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摘要：因为VOCs（挥发性有机物）属于一种十分常见的大气污染物，所以国家已经将其纳入《环境空气污染物监测名录》中，相对于其他发达国家的自动监测技术，我国的大气VOCs自动在线监测技术并不成熟。大气VOCs自动在线监测技术，在大气治理中得到了有效应用，可以很好地提高大气质量的水平和质量。文章对VOCs进行了概述，重点研究了当前相关行业和领域中，经常应用的电离质谱法和气相色谱法。
关键词：大气VOCs;自动在线监测技术;研究
从总体来看，挥发性有机物主要是指大气中所存在的部分有害物质，这些物质会严重危害自然环境，通常情况下，部分有害物质出现的根本原因是化工厂燃烧产品、工厂污水处理的不够彻底、有害垃圾没有做好分类、汽车尾气的大量排放等。VOCs的整体构成较为复杂，同时其内部的含量较少，而且一些物质会对人体带来不良影响和危害，一旦实际污染的情况过于严重，甚至还会出现遗传现象，进而导致性别转化，给人们的正常生活带来影响。所以，积极开展对大气VOCs自动在线监测技术的研究，具有非常重要的现实意义。
一、关于VOCs的概念
VOCs屬于一种刺激气味较强的化学性有害物质，一些组分会给人体的生命健康直接带来危害，而且部分VOC还会具有一定的致癌性。除此之外，这种挥发性有机物，不仅是环境空气臭氧前体有机物的重要组成部分，其也在一定程度上形成了光化学烟雾。从目前来看，VOCs已经成为城市大气环境自动监测中十分关键的组成部分，伴随着环保技术和自动监测技术的不断进步和发展，VOCs也成为除了PM2.5外，最受关注一种污染物。但我国目前对VOCs的监测和管理以及控制并不是很成熟，相关单位和部门也在积极制定与其相关的制度和政策，通过这些政策，可以正确引领并指导相关行业和企业，对大气VOC自动在线监测技术进行不断的研究和探索。
2017年9月14日，生态环境部等六部委联合印发了《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》，其主要是为了强调对VOCs的防控，并严格规定VOCs是可以参与大气光化学反应的一种有机化合物，其中还包括非甲烷类、挥发性含氧有机物、含硫有机物等。对大气进行有效治理的前提，就是进行精准监测，在2020年，我国生态环境部门已经印发《2020年国家生态环境监测方案》，其中对多个城市开展自动监测光化学网进行了明确规定，并严格规定城市开展手工监测的组分，其中主要包括甲醛、苯以及乙烯等。另外，结合国务院所印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》、环境部所印发的《地级及以上城市环境空气挥发性有机物监测方案》中的相关规定和要求，全国337个地级及以上城市应在2020年，继续开展有关VOCs组分指标的监测工作。
当前大气VOCs监测工作主要分为两类，分别为实验室手工监测技术，与现场自动在线监测技术。因为实验室手工监测技术相对会更加成熟，所以被监测工作应用的较为广泛，通常情况下，会应用“现场采样，实验室分析”的方式，结合实际情况来看，目前大气VOCs自动在线监测技术仍然处于发展和研究的阶段，一般情况下，都是在现场开展关于站房的制作，与此同时，会将需要使用的相关设备和仪器全部都储存在站房内部，然后进行自动采集和分析作业。相比于以往使用人工监测的形式，大气VOCs自动在线监测自身具备较多优点，例如时效性较强、总数据量较大等。如果所采集的成分较为复杂，可以选择实验室手工监测的方式，这样实际实施的效果会更好。从目前来看，大气VOCs自动在线监测方式主要分为两类，分别是质谱法、气相色谱法。
二、关于电离质谱法
所采集样品的气体会通过相关模块进行精细处理，然后进行电离源，借助电离的形式，可以高效率的将大气VOCs分子进行离子化，这样的方式则可以不用通过色谱系统进行分离，经过电离所产生的离子，可以不用在通过其他系统，能直接经过质量分析器进行自动检测。
（一）进样模块
