痕量揮發(fā)
所屬分類: 污染源VOCs在線監(jiān)測
產(chǎn)品詳細(xì)信息
“痕量揮發(fā)”可能指的是物質(zhì)以痕量的形式進(jìn)行揮發(fā)的過程。痕量通常表示某種物質(zhì)的含量極少。
在不同的領(lǐng)域中,都可能涉及到痕量揮發(fā)的相關(guān)研究或現(xiàn)象。例如在環(huán)境科學(xué)中,一些痕量氣體(如氮氧化合物、硫化物、甲烷等)會(huì)從各種來源揮發(fā)到大氣中,雖然它們在大氣中的含量極微,但卻可能對(duì)環(huán)境和生態(tài)產(chǎn)生重大影響。
在材料科學(xué)或化學(xué)分析領(lǐng)域,某些元素或化合物可能會(huì)在特定條件下痕量揮發(fā),這可能影響材料的性能或分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
另外,在一些工業(yè)生產(chǎn)過程中,也需要關(guān)注痕量物質(zhì)的揮發(fā),例如鋼真空感應(yīng)熔煉過程中,某些痕量元素可能會(huì)揮發(fā)。確定這些痕量元素的揮發(fā)動(dòng)力學(xué)對(duì)于控制熔煉過程和保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。
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以下是一些常見痕量物質(zhì)的相關(guān)介紹:
氮氧化合物:不同于氮?dú)?,氮氧化合物在大氣中屬于痕量成分,關(guān)系到大氣光化學(xué)煙霧、酸沉降和平流層臭氧的變化。其主要來源是化石燃料在高溫條件下燃燒、生物質(zhì)燃燒、汽車尾氣排放、土壤排放等,其中以人為排放量最大。氮氧化合物在降水天氣能溶于水中生成硝酸鹽后落至地面,易造成酸性降水。
氨:主要來源于地表,大部分由土壤中細(xì)菌對(duì)生物體的分解作用形成,小部分來自于工業(yè)廢氣和燃料燃燒。氨易溶于水,在酸性液體中易生成銨鹽,能有效中和酸性降水,降低酸度。銨鹽液滴蒸發(fā)后,銨鹽粒子能飄浮于空中,成為很好的凝結(jié)核。
甲烷:主要由湖泊、沼澤里的生物體腐敗后被細(xì)菌分解產(chǎn)生,天然氣、工業(yè)廢水和污水也是甲烷的重要來源。它是一種溫室氣體,濃度增大會(huì)導(dǎo)致地面溫度升高。同時(shí),甲烷也是一種化學(xué)活性氣體,在大氣中易被氧化生成一系列氫氧化物和碳?xì)溲趸衔?,是常用燃?xì)獬煞种弧?/p>
硫化物:二氧化硫是大氣中最重要的一種硫化物,是大氣環(huán)境酸化和酸雨形成的根源之一。它可在大氣中轉(zhuǎn)化為硫酸和硫酸鹽,被云滴和雨滴吸收后使降水呈酸性。隨著工業(yè)的發(fā)展,燃料燃燒放出的二氧化硫不斷增加,在人口稠密區(qū)和工業(yè)區(qū)二氧化硫濃度很大。由于其易溶于水被稀釋,因此大氣中二氧化硫濃度分布極不均勻。硫化物主要來源于地球表面,自然過程排放的硫化氫氣體在大氣中極易被氧化,雖來源豐富,但濃度不高?;鹕奖l(fā)、海浪濺起的泡沫中含有豐富的硫酸鹽。自工業(yè)化以來,大氣中硫酸鹽的濃度在海洋上大約增加了2~4倍,陸地上增加了4~15倍。
臭氧:主要分布于10~50千米的平流層大氣中,雖然其在大氣中所占比例極小,但對(duì)太陽紫外輻射吸收很強(qiáng),是大氣中最重要的痕量成分之一。它能維持地球生命活動(dòng),強(qiáng)紫外線會(huì)危害農(nóng)作物和水生生態(tài)系統(tǒng),還會(huì)提高人類患皮膚病、白內(nèi)障和免疫缺損癥的概率。在大氣對(duì)流層中也存在少量臭氧,且目前對(duì)流層內(nèi)臭氧含量增加已引起人們的重視。臭氧是一種很強(qiáng)的氧化劑,在大氣污染物轉(zhuǎn)化過程中起到了重要的氧化作用,能促進(jìn)二氧化硫的氧化和氮氧化物的轉(zhuǎn)化,造成酸雨和光化學(xué)煙霧的形成,且本身也是一種大氣污染物,高濃度的臭氧會(huì)傷害人和動(dòng)物的呼吸系統(tǒng),還會(huì)造成森林大面積死亡。
