氣相色譜儀檢測室內(nèi)甲醛含量

張燁，馬欣蕾，李祖輝

（1.蘇州中正工程檢測有限公司，江蘇 蘇州 215000；2.中國人民大學(xué)，北京 100872）

0 引言

甲醛作為一種細(xì)胞毒性物質(zhì)，可對人們的身體健康構(gòu)成極大威脅，然而憑借其化學(xué)性能特殊、易于制備、價格低廉等優(yōu)勢，得以在建筑裝飾材料中得到廣泛推廣，并伴隨外部環(huán)境的轉(zhuǎn)變釋放于室內(nèi)空氣中，引發(fā)室內(nèi)環(huán)境污染。相關(guān)研究指出，我國城市地區(qū)新裝修房屋內(nèi)甲醛平均濃度達(dá)到0.238 mg/m3，這一水平遠(yuǎn)超GB 50325—2010《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》對應(yīng)規(guī)定的甲醛濃度限值。所以，開展好室內(nèi)甲醛含量檢測工作顯得尤為重要。如今，室內(nèi)甲醛含量檢測較為常用的檢測方法為酚試劑分光光度法，然而這一方法往往會受到空氣中其他醛酮類物質(zhì)的干擾，進(jìn)而影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性；除此之外，酚試劑吸收原液對外部存儲環(huán)境提出較高的要求，也就是需要存儲于冰箱中，同時通常只能冷藏3天，而對于甲醛樣品室溫下則要求1天之內(nèi)完成分析，這必然不利于室內(nèi)甲醛含量的遠(yuǎn)距離準(zhǔn)確檢測[1]。

1 甲醛及其化學(xué)性質(zhì)

甲醛（HCHO），亦可稱之為蟻醛，是最簡單的“醛類”有機(jī)化合物。甲醛是一種無色、可燃以及有刺激性氣味的氣體，易溶于水，35%～40%的甲醛水溶液稱作福爾馬林。當(dāng)前室內(nèi)裝飾趨向現(xiàn)代化，且化工產(chǎn)品的大量生產(chǎn)，使得釋放甲醛的污染源趨于多樣化，加之甲醛易揮發(fā)，污染濃度也偏高，因而它已成為如今所需著重檢測治理的室內(nèi)污染物之一[2]。

對于甲醛的化學(xué)性質(zhì)而言，主要表現(xiàn)為以下幾方面：一是水溶性。甲醛易溶于水，與水反應(yīng)生成甲醛的水合物，并保持在化學(xué)平衡狀態(tài)。二是還原性。經(jīng)由氧化劑的氧化影響，甲醛會反應(yīng)成甲酸，且會氧化生成二氧化碳與水。三是甲醛與酚試劑縮合反應(yīng)。酚試劑作為一種吸收液，可與空氣中的甲醛進(jìn)行反應(yīng)生成嗪，進(jìn)一步經(jīng)氧化反應(yīng)，這也就是“酚試劑分光光度法”能夠檢測室內(nèi)甲醛含量的原因。三是甲醛與銨離子的加成反應(yīng)。甲醛可與銨鹽反應(yīng)，生成六次甲基四銨鹽。

2 室內(nèi)甲醛的來源及危害

2.1 甲醛的來源

經(jīng)眾多實(shí)踐研究表明，室內(nèi)甲醛的來源主要包括以下兩大方面：一方面來源于燃料、煙葉等的不充分燃燒；另一方面是來源于裝飾物品、建筑材料、日常生活用品等室內(nèi)常用物品，并且它們都屬于化工產(chǎn)品，甲醛來源具體表現(xiàn)為：附帶脲醛樹脂膠黏劑的墻紙釋放的甲醛，木制家具及人造板中釋放的甲醛，內(nèi)墻涂料及其他涂料中的甲醛，清潔劑、消毒劑、香煙等可能釋放的甲醛，附帶甲醛的汽車尾氣、工業(yè)廢氣等氣體進(jìn)入室內(nèi)等[3]。

