熱解析—?dú)庀嗌V法在室內(nèi)空氣中TVOC測(cè)定中的運(yùn)用

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，人們生活水平不同提高，生活品質(zhì)也在不斷提升。室內(nèi)空氣質(zhì)量直接關(guān)系人體健康，因此，目前室內(nèi)空氣質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本文主要探討將熱解析-氣相色譜法在室內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）檢測(cè)中的實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行深入探討，旨在為室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)及控制效果的提高提供更多有價(jià)值參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)空氣；揮發(fā)性有機(jī)化合物；熱解析-氣相色譜法

中圖分類號(hào)：O659.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文件編號(hào)：2095-672X（2017）03-0132-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.068

Abstract：With the rapid development of economic development， peoples living standards improve， the quality of life is also rising. Indoor air quality is directly related to human health， therefore， the indoor air quality problems are more and more peoples attention. This paper mainly discusses the thermal desorption gas chromatography in indoor air volatile organic compounds （TVOC） detection in practical application are discussed， aimed at the detection and control effect in improving the quality of indoor air to provide more valuable reference.

Key words：Indoor air； volatile organic compounds； thermal desorption gas chromatography

總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）為揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的總量。VOCs為揮發(fā)性有機(jī)污染物中的一類，其指的是室溫下飽和蒸氣壓大于133.32Pa的有機(jī)物，VOCs的沸點(diǎn)為50～250℃，其以蒸發(fā)形式存在于于常溫環(huán)境中，其刺激性、毒性、致癌性氣味會(huì)對(duì)人體黏膜、皮膚造成一定影響，可產(chǎn)生急性損害[1]。在室內(nèi)空氣中常見(jiàn)VOCs主要為苯乙烯、二甲苯、甲苯等。本次研究通過(guò)建立熱解析-毛細(xì)管氣相色譜法，對(duì)空氣中TVOC含量進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，了解該種檢測(cè)方法運(yùn)用于室內(nèi)空氣TVOC檢測(cè)中的效果，對(duì)該種方法應(yīng)用的精密度以及準(zhǔn)確度進(jìn)行考察，豐富室內(nèi)空氣中TVOC測(cè)定方法。

1 測(cè)定實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

本次實(shí)驗(yàn)選用的儀器主要為 Agilent6890N氣相色譜儀、QC-2大氣采樣器、TJ-618型熱解吸儀、Tenax-TA吸附采集管。實(shí)驗(yàn)所用試劑主要為檢測(cè)空氣中所含VOCs時(shí)所用混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：苯、對(duì)二甲苯、甲苯、乙苯、二甲苯、正十一烷、鄰二甲苯、間二甲苯、乙酸丁酯、苯乙烯，試劑的質(zhì)量濃度為1000mg/L。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

①色譜條件： 60m×0.32mm×1.0?m的DB-1毛細(xì)管柱；程序升溫，初溫為50℃，時(shí)間為10min，按照5℃/min一直升溫至175℃，然后再按照10℃/min一直升溫至250℃；氮?dú)庵髁繛?mL/min；氫氣流量為35mL/min；FID檢測(cè)器的溫度為300℃；色譜進(jìn)樣口的溫度為260℃，15：1的分流比；空氣流量為400mL/min。②解吸條件：在3min之內(nèi)升溫到260℃，且保持時(shí)間為8min。③采樣方法：選擇在采樣地點(diǎn)將Tenax-TA吸附采集管打開(kāi)，并將其垂直連接至QC-2大氣采樣器入氣口，速度保持在0.5L/min實(shí)施空氣抽取，抽取空氣樣本為10L。完成樣本采集后密封好吸附管兩端。

