化學(xué)科研實(shí)驗(yàn)室揮發(fā)性有機(jī)物VOC對PM2.5的影響

侯不唯

摘 要：本文測定與分析河南省鄭州市高新區(qū)某高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓3層的工作室、室外大氣、走廊和科研實(shí)驗(yàn)室在2016年8月的總揮發(fā)性有機(jī)物（TVOC）和PM2.5的質(zhì)量濃度，得出走廊和實(shí)驗(yàn)室較高的TVOC和PM2.5質(zhì)量濃度來自于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的有機(jī)溶劑和有機(jī)試劑，揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）、半VOC及無機(jī)氣體發(fā)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而凝結(jié)形成PM2.5，并提出對化學(xué)科研實(shí)驗(yàn)室TVOC和PM2.5的防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)室；揮發(fā)性有機(jī)物；PM2.5

中圖分類號：X51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2017）03-0159-02

Abstract： In this paper， the concentration of total volatile organic compounds （TVOC） and PM2.5 in the laboratory， the outdoor atmosphere， the corridor and the scientific research laboratory in the third floor of the chemical laboratory building of a university of high tech zone in Zhengzhou city of Henan province in August 2016 were measured and analyzed， it was concluded that the higher TVOC and PM2.5 concentrations in the corridors and laboratories came from organic solvents and organic reagents in the laboratory， volatile organic compounds （VOC）， semi VOC and inorganic gases were condensed to form PM2.5 through a series of physical and chemical reactions， and the protection measures of TVOC and PM2.5 in chemical research laboratory were put forward.

Keywords： chemical laboratory；volatile organic compounds；PM2.5；interaction

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室存放有大量的化學(xué)試劑，特別是易揮發(fā)的有機(jī)溶劑，造成化學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的有害氣體如VOC、半VOC、無機(jī)氣體等濃度較高，對工作在實(shí)驗(yàn)室的研究人員身體造成損害。已有文獻(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室有害氣體進(jìn)行了分析研究，并提出了防治及監(jiān)管的措施[1-2]。此外，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室還存在對身體危害很大的霾即固體顆粒物。固體顆粒物縮寫為PM，直徑小于10μm的顆粒物（PM10）能夠經(jīng)過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入肺部，并聚集在肺里；而直徑小于2.5μm的顆粒物（PM2.5）不僅能進(jìn)入肺部，而且可以通過肺進(jìn)入血液中，對人們的健康危害更大。實(shí)驗(yàn)室中PM2.5直接受大氣PM2.5的影響，本文基于對河南省鄭州市高新區(qū)某高?；瘜W(xué)科研實(shí)驗(yàn)室內(nèi)TVOC和PM2.5的測試，結(jié)合一墻之隔的走廊和工作室、室外大氣的TVOC和PM2.5數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)室的TVOC也可產(chǎn)生PM2.5的結(jié)論，并提出合理的防護(hù)措施。

1 測試方案

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室位于鄭州市高新區(qū)某高校，該實(shí)驗(yàn)室在化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓的3層北側(cè)。作為比較，選取了與實(shí)驗(yàn)室一墻之隔的工作室、走廊和工作室窗戶外大氣作為測試地點(diǎn)。實(shí)測期間工作室和實(shí)驗(yàn)室以自然通風(fēng)為主。測試時間為2016年8月4-11日、8月14-21日、8月24-31日每天10：00。實(shí)驗(yàn)室的大門白天一直打開，與走廊相通，而工作室的門始終關(guān)閉（8月14-21日學(xué)生放假，實(shí)驗(yàn)室門窗關(guān)閉）。

2 TVOC質(zhì)量濃度的對比

圖1分別顯示了3個時間段工作室、室外大氣、走廊和實(shí)驗(yàn)室的TVOC質(zhì)量濃度，這幾個位置平均TVOC質(zhì)量濃度分別為0.23、0.24、0.56、0.75mg/m3。工作室的TVOC質(zhì)量濃度與室外大氣基本一致，走廊和實(shí)驗(yàn)室的TVOC質(zhì)量濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室外大氣和工作室。實(shí)驗(yàn)室較高的TVOC來自于內(nèi)部有機(jī)溶劑和有機(jī)試劑，這些VOC很容易通過敞開的實(shí)驗(yàn)室大門擴(kuò)散到走廊，造成走廊的TVOC質(zhì)量濃度也很高。由于白天實(shí)驗(yàn)室自然通風(fēng)，VOC能夠擴(kuò)散到室外，而走廊比較封閉，聚集的VOC不易擴(kuò)散，造成走廊的TVOC有時會高于實(shí)驗(yàn)室。

對比3個時間段的TVOC發(fā)現(xiàn)，不做實(shí)驗(yàn)的8月14-21日走廊的TVOC質(zhì)量濃度（0.47mg/m3）低于做實(shí)驗(yàn)的2個時間段（0.73mg/m3和0.48mg/m3），而實(shí)驗(yàn)室的TVOC質(zhì)量濃度（0.73mg/m3）總體與其他2個時間段（0.68mg/m3和0.85mg/m3）相當(dāng)，原因是8月正是鄭州市最熱的時間，盡管學(xué)生沒有做實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)室門窗關(guān)閉，內(nèi)部大量易揮發(fā)的有機(jī)物導(dǎo)致了較高的TVOC質(zhì)量濃度。

