揮発性有機化合物（VOC）分析

環境分析において、VOC 指定、または揮発性有機汚染物質とは、通常、以下の化学的特性を持つ環境サンプルに含まれる化合物の分析を指します。

• 沸点が低い（200 °C 未満）
• 蒸気圧が低い
• 水溶性が低 ～中程度
• 有機化合物
• 分子量が低い
• HLC(H)*10-3–10-5 atm*m3/mol'

*液体から気体への揮発性として定義されたヘンリー則定数（H）範囲

コミュニティに参加する

• ハロゲン化炭化水素
• 芳香族化合物

• ケトン
• ニトリル

• アクリレート
• 酢酸塩

• エーテル
• 硫化物

室温では、VOC の特性により、これらの化合物が気化、蒸発、または液体／固体から昇華し、空気中に逃げてしまいます。サンプリング方法および抽出手法は、採取から分析まで揮発損失を制限するように作る必要があります。SVOC 分析と同様に、分析対象のサンプルの種類により、必要な抽出法が決まります。しかし、VOC の捕捉および分離手法は、半揮発性物質の方法とは大きく異なります。

分析のために VOC を調製し、装置に移すのに使用する手法および戦略は多岐にわたります。揮発性物質の分析では、ほとんどの場合、パージおよびトラップに続いて、ガスクロマトグラフィー（GC）またはガスクロマトグラフィー質量分析（GC／MS）を使用する方法が用いられますが、ヘッドスペース分析もよく用いられます。揮発性物質の抽出に使用される最も一般的な五つの方法を以下に示します。

サンプルバイアル内の、サンプルの上にある、空いている領域は、一般にヘッドスペースと呼ばれます。静的ヘッドスペースを使用して、サンプルを含む密封バイアルを徐々に加熱し、VOC 化合物をサンプルマトリックスから分離させ、気相と平衡状態にします。安定したら、バイアル内の気相を採取するか、装置に直接移して、分析を行います。この手法は通常、燃料類の有機物など、ヘンリーの法則の定数が比較的高い化合物に適しています。しかし、この手法は MTBE や二臭化エチレン（EDB）には適さない可能性があります。

揮発性物質分析でおそらく最も一般的に使用されていて、最も感度が高い手法は、パージアンドトラップ濃縮です（動的ヘッドスペースサンプリングとも呼ばれます）。

• サンプルを拡散容器に沈殿させます。この容器で、ヘリウムまたはその他の不活性ガス流を用いて、対象の検体を水からパージし、サンプル全体に拡散させます。静的ヘッドスペースと同様、時には加熱して、VOC を液相から気相に変化させます。
• サンプルから分離した気相の VOC を吸着トラップに移します。このトラップで、VOC は一時的に凝集します。
• その後、このトラップを加熱し、キャリアガスでバックフラッシュして、検体をガスクロマトグラフに移動させます。

注: パージ後、トラップを短時間ドライパージして、水を取り除くことができます。

前述のように、VOC の検出、同定、および定量に使用されるもっとも一般的な手法は、フレームイオン化（FID）、電子捕獲（ECD）または質量分析（GC-MS）検出によるガスクロマトグラフィーです。検出法を選択するには、さまざまな分析パラメータおよび規制要件を考慮する必要があります。次の表に、VOC 分析で使用される一般的なスタンドアロン GC 検出器と、それぞれに適した検出対象を示します。

VOC の検出では一般に、スタンドアロン GC よりも化合物同定の信頼性が高い質量分析が用いられるようになりました。しかし、今日でも、多くの揮発性物質のルーチンモニタリングにはガスクロマトグラフィーが用いられています。GC-MS 法を用いて、取得した質量スペクトルおよび保持時間を、同一の GC-MS 条件下で取得した校正用標準液の参照スペクトルおよび保持時間と比較することで、検体を同定します。

規制機関は、揮発性汚染物質をモニタリングするためのガイダンスを公開しています。規制では、多くの場合、検出法、目的とする化合物の使用法、化合物の構造的属性の分類など、いくつかの条件に基づいて VOC をグループ化しています。

米国環境保護庁（EPA）は VOC 分析の具体的なメソッドを公開していますが、すべての規制機関が分析法のガイダンスを提供しているわけではありません。EU 水枠組み指令（EUWFD）では、VOC モニタリングの限度を規定していますが、方法の指定はありません。選択する分析法は、各管理機関が指定し、公開した検出限界および条件を満たす必要があります。よく使用されている VOC 分析法を次に示します。