蘇瑪罐采樣-GC/MS 研究室內(nèi)空氣中VOCs 的污染狀況

呂康樂，宋俊密

(甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，甘肅 蘭州 730020)

1 概述

揮發(fā)性有機物（VOCs），是常溫下，沸點50℃至260℃的各種有機化合物。大多數(shù)VOCs 具有令人不適的特殊氣味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特別是苯、甲苯及甲醛等對人體健康會造成很大的傷害。隨著生活水平的提高，人們越來越重視室內(nèi)裝修，裝修材料帶來的室內(nèi)空氣污染問題越來越多，引起居民和學(xué)者們的廣泛關(guān)注[1,2]。

目前對VOCs 的采樣分析方法有吸附解吸法、熱脫附法等[3,4]，但靈敏度較差、通用性較差、采樣時間長等缺陷對其使用造成局限性。蘇瑪罐技術(shù)作為一種先進有效的采樣技術(shù)，適用于監(jiān)測室內(nèi)空氣中低濃度VOCs 的采樣。其優(yōu)點在于可以避免采用吸附劑時的穿透、分解、解吸和采樣歧視效應(yīng)，能夠基本還原現(xiàn)場空氣狀態(tài)，適用于大體積及長時間采樣，且樣品放置時間較長。本研究采用蘇瑪罐進行室內(nèi)空氣采樣，對39 種VOCs 進行了準(zhǔn)確定量，同時進行了定性研究，分析了居民室內(nèi)空氣中VOCs 的污染情況。

1.1 實驗部分

1.1.1 儀器設(shè)備和試劑

7890A/5975C 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國Agilent 公 司）；毛 細(xì) 管 色 譜 柱，60m×0.25mm，1.4μm；具有自動定量取樣、自動添加內(nèi)標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)氣體功能的氣體冷阱濃縮儀，具三級冷阱；罐清洗裝置；氣體稀釋裝置；內(nèi)壁惰性化處理的不銹鋼采樣罐，耐壓值＞241kPa；濃度1μmol/mol 的39種美國光譜混合標(biāo)準(zhǔn)氣體；濃度1μmol/mol 的美國光譜內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)氣（組分一溴一氯甲烷、1,2-二氟苯、氯苯-d5、4-溴氟苯）；純度高于99.999%的高純氮氣。

1.1.2 樣品采集

采樣前將門窗關(guān)閉12h，采樣時避開通風(fēng)口，離墻壁距離大于0.5m，離門窗距離大于1m。采樣點的高度原則上與人的呼吸帶高度一致，一般相對高度0.5～1.5m 之間。本次共采集蘭州市20 個居民住宅室內(nèi)空氣樣品。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器條件和標(biāo)準(zhǔn)色譜圖

氣相色譜條件：35℃，保持8min，以5℃/min速度升溫至150℃，保持2min，再以20℃/min 速度升溫至220℃，保持3min；溶劑延遲時間：4.5min；進樣口溫度：200℃；載氣流速：1.0mL/min。

質(zhì)譜條件：離子源：EI 源；掃描方式：全掃描或選擇離子掃描；離子源溫度：230℃；接口溫度：220℃；掃描范圍：35300amu。

取樣體積400mL。傳輸線溫度：120℃。對39 種揮發(fā)性有機物進行了準(zhǔn)確定量，具體色譜圖如圖1 所示。

圖1 39 種VOCs 總離子流圖（10nmol/mol）

2.2 定性分析結(jié)果

定性結(jié)果見表1，可見居民住宅中定性檢出酮類3 種、醇類2 種、酯類5 種、醛類7 種、脂肪烴7種、芳香烴12 種、芳香烴13 種，共計檢出揮發(fā)性有機物49 種。其中檢出率大于50%的污染物有：二氯二氟甲烷（70%）、氯甲烷（90%）、三氯一氟甲烷（55%）、氯仿（65%）、苯（100%）、1,2-二氯乙烷（100%）、甲苯（100%）、乙苯（100%）、二甲苯（95%）、苯乙烯（95%）、甲醛（100%）、己醛（100%）、乙醇（60%）、辛醛（55%）、a-蒎烯（95%）、乙酸乙酯（55%）、戊烷（70%）。

表1 定性結(jié)果的分析

2.3 定量分析結(jié)果

39 種VOCs 的定量檢出結(jié)果見表2，本研究以定量檢出的各揮發(fā)性有機物的濃度的算術(shù)加和作為TVOC 的濃度進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

對住宅的室內(nèi)空氣以 《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]進行評價：5%的住宅甲苯出現(xiàn)超標(biāo)，10%的住宅TVOC 出現(xiàn)超標(biāo)。從表2 可以看出定量檢出率在50%以上的揮發(fā)性有機物主要有：二氯二氟甲烷（70%）、氯甲烷（90%）、三氯一氟甲烷（55%）、氯仿（65%）、苯（100%）、1,2-二氯乙烷（100%）、甲苯（100%）、乙苯（100%）、二甲苯（95%）、苯乙烯（95%）。濃度范圍為：二氯二氟甲烷1.61～3.75μg/m3、氯 甲 烷1.05～14.69μg/m3、三 氯 一 氟 甲 烷0.92～11.35μg/m3、氯仿0.84～4.85μg/m3、苯0.96～12.95μg/m3、1,2-二氯乙烷0.44～209.79μg/m3、甲苯2.42～235.65μg/m3、乙苯0.52～171.52μg/m3、二甲苯0.52～85.02μg/m3、苯乙烯0.55～36.97μg/m3、TVOC18.46～941.57μg/m3。可見住宅中的主要污染物為氯甲烷、三氯一氟甲烷、苯、1,2-二氯乙烷、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯。