1.3 實(shí)驗(yàn)操作

1.3.1 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確獲取0.01?g、0.1?g、0.5?g、1?g、2?g、5?g檢測(cè)VOCs時(shí)所用的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后分別注入Tenax-TA吸附采集管中，制成6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列。將裝好溶液的Tenax-TA吸附采集管裝入TJ-618型熱解吸儀，行0.1min的通氮?dú)?，將存在于吸附管中的氧氣吹除，將氮?dú)怅P(guān)閉，在氣相色譜儀進(jìn)樣口插入熱解吸儀進(jìn)樣針，保持7min之后將氮?dú)獯蜷_(kāi)，待測(cè)樣品會(huì)隨著氮?dú)膺M(jìn)入毛細(xì)管氣相色譜儀，對(duì)吸附管標(biāo)準(zhǔn)系列實(shí)施分析測(cè)定。橫坐標(biāo)為待測(cè)物質(zhì)質(zhì)量，縱坐標(biāo)為扣除空白管后的峰面積，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制。

1.3.2 測(cè)定熱解吸效率

將空白Tenax-TA吸附采集管（18支）分為3組，6支/組，每組分別加入質(zhì)量濃度為1000mg/L的0.5?L、1?L、2?L的室內(nèi)空氣中，加入檢測(cè)VOCs時(shí)所用混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，憑借繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線方法實(shí)施分析，同時(shí)實(shí)施對(duì)照實(shí)驗(yàn)，選用含同等量標(biāo)準(zhǔn)溶液不經(jīng)熱解吸直接實(shí)施測(cè)定分析。

1.3.3 分析樣品

憑借繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析，成分以峰面積、保留時(shí)間定性定量，未定性峰則以甲苯計(jì)。

2 結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

實(shí)施熱解吸效率測(cè)定后，各組分結(jié)果見(jiàn)表1，VOCs混合標(biāo)準(zhǔn)液分析光相色譜圖見(jiàn)1。

從表中數(shù)據(jù)可知，8種VOCs標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)r均超過(guò)0.9998。

2.2 樣品測(cè)定及精密度、靈敏度

本次研究在封閉時(shí)間為1h的室內(nèi)環(huán)境中實(shí)施檢測(cè)樣本采集，平行進(jìn)行5個(gè)樣品的采集，然后實(shí)施TVOC檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

3 討論

在日常工作及生活過(guò)程中，多數(shù)人的大部分時(shí)間均處于室內(nèi)，因此，當(dāng)室內(nèi)空氣存在污染時(shí)會(huì)對(duì)人們身體健康造成嚴(yán)重影響。在室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)中，總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）檢測(cè)為一個(gè)重要指標(biāo)之一[2]。室內(nèi)TVOC含有成分相對(duì)較多，各種成分可通過(guò)皮膚或呼吸道進(jìn)入人體，在機(jī)體中長(zhǎng)期蓄積可引發(fā)消化系統(tǒng)疾病，甚至是癌癥。因此，加強(qiáng)對(duì)室內(nèi)空氣中TVOC含量實(shí)施測(cè)定具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

揮發(fā)性有機(jī)污染物主要可分為4大類，其分別為顆粒物或顆粒有機(jī)物有關(guān)的有機(jī)物（POM）、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）、極易揮發(fā)性有機(jī)物（VVOCs）、半揮發(fā)性有機(jī)物（SVOCs）。目前，在對(duì)室內(nèi)環(huán)境中所含有機(jī)污染物實(shí)施檢測(cè)時(shí)，基本是選擇VOCs含量測(cè)定結(jié)果作為空氣有機(jī)物污染狀況的評(píng)估指標(biāo)。VOCs存在刺激性、毒性、特殊氣味、致癌性。當(dāng)在室內(nèi)控制中的該種物質(zhì)含量過(guò)高，其在人體中長(zhǎng)期積蓄時(shí)，可對(duì)人的皮膚、黏膜產(chǎn)生嚴(yán)重影響，進(jìn)而對(duì)人體造成急性損害。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局及國(guó)家科學(xué)院、世界衛(wèi)生組織在1989年實(shí)施室內(nèi)空氣中TVOC含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)空氣中，所含VOCs多達(dá)900多種[3]。處于室內(nèi)環(huán)境中的VOCs其來(lái)源主要為含水涂料、建筑材料、粘合劑、洗滌劑、清潔劑、化妝品等。初次之外，在烹飪、吸煙過(guò)程中也可產(chǎn)生一定VOCs。目前的測(cè)定結(jié)果顯示，室內(nèi)空氣中所含VOCs 主要為二甲苯、苯、苯乙烯、甲苯等。VOCs 的總量即為總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）。對(duì)室內(nèi)空氣中TVOC實(shí)施測(cè)定對(duì)人們身心健康均有重要意義。

