【中国环保在线 废气处理】VOCs作为大气中一类广泛存在的重要气态污染物，是成为大气污染的首要污染物。想要控制排放，首先需要对源头进行有效的监测。对于VOCs而言，光致电离通过使用真空紫外离子化光源产生的光子所携带的高能量使待测化合物电离，属于一种软电离的方式，能使VOCs检测的谱图更简洁便于分析。
　　这两年，说到“空气污染”，第一个出现的关键词是什么？相信大家都会说“PM2.5”。没错，从近年的政府政策、媒体曝光到社会舆论，甚至市场消费(2011年至2015年，我国空气净化器销量增长了214.2%，年复合增长率42.84%)都能反映出我们对PM2.5的关注和抗争。
　　但就当许多人都好像将PM2.5看做“大气污染”的代名词和首要敌人时这样的新闻，为我们敲响的警钟。
　　VOCs？这是什么鬼？
　　其实近年来，中国多个城市的臭氧浓度出现持续上升。在有的城市，臭氧已经悄悄取代PM2.5，成为大气污染的首要污染物。例如，2015年大连市臭氧浓度均值达到161微克/立方米，市区出现37天臭氧超标，比2014年增加36天，臭氧成为了首要污染物；2016年6月-8月，京津冀地区的近半数污染日内，臭氧也代替PM2.5成为了空气首要污染物。而VOCs就是这一危害的元凶。
　　什么是VOCs？
　　VOCs，挥发性有机化合物(VolatileOrganic Compounds)，是大气中一类广泛存在的重要气态污染物，按照世界卫生组织(WTO，1989)的定义，其为在常温下，沸点50℃~260℃的各种有机化合物。VOCs 不仅对人体健康和生态环境等有直接影响，还可通过参与大气光化学反应生成二次污染物，比如上文提到的臭氧，以及过氧乙酰硝酸酯、有机气溶胶等，是导致空气污染的重要前体物之一。
　　VOCs种类
　　按照化学结构来讲，VOCs可分为八类：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。它的主要成分有烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，包括苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。
　　目前，已鉴别出300多种挥发性有机物，其中，美国环保署(EPA)所列的优先控制污染物名单中就有50多种是挥发性有机物。
　　VOCs来源
　　那VOCs是如何产生的呢？来源主要有人为源和天然源。
　　天然源包括植物释放、火山喷发、森林草原火灾等，其中最重要的排放源是森林和灌木林，最重要的排放物是异戊二烯和单萜烯。
　　人为源可分为固定源、流动源和无组织排放源三类。其中交通运输是全球最大的VOCs人为排放源，溶剂使用是第二大排放源。
　　VOCs危害
　　一方面，因为VOCs大多不溶于水，可混溶于苯、醇、醚等多数有机溶剂，多数对皮肤、粘膜有刺激性，对中枢神经系统有麻醉作用。其所表现出的毒性、刺激性、致癌作用和具有的特殊气味能导致人体呈现种种不适反应。
　　另一方面，VOCs具有相对强的活性，导致它们在大气中既可以以一次挥发物的气态存在，又可以在紫外线照射下，在PM10颗粒物中发生无穷无尽的变化，再次生成为固态、液态或二者并存的二次污染物存在，且参与反应的这些化合物寿命相对较长，可以随着天气变化，或者飘移扩散，或者进入水和土壤。
　　世界卫生组织和美国环保局认为，空气中0.3 μg·L-1的苯就可使每百万的接触者中4~8人面临患白血病的危险，而且这种危险与VOCs的浓度成正比，它们通过饮食和吸入则可能对人类健康产生不利的影响。
　　治理第一步：VOCs监测
　　上文也提到，VOCs已逐渐成为了大气质量的首敌，虽然警钟以敲响，但由于涉及行业众多，与 SO2、氮氧化物等约束性指标相比，其排放途径更为多样，在监测、治理等环节更具挑战。
　　我国此前的废气治理重点主要放在除尘、脱硫和脱硝工作上，且相对于 SO2、氮氧化物、 PM2.5 等污染物，VOCs治理此前受政策重视度也较低，行业基础数据匮乏、法律法规和行业标准滞后以及排放标准不完善，使其在很多年里发展缓慢。
　　但随着“大气十条”的深入推进，VOCs 治理正在逐步加码。近年关于 VOCs 防治的相关政策及法规也得以相继出台：

