比色法快速測(cè)定室內(nèi)空氣甲醛含量

熊開生，馮裕釗，莊春龍，沈小東，陳 逸

(后勤工程學(xué)院營(yíng)房管理與環(huán)境工程系，重慶 401311)

·監(jiān)測(cè)技術(shù)·

比色法快速測(cè)定室內(nèi)空氣甲醛含量

熊開生，馮裕釗，莊春龍，沈小東，陳 逸

(后勤工程學(xué)院營(yíng)房管理與環(huán)境工程系，重慶 401311)

室內(nèi)空氣甲醛的現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為環(huán)境監(jiān)測(cè)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，旨在為普通家庭提供室內(nèi)空氣甲醛現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法。優(yōu)化了甲醛吸收液用量、自然吸收時(shí)間及吸收液與空氣接觸面積對(duì)監(jiān)測(cè)方法的影響，制作了用于目測(cè)室內(nèi)空氣中甲醛含量的標(biāo)準(zhǔn)比色卡，方法簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，可望在普通家庭中得到廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè);比色卡;甲醛;普通家庭

0 前言

甲醛作為室內(nèi)環(huán)境重要污染物之一，主要來源于家具中的密度板和木工板，完全釋放需要3～5年。由于甲醛對(duì)人體傷害很大，如何快速準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣甲醛含量已成為目前研究熱點(diǎn)［1－4］。雖然國(guó)標(biāo)中已提供了多種甲醛檢測(cè)方法，如分光光度法、氣相色譜法、電化學(xué)檢測(cè)法，但這些方法需要現(xiàn)場(chǎng)采樣，然后帶回實(shí)驗(yàn)室分析才能得到結(jié)果，程序復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)且需要貴重儀器設(shè)備。市場(chǎng)上也出現(xiàn)了許多便攜式監(jiān)測(cè)儀器［5］，但因其價(jià)格昂貴且壽命短，難以推廣到普通家庭。筆者旨在為普通家庭提供較好的室內(nèi)空氣甲醛監(jiān)測(cè)手段，研究出適合普通家庭自己監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣甲醛含量的方法。筆者優(yōu)化了甲醛吸收液用量和自然吸收時(shí)間，討論了吸收液與空氣接觸面積對(duì)監(jiān)測(cè)方法的影響，制作了可以目測(cè)室內(nèi)空氣中甲醛濃度的標(biāo)準(zhǔn)比色卡。該方法簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，可望在普通家庭中得到廣泛應(yīng)用，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 方法原理

由于甲醛易溶于水并可與水中的酚試劑反應(yīng)生成穩(wěn)定的嗪類化合物，一定條件下酚試劑吸收液吸收空氣中甲醛的量主要由空氣中甲醛濃度決定，測(cè)定出一定體積吸收液自然吸收一段時(shí)間后吸收空氣中甲醛的量來確定室內(nèi)空氣中甲醛濃度。由于吸收液吸收甲醛后經(jīng)過顯色反應(yīng)為藍(lán)色且顏色深淺因濃度差別而非常明顯，通過目測(cè)可較準(zhǔn)確地判定吸收液中甲醛的大概濃度，因此可以制作一個(gè)室內(nèi)空氣甲醛濃度與吸收液顯色后顏色深淺相關(guān)性的比色卡。先將一定量吸收液放在房間內(nèi)自然吸收一段時(shí)間，再向吸收液中加入顯色劑，反應(yīng)15 min，再向10 mL比色管中加入10 mL顯色后溶液，最后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照，根據(jù)顏色關(guān)系可測(cè)出室內(nèi)空氣甲醛濃度。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器和試劑

GB-IIIB恒流采樣器(上海正宏有限公司)，S53分光光度計(jì)(上海分析儀器廠)，酚試劑(分析純)，硫酸鐵銨(分析純)，甲醛(分析純)，鹽酸(分析純)。

2.2 方法步驟

選定一個(gè)封閉房間，通過人工投入甲醛配制成濃度為0.218 mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)源，分析吸收液用量、自然吸收時(shí)間、吸收液與空氣接觸面積對(duì)監(jiān)測(cè)方法的影響。向8個(gè)直徑為100 mm的表面皿中分別加入20 mL甲醛吸收液，將表面皿放在不同甲醛標(biāo)準(zhǔn)濃度的房間內(nèi)，自然吸收30 min后加入2 mL顯色試劑，反應(yīng)15 min，用分光光度計(jì)測(cè)定反應(yīng)液的吸光度，取10 mL反應(yīng)液加入比色管中制作標(biāo)準(zhǔn)比色卡，并將研究的室內(nèi)空氣甲醛監(jiān)測(cè)方法與國(guó)標(biāo)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。所有吸收液吸收甲醛的量均采用國(guó)標(biāo)GB/T 18204.26-2000方法測(cè)定。