目前，TVOC已經(jīng)成為室內(nèi)空氣質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)之一。在對(duì)室內(nèi)空氣中TVOC實(shí)施測(cè)定時(shí)，所用的方法呈多樣化，應(yīng)用較為普遍的方法主要為氣相色譜法（GC）、高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）、便攜式現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀法、比色管檢測(cè)法等，其中氣相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用是運(yùn)用最為普遍，且運(yùn)用效果較為理想的測(cè)定方法。在實(shí)施TVOC測(cè)定過(guò)程中，樣品預(yù)處理所用方法主要有低溫預(yù)濃縮-熱解吸法、溶劑解析法、吹掃捕集法、固相微萃取法等。存在于室內(nèi)空氣中的VOCs通常濃度較低，為痕量級(jí)物質(zhì)，因此實(shí)施測(cè)定時(shí)，樣品預(yù)處理對(duì)技術(shù)有較高的要求，且預(yù)處理環(huán)節(jié)會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生重要影響。

選用熱解析-氣相色譜法對(duì)室內(nèi)空氣中所含TVOC實(shí)施測(cè)定時(shí)，其采用的使將解吸之后的樣品全部轉(zhuǎn)移至色譜系統(tǒng)，而不是僅僅取樣品中的一部分。因此，在實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用過(guò)程中，與其他方法相比，該種方法表現(xiàn)出更高的靈敏度。當(dāng)測(cè)定樣品的采集量為10L時(shí)，檢測(cè)下限可達(dá)0.5μg/m2。因此該種方法更加適用于對(duì)室內(nèi)空氣中所含揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行測(cè)定。諸多研究結(jié)果均已經(jīng)證實(shí)，將該種測(cè)定方法運(yùn)用于室內(nèi)空氣中TVOC含量測(cè)定時(shí)，能夠有效解決因未采用冷阱二導(dǎo)致色譜峰畸變化為寬“饅頭”峰，進(jìn)而導(dǎo)致分離不能取得成功的問(wèn)題。同時(shí)，該種方法的運(yùn)用表現(xiàn)出較高的精密度和準(zhǔn)確度。此外，運(yùn)用熱解析-氣相色譜法對(duì)室內(nèi)空氣中所含總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）量實(shí)施測(cè)定時(shí)，測(cè)定樣品的預(yù)處理相關(guān)更為簡(jiǎn)單和快捷，熱解吸效率相對(duì)更高，同時(shí)還具有良好的可重復(fù)性。

本次實(shí)驗(yàn)研究中，主要選用 Tenax-TA 吸附采集管實(shí)施空氣樣品采集，然后再使用TJ-618熱解吸儀將完成解吸之后的樣品全部轉(zhuǎn)移至色譜系統(tǒng)中，然后再實(shí)施室內(nèi)空氣TVOC測(cè)定方法，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)曲線建立，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，熱解吸效率在97.8%～99.7%范圍內(nèi)，實(shí)施測(cè)定的5個(gè)樣品測(cè)定相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于8.50%，該種方法操作相對(duì)更為簡(jiǎn)單、方便，且測(cè)定結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性及可靠性。

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收稿日期：2017-05-05

作者簡(jiǎn)介：潘瑞文（1981-），男，本科，環(huán)境監(jiān)測(cè)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)方面。