室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)的檢測(cè)技術(shù)

吳慧

摘要：總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）是對(duì)空間內(nèi)空氣評(píng)價(jià)的核心要素。TVOC濃度的高低直接影響到人們的身體健康。該文針對(duì)總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）展開研究，分析了TVOC的來源還有風(fēng)險(xiǎn)，探討了現(xiàn)如今各式各樣檢測(cè)室內(nèi)空氣里面總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）的測(cè)試方法，計(jì)算方法以及實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。通過氣相色譜法來檢測(cè)室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC），為后續(xù)防治對(duì)策及控制提供借鑒。

關(guān)鍵詞：TVOC;檢測(cè)方法;防治措施

中圖分類號(hào)： X820? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著工業(yè)生產(chǎn)以及環(huán)境的不斷惡化，人們對(duì)于環(huán)境衛(wèi)生的關(guān)注已經(jīng)越來越高。室內(nèi)是大家生產(chǎn)生活常駐的地方，室內(nèi)環(huán)境污染會(huì)直接影響到日常的身體健康，開展室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理也逐漸被社會(huì)大眾所推崇，并衍生出了廣泛的經(jīng)濟(jì)建設(shè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。室內(nèi)空氣污染是影響人們健康生產(chǎn)生活的重要因素，總揮發(fā)性有機(jī)化合物污染又是室內(nèi)空氣污染的核心要素。該文就以總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）的污染特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)分析，進(jìn)而來評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣質(zhì)量，為后續(xù)生產(chǎn)實(shí)踐提供監(jiān)測(cè)指導(dǎo)[1]。

1 檢測(cè)背景

1.1 總揮發(fā)性有機(jī)化合物來源

總揮發(fā)性有機(jī)化合物由來是復(fù)雜多樣的，大多數(shù)都聚集在5個(gè)方面，分別是石油、化工、印刷和裝修以及涂漆等[2]。而TVOC的污染來源就是以上相關(guān)企業(yè)在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)、室外建筑和交通運(yùn)輸?shù)冗^程;在日常生活的室內(nèi)，TVOC的污染來源經(jīng)常是源于當(dāng)?shù)氐慕ㄖ约把b飾材料，此外，還包括涂料添加劑、生活家具與裝修用粘合劑，當(dāng)然不能忽略的還有噴涂油漆。該類未經(jīng)有效化學(xué)管控檢測(cè)的家具以及建材因?yàn)榉欠ㄌ砑踊瘜W(xué)粘合劑，所以在后期容易使得其板材中的氣味受熱揮發(fā)出來，而這些化合物主要是含苯化合物或者其他具有毒性的芳香烴，也是構(gòu)成當(dāng)前室內(nèi)TVOC的主要來源，具體的污染物來源見表1。

1.2 總揮發(fā)性有機(jī)化合物危害

TVOC是一種公認(rèn)的易致癌物質(zhì)。這一類物質(zhì)如果進(jìn)入人體內(nèi)，就有很大可能性會(huì)干擾到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的靈敏性。對(duì)造血組織也會(huì)形成不可逆的損傷，輕者會(huì)出現(xiàn)皮膚損傷，嚴(yán)重可能會(huì)引發(fā)患者出現(xiàn)白血病。具體的癥狀表現(xiàn)有：眼睛受到刺激而流淚，呼吸道粘膜損傷，皮膚灼熱紅腫，甚至讓人會(huì)頭暈、嗓子干及疲累[3]。

TVOC濃度的高低是量化危害最直接的手段，在高于0.1 mg/m3低于35 mg/m3的濃度下，人們會(huì)產(chǎn)生頭暈?zāi)垦?，甚至是昏睡感，如果身處高?5 mg/m3環(huán)境下，就可能會(huì)直接休克，抽搐甚至致死。在不同的環(huán)境下，也會(huì)對(duì)應(yīng)著不同的揮發(fā)性有機(jī)化合物含量。尤其在多種的混合物相互混合作業(yè)的情況下，所產(chǎn)生的危害往往相較于但以的化合物會(huì)更為嚴(yán)重。

對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)物如苯、氯乙烯、三氯乙烷和三氯乙烯等物質(zhì)，其本身所帶有的致癌性是需重點(diǎn)關(guān)注的。具有基因毒性和致癌性。總揮發(fā)性有機(jī)化合物危害對(duì)于兒童的危害是尤其需要加以重視的，因?yàn)閮和眢w的敏感性與承受兩相對(duì)較差，所以在現(xiàn)實(shí)中更容易受到損害。

2 檢測(cè)方案比選

在現(xiàn)行的檢測(cè)方案中，包含多種對(duì)TVOC的檢測(cè)方式，各種方式均有自身的優(yōu)劣性，以下就此多種方法進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 比色管檢測(cè)法