2.2 甲醛的危害

在室內(nèi)環(huán)境中，甲醛濃度越高，則對人體健康構(gòu)成的威脅越大。結(jié)合GB 50325—2010所提出的民用建筑室內(nèi)環(huán)境中甲醛的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)而言，一類民用建筑甲醛平均濃度應(yīng)不超過0.08 mg/m3，二類民用建筑平均濃度應(yīng)不超過0.10 mg/m3。如果長期生活在甲醛濃度超標(biāo)的室內(nèi)環(huán)境中，極易讓人們出現(xiàn)身體不適，比如，出現(xiàn)咳嗽、呼吸道刺激、呼吸困難、免疫功能異常等癥狀。倘若室內(nèi)甲醛濃度在0.06～0.07 mg/m3時，會致使兒童出現(xiàn)輕微氣喘癥狀；而在室內(nèi)甲醛濃度達(dá)到0.1 mg/m3時，會讓人感到有異味及不適感；達(dá)到0.6 mg/m3時，會讓人們產(chǎn)生不適或者疼痛感；倘若濃度進(jìn)一步提升，更會讓人出現(xiàn)惡心嘔吐、呼吸困難，甚至導(dǎo)致人的死亡[4]。

3 基于氣相色譜儀的室內(nèi)甲醛含量檢測設(shè)計

3.1 主要儀器和試劑

在儀器選取方面，氣相色譜儀GC112型，色譜柱規(guī)格0V-624，最高溫度320 ℃；高純氫發(fā)生器TP-303C型高純氫發(fā)生器，輸出氫氣流量在0～300 mL/min之間，輸出壓力在0～0.4 MPa之間，氫氣純度超過99.99%；采樣管，長160 mm，內(nèi)徑 40 m，外徑 50 mm；進(jìn)樣器，0.5 μL、1 μL、5 μL、10 μL、100 μL。

在試劑選取方面，二次蒸餾水，通過石英蒸餾水器制備；甲醇，99.5%以上，色譜純；異丁醇，99.9%以上，分析純；乙醇，99.7%以上，分析純。

3.2 樣品采集

在檢測儀器、試劑選取完畢后，挑選適宜的采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)應(yīng)排除已知或者潛在污染源、通風(fēng)口，室內(nèi)面積50 m2以內(nèi)，選定一個采樣點(diǎn)；室內(nèi)面積超過50 m2，選定兩個采樣點(diǎn)。采樣過程中，將滴有鹽酸溶液的采樣管與抽氣儀器連接，以0.5 L/min的流量采氣50 L，并以膠帽封閉，以及記錄好采樣時的氣壓、溫度。

3.3 甲醛含量檢測

選取氣相色譜儀對配置的樣品進(jìn)行檢測，在檢測前，開啟載氣鋼瓶、減壓閥，將輸出壓力調(diào)節(jié)為0.4 MPa，結(jié)合氣體流量表，將載氣流閥調(diào)節(jié)至相應(yīng)圈數(shù)，開啟凈化器，并使氣體流量達(dá)到0.02～0.03 L/min。打開主機(jī)電源，結(jié)合氣體實(shí)際情況，將進(jìn)樣器、FID檢測器溫度調(diào)節(jié)至250 ℃，熱解吸儀溫度調(diào)節(jié)至250 ℃，柱箱溫度調(diào)節(jié)至50 ℃，上述參數(shù)調(diào)節(jié)完畢，待溫度進(jìn)入平衡狀態(tài)[5]。接著打開微電流放大器電源開關(guān)，設(shè)置衰減器，調(diào)節(jié)空氣發(fā)生器，設(shè)置毛細(xì)管氣路面板部位的空氣穩(wěn)流閥旋鈕，將空氣調(diào)節(jié)至對應(yīng)需求流量。等到上述準(zhǔn)備工作完成后，開啟色譜工作站及數(shù)據(jù)采集，啟動點(diǎn)火按鈕，待火點(diǎn)燃后，設(shè)置FID放大器上的補(bǔ)償按鈕，進(jìn)入樣品分析。從采集及色譜的開始計算，待30 s后，獲取譜圖后即停止采集。色譜分析完畢，關(guān)閉空氣發(fā)生器，等到柱溫降低后，關(guān)閉主機(jī)電源，關(guān)閉載氣鋼瓶及減壓閥。獲取氣相色譜流出曲線后，便可掌握檢測點(diǎn)甲醛含量在各時間段的變化，結(jié)合對應(yīng)峰高、峰面積、氣壓、溫度等參數(shù)，進(jìn)一步可得出空氣樣本中甲醛污染含量。

