《環(huán)境空氣 揮發(fā)性有機物的測定 便攜式氣相色譜-質(zhì)譜法（征求意見(jiàn)稿）》編制說(shuō)明

1 項目背景

1.1 任務(wù)來(lái)源

      2017 年，原環(huán)境保護部辦公廳公布了《關(guān)于開(kāi)展 2017 年度國家環(huán)境保護標準項目實(shí)施工作的通知》（環(huán)辦科技函〔2017〕413 號），下達了制訂《環(huán)境空氣 揮發(fā)性有機物的測定 便攜式氣相色譜-質(zhì)譜法》標準的項目計劃，項目編號為 2017-12，由中國環(huán)境監測總站、上海市環(huán)境監測中心和中國測試技術(shù)研究院共同承擔標準制訂工作。

1.2 工作過(guò)程

1.2.1 成立標準編制組

      接到標準制訂任務(wù)后，按照《國家環(huán)境保護標準制修訂工作管理辦法》（國環(huán)規科技〔2017〕1 號），立即組織協(xié)作單位上海市環(huán)境監測中心、中國測試技術(shù)研究院的有關(guān)人員成立了標 準編制組（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“編制組”），編制組由具有豐富便攜式氣相色譜-質(zhì)譜分析經(jīng)驗、現場(chǎng) 監測經(jīng)驗、多年從事環(huán)境監測分析工作的同志組成。

1.2.2 查詢(xún)國內外相關(guān)標準和資料調研

      編制組查閱和收集了國內外有關(guān)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機物的排放標準、實(shí)驗室測定標準  方法、現場(chǎng)測定標準方法以及相關(guān)文獻，并對國內外現有便攜式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)便攜式 GC-MS）及全國監測系統購置及使用情況進(jìn)行了調研。通過(guò)相關(guān)標準及資料的調研，結合揮發(fā)性有機物測定的技術(shù)特點(diǎn)，初步確定了擬采用的工作方案和技術(shù)路線(xiàn)。

1.2.3 開(kāi)題論證、確定標準制定的技術(shù)路線(xiàn)和制定原則

      編制組在國內外標準、文獻、儀器設備調研基礎上，結合多年的分析經(jīng)驗及前期實(shí)驗數據，確定了便攜式 GC-MS 的相關(guān)技術(shù)參數指標， 在此基礎上編寫(xiě)標準開(kāi)題報告和標準草案，并報請原環(huán)境保護部環(huán)境監測司組織專(zhuān)家進(jìn)行開(kāi)題論證，明確了標準制定的技術(shù)路線(xiàn)。

      2018 年 1 月，由原環(huán)境保護部環(huán)境監測司組織召開(kāi)了開(kāi)題論證會(huì )。與會(huì )專(zhuān)家聽(tīng)取了標準主編單位所作的標準開(kāi)題論證報告和標準草案內容介紹，經(jīng)質(zhì)詢(xún)、討論，認為標準主編單位提供的材料齊全、內容較完整、格式規范；制定的標準具有科學(xué)性、適用性和可操作性， 能滿(mǎn)足日常和突發(fā)環(huán)境事件時(shí)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機物測定的需要，審查委員會(huì )通過(guò)該標準的審議，同時(shí)提出修改意見(jiàn)和建議。具體的修改意見(jiàn)主要有：①方法應定位于日常環(huán)境空氣監測，兼顧應急監測；②補充完善儀器設備及突發(fā)污染事件典型揮發(fā)性有機污染物種類(lèi)調研；③依據相關(guān)標準及有毒有害物質(zhì)確定代表性的目標物進(jìn)行方法性能實(shí)驗；④進(jìn)一步確認方法的適用范圍，完善驗證方案，選擇代表性的設備和代表性的目標物進(jìn)行方法驗證；⑤按照《環(huán)   境監測 分析方法標準制修訂技術(shù)導則》（HJ 168）和《環(huán)境保護標準編制出版技術(shù)指南》（HJ 565）對標準文本進(jìn)行編輯性修改。

1.2.4 開(kāi)展實(shí)驗研究工作、組織方法驗證

      2018 年 3 月至 2019 年 4 月，標準編制組根據開(kāi)題論證會(huì )確定的技術(shù)方案和論證意見(jiàn)， 結合《環(huán)境監測分析方法標準制修訂技術(shù)導則》（HJ 168-2010），開(kāi)展課題實(shí)驗研究工作，對方法各項技術(shù)參數和條件進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗，確定具體的技術(shù)內容及檢出限、測定下限、實(shí)驗室內的精密度、準確度等方法特性指標，并組織 6 家有資質(zhì)的實(shí)驗室對方法進(jìn)行驗證。

