李明芳

摘 要：在日常的监测和监管中，常用非甲烷总烃作为监测因子来评价挥发性有机物，而文献中对非甲总烃与挥发性有机物的定量关系的研究相对较少，该文首先给出了挥发性有机物与非甲烷总烃的定义，发现二者与检测方法密切相关，由于挥发性有机物的种类较复杂，各行业之间的排放化合物种类多，差别大，对于只含有碳氢元素的烃类化合物可以用非甲烷总烃作为监测因子来评价挥发性有机物，而非甲烷总烃分析方法对大多数含氧化合物测定值都要比实际值低，因此实际采用非甲烷总烃指标作为挥发性有机物总量控制时，应掌握其类型、种类，当挥发性有机物主要为含氧化合物等时，应对测定值进行一定的修正。

关键词：非甲烷总烃；挥发性有机物；定量关系

中图分类号：X511 文献标志码：A

0 引言

随着我国城市化进程的加快，大气中挥发性有机物（VOCs）的污染问题也日益突出，在我国长三角、珠三角、京津冀等地区高浓度的VOCs已经成为空气污染问题的重要环境影响因子之一，对公众健康和生态环境带来了巨大危害，对区域环境空气质量造成了重大影响。而另一反面，由于VOCs种类较多，测量过程较为复杂，测量成本高等，较难普及对VOCs总和的测试，在日常的监测和监管中，常用非甲烷总烃作为监测因子来评价VOCs，而文献中对非甲总烃与挥发性有機物的定量关系的研究相对较少，该文将结合已有的研究，对环境空气中，挥发性有机物与非甲烷总烃的定量关系做详细的论述。

1 非甲烷总烃与挥发性有机物的定义

非甲烷总烃按照《固定污染源废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 气相色谱法》（HJ38—2017）、《环境空气 总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 气相色谱法》（HJ604—2017）对于总烃与非甲烷总烃的定义均是在标准规定的测定条件下，在气相色谱仪的氢火焰离子化检测器（FID）上有响应的气态有机化合物的总和，从总烃中扣除甲烷以后其他气态有机化合物的总和即为非甲烷总烃。

挥发性有机物定义相对较复杂，根据世界卫生组织（WTO，1989）对挥发性有机物的定义为：熔点低于室温而沸点在50 ℃～260 ℃的挥发性有机化合物的总称，美国联邦环保署EPA将VOCs定义为： 室内常温常压下即可挥发的有机化合物，在我国的《合成革与人造革工业污染物排放标准》（GB21902—2008）中挥发性有机化合物是指常压下沸点低于250 ℃，或者能够以气态分子的形态排放到空气中的所有有机化合物（不包括甲烷），在《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570—2015）中挥发性有机物是指参与大气光化学反应的有机化合物，或者根据规定的方法测量或核算确定的有机化合物。

2 氢火焰离子化检测器对不同类型挥发性有机物的响应

从定义可以看出，VOCs与非甲烷总烃化合物都是指在常温下易挥发性的有机物，但是二者都与检测方法密切相关，其中非甲烷总烃定义中给出了是在FID检测器上有响应的气态有机化合物，而VOCs一般是指在规定的监测方法下测量或核算确定的有机化合物。从FID离子化机理中可知，有机化合物的碳原子在氢火焰形成CHO+是FID产生信号的主要原因，因此单位质量中有机化合物含碳原子数目的多少是决定该有机化合物响应值大小的主要原因，同时不同组成，不同结构的化合物也会影响有机化合物中碳原子形成CHO+的效率，即在有机化合物含碳数相同的条件下，它们的响应值也可能不同，象范国梁等在对FID检测器校正因子的理论计算中发现，对与烃类化合物包括烷烃、烯烃、芳香烃等即对只与碳氢元素相连的碳原子其相对离子化效率为100 %，也就是几乎所有的碳原子在FID检测器上都会有响应，而对于一些羟基、羰基、羧基、酯类化合物而言，其相对离子化效率要小于100 %，当碳氧以单键相连时，仍有部分碳可形成CHO+，当是碳氧双键相连时，碳原子几乎不能形成CHO+，其结果就是FID检测器对含氧类挥发性有机物的响应要比烃类化合物的小，且其响应值大小按照烃类化合物>羟基化合物>羟基化合物>羰基化合物>羧基化合物>酯类合物。他们的理论计算结果被赵秀颖等的实验所证实。赵秀颖等比较了印刷行业中在采样点位相同的条件下，分别测量总挥发性有机物与非甲烷总烃，结果发现非甲烷总烃的测量数值要小于总挥发性有机物的测量数值，他们认为这主要是由于挥发性有机物的种类、两者计算时所选的参比物不同以及检测器的灵敏度等不同造成的，在印刷行业中其化合物的种类主要是含氧类化合物，这类化合物在氢火焰离子化检测器（FID）的响应值比较低。

另外非甲烷总烃进行计算时按照标准方法是以碳为参比物进行计算浓度，虽然对于烃类化合物，FID的响应值与化合物中含有碳-氢键的个数成正比，但对非烃类化合物，其响应机理比较复杂，由于所含官能团的不同而不同，基本上是只与碳氢元素相连的碳原子能转化成甲烷，而与杂原子相连的碳原子则有可能转化成在FID检测器上没有响应的一氧化碳等，这也可能造成以非甲烷总烃作为评价因子来评价大气中挥发性有机物的污染程度时，使其结果偏低。余益军等通过比较化工园区空气中非甲烷总烃与挥发性有机物的定量关系，提出了空气中非甲烷总烃与挥发性有机物的定量关系可以通过有效碳质量浓度建立，即非甲烷总烃有效碳质量浓度与挥发性有机物有效碳质量浓度之和相等。

3 挥发性有机物的检测方法

在一些行业标准与地方标准中，对VOCs给出的检测方法是气相色谱质谱法，利用气相色谱质谱法可以更好地对VOCs进行定性定量检测，象《环境空气 挥发性有机物的测定 罐采样/气相色谱-质谱法》（HJ759—2015）等，虽然气相色谱质谱法可以确定VOCs的种类，特征污染物等，但是目前可以准确定性定量的化合物只有100多种，对于VOCs的很多化合物还不能很好地定性、定量，因此在日常监测、监管过程中研究污染物排放的VOCs的特征污染物时，有必要对VOCs的总量进行一个测试，象非甲烷总烃的测定。

4 结论

通过以上讨论可以看出，非甲烷总烃总量的大小主要取决于有机化合物在FID检测器上响应值的大小，因此在实际工作中，当采用非甲烷总烃指标作为VOCs 监测因子时，应掌握VOC的类型，当VOC主要为含氧化合物时，应对测定值进行一定地修正，同时要积极开发新的检测方法，以期对挥发性有机物进行更好地掌握与控制。

参考文献

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