4 基于氣相色譜儀的室內(nèi)甲醛含量檢測實(shí)現(xiàn)

4.1 污染物采樣

現(xiàn)階段，對于空氣中污染物的采樣方法包括有直接法、被動式法、動力法等，綜合實(shí)驗(yàn)場地、時間等因素，應(yīng)用動力采樣法，對試樣中使用的樣本予以采集，具體而言：將采樣高度控制在0.5～1.5 m之間，選取蒸餾水用作吸收液，將兩根吸收管進(jìn)行串聯(lián)，分別裝置5 mL蒸餾水，接著將空氣采樣器與吸收管進(jìn)行連接，開啟空氣采樣器，調(diào)節(jié)空氣采集流量為0.15 L/min，采集時間為20 min，等到樣本采集完畢，及時將吸收管中的吸收液倒進(jìn)10 mL容量瓶中，開展好密封處理工作。

4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

因?yàn)槭覂?nèi)空氣不僅包含甲醛，還可能涉及其他污染物，各類物質(zhì)在色譜柱保留時間各不相同，在實(shí)驗(yàn)中極易造成干擾，所以，在實(shí)驗(yàn)期間保留時間定性分析，在對采取的基于氣相色譜儀的室內(nèi)甲醛含量檢測開展驗(yàn)證的同時，選取定量分析法用作比較實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容，首先對純物質(zhì)開展檢測，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后對實(shí)驗(yàn)樣品開展測定，結(jié)合峰高、峰面積對被測組分開展定量分析，結(jié)合分析結(jié)果對比其他室內(nèi)甲醛含量檢測方法的靈敏性。在實(shí)驗(yàn)前，對實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行統(tǒng)一處理，對裝置于容量瓶中的蒸餾水進(jìn)行有效稱量后，裝置相應(yīng)的甲醛，制備甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過蒸餾水調(diào)節(jié)甲醛濃度，得到甲醛標(biāo)準(zhǔn)儲備液[6]。實(shí)驗(yàn)中將檢測方法的靈敏度用作衡量標(biāo)準(zhǔn)，開展兩組對比實(shí)驗(yàn)，分別為分離效率對比、回收率對比實(shí)驗(yàn)。最終得出氣象色譜儀檢測室內(nèi)甲醛含量，不管是分離效率還是回收率都優(yōu)于傳統(tǒng)檢測方法，進(jìn)一步得出氣相色譜儀檢測法靈敏度優(yōu)于傳統(tǒng)檢測方法。

5 室內(nèi)環(huán)境甲醛治理策略

5.1 加大污染源控制力度

人們不管是日常生活還是日常工作，在室內(nèi)停留的時間都十分長，因而，保證室內(nèi)空氣清新至關(guān)重要。因?yàn)榧兹┲饕獊碓从谘b飾物品、建筑材料、日常生活用品等室內(nèi)常用物品，所以為實(shí)現(xiàn)對甲醛的有效治理，必須要加大對污染源的控制力度。為此，應(yīng)開展好室內(nèi)裝修材料、材料用量等的選擇控制工作，比如，對于室內(nèi)隔熱材料的選擇，應(yīng)優(yōu)先選擇礦棉；對于室內(nèi)壁紙的選擇，應(yīng)優(yōu)先選擇天然織物；對于室內(nèi)裝修裝飾對應(yīng)涂料的使用，應(yīng)確保其甲醛含量不超標(biāo)，同時在室內(nèi)粉刷裝飾結(jié)束后，應(yīng)對室內(nèi)做相應(yīng)時間的通風(fēng)處理，確保室內(nèi)裝修涂料、黏結(jié)劑等的有效揮發(fā)。