1.2.5 編寫(xiě)標準征求意見(jiàn)稿和編制說(shuō)明（含方法驗證報告）

      2019 年4 月至2019 年7 月，按照《環(huán)境監測 分析方法標準制修訂技術(shù)導則》（HJ 168-2010） 的規定，編制組對 6 家實(shí)驗室的驗證數據進(jìn)行匯總及數據分析工作，編寫(xiě)方法驗證報告，并編寫(xiě)完成標準征求意見(jiàn)稿和編制說(shuō)明。

2020 年 3 月，生態(tài)環(huán)境部生態(tài)環(huán)境監測司組織召開(kāi)了標準征求意見(jiàn)稿技術(shù)審查會(huì )，審查委員會(huì )通過(guò)了標準征求意見(jiàn)稿的技術(shù)審查，提出進(jìn)一步明確方法適用范圍、完善目標外化合物定性質(zhì)量保證及使用場(chǎng)所的相關(guān)要求等建議，標準編制組根據專(zhuān)家意見(jiàn)，對標準和編制說(shuō)明征求意見(jiàn)稿進(jìn)行了認真修改。

2 標準制訂的必要性分析

2.1 揮發(fā)性有機物的來(lái)源和環(huán)境危害

2.1.1 揮發(fā)性有機物的基本性質(zhì)

      揮發(fā)性有機化合物（volatile organic compounds，簡(jiǎn)稱(chēng) VOCs）的定義有多種。例如，美國 ASTM D3960-98 標準將 VOCs 定義為任何能參加大氣光化學(xué)反應的有機化合物。美國聯(lián)邦環(huán)保署（EPA）的定義：揮發(fā)性有機化合物是除 CO、CO₂、H₂CO₃、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應的碳化合物。世界衛生組織（WHO，1989）對總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）的定義為：熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在 50～260℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱(chēng)。國際標準 ISO 4618/1-1998 和德國標準 DIN 55649-2000 中對 VOCs 的定義是：原則上，在常溫常壓下，任何能自發(fā)揮發(fā)的有機液體和/或固體。同時(shí)，德國 DIN 55649-2000 標準在測定 VOCs 含量時(shí)，又做了一個(gè)限定，即在通常壓力條件下，沸點(diǎn)或初餾點(diǎn)低于或等于 250℃的任何有機化合物。這些定義有相同之處，但也各有側重。如美國的定義，對沸點(diǎn)初餾點(diǎn)不作限定，強調參加大氣光化學(xué)反應，不參加大氣光化學(xué)反應的就叫做豁免溶劑，如丙酮、四氯乙烷等。而世界衛生組織則對沸點(diǎn)或初餾點(diǎn)作限定，不管其是否參加大氣光化學(xué)反應。國際標準化組織 ISO 4618/1-1998 和德國 DIN 55649-2000 標準對沸點(diǎn)初餾點(diǎn)不作限定，也不管是否參加大氣光化學(xué)反應，只強調在常溫常壓下能自發(fā)揮發(fā)。

      學(xué)術(shù)界對于 VOCs 的定義通常是指那些沸點(diǎn)不超過(guò) 250℃的化學(xué)物質(zhì)。沸點(diǎn)超過(guò) 250℃ 的化合物不納入 VOCs 的范疇。

      空氣中的 VOCs 種類(lèi)繁多且成分復雜，按照化學(xué)結構，VOCs 可以分為烷烴（直鏈烷烴和環(huán)烷烴）、烯烴、炔烴、苯系物、醇類(lèi)、醛類(lèi)、醚類(lèi)、酮類(lèi)、酸類(lèi)、酯類(lèi)、鹵代烴及其它，   共 12 類(lèi)[1]。VOCs 一般具有較強的刺激性和毒性，部分具有致畸、致癌、致突變作用，相當一部分有惡臭、易燃易爆等特性。VOCs 中有些光化學(xué)活性很強，是臭氧和二次有機氣溶膠的重要前體物，鹵代烴類(lèi) VOCs 可破壞臭氧層，引起溫室效應等全球性環(huán)境問(wèn)題，工業(yè)、生活排放的大量 VOCs 對人體和生物健康、生態(tài)環(huán)境都產(chǎn)生了極大的影響。