對(duì)于痕量物質(zhì)的分析檢測,常采用的方法有光譜學(xué)測量法和現(xiàn)代化學(xué)測量法。光譜學(xué)測量法主要利用分子對(duì)光輻射的吸收特性,通過分析吸收光譜來定性確定成分的存在或定量分析物質(zhì)的含量,具有可反映區(qū)域平均污染程度、便于連續(xù)監(jiān)測、能檢測不易接近的危險(xiǎn)區(qū)域、可同時(shí)測量多種氣體成分等優(yōu)勢?,F(xiàn)代化學(xué)測量法主要利用痕量氣體的一些化學(xué)特性來進(jìn)行分辨和測量,包括色譜、質(zhì)譜分析和色譜—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、化學(xué)發(fā)光測量技術(shù)、基體分離和電子自旋共振法、絕熱超聲膨脹與激光誘導(dǎo)熒光法等。
在環(huán)境有機(jī)污染物的痕量分析中,樣品前處理是關(guān)鍵環(huán)節(jié),常見的樣品前處理技術(shù)包括:
液固萃?。↙SE)和液液萃?。↙LE):兼具富集和排除基體干擾的效果,但需耗用大量有機(jī)溶劑,易引入新干擾,還需費(fèi)時(shí)的濃縮步驟,易導(dǎo)致被測物損失。微萃取和連續(xù)萃取在方法和設(shè)備上有所改進(jìn),檢測限可達(dá)較低水平。快速萃取則適用于固體樣品,溶劑用量少,全程時(shí)間短。
固相萃取(SPE):是凈化和富集相結(jié)合的方法,特別適用于水樣,樣品量不受限制。常用疏水性的固相萃取劑,如多孔性的非極性或弱極性高聚物、長碳鏈alkyl鍵合硅膠等。固相萃取劑的萃取床層有柱狀和碟狀兩種形式??赏ㄟ^考察含待測物水樣的通過容量來評(píng)價(jià)萃取效果。
固相微萃?。⊿PME):不是將待測物全部分離出來,而是通過樣品與萃取劑之間的平衡分配來達(dá)到目的。其基本技術(shù)是將附著有適當(dāng)涂層的彈性石英絲浸入待測水樣,待平衡后,水樣中的待測物被吸附于固相涂層上,然后將石英絲導(dǎo)入氣相色譜進(jìn)樣室。涂層有高聚物涂層和聚硅氧烷涂層兩種形式。影響SPME效率的因素包括涂層厚度、進(jìn)樣器內(nèi)襯直徑、進(jìn)樣位置和進(jìn)樣溫度等。
超臨界流體萃?。⊿FE):利用在超臨界條件下的流體進(jìn)行萃取,其特點(diǎn)是對(duì)物質(zhì)的溶解能力接近液體,粘度接近氣體,擴(kuò)散系數(shù)介于兩者之間。常用的流體是二氧化碳,也可使用極性流體或在二氧化碳中加入極性調(diào)節(jié)劑來提高對(duì)極性待測物的萃取效率。改變超臨界流體的溫度和壓力可改變萃取的選擇性效果。亞臨界條件的水萃取則適用于萃取環(huán)境固體樣品中的難揮發(fā)性物質(zhì)。SFE易于與GC、HPLC在線聯(lián)機(jī),也可考慮與超臨界色譜在線聯(lián)機(jī)。
膜分離:可借助待測物與溶劑或伴有大分子物質(zhì)的傳遞速度差異而使彼此得以分離,常見的膜材料有聚丙烯酸、聚氯乙烯、聚酯、聚四氟乙烯等。例如含有中性脂的半透膜可用于直接分離水中的PAH或PCB;利用聚硅氧烷材料的中空纖維處理水中揮發(fā)性有機(jī)物,可提高富集效果,降低檢出限值。支持液膜的膜分離有望與毛細(xì)柱色譜或電泳結(jié)合用于環(huán)境污染物分析。