比色管檢測(cè)是常用的TVOC檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法是通過將采樣來的空間氣體與測(cè)試件的填充顯色進(jìn)行同等反應(yīng)器皿充填。在實(shí)施檢測(cè)時(shí)，可以將被充填后的玻璃反應(yīng)管進(jìn)行特定位置折斷，這樣被測(cè)試的空氣就會(huì)與測(cè)試件的顯色物質(zhì)產(chǎn)生顯色反應(yīng)，顯色反應(yīng)可以有效表現(xiàn)出氣體濃度，通過參考顯色表來對(duì)氣體的濃度進(jìn)行確認(rèn)，確定空氣中TVOC的濃度值大小。而上述的這種方法其實(shí)也存在著較大缺陷，那就是只可以大致表現(xiàn)出當(dāng)前檢測(cè)范圍里面物質(zhì)的濃度高低，沒有方法做到成分分析。

2.2 便攜式現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀法

便攜式現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀是當(dāng)代數(shù)字化檢測(cè)的快速測(cè)試手段，測(cè)試儀的主要原理是利用氣相色譜法或者色質(zhì)聯(lián)用等方法，可以通過探測(cè)空氣中某種特定元素的含量而形成色譜，通過色譜對(duì)照實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)空氣中TVOC的大概濃度快速的檢測(cè)。該方式的測(cè)試次數(shù)是多樣性且快速的，可多次對(duì)空間各個(gè)角落加以TVOC濃度確認(rèn)，可以快速且多次地實(shí)現(xiàn)濃度檢測(cè)目的[4]。

2.3 氣相色譜法

氣相色譜法也被稱作GC，它是分離、分析混合物的一種手段，而它所借助的方式就是不同物質(zhì)的物理性質(zhì)都會(huì)有所差異，大致可以分為物質(zhì)的吸附能力、溶解度和親和力以及陰滯作用等。而對(duì)于這一方法來說，它所依靠的核心理論就是不同物質(zhì)在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相里面也會(huì)顯示出相差甚遠(yuǎn)的分配系數(shù)，如果這些物質(zhì)被迫開始發(fā)生位移，那么它們就會(huì)在兩相里面反復(fù)進(jìn)行重新分配，由此導(dǎo)致那些原先分配系數(shù)相差無幾的物質(zhì)也會(huì)開始逐步進(jìn)行分離，并按照順序傳輸?shù)綑z測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有組分進(jìn)行分離、分析的愿景。挑選好恰當(dāng)?shù)奈絼┲?，可以借助吸附管來收集適量的空氣樣品，并將空氣流里面的揮發(fā)性有機(jī)化合物儲(chǔ)存與吸附管里面，順利完成采樣工作后，對(duì)吸附管進(jìn)行加熱處理，從而使揮發(fā)性有機(jī)化合物能夠得到分解和剖析，然后待測(cè)樣品會(huì)受到惰性載氣的引導(dǎo)而進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，逐漸傳輸?shù)矫?xì)管氣相色譜儀里面，從而可以確保時(shí)間定性不會(huì)受影響，也可以確保峰高以及峰面積定量不會(huì)發(fā)生變化[5]。

在對(duì)氣相色譜法進(jìn)行TVOC檢測(cè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)用到Tenax熱解吸-毛細(xì)管來輔助氣相色譜法進(jìn)行分析處理，通過挑選恰當(dāng)?shù)奈絼佥o助以Tenax，可以順利開展樣品的采集工作，而對(duì)于采集過的吸附管來說，它會(huì)受到熱解析的影響，使得空氣流里面的揮發(fā)性有機(jī)化合物隨后進(jìn)入氣相色譜檢測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)色譜分析。

3 檢測(cè)方案實(shí)施-氣相色譜法

3.1 實(shí)驗(yàn)部分

3.1.1 儀器及設(shè)備

該文就以某檢測(cè)項(xiàng)目為例，具體選用氣相色譜法為測(cè)試方法，進(jìn)行檢測(cè)方案分析與研究。氣相色譜儀是核心儀器，同時(shí)配套有采樣用的采樣器以及毛細(xì)管色譜柱保存器，以及分析用到的熱解吸儀。除此之外還會(huì)擁戴微量注射器、玻璃注射器、密封性進(jìn)樣器各一個(gè)。必須將打開吸附管的位置選擇在進(jìn)行采樣的地方，并且讓空氣采樣器的入氣口保持垂直的狀態(tài)來進(jìn)行連接，并以0.5 L/min的速度，來對(duì)空氣進(jìn)行抽取，而抽取的體積大概為10 L即可，確保計(jì)時(shí)準(zhǔn)確無誤，用氣體流量計(jì)測(cè)定實(shí)際流量。在采樣工作順利完成后，必須對(duì)吸附管的兩端進(jìn)行處理，分別套上塑料管，然后準(zhǔn)確登記好在進(jìn)行采樣過程中的溫度以及大氣壓。

