熱脫附/氣相色譜–質(zhì)譜法檢測(cè)新裝修房?jī)?nèi)不同狀態(tài)空氣中TVOC比對(duì)

李道寧，莫達(dá)松，蘇云鵬，黃璐璐

（廣西分析測(cè)試研究中心，南寧 530022）

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給人類(lèi)帶來(lái)了新居室、新材料和新家具的同時(shí)也帶來(lái)了室內(nèi)空氣的污染，總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)就是主要污染物之一。揮發(fā)性有機(jī)物是指沸點(diǎn)在50～260℃之間，室溫下飽和蒸氣壓超過(guò)133.32 Pa時(shí)易揮發(fā)的有機(jī)化合物，其主要成分包括烷烴、氧烴、苯系物、含鹵烴、氮烴及硫烴、低沸點(diǎn)的多環(huán)芳烴類(lèi)等［1］。此類(lèi)氣體被人體吸入會(huì)引起頭暈、頭痛、胸悶的癥狀，久吸會(huì)引起人體免疫系統(tǒng)失調(diào)、破壞人體中樞神經(jīng)，甚至致畸、致癌，是人類(lèi)健康的一大殺手。

采用Tenax-TA吸附/熱脫附－氣相色譜法測(cè)定TVOC具有準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好的特點(diǎn)，其原理是將吸附有待測(cè)物質(zhì)的Tenax-TA吸附管置于熱解吸裝置中，高溫下使樣品從吸附劑上脫附，由惰性氣體載入冷阱，被捕集濃縮，以達(dá)到高度富集的效果，再快速加熱冷阱，使待測(cè)樣品瞬間汽化隨載氣經(jīng)傳輸管道直接進(jìn)氣相色譜分離分析。該方法提高了檢測(cè)靈敏度，能夠較真實(shí)地還原樣品原始組成且內(nèi)置的熱脫附備用管可以對(duì)樣品進(jìn)行再吸附以備復(fù)測(cè)；同時(shí)在檢測(cè)自動(dòng)化程度等方面有很大改善，可以更準(zhǔn)確、可靠、快速得到檢測(cè)結(jié)果，是監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣總揮發(fā)性有機(jī)物的理想方法［2］。國(guó)家建設(shè)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合頒布的GB 50325-2010［3］對(duì)關(guān)閉房子1 h后檢測(cè)的TVOC的限量標(biāo)準(zhǔn)為不大于0.50 mg/m3，但此條件下檢測(cè)合格的建筑并不能代表空氣質(zhì)量是好的。當(dāng)在新裝修房中使用家用空調(diào)時(shí)，TVOC濃度可能會(huì)發(fā)生變化，這時(shí)室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響因素主要分兩方面：空調(diào)系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)或運(yùn)行不當(dāng)；各類(lèi)污染源產(chǎn)生的污染物作用［4］。筆者依照GB 50325-2010對(duì)裝修完工2個(gè)月和4個(gè)月的新裝修房進(jìn)行TVOC檢測(cè)，除了嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)關(guān)閉房間門(mén)窗1 h后進(jìn)行檢測(cè)外，還分別檢測(cè)了通風(fēng)狀態(tài)下、空調(diào)連續(xù)開(kāi)啟5 h狀態(tài)下TVOC的濃度。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，更直觀地了解新裝修房在幾種狀態(tài)下室內(nèi)空氣的質(zhì)量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：Agilent 6890N GC/5975 MS 型，美國(guó) Agilent 公司；

熱脫附系統(tǒng)：TDS2型，德國(guó)GERSTEL 公司；

Tenax-T A 吸收管及活化爐：德國(guó)GERSTEL 公司；

大氣采樣器：QC-2B型，北京勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所；

TVOC 混合標(biāo)準(zhǔn)：苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、乙苯、苯乙烯、乙酸正丁酯、正十一烷的甲醇溶液，各化合物質(zhì)量濃度均為100 μg/mL，國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究所。