 想要控制排放，首先是需要对源头进行有效的监测。而目前常见的VOCs检测方法有光谱、色谱、质谱及其联用技术。
　　早期的分析方法中大多是固体吸附剂吸附-溶剂解吸-气相色谱法，吸附剂对空气样品有富集的作用，虽然方法的检出限较低，测定成本低，但存在采样时间长、分析速度慢，难以进行快速在线分析等缺陷。
    相比于其它分析方法，质谱技术具有响应快速，无需复杂前处理，具有高灵敏度、高精度、分析速度快、可同时分析多种物质、可实现在线分析等显著优势。这也使得美国环境保护署建立的多个检测VOCs标准方法，均采用了质谱法，如method 8260b、8270c、To-15、To-17等。
　　质谱分析技术是通过测量离子质荷比(质量-电荷比)对物质进行分析，现代质谱仪主要有五个部分组成：

①进样系统和离子源，起主要功能是将待测样品引入质谱仪并将其离子化；
　　②质量分析器则将离子按其质量-电荷比(m/z)进行分离；
　　③检测器负责将分离后的离子信号按其m/z比强度(丰度)记录下来；
　　④在真空中进行，防止离子与其他不必要物质发生碰撞而导致信号损失或结果复杂化；
　　⑤计算机系统对仪器状态进行控制，对分析结果进行数据读出及处理。
　　制造离子和检测离子，是质谱技术的核心，而作为开门第一道口把关的离子源，则至关重要。
　　WHY光电离？
 
　　常见的质谱离子源包括电子电离源(EI)、化学电离源(CI)、大气压化学电离源(APCI)、大气压光致电离离子源(APPI)、快原子轰击电离子源(FAB)、基质辅助激光解析电离源(MALDI)等。在众多质谱离子源当中，APPI特点独特优势突出，在近年来得到快速发展，在上周刚结束的第65届美国质谱年会(ASMS2017)，BIEMANN奖章的获得者即是应用APPI光电离引发气相自由基方面做出的开创性工作。
　　大气压光致电离源(Atmospheric Pressure Photoionization，APPI)是由前苏联的I. A.Revel’ skii在1986年推出的，其最初的目的是取代放射性的Ni63来提供分子电离的能量，出乎意料的是，这一改变使仪器的线性范围得到扩展并提高了灵敏度。之后通过对结构的不断改进，这种技术逐渐应用在了那些难于被ESI和APCI技术离子化的化合物上。
　　而且，由于APPI不仅能够将非极性分子离子化，其应用还能扩展到极性化合物，因此取得了快速发展。
　　而对于VOCs而言，光致电离通过使用真空紫外(Vacuum-Ultraviolet， VUV)离子化光源产生的光子所携带的高能量使待测化合物电离，属于一种软电离的方式，还具有产生分子离子峰碎片少的优势，使得VOCs检测的谱图更简洁便于分析。
　　不过在电离VOCs的时候，有一个问题又摆在了面前。
　　前面我们也讲到，VOCs种类繁多，且“鱼龙混杂”，如果使用常见的VUV离子化光源PID灯，还难以达到“一招致胜”的效果。为解决这一缺陷，一个全新的光致电离离子源概念——滨松VUV氘灯，诞生了。
　　从“头”开始，拥有电离新体验：滨松VUV氘灯
　　滨松VUV氘灯作为VOCs质谱法的电离源，可以带来两个最突出的体验：“一招制敌”和“眼明手快”。
　　体验一：一招制敌
　　对比常见的PID灯的无法“一招致胜”，滨松VUV氘灯通过提高电离能(最大至10.78ev)，实现了可电离绝大多数VOCs的基本功力。
　　体验二：眼明手快
　　滨松VUV氘灯光强高，相比于传统PID灯可以电离出更多的离子，使得仪器的整体灵敏度有数倍的提高。
　　除此之外，相比于其它的电离方式，滨松VUV氘灯还具备成本低、易于安装等特点。
　　可以带来这样大不相同的离子化体验的离子源，当然不止一个，滨松多款VUV氘灯干将都可在VOCs的检测中，发挥出自己的本领。
　　我们知道，想解决VOCs的问题不是一朝一夕，也不是单个器件都能够完成的巨大使命。但是每一个大问题的解决不都是源于每个小的步伐的前进吗？
　　从人们意识的一点点改变，到政府的慢慢政策倾斜，再到整体监测技术的进步，再到技术每一个细节的完备，都是我们在与VOCs抗争路上所做的努力。这也是滨松VUV氘灯诞生的价值，通过带来更好的离子化技术，为VOCs最终的治理贡献出自己的一份力量。
文章链接：中国环保在线 http://www.hbzhan.com/news/Detail/118143.html