3 結(jié)果與討論

3.1 國(guó)標(biāo)GB/T 18204.26-2000方法測(cè)定空氣中甲醛含量

按照表1配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，向每支比色管中加入1 mL 1%硫酸鐵銨溶液，搖勻，放置15 min，以水參比，在波長(zhǎng)630 nm處用分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，測(cè)得結(jié)果如表1所示。

表1 標(biāo)樣分光光度法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

得到回歸方程為 y=0.1754x+0.0254，相關(guān)系數(shù)為0.998。測(cè)得采樣管中甲醛的吸光度為0.348，計(jì)算得到空氣中甲醛含量為0.218 mg/m3。

3.2 吸收液用量對(duì)監(jiān)測(cè)方法的影響分析

房間溫度為19℃，甲醛濃度為0.218 mg/m3，向4個(gè)直徑為100 mm的表面皿中分別加入10，20，50，100 mL吸收液，同時(shí)放在房間內(nèi)自然吸收30 min后，再加入顯色試劑，測(cè)得吸光度結(jié)果如表2所示。

表2 吸收液用量對(duì)自然吸收的影響

結(jié)果表明，隨著吸收液用量的增多，吸光度逐漸減小，當(dāng)吸收液用量為10 mL時(shí)，顯色后顏色較深，但測(cè)量最少用量應(yīng)超過10 mL;吸收液用量為20 mL時(shí)，顯色后顏色比較深，且滿足測(cè)量用量，同時(shí)可以節(jié)約試劑。因此該方法選定吸收液用量為20 mL。

3.3 吸收時(shí)間對(duì)監(jiān)測(cè)方法的影響分析

房間溫度為21℃，甲醛濃度為0.218 mg/m3。向4個(gè)直徑為100 mm的表面皿中分別加入20 mL吸收液，在房間內(nèi)自然吸收15，30，45，60 min 后加入顯色劑測(cè)定吸光度，測(cè)定結(jié)果如表3所示。

表3 吸收時(shí)間對(duì)自然吸收的影響

結(jié)果表明，隨著吸收時(shí)間增加，吸收液經(jīng)顯色反應(yīng)后吸光度逐漸增加。當(dāng)吸收時(shí)間為15 min時(shí)，吸光度較小，不利于目測(cè)。當(dāng)吸收時(shí)間為30 min時(shí)，顯色反應(yīng)后顏色較深，吸光度較大，容易目測(cè);超過30 min，顯色反應(yīng)后吸光度略有增加。為了縮短監(jiān)測(cè)時(shí)間，選定吸收時(shí)間為30 min。

3.4 吸收液接觸面積對(duì)監(jiān)測(cè)方法的影響分析

房間溫度為 19.4℃，甲醛濃度為0.218 mg/m3。向直徑為60，80，100，120 mm的4個(gè)表面皿中分別加入20 mL吸收液，在房間內(nèi)自然吸收30 min后加入顯色劑，測(cè)定吸光度，測(cè)定結(jié)果如表4所示。

表4 接觸面積對(duì)自然吸收的影響

結(jié)果表明，在相同吸收時(shí)間和吸收液用量前提下，隨著吸收液與空氣接觸面積的增加，吸收液吸收空氣中甲醛量逐漸增多。當(dāng)表面皿直徑超過100 mm時(shí)，吸收量只有少量增加，接觸面積過大，吸收液揮發(fā)量更大且易受到污染。因此選定直徑為100 mm的表面皿為盛裝容器。

3.5 室內(nèi)甲醛含量與自然溶解于吸收液中甲醛量的相關(guān)性分析

在一個(gè)封閉房間通過投入不同量甲醛溶液，配制成不同濃度的6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)源，房間內(nèi)甲醛濃度采用國(guó)標(biāo)GB/T 18204.26-2000方法測(cè)量。房間濃度分別為 0.10，0.14，0.18，0.22，0.26，0.30 mg/m3。選取6個(gè)直徑為100 mm的表面皿，向各表面皿中分別加入20 mL甲醛吸收液，并將其分別放在不同甲醛濃度的房間內(nèi)，自然吸收30 min后取出，加入顯色劑，測(cè)定吸光度，結(jié)果如表5所示。

表5 室內(nèi)甲醛含量與自然溶解于吸收液中甲醛量的相關(guān)性

以標(biāo)準(zhǔn)源濃度為縱坐標(biāo)，吸光度為橫坐標(biāo)作圖，結(jié)果如圖1所示。

回歸曲線的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.99以上，表明在選定的操作條件下，室內(nèi)空氣中甲醛含量與自然溶解在吸收液中甲醛的量相關(guān)性較好，可根據(jù)吸收液顯色反應(yīng)后的顏色深淺計(jì)算出室內(nèi)空氣甲醛濃度。