1.2 采樣

采樣地點(diǎn)選擇裝修完成2個(gè)月和4個(gè)月、面積約18 m2和25 m2的房間，分別記為第1組樣品和第2組樣品。家用空調(diào)選擇型號(hào)為某國(guó)產(chǎn)品牌和某合資品牌。采樣器流量為0.5 L/min，采樣時(shí)間20 min，采樣體積10 L。

1.3 解吸程序

熱脫附系統(tǒng)(TDS)初始溫度：30℃，冷進(jìn)樣系統(tǒng)(CIS)初始溫度：0℃，TDS以60℃/min的速度升到300℃保持3 min，然后TDS降溫到30℃，CIS以12℃/s升至300℃保持2 min，同時(shí)CIS進(jìn)樣。

1.4 色譜條件

柱溫：50℃保持 10 min，以 5℃/min升至250℃，保持2 min；檢測(cè)器：FID檢測(cè)器，溫度為250℃；分流比：10∶1；載氣：氮?dú)猓兌?9.999%，流量為1 mL/min；燃?xì)猓簹錃猓?9.99%），流量45 mL/min；助燃?xì)猓嚎諝猓髁繛?50 mL/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品采樣條件

TDS2 熱脫附系統(tǒng)主要是利用Tenax-TA 吸附管的二次解吸技術(shù)，即將吸附有待測(cè)物質(zhì)的Tenax-TA 吸附管置于熱解吸裝置中，利用高溫使樣品從吸附劑上脫附，通過(guò)高純氮?dú)庾鳛檩d體進(jìn)入冷阱，在液氮冷卻下使其被捕集濃縮，再以12℃/s快速加熱冷阱，使待測(cè)樣品瞬間汽化而隨載氣經(jīng)傳輸管直接進(jìn)氣相色譜系統(tǒng)進(jìn)行分離分析。兩組樣品采樣條件見(jiàn)表1。

表1 兩組樣品采樣條件

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程

分別取單組分質(zhì)量濃度為100 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液 1，2，3，4，5 μL 注入 tenax 吸附管，同時(shí)用 100 mL/min流量的氮?dú)獯滴焦? min，取出密封作為標(biāo)準(zhǔn)系列。將空白管與標(biāo)準(zhǔn)系列放入GERSTEL TDSA2熱解吸進(jìn)樣器中，設(shè)置熱解吸程序。

測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列各組分的色譜峰面積，以保留時(shí)間定性，以峰面積(Y)對(duì)組分的量(X，μg)進(jìn)行線(xiàn)性回歸，各組分工作曲線(xiàn)方程和相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2。標(biāo)準(zhǔn)溶液（各組分量為0.5 μg)色譜圖見(jiàn)圖1。

表2 回歸方程和相關(guān)系數(shù)

圖1 標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

2.3 樣品分析結(jié)果

對(duì)第1組和第2組樣品進(jìn)行測(cè)定，各組分測(cè)定結(jié)果和TVOC量分別列于表3和表4。不同狀態(tài)下各組分含量及TVOC量變化見(jiàn)圖2～圖5。