应用这种方法时，样品气体的进样量会较小，最终所测定结果的可靠性、精准性很可能受到多种因素的干扰，比如气流的影响、VOCs分子的时空分布特征等。因此，相关技术人员在实际设计进样模块的过程中，应重视VOCs，然后充分考虑怎样科学合理地减少VOCs发生的损耗。除此之外，还应重点考虑如何合理控制气流的波动。相关的工作人员可以先进行关于进样系统的选择，重点关注该系统自身的稳定性。通常情况下，进样系统会应用膜进样技术，主要就是使用PDMS（二甲基硅氧烷树脂）的进样方式。通过这样的形式，当样品气体已经顺利流过整个滤膜的外表面时，这时气体中所存在的有机组分，会流入到PDMS膜内，并充分结合整个滤膜内部和外部气压之间的差距，VOC会流进滤膜内部的离子源中，此时气体中的无机组分，会在第一时间被隔绝在滤膜的外部，然后气泵会将其及时抽出，这也就完成了整个流程。但滤膜在实际进行工作时，需要具备一定的时间，所以这项技术在一定程度上，会给整个进样系统的响应时间带来一定的影响。
（二）离子源
从总体来看，VOCs组分进行分离时，主要就是电离相关的有机物，然后可以产生明确的分子离子。通常为了降低其他因素的干扰，会严格要求所产生的碎片离子不可以过多，如今主要是应用软电离的方式，经常使用的离子源分别是SPI（真空紫外单光子）与PTR（质子转移反应）。SPI使用的光源主要就是真空紫外单光子，这样所发出的能量会控制在10.6eV以上，当前经常可以见到VOCs组分的电离，基本上都会在10.6eV以下，所以大多数都可以在整个离子源中进行处理，直到完全被电离。大气中存在的氧气、氮气等分子，这些分子自身远远大于10.6eV，所以不能有效的被电离。这样来看，在开展关于环境空气VOCs的监测时，充分利用真空紫外单光子技术，所受到外界因素的干扰相对较小。
但依然有部分有机物的电离远远高于10.6eV，比如经常可以见到的乙烯、甲醇等，这些有机物不能很好的被监测。对于PTR来讲，通常会将水合氢离子作为相关反应的试剂离子，水合氢离子出现的根本原因，就是水蒸气在通过电离源的过程中经放电来产生，然后会流入指定的漂移管内，并与其他需要进行检测的有机物分子反应，并发生一定的碰撞，这时水合氢离子会将部分并不稳定的相关质子，全部向未检测的有机物分子靠近并逐渐进行转移，最终将其成功进行离子化。除了部分可以顺利电离的低碳有机物分子外，VOCs中的质子亲和势也可以有效完成离子化，但空气中的部分气体亲和势远远小于水，所以无法被离子化，例如氮气、氧气以及二氧化碳等。 三、富集脱附-气相色谱法
（一）关于超低温富集
如今超低温富集所应用的方案主要有两种，首先就是利用液氮，可以在第一时间对其进行降温，进而实现以超低的温度，来进行富集吸附的最终目标;其次就是应用电子制冷的方式，也可以实现以低温的形式进行富集。根据相关的调查结果显示，多数实验室都在应用液氮的方式，实行降温处理，从而完成超低温富集，使用该方案完成超低温富集的效果较为显著，而且VOC组分实际的损失会相对较小。对于自动在线监测来讲，其主要是应用电子制冷方案，来达到低温吸附效果，将该方案应用在实验室中安全性会较高，同时对其进行安装也较为便捷。总体来讲，无论是应用液氮方案，还是利用电子制冷方案，都是科学地将温度控制在合理范围内，对于VOCs来讲，其实现富集方式，主要就是利用吸附管。如今都会选擇具有一定惰性化的空管，充分利用具有该性能的吸附管，可以不用再对内部的吸附剂进行定期的更换，而且实际的应用时间较长。合理应用该方案，能将多数VOCs组分进行有效吸附，同时可以对空气中的VOCs组分进行系统、全面的细致性分析。
（二）关于热脱附
当相关有机物的富集全部实现后，应将已经富集的有机物进行有效的释放，并将其传递到检测系统和分析系统中。如今热脱附方式被应用的较为广泛，其主要就是借助加热方式，将整体的温度值升高，这样可以充分的将有机物成功的脱附出来，并将其实行汽化处理，这时自身具备惰性的气体，会将其向富集部分转移。在实际热脱附时，并不会对其他材料造成损耗，只是将温度升高，而且在热脱附的过程中，并不存在有毒气体，较为环保和可靠。由于其优点较多，因此被经常应用。
（三）关于电加热脱附