3.1.2 試劑還有材料

大氣采樣器為注射器10 μL，Tenax-TA吸附管，氮?dú)猓兌炔恍∮?9.99%）。采用毛細(xì)管柱，控制其柱長為50 m，內(nèi)徑取0.32 mm最為合適，而對(duì)于石英柱來說，在其內(nèi)部涂覆二甲基聚硅氧烷。此外，至于標(biāo)準(zhǔn)樣，其實(shí)包括3類，分別是甲醛和苯以及甲苯，而被劃分到色譜純的是6類，分別是（間）二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯、乙苯和乙酸丁酯以及十一烷。

3.2 測(cè)定方法

測(cè)定方法為將吸附管置于熱解吸直接進(jìn)樣裝置中，標(biāo)準(zhǔn)溶液模擬進(jìn)樣后會(huì)受到熱解吸的影響，從而使得解吸氣體會(huì)以最快的速度徑直從進(jìn)樣閥傳輸?shù)綒庀嗌V儀里面，進(jìn)而開始色譜分析，依照分析條件來開展分析工作，如此可以確保時(shí)間定性以及峰面積定量不會(huì)受影響。每次分析樣品時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行單點(diǎn)校核。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)曲線誤差大于20%時(shí)，須重新繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。將測(cè)得的數(shù)據(jù)以峰面積為定量繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖1所示。

3.3 計(jì)算方法

根據(jù)圖1中的不同揮發(fā)化合物含量進(jìn)行與之相對(duì)的峰面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)于不同的化合物濃度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的注釋，正是因?yàn)閷?duì)二甲苯以及間二甲苯兩種揮發(fā)化合物沒辦法在這一色譜柱里面順利分離開來，所有須將兩者的標(biāo)準(zhǔn)曲線合成一條曲線來解決。采樣體積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積：

在這個(gè)式子里面， V0指的是已經(jīng)被換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積;Vt則是指代采樣體積;t就是在進(jìn)行采樣過程中測(cè)量出的采樣點(diǎn)溫度（℃）;p0是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓，通常取固定值，為101.3 kPa;而p 則是在進(jìn)行采樣過程中采樣點(diǎn)的大氣壓。

在此對(duì)空氣中各化合物的濃度計(jì)算過程如下所示：

式中： ci為空氣中各組分的濃度 mg/m3;Si為樣品各組分的峰面積;si0 為基線空白各組分的峰面積;V0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積 L;ki為各組分標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率。

在氣相樣品采集中，應(yīng)該注意對(duì)空白樣品的標(biāo)準(zhǔn)化采集。在整個(gè)的樣本采集中的基線空白為空白吸附管的本底值，非室外空白樣品;再者是對(duì)未識(shí)別峰則是以以甲苯來加以計(jì)算。

4 檢測(cè)過程分析及討論

檢測(cè)過程的關(guān)鍵在于樣本的提取，將吸附管設(shè)置在熱解吸儀上后，對(duì)其進(jìn)行加熱，從而讓有機(jī)蒸汽能夠順利從吸附劑上分離開來，然后借助載氣進(jìn)入到毛細(xì)管里面。在完成取樣之后選擇膜厚度為1 um～5 um，50m×0.22mm的石英柱，固定相的選擇往往是多樣化的，大致包括了二甲基硅氧烷、7%的氰基丙烷與7%的苯基以及86%的甲基硅氧烷。石英柱的操作前提是使程序的溫度得到提高，初始溫度為50℃的情況下，如果保存10 min，就能夠以5℃/min的速度迅速升高到250℃。

在順利結(jié)束上述步驟后，才可以開展標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制工作，通常會(huì)選擇的手段是氣體外標(biāo)法：也就是借助泵，按照100 ug/m3的標(biāo)準(zhǔn)，精準(zhǔn)地抽取7個(gè)數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)氣體，分別是100 mL、200 mL、400 mL和1 L、2 L、4 L以及10 L。并且依靠吸附管來進(jìn)行，以上就是標(biāo)準(zhǔn)系列。其次，還可以選擇液體外標(biāo)法來進(jìn)行檢測(cè)確定，詳細(xì)的步驟是各自吸取濃度不等的標(biāo)準(zhǔn)樣品，并將其注入到吸附管里面，然后再將100 mL/min的惰性氣體也一起注入到吸附管里面，靜置5 min后才能夠?qū)⑽焦苋∠?，并?duì)其進(jìn)行密封處理，這也是標(biāo)準(zhǔn)系列。

