室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOC)分析方法的研究

戈逸

摘要：本文研究的主要目的是在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展與環(huán)保健康理念不斷普及的背景下，強(qiáng)調(diào)研究室內(nèi)空氣總揮發(fā)性有機(jī)物分析方法的重要性。通過(guò)系統(tǒng)化總結(jié)科學(xué)的TVOC分析方法，得出相應(yīng)的分析結(jié)論，以輔助改善我國(guó)室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)而推動(dòng)國(guó)家綠色發(fā)展理念的推進(jìn)，保障人民生命健康并滿足群眾生活生產(chǎn)需要。此次研究選用的是文獻(xiàn)研究法，通過(guò)對(duì)相應(yīng)文獻(xiàn)的查找，為文章的分析提供一些理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)空氣;總揮發(fā)性有機(jī)物;TVOC;分析方法

Abstract：the main purpose of this paper is to emphasize the importance of the analysis method of total volatile organic compounds in indoor air under the background of the rapid development of social economy and the continuous popularization of the concept of environmental protection and health. Through the systematic summary of scientific TVOC analysis methods，the corresponding analysis conclusions are obtained to help improve China's indoor air environment quality，promote the promotion of the national concept of green development，ensure people's life and health and meet people's living and production needs. This study selects the literature research method. Through the search of the corresponding literature，it provides some theoretical basis for the analysis of the article.

Key words：indoor air;Total volatile organic compounds;TVOC;Analytical method

前言：在我國(guó)可持續(xù)發(fā)展理念中要求經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的統(tǒng)一，隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)腳步的推進(jìn)，民用及工業(yè)建筑工程在城鄉(xiāng)各個(gè)區(qū)域的數(shù)量激增，同時(shí)建筑從竣工到投入使用的間隔較短，使得施工建材與內(nèi)部裝修為建筑室內(nèi)所帶來(lái)的室內(nèi)空氣污染則對(duì)使用者的健康造成巨大影響。TVOC是室內(nèi)空氣化學(xué)污染的主要成分也是衡量室內(nèi)空氣質(zhì)量的客觀尺度，目前環(huán)保行業(yè)對(duì)其的檢測(cè)與治理多集中與甲醛及苯類物質(zhì)，但由于我國(guó)針對(duì)TVOC的相關(guān)分析方法較為龐雜，目前亟須對(duì)該方面進(jìn)行科學(xué)梳理。因此，本文此次研究的內(nèi)容和提出的策略對(duì)提高室內(nèi)空氣污染監(jiān)測(cè)治理水平具有理論性意義與現(xiàn)實(shí)意義。

1.分析方法

針對(duì)TVOC成分的具體構(gòu)成，以往我國(guó)室內(nèi)環(huán)境分析工作主要采用活性炭吸附配合色譜色相分析及分光分度兩種具體方案，以分別應(yīng)對(duì)室內(nèi)空氣TVOC中的苯類及醛類空氣污染物[1]。TVOC中的苯類污染主要包括三苯物質(zhì)，該類物質(zhì)在室內(nèi)空氣內(nèi)的漂浮體積較大，可被活性炭吸附，同時(shí)其化學(xué)性質(zhì)比較活躍在與二硫化碳進(jìn)行反應(yīng)后可在氣相色譜中呈現(xiàn)較為明顯的身份特質(zhì)。TVOC中的醛類污染主要包括甲醛，該類物質(zhì)可依據(jù)朗博比爾定律，在實(shí)際分析過(guò)程中呈現(xiàn)出的吸光差異，進(jìn)而為分光分析創(chuàng)造出相應(yīng)條件，以完成對(duì)室內(nèi)空氣中的醛類成分的定性及定量工作[2]。但以上這兩類方案在實(shí)際分析過(guò)程中的局限性也比較明顯：首先這兩類TVOC分析辦法對(duì)于分析對(duì)象的樣品采集缺乏規(guī)范性，受限于室內(nèi)空氣的流動(dòng)特性，在實(shí)際分析過(guò)程中TVOC成分分析的靈敏度將有所損耗;其次以上兩類TVOC分析辦法皆以提高精確度為目的在實(shí)際分析過(guò)程中引入了物質(zhì)測(cè)核磁時(shí)所用氘以代指TVOC分析中實(shí)際的峰，而這種辦法會(huì)在一定程度上掩蓋新生痕量組份，為分析結(jié)果帶來(lái)相對(duì)誤差;最后，以二硫化碳為代表的有毒性有機(jī)化學(xué)物質(zhì)在這兩類分析方案中被普遍使用，此類物質(zhì)會(huì)在分析現(xiàn)場(chǎng)對(duì)室內(nèi)空氣環(huán)境進(jìn)行二次污染，與原本室內(nèi)空氣環(huán)保理念相悖。

