氣質(zhì)量問題不僅與環(huán)境科學(xué)有關(guān),而且與建筑技術(shù)、衛(wèi)生學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)以及暖通空調(diào)技術(shù)等都有密切關(guān)系。人體是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng),人對室內(nèi)環(huán)境的感覺和反應(yīng)除了受物理量刺激(如污染物濃度)影響外,還受主觀意識的影響。VOCs作為影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的主要因素,引起了人們的廣泛關(guān)注。室內(nèi)VOCs監(jiān)測分析方法,許多學(xué)者對此進(jìn)行了大量研究工作,取得了一些進(jìn)展。但由于低濃度揮發(fā)性有機(jī)化合物種類繁多,還有許多問題有待進(jìn)一步研究。

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作者資料
第1作者：
楊子學(xué)，男，1981年8月26日生，碩士研究生
上海理工大學(xué)  城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院
200093 上海市軍工路516號455信箱
（021）55273240
E-mail: yzx6066@163.com
其它作者：
姓名：   金  寧  單位：上海理工大學(xué)城建學(xué)院
姓名：   李  洋  單位：上海理工大學(xué)城建學(xué)院
姓名：   鄒志軍  單位：上海理工大學(xué)城建學(xué)院

備注
楊子學(xué)（上海理工大學(xué),城建學(xué)院,上海,200093）
金  寧（上海理工大學(xué),城建學(xué)院,上海,200093）
李  洋（上海理工大學(xué),城建學(xué)院,上海,200093）
鄒志軍（上海理工大學(xué),城建學(xué)院,上海,200093）