氯甲烷、三氯一氟甲烷為冷凍劑被廣泛用于空調(diào)和冰箱的冷媒，住宅中的氯甲烷、三氯一氟甲烷可能來源于空調(diào)和冰箱冷媒的泄露。

國內(nèi)學(xué)者對一些常用裝飾材料散發(fā)的VOCs 研究以定性分析為主,給出了典型裝飾材料散發(fā)的主要VOCs 成分分析結(jié)果[6,7]，指出苯、1，2-二氯乙烷、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯主要來源于室內(nèi)裝修。

2.4 不同裝飾時間揮發(fā)性有機物的污染特性

對6 個裝修時間不同（精裝）的居民住宅以室內(nèi)空氣中主要污染物（苯、1,2 二氯乙烷、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、TVOC）做二維折線圖，縱坐標(biāo)為污染物的濃度。從圖2 可以看出：裝修1 個月的住宅中主要污染物濃度為：苯12.95μg/m3，1,2-二氯乙烷209.70μg/m3，甲苯235.65μg/m3，乙苯171.52μg/m3，二甲苯85.02μg/m3，苯乙烯58.65μg/m3，TVOC941.57μg/m3，甲苯和TVOC 都高于《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18883-2002）限制標(biāo)準(zhǔn)。可見裝修一個月內(nèi)的住宅室內(nèi)空氣污染比較嚴(yán)重，新裝修的房子不能立即入??；裝修36 個月的住宅主要污染物的濃度為：苯4.81μg/m3，1,2-二氯乙烷6.30μg/m3、甲苯21.03μg/m3、乙苯5.11μg/m3、二甲苯6.53μg/m3、苯乙烯3.62μg/m3、TVOC72.51μg/m3。由此可見裝修36 個月后揮發(fā)性有機物污染比較輕微，但仍能檢出，可見揮發(fā)性有機物的污染持久性比較強；裝修時間在3～12 個月的住宅，污染物濃度沒有顯著性差異，主要污染物濃度較裝修1 個月的明顯低，略高于裝修后36 個月的，可見裝修3 個月后大部分的揮發(fā)性有機物已經(jīng)揮發(fā)。

表2 定量結(jié)果的分析

圖2 相同裝修程度（精裝）不同裝修時間住宅的污染物濃度

對4 個裝修時間不同（簡裝）的居民住宅以室內(nèi)空氣中主要污染物（苯、1,2 二氯乙烷、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、TVOC）做二維折線圖，縱坐標(biāo)為污染物的濃度。從圖3 可以看出：隨著裝修時間的推移污染物的濃度逐漸降低，但污染物濃度差別不顯著。

圖3 相同裝修程度（簡裝）不同裝修時間住宅的污染物濃度

2.5 不同裝修程度揮發(fā)性有機物的污染特性

對相同裝飾時間不同裝修程度的居民住宅進行了調(diào)查，以室內(nèi)空氣中主要污染物（苯、1,2 二氯乙烷、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、TVOC）做二維折線圖，縱坐標(biāo)為污染物的濃度。

圖4 是裝修時間均為12 個月的居民住宅，由圖4 可見精裝住宅中主要污染物濃度為：1,2-二氯乙烷22.68μg/m3、苯10.97μg/m3、甲苯142.47μg/m3、乙 苯111.65μg/m3、二 甲 苯38.36μg/m3、苯 乙 烯20.66μg/m3、TVOC587.09μg/m3。簡裝住宅中主要污染物濃度為：1,2-二氯乙烷12.29μg/m3、苯1.88μg/m3、甲苯8.54μg/m3、乙苯1.28μg/m3、二甲苯1.71μg/m3、苯乙烯1.07μg/m3、TVOC40.34μg/m3。圖5 是裝修時間均為18 個月的居民住宅，由圖5 可見精裝住宅中主要污染物濃度為：1,2-二氯乙烷14.31μg/m3、苯7.83μg/m3、甲苯37.70μg/m3、乙苯27.07μg/m3、二甲苯27.31μg/m3、苯乙烯13.42μg/m3、TVOC234.13μg/m3。簡裝住宅中主要污染物濃度為：1,2-二氯乙烷5.25μg/m3、苯1.14μg/m3、甲 苯2.42μg/m3、乙 苯0.71μg/m3、二甲苯0.52μg/m3、苯 乙烯0.56μg/m3、TVOC19.09μg/m3。

圖4 不同裝修程度住宅的污染物濃度（12 個月）

圖5 不同裝修程度住宅的污染物濃度（18 個月）

由圖4 和圖5 可以看出，精裝住宅較簡裝住宅污染嚴(yán)重，主要是精裝修時粘貼壁紙會使用大量的膠粘劑，而膠粘劑的主要溶劑為有機溶劑；同時木地板表面有噴漆，噴漆中含有苯、甲苯等污染物。

3 結(jié)論

居民住宅的主要污染物為：氯甲烷、三氯一氟甲烷、苯、1,2-二氯乙烷、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、己醛、乙醇、辛醛、a-蒎烯、乙酸乙酯、戊烷，污染主要來自室內(nèi)裝修。

裝修一個月內(nèi)的住宅，室內(nèi)空氣污染比較嚴(yán)重，出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，不能立即入住。裝修三個月后的住宅未出現(xiàn)超標(biāo)。隨著時間的推移污染物的濃度逐漸降低，但仍能檢出，可見揮發(fā)性有機物的污染持久性比較強。

精裝住宅較簡裝住宅污染嚴(yán)重。主要是精裝時粘貼壁紙會使用大量的膠粘劑，而膠粘劑的主要溶劑為有機溶劑,同時木地板表面有噴漆，噴漆中含有苯、甲苯等污染物。