挥发性有机物（VOCs）的鉴定、定量及其释放速率的表征方法

在对空气中挥发性有机化合物（VOCs）进行定性识别与定量分析的实践中，气相色谱-质谱联用技术（GC/MS）是应用最广泛、最核心的方法。整个分析流程相当精巧：首先，利用气相色谱（GC）强大的分离能力，将复杂的混合物样品分离成单一组分；随后，这些组分依次进入质谱（MS）检测器，生成各自独特的质谱图。

质谱图如同物质的“指纹”，通过与标准质谱库进行比对检索，我们能够快速获得关于物质身份的初步信息。然而，谱库匹配仅仅是定性的第一步。要最终确认物质身份并进行精确的定量分析，必须使用已知纯度的真实标准物质进行校准。

当然，GC/MS并非万能。对于某些在高温下不稳定的物质，GC的分离过程可能会导致其分解，从而无法获得准确结果。在这种情况下，高效液相色谱（HPLC）便成为关键的替代方案，通常联用二极管阵列检测器（DAD）或紫外检测器（UV）来完成分析任务。

例如，在一个典型的建筑材料测试场景中，对一块PVC地板进行环境舱测试，研究人员会使用填充了Tenax TA吸附剂的采样管对舱内空气进行采样。样品采集后，通过热脱附技术将VOCs从吸附剂上释放出来，再引入GC/MS系统进行分析，最终得到一张包含各种物质信息的色谱图。通过对色谱峰的分析，可以鉴定出具体的污染物，并利用标准物质校准，计算出它们在测试周期内（例如28天）不同时间点的浓度。对于未能鉴定出的VOCs，通常依据ISO 16000-6标准，采用甲苯当量法进行半定量。

排放速率的计算

从环境舱空气中测得的VOCs浓度，是计算材料排放速率（ER）或比排放速率（SER）的基础。在材料科学领域，最常用的指标是面积比释放速率（SER_a），它表征了单位面积的材料在单位时间内向空气中释放污染物的质量。该值根据特定时间点（如第3天或第28天）的浓度 C 计算得出：

SER_a = Cq = CnL^-1

此公式中各参数的含义如下：

• SER_a：特定时间的面积比释放速率 [μg·m^-2·h^-1]
• C：特定时间的浓度 [μg·m^-3]
• q：面积比通风速率 [m³·m^-2·h^-1]
• n：空气交换率 [h^-1]
• L：产品装载率 [m²·m^-3]

这个公式的价值在于，它将实验室环境舱内的浓度测量值，与材料的装载率、空间的通风状况等现实参数结合起来，从而为评估材料在实际应用环境中的污染贡献提供了一个标准化的、可比较的依据。除了面积比，比排放速率有时也用长度、体积或单位来表示，并常被称为排放因子（EF）。

要获得一张信噪比高、结果可靠的图谱，对样品采集、前处理、设备参数配置到数据解读都有极高的要求。这正是专业检测实验室的核心价值所在。

精工博研测试技术（河南）有限公司（原郑州三磨所国家磨料磨具质量检验检测中心），央企，国字头检测机构，专业的权威第三方检测机构，专业检测材料VOCs释放量测试，可靠准确。欢迎沟通交流，电话19939716636

图1. 市售热脱附吸附管结构示例

吸附剂选择指南

样品采集是整个分析流程的源头，吸附剂的选择直接决定了能够捕获哪些目标化合物。不同的吸附剂材料具有不同的挥发性适用范围、耐热极限和比表面积，适用于不同种类的分析物。表1为常见的吸附剂及其特性和应用范围提供了选择指南。

表1. 吸附剂选择指南

* 这些吸附剂存在一定的水分保留。若在相对湿度高（>90%）的环境中采样，安全采样体积应减少至原来的十分之一。 ** 显著亲水。除非可安装硅胶膜帽用于扩散监测，否则请勿在高湿度环境中使用。 CarbopackTM, CarbopackCM, CarbopackBTM, CarboxenTM 和 Carbosieve SIII^TM 均为美国Supelco, Inc.的商标；Tenax是Enka Resean Institute的商标；Chromosorb是Manville Corp.的商标；Anasorb是SKC, Inc.的商标；Porapak是Waters Corporation的商标。