表3 第1組樣品中8種有機(jī)物的含量

表4 第2組樣品中8種有機(jī)物的含量

圖2 第1組樣品中8種有機(jī)物不同時(shí)間含量變化

圖3 第2組樣品中8種有機(jī)物不同時(shí)間含量變化

圖4 第1組樣品中TVOC含量變化

圖5 第2組中TVOC含量變化

3 結(jié)果分析

(1)從表3、表4中可以看出，第1組樣品和第2組樣品中苯乙烯的含量在開(kāi)啟空調(diào)前后有很大的變化，空調(diào)開(kāi)啟前其含量很低，開(kāi)啟后其含量大幅增加，由此可見(jiàn)，苯乙烯污染加劇是由空調(diào)內(nèi)部管道和配件帶來(lái)的。其它有機(jī)氣體在空調(diào)啟用前后也有一定變化，對(duì)于第1組樣品由于TVOC含量較高影響相對(duì)較小，而第2組樣品中TVOC含量小則影響相對(duì)就大。對(duì)開(kāi)啟空調(diào)后1 h TVOC的含量和封閉狀態(tài)下1 h TVOC的含量進(jìn)行比較，第1組樣品中兩者的含量相同，而第2組樣品中兩者含量相差1.5倍。試驗(yàn)結(jié)果證明，新裝的空調(diào)也是室內(nèi)空氣的污染源，在室內(nèi)環(huán)境污染較輕時(shí)它對(duì)室內(nèi)空氣的污染相對(duì)較大，因此家居時(shí)應(yīng)在通風(fēng)狀態(tài)下開(kāi)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間，讓有毒物質(zhì)充分揮發(fā)。

(2)第1組樣品在封閉1 h后TVOC含量為0.48 mg/m3，與 GB 50325-2010［3］對(duì) TVOC 的限量標(biāo)準(zhǔn)(≤0.50 mg/m3)相接近，在家用空調(diào)開(kāi)啟狀態(tài)下，雖然有機(jī)揮發(fā)物在溫度下降時(shí)會(huì)減少揮發(fā)，但由于家用空調(diào)采用內(nèi)部循環(huán)設(shè)計(jì)，新風(fēng)量不足，室內(nèi)有機(jī)揮發(fā)物不能排出室外，造成污染空氣聚積，影響了空氣質(zhì)量。第1組樣品在使用空調(diào)1 h后TVOC比通風(fēng)狀態(tài)增加 5 倍，2，3，4，5 h 后分別增加 6，5.1，6.5，7.9倍，5 h后 TVOC 含量達(dá)到了 0.71 mg/m3。所以新裝修房的污染程度除了要考慮室內(nèi)空氣的污染情況外，還要考慮房屋的通風(fēng)條件。若通風(fēng)條件良好，入住后采用多通風(fēng)少用空調(diào)是最經(jīng)濟(jì)、有效的方法。若通風(fēng)條件差則需要安裝新風(fēng)系統(tǒng)，把新風(fēng)引入室內(nèi)，把污染空氣排出室外，這樣才能減輕污染空氣對(duì)人體的危害。第2組樣品在封閉1 h后TVOC含量只為0.06 mg/m3，低于限量標(biāo)準(zhǔn)，在家用空調(diào)開(kāi)啟1 h后TVOC含量突增到0.15 mg/m3，其中空調(diào)的污染占了較大的比重，這個(gè)結(jié)果雖然比通風(fēng)狀態(tài)增加了2.8倍，但TVOC含量不高，而且隨著封閉時(shí)間延長(zhǎng)，TVOC的含量沒(méi)再增加，達(dá)到平衡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下使用家用空調(diào)是較為安全的。

(3)從圖4、圖5中看出，家用空調(diào)開(kāi)啟3 h后，TVOC的含量出現(xiàn)下降，這可能與空調(diào)具備換氣功能有關(guān)，但效果不明顯，隨時(shí)間延長(zhǎng)TVOC含量又緩慢升高。通常改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的主要措施是加大新風(fēng)量，提高新風(fēng)過(guò)濾效率，增加空調(diào)房間的換氣次數(shù)等［5］。因此開(kāi)發(fā)具有換氣、除菌、凈化等功能的健康空調(diào)，使家用空調(diào)具備中央空調(diào)的功能是一個(gè)新的發(fā)展方向，它對(duì)提高室內(nèi)空氣的品質(zhì)意義重大。

［1］毛跟年，許牡丹，黃建文.環(huán)境中有毒有害物質(zhì)與分析檢測(cè)［J］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［2］蔣志宏，汪國(guó)權(quán)，徐以盛，等.空氣中總揮發(fā)性有機(jī)物熱脫附－氣相色譜聯(lián)用測(cè)定方法的研究［J］.環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2006(3):249-252.

［3］GB 50325-2010 民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制［S］.

［4］高歌，陳海焱，張明星.室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2006，31(3): 173-176.

［5］李香玲.空調(diào)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響［J］.中國(guó)衛(wèi)生工程學(xué)，2012，11(6): 441-446.