挥发性有机化合物（VOC）检测：方法、样品准备、检测仪器与标准限值

挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs）是指在常温下极易挥发的有机化合物群体。它们广泛存在于各种日常产品如涂料、清洁剂、燃料以及工业废气中，对环境和人类健康具有潜在的危害。因此，对VOC的检测和控制显得尤为重要。本文将详细介绍VOC的检测方法、样品准备、检测仪器（如气相色谱-质谱联用仪，GC-MS）以及标准限值。

一、VOC检测方法概述

1.1 检测背景

VOC广泛存在于大气中，是重要的空气污染物之一。它们不仅会导致臭氧和二次有机气溶胶的形成，还会引起呼吸道疾病、恶心、头痛等健康问题。因此，科学准确地检测VOC含量对于环境监控和公共健康具有重要意义。

1.2 检测方法

常用的VOC检测方法包括：

气相色谱-质谱联用法（GC-MS）

气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）

光离子化检测器（PID）

高效液相色谱法（HPLC）

其中，GC-MS由于其高灵敏度和高准确性，被广泛应用于VOC的检测。

二、样品准备

2.1 样品采集

2.1.1 环境空气样品

采集设备：使用真空采样器或吸附管进行样品采集。

采集方法：将吸附管或采样袋连接到采样设备上，按规定流速采集一定体积的空气样品。

存储条件：采集后的样品应密封保存，避免光照和高温环境。

2.1.2 固体和液体样品

采集设备：使用不锈钢刮刀或塑料勺采集固体样品，使用吸管或量筒采集液体样品。

采集方法：将样品放入洁净的样品瓶中，密封保存。

存储条件：采集后的样品应避光、低温保存。

2.2 样品处理

2.2.1 固体样品

称量：取一定量的固体样品，准确称量。

溶解：将样品溶解于适当的溶剂中，如乙醇、正己烷等。

过滤：使用0.45 μm的滤膜过滤溶液，去除不溶物。

2.2.2 液体样品

分离：采用液-液萃取法，将样品中的VOC提取出来。

浓缩：使用旋转蒸发器或氮吹仪将萃取液浓缩至一定体积。

过滤：使用0.45 μm的滤膜过滤溶液。

三、检测仪器

3.1 气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）

3.1.1 基本原理

GC-MS将气相色谱（GC）和质谱仪（MS）结合起来，利用气相色谱分离样品中的不同组分，然后通过质谱仪对分离后的组分进行定性和定量分析。

3.1.2 仪器组成

气相色谱部分：

进样口：用于引入样品。

色谱柱：用于分离样品中的各个组分。

检测器：检测分离后的组分，通常使用氢火焰离子化检测器（FID）。

质谱部分：

离子源：将分子电离成带电粒子。

质量分析器：根据质荷比（m/z）分离离子。

检测器：检测离子信号，生成质谱图。

3.1.3 操作步骤

样品进样：将处理后的样品通过进样口引入GC-MS。

色谱分离：样品在色谱柱中被分离，得到不同的色谱峰。

质谱分析：将分离后的组分通过离子源电离，通过质量分析器分离，终在检测器上生成质谱图。

数据处理：通过对质谱图进行分析，确定VOC的种类和含量。

3.2 其他常用检测仪器

四、标准限值

4.1 国内标准

4.1.1 《室内空气质量标准》（GB/T 18883-2002）

4.1.2 《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）

4.2

4.2.1 世界卫生组织（WHO）《空气质量指南》

4.2.2 美国环保署（EPA）《国家环境空气质量标准》

标准限值总结表

五、VOC检测的实际案例及结果分析

5.1 检测案例背景

某城市大气环境质量监测站需要对城区内多个采样点的空气质量进行VOC检测，以评估该区域的空气污染情况。为此，选择使用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对空气样品进行分析。

5.2 样品采集与处理

5.2.1 采集方法

采集设备：使用Tenax吸附管。

采集过程：将吸附管连接到真空采样器上，在各采样点按规定流速采集1小时的空气样品。

样品存储：采集后的吸附管封口，置于4℃冷藏箱中保存。

5.2.2 样品处理

解吸：将吸附管连接到热解吸仪上，设定解吸温度和时间，将吸附的VOC解吸出来。

浓缩：解吸后的样品通过冷阱浓缩，转移到GC-MS进行分析。

5.3 检测方法与结果

5.3.1 检测方法

仪器设置：设定GC-MS的进样口温度、色谱柱温度、离子源温度和质谱扫描范围。

样品进样：将处理好的样品通过自动进样器引入GC-MS进行分析。

数据采集：记录GC-MS的色谱图和质谱图，识别各组分的特征峰。

5.3.2 检测结果

5.4 结果分析

采样点A和C：TVOC、苯、甲苯、二甲苯和甲醛的浓度均符合GB/T 18883-2002和GB 3095-2012的要求，空气质量较好。

采样点B和D：TVOC、苯、甲苯、二甲苯和甲醛的浓度均超标，特别是采样点D的二甲苯和甲醛浓度较高，需进一步调查污染源并采取控制措施。

5.5 建议措施

污染源排查：对采样点B和D附近的可能污染源进行排查，确定污染来源。

污染控制：针对确定的污染源，采取有效的污染控制措施，如安装废气处理设备、改进工艺等。

定期监测：加强对该区域的环境监测，定期进行VOC检测，确保空气质量达标。

结果分析总结表

六、结论

挥发性有机化合物（VOC）的检测对于环境监控和公共健康具有重要意义。GB/T 18883-2002、GB 3095-2012以及如WHO《空气质量指南》和EPA《国家环境空气质量标准》提供了详细的VOC限值标准。本文详细介绍了VOC检测的方法、样品准备、检测仪器（如GC-MS）以及标准限值，并通过实际案例展示了VOC检测的过程和结果分析。通过严格的样品采集、处理和检测，可以准确评估空气中的VOC含量，为污染控制和环境保护提供科学依据。同时，采用环保材料和工艺，积极履行社会责任，能够有效减少VOC排放，保护环境和人类健康。