居室內(nèi)醛、酮類(lèi)化合物污染水平的研究及來(lái)源分析

王曉旭 周鎣 張敏 / 上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院

0 引言

根據(jù)美國(guó)國(guó)家人類(lèi)活動(dòng)模式調(diào)查（NHAPS），現(xiàn)代人有87%的時(shí)間在室內(nèi)度過(guò)。據(jù)世界衛(wèi)生組織的研究表明，世界上有約一半人口受室內(nèi)環(huán)境污染的困擾。隨著我國(guó)人民生活水平的提高，對(duì)室內(nèi)環(huán)境的舒適度和外觀要求也越來(lái)越高，居室內(nèi)所使用的裝飾裝修材料品種和數(shù)量日益增加。這些改變加劇了室內(nèi)污染物的排放和積累，造成居室內(nèi)空氣污染問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重。目前，醛、酮類(lèi)化合物中的甲醛污染已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注，但近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，居室環(huán)境中還存在著大量其他種類(lèi)的醛、酮類(lèi)化合物，這些物質(zhì)并未被人熟知，卻是空氣中常見(jiàn)的污染物，對(duì)人體健康有著嚴(yán)重的危害。因此，加強(qiáng)對(duì)室內(nèi)空氣污染問(wèn)題中醛、酮類(lèi)化合物的研究顯得尤為迫切。

醛、酮類(lèi)化合物是由光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的一次和二次污染物，是光化學(xué)煙霧的主要成分，對(duì)大氣環(huán)境有很大的影響[1-2]。其中，大多數(shù)小分子醛、酮類(lèi)化合物揮發(fā)性強(qiáng)，具有強(qiáng)烈刺激性和毒性，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響[3]。人短期接觸較高濃度的醛、酮類(lèi)化合物會(huì)導(dǎo)致頭暈、眩暈和惡心等癥狀[4]，長(zhǎng)時(shí)間接觸更易誘發(fā)呼吸道疾病，如肺炎和哮喘等，更有研究表明醛、酮類(lèi)物質(zhì)與兒童畸形和白血病等疾病有關(guān)[5-10]。此外，研究顯示，常用的裝修材料、家具、香煙煙霧、油漆等都會(huì)散出或釋放出醛、酮類(lèi)污染物[11-14]。而新裝修居室的醛、酮類(lèi)化合物污染則更為嚴(yán)重[15]。

目前，我國(guó)相關(guān)法規(guī)中尚無(wú)針對(duì)居室環(huán)境中醛、酮類(lèi)化合物的限值標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)建材及裝飾裝修材料也沒(méi)有具體的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于室內(nèi)空氣中醛、酮類(lèi)化合物污染來(lái)源研究還相對(duì)較少，導(dǎo)致人們對(duì)醛、酮類(lèi)污染物防范意識(shí)不強(qiáng)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備和試劑

1 m3VOC釋放量環(huán)境測(cè)試艙（濟(jì)南海納特科技有限公司）；恒流采樣器（濟(jì)南科聚儀器設(shè)備有限公司）；Waters e2695高效液相色譜儀（Waters）；超純水機(jī)（WIGGENS）；13種醛、酮（DNPH）化合物混標(biāo)（BePure）；商用填料1 000 mg DNPH采樣管；色譜純乙腈。

1.2 高效液相色譜進(jìn)樣條件

流動(dòng)相：乙腈/水；梯度洗脫，60%乙腈保持20 min，20～30 min內(nèi)乙腈從60%線性增加至100%，30～32 min內(nèi)乙腈減至60%，保持8 min；檢測(cè)波長(zhǎng)：360 nm；流速：1.0 mL/min；進(jìn)樣量：20 μL。

1.3 試驗(yàn)方法

材料樣品參考GB/T 35607-2017中氣候艙法試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度（23±2） ℃，換氣率1，材料樣品放入氣候艙（20±0.5） h后采樣。室內(nèi)空氣樣品參考GB/T 18883-2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)，室內(nèi)溫度（22±2） ℃，關(guān)閉門(mén)窗12 h后采樣。采樣前將臭氧去除柱接在DNPH采樣管一端，另一端連接在恒流采樣器上，以0.5 L/min流量，采氣10 L。同時(shí)記錄采樣時(shí)的溫度、濕度和大氣壓。

將采集完成后的DNPH采樣管加入乙腈洗脫，讓乙腈自然流過(guò)采樣管，流向應(yīng)與采樣時(shí)氣流方向相反。將洗脫液收集于5 mL容量瓶中，用乙腈定容，用注射器吸取洗脫液，經(jīng)針頭過(guò)濾器過(guò)濾，轉(zhuǎn)移至2 mL棕色樣品瓶中，待測(cè)。