5.2 加強(qiáng)檢測工作

在室內(nèi)裝飾裝修結(jié)束后，應(yīng)通過相關(guān)有檢驗(yàn)、有檢測資質(zhì)的機(jī)構(gòu)對室內(nèi)環(huán)境開展檢測。檢測實(shí)踐中，應(yīng)將室內(nèi)房門、櫥柜都打開，并關(guān)閉門窗12 h。同時，應(yīng)確保室內(nèi)不留有廢棄裝飾裝修材料、油漆桶等，以此防止它們對檢測結(jié)果造成影響。此外，在檢測期間，應(yīng)將室內(nèi)各房間的門窗予以閉合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對各個房間甲醛含量的有效檢測。

5.3 加強(qiáng)綠色建筑材料研發(fā)

為切實(shí)實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)甲醛超標(biāo)問題的有效治理，還應(yīng)從源頭著手，加強(qiáng)對低甲醛含量、綠色建筑材料的有效研發(fā)，進(jìn)一步在源頭上實(shí)現(xiàn)對甲醛釋放的有效控制。鑒于此，相關(guān)人員應(yīng)開展好對綠色建材的研發(fā)工作，加強(qiáng)對國外先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)吸納，研發(fā)出可滿足我國建筑工程建設(shè)需求的綠色建材。比如，近年來在室內(nèi)裝修中得到廣泛推廣的乳膠漆、防霉壁紙，均屬于可靠的綠色建材。以乳膠漆為例，它不僅綠色環(huán)保，還可散發(fā)出一定的清香，在室內(nèi)裝修中的應(yīng)用，可有效防止室內(nèi)甲醛的產(chǎn)生。

5.4 加強(qiáng)對甲醛治理手段的有效應(yīng)用

首先，提高對室內(nèi)通風(fēng)換氣的重視度。作為一種十分有效的治理甲醛的方法，對室內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)換氣的方法操作便捷、收效顯著，因而人們必須要經(jīng)常開窗通風(fēng)，進(jìn)而有效降低室內(nèi)甲醛含量，確保室內(nèi)環(huán)境。其次，對室內(nèi)甲醛采取物理吸附。同樣作為一種較為常見的甲醛治理方法，其主要是指采用相關(guān)吸附性突出的物質(zhì)，諸如活性炭等，對室內(nèi)甲醛予以吸附。值得一提的是，這一手段盡管也十分便捷，但其同時存在一定的局限性，究其原因在于在吸附物品達(dá)到一定飽和程度時，便難以再發(fā)揮有效的吸附作用。再次，借助綠植對甲醛予以吸附。這一手段不僅十分常見，而且經(jīng)濟(jì)有效，具體操作即為在室內(nèi)栽培一些有著良好吸附力的綠植，如：吊蘭、綠蘿、仙人球等，其中，吊蘭對甲醛的吸附力最佳，可達(dá)到約86%的吸附力。最后，借助光催化實(shí)現(xiàn)氧化反應(yīng)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，可通過讓甲醛發(fā)生氧化反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)對甲醛的有效治理[7]。這是因?yàn)榧兹┰诔貤l件下極易揮發(fā)，同時，甲醛的化學(xué)鍵較為穩(wěn)定，也不易于發(fā)生氧化，因而通常會借助催化劑以實(shí)現(xiàn)對甲醛的氧化。與此期間，所采用催化劑的不同會收獲不同的結(jié)果，通常而言可選取負(fù)載貴金屬催化劑，以此可收獲相對可觀的氧化成效。

6 結(jié)語

綜上所述，甲醛作為一種有毒有害物質(zhì)，在室內(nèi)環(huán)境中十分常見，其會對居住者的身體健康構(gòu)成極大威脅。鑒于此，為確保人們的居住安全，必須要重視室內(nèi)甲醛含量控制工作。室內(nèi)甲醛含量檢測方法多種多樣，氣相色譜儀檢測室內(nèi)甲醛含量表現(xiàn)出靈敏性高、速度快、干擾少等優(yōu)勢，可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選用，另外為實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)甲醛的有效治理，還應(yīng)開展好加大污染源控制力度、加強(qiáng)綠色建筑材料研發(fā)、加強(qiáng)對甲醛治理手段的有效應(yīng)用等方面的工作，以此切實(shí)保證人們的身體健康。