挥发性有机化合物 (VOC) 分析

在环境分析领域，挥发性有机化合物、或称挥发性有机污染物的分析通常是指 对 环境 样品中具有以下化学性质的化合物进行的分析：+

• 低沸点（低于200°C）
• 低蒸气压
• 中低等水溶性
• 有机化合物
• 低分子量
• HLC(H)*10-3–10-5 atm*m3/mol'

*亨利定律常数 (H) 范围，定义为从液体挥发到空气的挥发性

• 卤代烃类
• 芳香烃类

• 酮类
• 腈类

• 丙烯酸酯类
• 乙酸酯类

• 醚类
• 硫化物类

在室温下，VOC 的性质使这些化合物从液体或固体形式汽化、蒸发或升华，从而使它们进入大气中。采样方法和萃取技术的设计必须确保从收集到分析这一过程中，对挥发损失进行限制。与 SVOC 分析类似，正在分析的样品类型决定了所需的萃取方法。然而，捕集和分离 VOC 的技术与半挥发性方法截然不同。

用来制备 VOC 并将其转移到仪器进行分析的技术和策略多种多样。尽管也经常使用静态顶空法，但挥发物的分析主要是采用吹扫和捕集然后再进行气相色谱分析 (GC) 或气相色谱质谱联用分析 (GC/MS)。挥发物提取最常见的五种方法如下。

在样品瓶中，通常将样品上方未被占据区域称为顶空。使用静态顶空法，需稍微加热装有样品的密封小瓶，将 VOC 化合物从样品基质中转移出来，使其达到气相平衡。达到稳态后，再收集小瓶内的气相或将其直接转移到仪器进行分析。这种技术通常适用于具有相对较高亨利定律常数的化合物（包括燃料范围内的有机物）。然而，该方法可能不适用于 MTBE 或二溴化乙烯 (EDB)。

也许最常用和最灵敏的挥发物分析技术是吹扫和捕集浓缩，也称为动态顶空采样。

• 将样品放入鼓泡容器中，其中使用氦气或其它惰性气体流从水中吹脱出方法分析物，以鼓泡搅拌整个样品。正如静态顶空法一样，有时会采用加热让 VOC 从液相转移至气相。
• 一旦从样品中释放出来，气相中的 VOC 被转移到吸附剂捕集阱中，并在捕集阱中瞬间结合。
• 然后将捕集阱加热并用载气进行反冲洗，以使分析物进入气相色谱分析。

注意：吹扫后，可对捕集阱进行短时间干式吹扫，以除去水分。

如上文所述，用于检测、鉴定和定量分析 VOC 的最常用技术是气相色谱分析与火焰离子化 (FID)、电子捕获 (ECD) 或质谱 (GC-MS)检测联用。选择检测方法时需要考虑各种分析参数和法规要求。VOC 分析中使用的常见独立 GC 检测器及其亲和性如下表所示。

由于对化合物鉴定的可信度较高，质谱分析通常代替独立的 GC 来检测 VOC。然而如今仍然通过气相色谱检测对大多数挥发物进行常规监测。使用 GC-MS 方法，通过将获得的质谱和保留时间与参考谱图和保留时间进行比较来鉴定分析物，以在相同 GC-MS 条件下获得校准标准品。

监管机构发布了监测环境中挥发性污染物的指导意见。法规通常根据检测方法、目标化合物的用途、化合物结构属性分类以及其他因素等几个标准对 VOC 进行分组。

虽然美国环境保护署 (EPA) 发布了分析挥发性有机化合物的具体方法，但并不是所有监管机构都提供方法指导。欧盟水框架指令 (EUWFD) 提供了未指定具体方法的 VOC 监测限值。选择的分析方法必须符合每个监管机构规定的已公布检测限值和标准。常用的 VOC 分析方法如下。

• TRACE™ 1310 气相色谱仪
• ISQ™ 系列单四极杆 GC-MS 系统
• TriPlus RSH™ 自动进样器
• TriPlus™ 300 顶空自动进样器
• TraceGOLD™ TG-VRX GC 色谱柱