结合相关研究结果表明，相比于气体加热脱离方式，电加热脱附的实现较为容易，这种方式也是多数仪器厂家，会重点关注的热脱附方案。可以有效实现加热脱离方案的方法主要有两种，首先就是合理利用加热丝，将整根富集管进行精细性的紧密缠绕，因为加热丝具有一定的热量，通过缠绕可以将富集管的温度有效提高;其次使用整体电阻较大的材料，并将其作为主要的吸附管来使用，然后对该吸附管进行加热处理，让其可以迅速升温，该方式最明显的特点，就是可以达到脱附温度的最高点。另外，在实际应用组合式固体吸附剂的过程中，需要对脱附温度进行合理的掌控，这样才可以在保障实际脱附效率的同时，提高脱附的质量。
（四）关于气相色谱法
当样品气体已经实现富集吸附后，会被传递到分析和检测系统。除了质谱法之外，也会应用气相色谱法，对有机物分子进行定性的分离，这项技术相对较为成熟。因为空气中所含有的VOCs的组分较为复杂，使用单根色谱柱很难将其完全分离，所以目前都是应用两根色谱柱，将全部的VOCs进行有效分离。
（五）关于分离的原理
从总体来看，双柱分离原理的方案主要有两种，其中应用最为广泛的方案就是选择并联式的双气路，然后同时使用两个采样的管路进行采样，一路中的低碳胫类物质，会进入到相对应的色谱柱中，然后进行分离处理，当分离全部完成后，这时检测器会对其进行精细性的检测。另一路富集中的含氮物质、胫类物质等，会在热脱附完成后，也进入到相对的色谱柱中，然后再进行分离，最后通过检验系统进行检验。通常情况下，C2的低碳类物质所应用的检测系统主要就是FID检测器。
四、结束语
上述的方法已经较为成熟，大部分的仪器厂家会在环境空气VOCs在线监测中将其进行有效地应用，也让实际的检测效果较为显著。因此，相关的监测部门或总站应不断完善，并积极研究和创新大气VOCs自动在线监测技术，其可以为执法部门和环境管理部门，提供科学有效的决策支撑。
参考文献：
[1]戈燕红，喻继超.大气VOCs自动在线监测技术研究[J].广东化工，2021，48（5）：211-216.
[2]刘德华，王本腊，黄拓.大气VOCs 在线监测技术及来源解析[C].//第二届环境监测与预警技术交流会暨中国环境科学学会环境监测专业委员会2018年学术年会论文集.2018：340-347.
[3]李仕平，林楚雄，邱志诚，等.VOCs在线监测系统中气相色谱载气的选择[J].自动化应用，2018（4）：68-69.
关键词：大气VOCs;自动在线监测技术;研究
从总体来看，挥发性有机物主要是指大气中所存在的部分有害物质，这些物质会严重危害自然环境，通常情况下，部分有害物质出现的根本原因是化工厂燃烧产品、工厂污水处理的不够彻底、有害垃圾没有做好分类、汽车尾气的大量排放等。VOCs的整体构成较为复杂，同时其内部的含量较少，而且一些物质会对人体带来不良影响和危害，一旦实际污染的情况过于严重，甚至还会出现遗传现象，进而导致性别转化，给人们的正常生活带来影响。所以，积极开展对大气VOCs自动在线监测技术的研究，具有非常重要的现实意义。
一、关于VOCs的概念
VOCs屬于一种刺激气味较强的化学性有害物质，一些组分会给人体的生命健康直接带来危害，而且部分VOC还会具有一定的致癌性。除此之外，这种挥发性有机物，不仅是环境空气臭氧前体有机物的重要组成部分，其也在一定程度上形成了光化学烟雾。从目前来看，VOCs已经成为城市大气环境自动监测中十分关键的组成部分，伴随着环保技术和自动监测技术的不断进步和发展，VOCs也成为除了PM2.5外，最受关注一种污染物。但我国目前对VOCs的监测和管理以及控制并不是很成熟，相关单位和部门也在积极制定与其相关的制度和政策，通过这些政策，可以正确引领并指导相关行业和企业，对大气VOC自动在线监测技术进行不断的研究和探索。