檢測(cè)方法參考HJ 683-2014《環(huán)境空氣 醛、酮類(lèi)化合物的測(cè)定 高效液相色譜法》，使用二硝基苯肼固相吸附/高效液相色譜對(duì)樣品進(jìn)行分析。樣品中的醛、酮類(lèi)化合物經(jīng)強(qiáng)酸催化與涂漬于硅膠上二硝基苯肼反應(yīng)，生成有顏色的腙類(lèi)衍生物，經(jīng)乙腈洗脫，通過(guò)高效液相色譜的二極管陣列檢測(cè)器檢測(cè)，具體反應(yīng)方程式如圖1所示。

圖1 化學(xué)反應(yīng)方程式

1.4 結(jié)果計(jì)算

空氣樣品中醛、酮類(lèi)化合物質(zhì)量濃度ρ（mg/m3），按照下式計(jì)算。

式中：ρ——樣品中醛、酮類(lèi)化合物的質(zhì)量濃度，mg/m3；

ρ1——從校準(zhǔn)曲線上查得的醛、酮類(lèi)化合物質(zhì)量濃度，μg/mL；

V1——洗脫定容體積，mL；

VS——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（273.15 K，101.325 kPa）的采樣體積，L

2 結(jié)果與討論

本研究采用高效液相色譜法檢測(cè)了上海五戶家庭臥室內(nèi)空氣中醛、酮類(lèi)化合物污染物情況，其臥室的高效液相色譜圖如圖2所示。

圖2 上海五戶家庭臥室中醛、酮類(lèi)化合物高效液相色譜圖

在這五戶家庭臥室空氣中，均檢出多種醛、酮類(lèi)化合物，且含量較高，如表1所示，其中，N.D.：未檢出，檢出限為0.012 5 mg/m3。

表1 上海五戶家庭臥室中13種醛、酮類(lèi)化合物數(shù)據(jù) 單位：mg·m-3

同時(shí)，對(duì)這五間臥室內(nèi)同類(lèi)裝飾裝修材料（木板、乳膠漆和膩?zhàn)痈啵?大類(lèi)10組樣品，采用了標(biāo)準(zhǔn)氣候艙法進(jìn)行研究，代表性圖譜如圖3所示。結(jié)果顯示，不同裝飾裝修材料中均有不同程度的醛、酮類(lèi)化合物檢出，表明醛、酮類(lèi)污染物在上述材料中的存在較為廣泛。其中，木板和乳膠漆中含有甲醛、乙醛、丙烯醛/丙酮、丙醛、丁酮和己醛，膩?zhàn)痈嘀邪兹?、乙醛、苯甲醛和戊醛。?組臥室樣本與10組材料樣本數(shù)據(jù)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)系統(tǒng)聚類(lèi)分析，結(jié)果如圖4所示：10組材料樣本和5組臥室樣本被分為四類(lèi)：第一類(lèi)包含2種膩?zhàn)痈嗪?組臥室樣本，第二類(lèi)包含3種木板和3組臥室樣本，第三類(lèi)包含4種乳膠漆樣本；第四類(lèi)包含1種乳膠漆樣本。其中，2種膩?zhàn)痈喟诘谝活?lèi)中，3種木板包含在第二類(lèi)中，4種乳膠漆包含在第三類(lèi)中，這表明同類(lèi)材料間的目標(biāo)污染物可能具有相似性。此外，臥室1和臥室2樣本與膩?zhàn)痈啾粴w為一類(lèi)，表明這2組臥室空氣中的醛、酮類(lèi)化合物可能主要與膩?zhàn)痈嗟氖褂糜嘘P(guān)。同理，臥室3、4和5樣本中的醛、酮物質(zhì)污染可能主要來(lái)源于木板。

圖3 木板、乳膠漆與膩?zhàn)痈嗳?、酮?lèi)化合物高效液相色譜圖

圖4 木板、乳膠漆、膩?zhàn)臃酆团P室樣本的譜系聚類(lèi)圖

3 結(jié)語(yǔ)

本研究采用高效液相色譜法分析了上海五戶家庭臥室內(nèi)空氣及相關(guān)材料中的醛、酮類(lèi)化合物的污染水平。研究結(jié)果顯示，這五戶家庭臥室中均檢出了甲醛、乙醛、丙烯醛/丙酮、丙醛、丁烯醛、甲基丙烯醛，且含量較高。同時(shí)對(duì)相關(guān)裝飾裝修材料，包括木板、乳膠漆和膩?zhàn)痈噙\(yùn)用了標(biāo)準(zhǔn)氣候艙法進(jìn)行檢測(cè)，其中，木板和乳膠漆中含有甲醛、乙醛、丙烯醛/丙酮、丙醛、丁酮和己醛，膩?zhàn)痈嘀邪屑兹?、乙醛、苯甲醛和戊醛。將相關(guān)數(shù)據(jù)作系統(tǒng)聚類(lèi)分析，結(jié)果顯示臥室空氣中的醛、酮化合物污染可能與膩?zhàn)痈嗪湍景逵嘘P(guān)。居民或需加強(qiáng)對(duì)膩?zhàn)痈嗪湍景瀹a(chǎn)品的選用。由于樣本量相對(duì)較少，所以該結(jié)果尚需進(jìn)一步研究論證。