伴隨著現(xiàn)代科技的不斷突破，熱脫附氣相色譜聯(lián)用技術(shù)開(kāi)始在室內(nèi)空氣分析中投入使用。該技術(shù)使用新型吸附管材代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性炭吸附，相較于活性炭材料使用的一次性與飽和限制，新型吸附管材的管狀結(jié)構(gòu)結(jié)合現(xiàn)代解吸裝置的使用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)樣本進(jìn)行吸附-脫附-分析-吸附流程，以保證在樣本在得到分析的過(guò)程前采樣工作的完整性與精確性，直接將分析的靈敏度提升至納克級(jí)別[3]。同時(shí)該技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代化化學(xué)理論突破，將原有室內(nèi)中的苯、醛兩類污染擴(kuò)充至國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)中提及的九類有機(jī)物成分，并對(duì)其采用色譜條件分析以提升分析技術(shù)的科學(xué)性與精細(xì)度。

2.1分析步驟

采用液體外標(biāo)法，將10與100的樣品溶液進(jìn)行混合，而后將混合后的標(biāo)準(zhǔn)溶液以納克為標(biāo)準(zhǔn)單位通過(guò)10微升的進(jìn)樣器注入到新材質(zhì)吸附管內(nèi)部，而后以每分鐘100毫升的速度向管內(nèi)注入氮?dú)?，在持續(xù)注入5分鐘后，對(duì)吸附管內(nèi)密封物質(zhì)進(jìn)行色譜離子分析得出VOCs九類物質(zhì)的成分含量[4]。某次實(shí)驗(yàn)中具體的離子流分析圖示如下圖1所示。

采用精密度實(shí)驗(yàn)法，使用專業(yè)微量注射儀器向新材料吸附管內(nèi)注射5微升的標(biāo)準(zhǔn)樣本溶液，連續(xù)注射六根吸附管，標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液每毫升液體體積內(nèi)部含有100微升樣品成分，而后將六根吸附管按順序在全自動(dòng)熱感脫附儀內(nèi)進(jìn)行放置，啟動(dòng)儀器開(kāi)關(guān)完成室內(nèi)空氣污染化合物的分析測(cè)定，測(cè)定結(jié)果內(nèi)容包括TVOC成分的光譜曲線形狀以及根據(jù)相關(guān)數(shù)r與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差共同計(jì)算的物質(zhì)回歸方程式[5]。

2.2分析計(jì)算

液體外標(biāo)及精密度實(shí)驗(yàn)法所獲得的樣品數(shù)據(jù)及色譜曲線，是TVOC分析中的重要數(shù)據(jù)支撐，根據(jù)污染物現(xiàn)場(chǎng)新生規(guī)律與單位面積最大值數(shù)額，在實(shí)際分析過(guò)程中往往以假定計(jì)算的方式完成目標(biāo)環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)空白對(duì)照，因此樣品分析的規(guī)律性與次序感對(duì)分析的做種結(jié)果起著至關(guān)重要的作用。同一場(chǎng)景內(nèi)目標(biāo)樣品分析順序如圖2所示。