2017年9月14日，生态环境部等六部委联合印发了《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》，其主要是为了强调对VOCs的防控，并严格规定VOCs是可以参与大气光化学反应的一种有机化合物，其中还包括非甲烷类、挥发性含氧有机物、含硫有机物等。对大气进行有效治理的前提，就是进行精准监测，在2020年，我国生态环境部门已经印发《2020年国家生态环境监测方案》，其中对多个城市开展自动监测光化学网进行了明确规定，并严格规定城市开展手工监测的组分，其中主要包括甲醛、苯以及乙烯等。另外，结合国务院所印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》、环境部所印发的《地级及以上城市环境空气挥发性有机物监测方案》中的相关规定和要求，全国337个地级及以上城市应在2020年，继续开展有关VOCs组分指标的监测工作。
当前大气VOCs监测工作主要分为两类，分别为实验室手工监测技术，与现场自动在线监测技术。因为实验室手工监测技术相对会更加成熟，所以被监测工作应用的较为广泛，通常情况下，会应用“现场采样，实验室分析”的方式，结合实际情况来看，目前大气VOCs自动在线监测技术仍然处于发展和研究的阶段，一般情况下，都是在现场开展关于站房的制作，与此同时，会将需要使用的相关设备和仪器全部都储存在站房内部，然后进行自动采集和分析作业。相比于以往使用人工监测的形式，大气VOCs自动在线监测自身具备较多优点，例如时效性较强、总数据量较大等。如果所采集的成分较为复杂，可以选择实验室手工监测的方式，这样实际实施的效果会更好。从目前来看，大气VOCs自动在线监测方式主要分为两类，分别是质谱法、气相色谱法。
二、关于电离质谱法
所采集样品的气体会通过相关模块进行精细处理，然后进行电离源，借助电离的形式，可以高效率的将大气VOCs分子进行离子化，这样的方式则可以不用通过色谱系统进行分离，经过电离所产生的离子，可以不用在通过其他系统，能直接经过质量分析器进行自动检测。
（一）进样模块
应用这种方法时，样品气体的进样量会较小，最终所测定结果的可靠性、精准性很可能受到多种因素的干扰，比如气流的影响、VOCs分子的时空分布特征等。因此，相关技术人员在实际设计进样模块的过程中，应重视VOCs，然后充分考虑怎样科学合理地减少VOCs发生的损耗。除此之外，还应重点考虑如何合理控制气流的波动。相关的工作人员可以先进行关于进样系统的选择，重点关注该系统自身的稳定性。通常情况下，进样系统会应用膜进样技术，主要就是使用PDMS（二甲基硅氧烷树脂）的进样方式。通过这样的形式，当样品气体已经顺利流过整个滤膜的外表面时，这时气体中所存在的有机组分，会流入到PDMS膜内，并充分结合整个滤膜内部和外部气压之间的差距，VOC会流进滤膜内部的离子源中，此时气体中的无机组分，会在第一时间被隔绝在滤膜的外部，然后气泵会将其及时抽出，这也就完成了整个流程。但滤膜在实际进行工作时，需要具备一定的时间，所以这项技术在一定程度上，会给整个进样系统的响应时间带来一定的影响。
（二）离子源
从总体来看，VOCs组分进行分离时，主要就是电离相关的有机物，然后可以产生明确的分子离子。通常为了降低其他因素的干扰，会严格要求所产生的碎片离子不可以过多，如今主要是应用软电离的方式，经常使用的离子源分别是SPI（真空紫外单光子）与PTR（质子转移反应）。SPI使用的光源主要就是真空紫外单光子，这样所发出的能量会控制在10.6eV以上，当前经常可以见到VOCs组分的电离，基本上都会在10.6eV以下，所以大多数都可以在整个离子源中进行处理，直到完全被电离。大气中存在的氧气、氮气等分子，这些分子自身远远大于10.6eV，所以不能有效的被电离。这样来看，在开展关于环境空气VOCs的监测时，充分利用真空紫外单光子技术，所受到外界因素的干扰相对较小。
但依然有部分有机物的电离远远高于10.6eV，比如经常可以见到的乙烯、甲醇等，这些有机物不能很好的被监测。对于PTR来讲，通常会将水合氢离子作为相关反应的试剂离子，水合氢离子出现的根本原因，就是水蒸气在通过电离源的过程中经放电来产生，然后会流入指定的漂移管内，并与其他需要进行检测的有机物分子反应，并发生一定的碰撞，这时水合氢离子会将部分并不稳定的相关质子，全部向未检测的有机物分子靠近并逐渐进行转移，最终将其成功进行离子化。除了部分可以顺利电离的低碳有机物分子外，VOCs中的质子亲和势也可以有效完成离子化，但空气中的部分气体亲和势远远小于水，所以无法被离子化，例如氮气、氧气以及二氧化碳等。 三、富集脱附-气相色谱法
