挥发性有机物是PM2.5和臭氧的重要前体物,然而我们在空气质量相关的报告或文章中看到了与它相关的多种表示方式:VOC、VOCs、TVOC、NMHC。这四种均是常见的有机污染物表征指标。那它们有什么区别和联系呢?
1什么是VOCs
VOCs是挥发性有机物英文名“Volatile Organic Compounds”的缩写,有时也称VOC,此时专指一种VOC,或者表示挥发性有机物这样一个集合概念。无论是中文的“挥发性有机物”还是英文的“Volatile Organic Compounds”均比较长,因此习惯上常用“VOCs”或者“VOC”来简称。
VOC和VOCs其实是同一类物质,由于挥发性有机化合物一般成分不止一种,因此VOCs更精准。再者,在日常交流过程中,人们习惯性将s省去,这就造成了部分朋友搞不清VOC和VOCs。
不同的机构和组织出于不同的管理、控制或研究需要,对VOCs的定义不尽相同,目前尚没有统一、公认的定义。
美国材料与试验协会(ASTM)D3960-98标准将VOCs定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物。
美国国家环保局(EPA)对VOCs的定义为:挥发性有机化合物是除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外,任何参加大气光化学反应的碳化合物。
世界卫生组织(WHO,1989)对总挥发性有机化合物(Total Volatile Organic Compounds,TVOC)的定义为:熔点低于室温而沸点为50~260℃的挥发性有机化合物的总称。
我国标准主要基于能否参与光化学反应来定性:挥发性有机物(VOCs)是指“能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”。
2VOCs主要包含哪些物质
按VOCs的化学结构,可将其进一步分为8类:烷烃类、芳香烃类、烯烃类、卤代烃类、酯类、醛类、酮类和其他化合物。从环保意义上讲,主要指化学性质活泼的那一类挥发性有机物。常见的VOCs有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯(TDI)、二异氰甲苯酯等。
VOC污染物的种类及典型污染物如下:
序号 |
种类 |
典型污染物 |
1 |
烃类 |
苯、甲苯、二甲苯、正己烷、石脑油、环己烷、甲基环己烷、二氧杂环己烷、稀释剂、汽油 |
2 |
卤代烃 |
三氯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、三氯苯、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、氟利昂类 |
3 |
醛类 |
甲醛、乙醛、丙烯醛、糠醛 |
4 |
酮类 |
丙酮、MEK(甲乙酮)、环己酮、MIKB(甲基异丁酮) |
5 |
酯类 |
醋酸乙酯、醋酸丁酯、油酸乙酯 |
6 |
醚类 |
甲醚、乙醚、甲乙醚、THF(四氢呋喃) |
7 |
醇类 |
甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇 |
8 |
聚合物单体 |
氯乙烯、丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯 |
9 |
酰胺类 |
二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺 |
10 |
腈、氰类 |
氢氰酸、丙烯腈 |
沸点 |
名称 |
VOC举例与沸点 |
<50℃ |
高挥发性有机化合物(WOC) |
甲烷(-161℃)、甲醛(-21℃)、甲硫醇(6℃)、乙醛(20℃)、二氯甲烷(40℃) |
50℃≤沸点<260℃ |
挥发性有机化合物(VOC) |
乙酸乙酯(77℃)、乙醇(78℃)、苯(80℃)、甲乙酮(80℃)、甲苯(110℃)、三氯乙烷(113℃)、二甲苯(140℃)、苧烯(178℃)、烟碱(247℃) |
260℃≤沸点<400℃ |
半挥发性有机化合物(SVOC) |
毒死蜱(290℃)、邻苯二甲酸二丁酯(340℃)、邻苯二甲酸二酯(390℃) |
≥400℃ |
颗粒状有机化合物(POM) |
多氯联苯(PCB)、苯并芘 |
3什么是TVOC
TVOC是Total Volatile Organic Compounds的缩写,即总挥发性有机物。世界卫生组织(WHO,1989)对TVOC的定义是“熔点低于室温,沸点范围在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称。简而言之,就是各种被测量的VOC之和被总称为总挥发性有机物。《室内空气质量标准GB 18883-2002》附录C室内空气中总挥发性有机物(TVOC)的检验方法(热解吸/毛细管气相色谱法)中使用Tenax GC或Tenax TA进行采样,采样后,将吸附管加热,解吸挥发性有机化合物,待测样品随载气进入毛细管气相色谱仪。用保留时间定性,峰面积或峰高定量。保留时间在正己烷与正十六烷之间的所有未识别化合物的峰面积或峰高以甲苯计,所得浓度与已识别的化合物浓度的总和即为TVOC的浓度。
4什么是NMHC
NMHC是Non-methane hydrocarbons的缩写,即非甲烷总烃。根据《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)以及《大气污染物排放标准详解》,非甲烷总烃指除甲烷以外所有碳氢化合物的总称,主要包括烷烃、烯烃、芳香烃和含氧烃等组分,实际上是指具有C2-C12的烃类物质。
《空气和废气监测分析方法(第四版增补版)》非甲烷总烃的测定方法有三种,分别为《总烃和非甲烷总烃测定方法一》、《总烃和非甲烷总烃测定方法二》和《气相色谱法测定非甲烷烃测定方法三》。
方法一和方法二均用气相色谱仪氢火焰离子化检测器分别测定空气中总烃及甲烷烃的含量,两者之差即为非甲烷烃的含量,测定结果以甲烷计;方法三采用GDX-102及TDX-01吸附采样管在常温下采集空气样品,非甲烷烃被吸附采样管吸附,加热解吸后,导入气相色谱仪,用火焰离子化检测器测定,测定结果以正戊烷计算。《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 HJ/T38- 2017》主要采用双柱氢火焰离子化检测器气相色谱仪,注射器或气袋直接进样,分别测定样品中总烃和甲烷含量,以两者之差得到非甲烷总烃含量,测定结果以碳计。
VOCs和VOC均表示挥发性有机化合物,VOCs的表示方法更精准。而TVOC和NMHC是污染物的控制项目,用于表征VOCs的总体排放情况。从TVOC和NMHC的定义可以看出,TVOC主要指C6到C16之间的挥发性有机化合物,NMHC主要指C2-C12之间的烃类物质;从监测方法上,TVOC标准监测方法相对较少,NMHC有多种监测方法。由于采样介质的差异,样品前处理的方法也各不相同,结果的计算方式也各有差异。