在樣品分析過(guò)程中所涉及的運(yùn)算公式由樣品標(biāo)況體積換算、單組分分析濃度計(jì)算及總TVOC運(yùn)算構(gòu)成。

樣品標(biāo)況體積換算公式如下：

在該公式中表示體積，指代標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀態(tài)下以升為單位室內(nèi)空氣污染物樣品采樣體積，則單純代指樣品的采樣體積，統(tǒng)一單位為升;表示溫度，指代標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀態(tài)下的以開(kāi)式為單位的運(yùn)算基準(zhǔn)溫度，即273開(kāi)式，則單純代指與絕對(duì)溫度相加后樣品采樣現(xiàn)場(chǎng)溫度開(kāi)開(kāi)始即開(kāi)式;表示氣壓，指代以千帕為單位標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的大氣壓強(qiáng)數(shù)值，即101.3千帕，則單純指代空氣污染樣品的采樣時(shí)刻壓強(qiáng)，以千帕作為單位。

樣品單組分分析濃度公式如下：

在該公式中指代樣品氣體中的濃度構(gòu)成，以每立方米內(nèi)的微克劑量作為濃度單位;指代樣品氣體中的質(zhì)量構(gòu)成，以納克作為質(zhì)量單位;Vs則指代標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下所采集樣品的總體積，以升為體積單位，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境即氣溫保持在0攝氏度，且大氣壓強(qiáng)位于101.325千帕不變的理想數(shù)值下。

樣品總運(yùn)算公式如下：

該公式表明在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下新材質(zhì)吸附管體中處于與元素之間的有機(jī)污染元素濃度之和即為室內(nèi)空氣總揮發(fā)性有機(jī)物濃度數(shù)值，其濃度單位采用每立方米內(nèi)的微克劑量，而對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的采集樣本則具體以甲苯濃度作為總濃度的參比定量。

2.分析結(jié)論

樣本采樣通常情況下以10升為固定體積，若在10升單位室內(nèi)環(huán)境空氣氣體內(nèi)檢出九類污染樣本有效成分則視為目標(biāo)環(huán)境內(nèi)室內(nèi)空氣中中揮發(fā)有機(jī)物超標(biāo)[6]。

將熱脫附氣相色譜聯(lián)用技術(shù)投入室內(nèi)空氣污染檢測(cè)實(shí)踐，根據(jù)國(guó)家法律法條及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在將兩類污染物質(zhì)擴(kuò)充為九類后，現(xiàn)階段室內(nèi)施工中苯類污染物的已經(jīng)得到較為明顯的控制，三苯物質(zhì)僅占室內(nèi)空氣中超標(biāo)總揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的三成左右。同時(shí)技術(shù)中所使用的色譜質(zhì)譜全掃描分析可以在九大類污染物類型的基礎(chǔ)上為室內(nèi)空氣污染性有機(jī)物的最終定性范圍延伸至三百種以上，且該技術(shù)可對(duì)多數(shù)可檢測(cè)的污染物采用納克級(jí)別完成具體分析，極大程度上地提升了TVOC分析的精密性與廣泛性。

熱脫附氣相色譜聯(lián)用技術(shù)中精密度實(shí)驗(yàn)法所使用的吸附管的色譜分析是建立在科學(xué)化色譜柱選擇的基礎(chǔ)上的，為更好實(shí)現(xiàn)對(duì)于九大類污染物的獨(dú)立分析，該技術(shù)在多類型廣譜柱結(jié)構(gòu)中選擇了柱，優(yōu)先保證室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)物中的苯類污染物的分析效果。

結(jié)束語(yǔ)：對(duì)室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)物（TVOC）的分析方法進(jìn)行研究是建筑行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路，充分體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展理念以人為本的核心主旨，是我國(guó)建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的關(guān)鍵切口。通過(guò)本文研究得知TVOC分析方法關(guān)注于TVOC的樣品的分析步驟以及分析計(jì)算，基于此本文最終總結(jié)了具體的TVOC分析結(jié)論。

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