（一）关于超低温富集
如今超低温富集所应用的方案主要有两种，首先就是利用液氮，可以在第一时间对其进行降温，进而实现以超低的温度，来进行富集吸附的最终目标;其次就是应用电子制冷的方式，也可以实现以低温的形式进行富集。根据相关的调查结果显示，多数实验室都在应用液氮的方式，实行降温处理，从而完成超低温富集，使用该方案完成超低温富集的效果较为显著，而且VOC组分实际的损失会相对较小。对于自动在线监测来讲，其主要是应用电子制冷方案，来达到低温吸附效果，将该方案应用在实验室中安全性会较高，同时对其进行安装也较为便捷。总体来讲，无论是应用液氮方案，还是利用电子制冷方案，都是科学地将温度控制在合理范围内，对于VOCs来讲，其实现富集方式，主要就是利用吸附管。如今都会选擇具有一定惰性化的空管，充分利用具有该性能的吸附管，可以不用再对内部的吸附剂进行定期的更换，而且实际的应用时间较长。合理应用该方案，能将多数VOCs组分进行有效吸附，同时可以对空气中的VOCs组分进行系统、全面的细致性分析。
（二）关于热脱附
当相关有机物的富集全部实现后，应将已经富集的有机物进行有效的释放，并将其传递到检测系统和分析系统中。如今热脱附方式被应用的较为广泛，其主要就是借助加热方式，将整体的温度值升高，这样可以充分的将有机物成功的脱附出来，并将其实行汽化处理，这时自身具备惰性的气体，会将其向富集部分转移。在实际热脱附时，并不会对其他材料造成损耗，只是将温度升高，而且在热脱附的过程中，并不存在有毒气体，较为环保和可靠。由于其优点较多，因此被经常应用。
（三）关于电加热脱附
结合相关研究结果表明，相比于气体加热脱离方式，电加热脱附的实现较为容易，这种方式也是多数仪器厂家，会重点关注的热脱附方案。可以有效实现加热脱离方案的方法主要有两种，首先就是合理利用加热丝，将整根富集管进行精细性的紧密缠绕，因为加热丝具有一定的热量，通过缠绕可以将富集管的温度有效提高;其次使用整体电阻较大的材料，并将其作为主要的吸附管来使用，然后对该吸附管进行加热处理，让其可以迅速升温，该方式最明显的特点，就是可以达到脱附温度的最高点。另外，在实际应用组合式固体吸附剂的过程中，需要对脱附温度进行合理的掌控，这样才可以在保障实际脱附效率的同时，提高脱附的质量。
（四）关于气相色谱法
当样品气体已经实现富集吸附后，会被传递到分析和检测系统。除了质谱法之外，也会应用气相色谱法，对有机物分子进行定性的分离，这项技术相对较为成熟。因为空气中所含有的VOCs的组分较为复杂，使用单根色谱柱很难将其完全分离，所以目前都是应用两根色谱柱，将全部的VOCs进行有效分离。
（五）关于分离的原理
从总体来看，双柱分离原理的方案主要有两种，其中应用最为广泛的方案就是选择并联式的双气路，然后同时使用两个采样的管路进行采样，一路中的低碳胫类物质，会进入到相对应的色谱柱中，然后进行分离处理，当分离全部完成后，这时检测器会对其进行精细性的检测。另一路富集中的含氮物质、胫类物质等，会在热脱附完成后，也进入到相对的色谱柱中，然后再进行分离，最后通过检验系统进行检验。通常情况下，C2的低碳类物质所应用的检测系统主要就是FID检测器。
四、结束语
上述的方法已经较为成熟，大部分的仪器厂家会在环境空气VOCs在线监测中将其进行有效地应用，也让实际的检测效果较为显著。因此，相关的监测部门或总站应不断完善，并积极研究和创新大气VOCs自动在线监测技术，其可以为执法部门和环境管理部门，提供科学有效的决策支撑。
参考文献：
[1]戈燕红，喻继超.大气VOCs自动在线监测技术研究[J].广东化工，2021，48（5）：211-216.
[2]刘德华，王本腊，黄拓.大气VOCs 在线监测技术及来源解析[C].//第二届环境监测与预警技术交流会暨中国环境科学学会环境监测专业委员会2018年学术年会论文集.2018：340-347.
[3]李仕平，林楚雄，邱志诚，等.VOCs在线监测系统中气相色谱载气的选择[J].自动化应用，2018（4）：68-69.