第三種方案就是借助熱解析氣相色譜法來對(duì)吸附管進(jìn)行分析，同樣這也屬于標(biāo)準(zhǔn)系列，它的縱坐標(biāo)是去掉空白后的峰面積，而它的橫坐標(biāo)則是待測(cè)物質(zhì)量，確定好坐標(biāo)后就能夠開始繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。完成曲線繪制后，就剩下樣品分析工作。所有的樣品吸附管都必須嚴(yán)格遵循繪制曲線的操作順序來展開分析，并且要確保時(shí)間定性以及峰面積定量不會(huì)受到影響。

5 防治控制建議

5.1 科學(xué)合理地選擇安全環(huán)保的室內(nèi)裝飾耗材

有效減少污染耗材的使用，是強(qiáng)化整個(gè)室內(nèi)污染源控制的最為直接性的手段，也是最有效的途徑。在對(duì)室內(nèi)耗材進(jìn)行購置時(shí)需要關(guān)注3個(gè)方面。1）選材。材料的認(rèn)證應(yīng)有符合國家的各項(xiàng)環(huán)境要求的標(biāo)注。2） 購買知名的廠家的產(chǎn)品;并要求供應(yīng)商提供廠家的相關(guān)檢驗(yàn)檢測(cè)報(bào)。3）在裝修過程中要結(jié)合自身的裝飾條件，將室內(nèi)設(shè)計(jì)裝修中的相關(guān)材料控制在一定的數(shù)量范圍之內(nèi)，合理有效地控制建筑耗材，最大程度地降低相關(guān)材料使用，使得室內(nèi)裝修的散發(fā)有害物質(zhì)被降到最低，在整個(gè)風(fēng)格裝修裝飾中應(yīng)該遵循“合理設(shè)計(jì)，提倡簡(jiǎn)約”的原則，這樣通常是較為安全的。

5.2 室內(nèi)空氣凈化

在裝修裝飾材料確定的基礎(chǔ)上，對(duì)裝修的實(shí)物及時(shí)去除污染物，而通過物理吸附是典型的代表性基礎(chǔ)，這里的吸附是物理性的，并不會(huì)導(dǎo)致中間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過物理吸附作用而較大程度地實(shí)現(xiàn)中間污染物的去除。在實(shí)踐中還應(yīng)該結(jié)合催化技術(shù)，將相關(guān)的污染物進(jìn)行催化排出。這里可以通過光催化或者壓力催化等手段加以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分解。主要利用的原理是在紫外線的作用下，相關(guān)污染物會(huì)被有效分解成無害物質(zhì)。

5.3 通風(fēng)稀釋

加大空間的通風(fēng)稀釋措施也是保證整個(gè)系統(tǒng)有害物降低的重要方法，大的通風(fēng)量可有效將局部空間內(nèi)的氣體進(jìn)行更換，而較大程度地改善空間的空氣品質(zhì)，該種方法往往是最為直接有效且經(jīng)濟(jì)的方式。通風(fēng)稀釋處理除了可以通過自然風(fēng)干的方式進(jìn)行氣體稀釋之外，還可以通過在室內(nèi)安置排風(fēng)設(shè)備加快空間內(nèi)氣體的流動(dòng)，進(jìn)而有效降低室內(nèi)污染氣體濃度。

6 結(jié)語

該文主要對(duì)現(xiàn)如今常用的檢測(cè)室內(nèi)空氣里面總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）的方法進(jìn)行了全面探討，總結(jié)了TVOC的來源及危害。對(duì)室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）的檢測(cè)，使用氣相色譜法進(jìn)行TVOC整個(gè)檢驗(yàn)過程的特征分析，并針對(duì)室內(nèi)環(huán)境濃度存在的問題，提出了一系列的防治對(duì)策，對(duì)室內(nèi)環(huán)境中TVOC的檢測(cè)技術(shù)以及防止措施進(jìn)行研究，為了解與降低TVOC對(duì)人體產(chǎn)生的危害提供方法論證。

參考文獻(xiàn)

[1]方燕.室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物檢測(cè)要點(diǎn)分析[J].工程質(zhì)量，2013，31（7）：40-41.

[2]張鳳釵.室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）測(cè)定的影響因素[J].福建建材，2013（6）：19-21.

[3]都欣，張涌飛.室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物檢測(cè)方法[J].科學(xué)之友，2011（10）：24-25.

[4]夏淼，林海軍，葉海平.總揮發(fā)性有機(jī)化合物定義定量問題的探討[J].工程質(zhì)量，2010，28（2）：18-20.

[5]王軍威，張琳，劉艷.室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物檢測(cè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)辨析[J].科技信息，2009（25）：338.