3 PM2.5質(zhì)量濃度的對比

圖2顯示了3個時間段工作室、室外大氣、走廊和實(shí)驗(yàn)室的PM2.5質(zhì)量濃度，4個區(qū)域的平均PM2.5質(zhì)量濃度分別為58、99、116、130μg/m3。工作室的PM2.5處于良好，其他3個位置的PM2.5質(zhì)量濃度屬于輕度污染和中度污染。而工作室的PM2.5明顯低于大氣，走廊和實(shí)驗(yàn)室的PM2.5都明顯高于大氣。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)較高的PM2.5很容易通過敞開的實(shí)驗(yàn)室大門被風(fēng)吹到走廊，造成走廊的PM2.5質(zhì)量濃度也很高，有時走廊的PM2.5還高于實(shí)驗(yàn)室。

在做實(shí)驗(yàn)的8月14-21日，走廊和實(shí)驗(yàn)室的PM2.5質(zhì)量濃度與另外2個階段沒有明顯差別，但是高于室外大氣的PM2.5。一般走廊和實(shí)驗(yàn)室的PM2.5是隨著大氣的PM2.5質(zhì)量濃度的升高而升高，工作室關(guān)閉門窗能有效降低PM2.5。但是測試結(jié)果顯示，關(guān)閉門窗不僅不能降低實(shí)驗(yàn)室的PM2.5，反而實(shí)驗(yàn)室PM2.5值還會明顯升高（8月14-21日實(shí)驗(yàn)室、室外的PM2.5分別是165、129μg/m3），原因可能是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的污染物也可以產(chǎn)生PM2.5。

4 TVOC質(zhì)量濃度對PM2.5質(zhì)量濃度的影響

4.1 PM2.5的組成及產(chǎn)生過程

PM2.5成分復(fù)雜，并且隨著污染源的變化而改變，不僅含有Pb、Hg、Cd、Cr和Cu等有害的重金屬，而且包含大量有害的無機(jī)氣體和VOC。

4.2 TVOC對PM2.5的影響

本文考察的實(shí)驗(yàn)室中長期存放有機(jī)溶劑、有機(jī)試劑、金屬鹽、金屬有機(jī)化合物等，實(shí)驗(yàn)時反應(yīng)溫度不超過150℃，因此，可以推測該實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的污染物主要是VOC、半VOC、有機(jī)廢液等，不會產(chǎn)生飛灰、礦物顆粒，可能會有少量無機(jī)氣體和有害重金屬等。通過圖1和圖2可以看出，實(shí)驗(yàn)室和走廊的TVOC遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工作室和室外，同樣PM2.5也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工作室和室外。實(shí)驗(yàn)室處于通風(fēng)狀態(tài)，室內(nèi)的PM2.5很容易進(jìn)入室外，如果實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部不產(chǎn)生PM2.5，則其PM2.5應(yīng)該不會超過室外。鄭州市8月份氣溫高、太陽光強(qiáng)，更有利于氣態(tài)污染物間接轉(zhuǎn)化為PM2.5。因此，確定實(shí)驗(yàn)室和走廊的VOC和半VOC發(fā)生了一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)凝結(jié)形成PM2.5，造成實(shí)驗(yàn)室和走廊的PM2.5高于室外。

5 科研實(shí)驗(yàn)室TVOC和PM2.5的防護(hù)措施

5.1 良好的通風(fēng)

走廊的TVOC值明顯比室外大氣的TVOC高，平均高約0.3mg/m3，PM2.5值高約20μg/m3。原因就是走廊空氣不流通。因此，保持良好的通風(fēng)能夠降低走廊的TVOC和PM2.5濃度，達(dá)到與工作室的TVOC和PM2.5一樣的數(shù)值。

5.2 放置綠色植物

PM2.5顆粒細(xì)小，無規(guī)律地在空中運(yùn)動。當(dāng)室內(nèi)養(yǎng)殖大量綠色植物時，能夠促進(jìn)PM2.5降落在綠色植物表面，被綠色植物凹凸不平的葉片及絨毛特殊的分泌物所滯留，從而起到沉積和去除PM2.5的作用。

5.3 粗糙的墻面

在密閉的室內(nèi)，微小顆粒在漂浮中可以沉積并吸附在墻壁上，從而降低室內(nèi)PM2.5質(zhì)量濃度，粗糙的墻面更有利于對微小顆粒的沉積和吸附。

6 結(jié)論

化學(xué)科研實(shí)驗(yàn)室的TVOC和PM2.5質(zhì)量濃度明顯高于室外大氣，主要原因是實(shí)驗(yàn)室中有大量的有機(jī)溶劑和有機(jī)試劑，這些化學(xué)試劑產(chǎn)生了VOC和半VOC等污染物，而VOC和半VOC可以發(fā)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)凝結(jié)形成PM2.5。良好的通風(fēng)、放置綠色植物和粗糙的墻面都能有效降低TVOC和PM2.5的質(zhì)量濃度。

參考文獻(xiàn)：

[1]王明仕，王明婭，宋黨育.高校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量分析探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013（11）：219-224.

[2]梁寶生，田仁生.總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）室內(nèi)空氣質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)的制訂[J].重慶環(huán)境科學(xué)，2003（5）：1-3.