2.1.2 揮發(fā)性有機物的來(lái)源

      隨著(zhù)我國經(jīng)濟的增長(cháng)，化工行業(yè)發(fā)展迅速，近年來(lái)在生產(chǎn)、運輸和儲存過(guò)程中 VOCs 所導致污染事故時(shí)有發(fā)生，嚴重地影響當地的人民生活、社會(huì )穩定和經(jīng)濟發(fā)展。揮發(fā)性有機   物種類(lèi)繁多，在環(huán)境中擴散迅速，不易阻擋，容易直接對人員和財產(chǎn)造成損害。

      VOCs 廣泛存在于空氣、水、土壤以及其它介質(zhì)中。VOCs 的用途非常廣泛，許多揮發(fā)性有機物用作溶劑，在燃料、油漆、粘合劑、除臭劑、冷凍劑等產(chǎn)品中常含有大量揮發(fā)性有機物，一些揮發(fā)性有機物來(lái)源于化學(xué)反應，如用氯氣在進(jìn)行飲用水消毒時(shí)，產(chǎn)生多種揮發(fā)性有機鹵化合物（THMs）。VOCs 在生產(chǎn)、銷(xiāo)售、儲存、處理和使用等過(guò)程中易釋放到環(huán)境中，所以在地表水、地下水環(huán)境中常能檢出此類(lèi)化合物。

      VOCs 的排放源非常復雜，從大類(lèi)上分，主要包括自然源和人為源，自然源主要為植被排放、森林火災、野生動(dòng)物排放和濕地厭氧過(guò)程等，目前仍屬于非人為可控范圍。VOCs 主要人為源包括移動(dòng)源和固定源，固定源中又包括生活源和工業(yè)源等。生活源 VOCs 排放對象復雜，包括建筑裝飾、油煙排放、垃圾焚燒、秸稈焚燒、服裝干洗等。生活源以無(wú)組織排放   為主，可以從生活的源頭進(jìn)行控制。目前 VOCs 排放主要來(lái)源為工業(yè)源，也就是“大氣固定污染源”。大氣固定污染源的 VOCs 排放所涉及的行業(yè)眾多，具有排放強度大、濃度高、污染物種類(lèi)多、持續時(shí)間長(cháng)等特點(diǎn)，對局部空氣質(zhì)量的影響顯著(zhù)。

2.1.3 揮發(fā)性有機物的環(huán)境危害

      VOCs 主要通過(guò)呼吸道、消化道和皮膚進(jìn)入人體而產(chǎn)生危害，對人體具有致畸、致突變和致癌等作用。VOCs 具有光化學(xué)活性，引發(fā)光化學(xué)煙霧，由此影響人的呼吸道功能，引發(fā)胸悶、惡心、疲乏等癥狀，同時(shí)也會(huì )對植物系統造成損傷。VOCs 對環(huán)境的危害和對人體健康的影響主要表現在：

      （1）刺激性及毒性：VOCs 超過(guò)一定濃度時(shí)，會(huì )刺激人的眼睛和呼吸道，使皮膚過(guò)敏、咽痛與乏力；VOCs 很容易通過(guò)血液-大腦的屏障，損害中樞神經(jīng)；VOCs 傷害人的肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統。

      （2）致癌性、致畸作用和生殖系統毒性。

      （3）部分 VOCs 物質(zhì)是臭氧前體物質(zhì)，VOC-NOx 的光化學(xué)反應使得大氣對流層的臭氧濃度增加，增強溫室效應。

      （4）在陽(yáng)光和熱的作用下參與氧化氮反應形成臭氧，導致空氣質(zhì)量變差并且是夏季光化學(xué)煙霧、城市灰霾的主要成分。

      （5）VOCs 是形成細粒子（PM2.5）和臭氧的重要前體物質(zhì)，大氣中 VOCs 在 PM2.5 中的比重占 20%～40%左右，還有部分 PM2.5 由 VOCs 轉化而來(lái)。

      常見(jiàn)毒性 VOCs 的具體危害見(jiàn)表 1，容許濃度見(jiàn)表 2。

表 1 常見(jiàn)毒性 VOCs 的具體危害

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