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 挥发性有机化合物(VOCs)是指熔点低于室温、沸点范围在50 ~ 260℃的挥发性有机物的总称。VOCs 包括饱和烃及不饱和烃、芳香类、酮、醛、醚、胺类、卤代烃类、硫代烃类、醇类、脂类、肼类等。VOCs 会引起臭氧和光化学烟雾产生,是PM2.5 的重要前体物之一;它具有易于挥发性,恶臭气味,对人体黏膜有刺激性;较高浓度会对人体产生毒害,甚至致癌作用。目前,VOCs 在线监测方法日益受到关注,空气VOCs 在线监测方法主要有气相色谱法、气相色谱- 质谱法、质子转移质谱法和飞行时间质谱法等。

1 气相色谱法(GC)
GC 是一种以气体为流动相的色谱分离技术,在VOCs 在线监测中,应用较多的检测器是FID、PID和ECD。
气相色谱- 氢火焰离子化检测器(GC-FID)FID 是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源,含碳有机物在火焰中燃烧产生离子,在电场作用下,离子
流信号经转换形成色谱峰信号。FID 对含碳有机物的检测有较高的灵敏度,具有结构简单、稳定性好、响应迅速等特点。GC-FID 是空气在线监测的主流监测分析方法,主要应用于石化、印刷、喷涂、农药生产、电子制造、家具制造、制鞋、建材、化工、化学储运、印染等行业。
气相色谱- 光离子化检测器(GC-PIDPID 适用于气相色谱的连续在线监测和应急监测。PID 使用紫外灯(UV)光源将有机物“击碎”成可被检测器检测到的正负离子(离子化),所形成的分子碎片和电子由于分别带有正负电荷,从而在两个电极之间产生电流,检测器将电流信号放大转换为浓度值。PID 对大多数有机物都有响应信号,对苯类、含羰基类化合物等有较高的选择性与分析灵敏度,具有高稳定和高灵敏度的优点。
 
2 气相色谱-质谱法(GC-MS)
色谱高效的分离能力和质谱的定性能力可以优势互补,丰富有机物的结构信息,具有灵敏度高、分离效果好、检出限低、选择性强及多个组分同时分析等优点。GC-MS 可以检测大多数VOCs 组分,但对质量数较小的组分难以检测,且日常维护成本高,对维护人员的经验技术要求较高。相关行业标准有《环境空气 挥发性有机物的测定 吸附管采样- 热脱附 气相色谱- 质谱法》(HJ 644-2013)。

3 质子转移反应质谱(PTR-MS)
PTR-MS 在利用质谱对VOCs 进行测量前,采用软电离技术,利用母体离子与VOCs 反应,把VOCs分子转换成离子,产生的离子进入流动管末端的质谱进行检测。相对于其他检测方法,PTR-MS 具有不需要预处理、测量周期短、易于质谱识别和灵敏度高等优点。PTR-MS 在分析过程中不易受其他物质(如氮气、氧气、二氧化碳等常规组分)干扰,非常适合痕量气体检测。该方法的局限性在于只能通过核质比来区分离子,对于同分异构体有机分子较难区分。

4 飞行时间质谱法(TOF-MS)
飞行时间质谱(TOF-MS)是利用质荷比不同的离子在同样动能和同样距离的条件下,运动速度不同的原理,通过质谱仪对飞行时间的监测来检测物质的方法。与TPR-MS 相比,该技术能够区分同分异构体,适用于VOCs 的痕量分析。TOF-MS 具有检测速度快、质量范围宽、灵敏度高等优点。TOF-MS 的缺点在于易受到干扰离子的影响,在对质谱图的解析时有一定难度。
 
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