3.6 標(biāo)準(zhǔn)比色卡的制作

為了便于普通家庭通過目測(cè)吸收液經(jīng)顯色反應(yīng)后的顏色深淺來計(jì)算室內(nèi)空氣甲醛濃度，將上述實(shí)驗(yàn)所得的溶液分別取10 mL裝入比色管中，編號(hào)及對(duì)應(yīng)的室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)源濃度如表6所示，各管顏色如圖2所示。各管顏色因標(biāo)準(zhǔn)源濃度不同而差別明顯，根據(jù)溶液自然吸收室內(nèi)空氣中甲醛再經(jīng)顯色反應(yīng)后的顏色，就可以知道室內(nèi)空氣甲醛的大致濃度。

表6 標(biāo)準(zhǔn)比色系列 mg/m3

3.7 與國(guó)標(biāo)GB/T 18204.26-2000方法對(duì)比分析

為了評(píng)價(jià)甲醛現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)方法能否應(yīng)用到家庭檢測(cè)中，選定校內(nèi)某辦公室進(jìn)行測(cè)量。吸收液在房間內(nèi)自然吸收30 min后，加入顯色劑顯色，取溶液10 mL于比色管中，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比，得到室內(nèi)空氣甲醛濃度約為0.19 mg/m3。采用國(guó)標(biāo)方法對(duì)同一房間的甲醛含量進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果為0.20 mg/m3，相對(duì)誤差小于5%，對(duì)于判定裝修家庭室內(nèi)空氣甲醛含量來說是可以接受的，表明筆者研究的甲醛現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法可以推廣應(yīng)用。

4 結(jié)論

筆者探索出適合普通家庭的室內(nèi)空氣甲醛監(jiān)測(cè)方法，適當(dāng)優(yōu)化了監(jiān)測(cè)方法的操作條件，吸收液用量為20 mL，吸收時(shí)間為30 min，吸收液盛裝容器為直徑100 mm的表面皿。通過實(shí)驗(yàn)得到了室內(nèi)甲醛含量與自然溶解于吸收液中甲醛量的相關(guān)性較好，制作了用于目測(cè)室內(nèi)空氣甲醛濃度的標(biāo)準(zhǔn)比色卡。該方法方便快捷，誤差較小，操作簡(jiǎn)單且成本低，可在普通家庭得到推廣應(yīng)用，有效保障百姓的身體健康，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］牛鳳蘭，宋德鋒，陳林.環(huán)境中甲醛污染來源及檢測(cè)方法新進(jìn)展［J］.上海預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2009，21(9):453-455.

［2］鄭春生，王建清，楊南，等.室內(nèi)空氣中甲醛的快速測(cè)定［J］.北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，22(4):8-11.

［3］張靜.室內(nèi)空氣污染物甲醛的檢測(cè)及污染狀況分析［J］.遼寧化工，2009，38(7):498-500.

［4］李少芳，李鳳萍，陳育琳.熱解吸/化學(xué)發(fā)光聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)空氣中痕量甲醛［J］.分析化學(xué)，2009，37(10):B172.

［5］蔣惠忠，王顯勝，張愛國(guó).甲醛現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)儀的研制［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版，2008，38(5):863-864.

Determination of Formaldehyde in Indoor Air by Colorimetric Method

XIONG Kai-sheng，F(xiàn)ENG Yu-zhao，ZHUANG Chun-long，SHEN Xiao-dong，CHEN Yi
(Dept.of Barracks'Management＆ Environmental Engineering，LEU，Chongqing 401311，China)

In-situ monitoring technology for formaldehyde of indoor air has become the hot-point in the researching fields of environment monitoring.A new in-situ monitoring method for the formaldehyde of indoor air for the common family is studied.The amount of absorption liquid and absorption time and the surface area of absorption liquid exposed to the air are optimized through this method.The card for in-situ monitoring formaldehyde of indoor air is achieved.The results indicate that the method is simple，rapid，economic and practical so we can hope that the new method for monitoring formaldehyde will be applied widely among common families.

in-situ monitoring;colorimetric card;formaldehyde;common family

TU834.6+1

B

1674-6732(2012)-02-0027-03

10.3969/j.issn.1674-6732.2012.02.007

2011-05-07;

2011-06-02

重慶市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目(2007AB7032)。

熊開生(1975—)，男，講師，博士，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)與污染治理研究。

(本欄目編輯 黃珊)