室內(nèi)苯與甲苯污染的常見檢測技術(shù)

【摘要】文章回顧了室內(nèi)苯與甲苯污染的常見檢測技術(shù)，概述了苯和甲苯作為室內(nèi)空氣中主要揮發(fā)性有機(jī)化合物的來源及其健康影響，詳細(xì)討論了氣相色譜法、質(zhì)譜法和光譜法等幾種主要的檢測方法在室內(nèi)污染監(jiān)測中的應(yīng)用效果和局限性。探討了檢測技術(shù)在實際應(yīng)用中遇到的挑戰(zhàn)，如檢測限值的確定、環(huán)境干擾的影響以及結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性問題。最終指出，提高檢測技術(shù)靈敏度和準(zhǔn)確性的必要性，并對未來發(fā)展趨勢提供了展望，特別是在提高操作便捷性和減少經(jīng)濟(jì)成本方面。

【關(guān)鍵詞】苯污染；甲苯污染；室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測

【中圖分類號】TU834.8" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）03-0065-03

0 引言

隨著人們對室內(nèi)空氣質(zhì)量關(guān)注度的提升，苯與甲苯作為室內(nèi)空氣中常見的揮發(fā)性有機(jī)化合物，其對人的健康影響受到廣泛關(guān)注。室內(nèi)苯與甲苯的來源多樣，包括家具、裝飾材料、清潔用品等，長期暴露可能引起多種健康問題。因此，準(zhǔn)確檢測室內(nèi)苯和甲苯的濃度成為保障室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，多種檢測技術(shù)被用于監(jiān)測苯和甲苯污染水平，每種方法都有其獨特的優(yōu)勢和局限。對這些技術(shù)進(jìn)行全面的綜述和比較，為室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測和評估提供科學(xué)依據(jù)。同時，通過分析檢測技術(shù)的應(yīng)用問題，為檢測方法的優(yōu)化和發(fā)展提出了建議，以期提高室內(nèi)空氣污染監(jiān)測的準(zhǔn)確性和效率[1]。

1 苯與甲苯的室內(nèi)污染現(xiàn)狀

苯和甲苯屬于揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs），它們廣泛存在于建筑材料、家具、裝飾品以及日常使用的多種產(chǎn)品中。由于其高揮發(fā)性，苯和甲苯在室內(nèi)環(huán)境中易于釋放，導(dǎo)致空氣中的濃度積累，長期暴露可能對人體健康構(gòu)成威脅。監(jiān)測研究表明苯和甲苯污染物在室內(nèi)的時空分布特征，特別是在新裝修或新建的室內(nèi)環(huán)境中，苯和甲苯的濃度通常較高。此外，苯和甲苯污染物的濃度變化與室外空氣交換率、室內(nèi)溫度和濕度等環(huán)境因素有顯著的相關(guān)性。苯是公認(rèn)的致癌物，能夠通過呼吸道吸入并在體內(nèi)積累，長期暴露，即使在較低濃度下也可能增加患白血病的風(fēng)險，特別是對于兒童和孕婦的健康影響尤為嚴(yán)重[2]。甲苯雖然毒性較苯為低，但其對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響不容忽視，嚴(yán)重者可能影響記憶力和認(rèn)知功能。高濃度的短期暴露可能引起急性中毒癥狀，如眼睛、鼻子和喉嚨刺激，甚至可能出現(xiàn)呼吸困難和心律失常。苯和甲苯還可能間接加劇哮喘和其他呼吸系統(tǒng)疾病。

從環(huán)境健康的角度看，室內(nèi)苯與甲苯污染的健康風(fēng)險評估已成為研究的焦點。因此，為了預(yù)防和控制室內(nèi)苯與甲苯的污染，降低其濃度至安全水平成為保護(hù)公眾健康的首要任務(wù)。深入研究室內(nèi)苯和甲苯污染對健康的影響對于制定相應(yīng)的健康標(biāo)準(zhǔn)和防護(hù)措施具有重要意義。

室內(nèi)苯與甲苯污染的來源多樣化，包括燃燒過程產(chǎn)生的煙霧、建筑材料中的溶劑、油漆和膠粘劑，以及清潔劑和個人護(hù)理產(chǎn)品等。釋放模式和污染水平受環(huán)境條件如溫度、濕度和通風(fēng)狀況的顯著影響。室內(nèi)裝修材料的種類和質(zhì)量、使用的清潔和消毒產(chǎn)品、室內(nèi)裝飾品的選擇，以及建筑的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計等因素都會影響室內(nèi)苯與甲苯的濃度。在現(xiàn)代密閉式建筑中，由于缺乏自然通風(fēng)，室內(nèi)苯和甲苯的濃度可能累積到較高水平。識別和評估具體污染源，以及對材料和產(chǎn)品的環(huán)境標(biāo)簽認(rèn)證、室內(nèi)空氣質(zhì)量的定期檢測以及通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，是降低室內(nèi)苯與甲苯濃度、改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)鍵措施[3]。

2 室內(nèi)苯與甲苯污染的檢測技術(shù)

2.1 氣相色譜法（GC）

（1）原理與應(yīng)用。氣相色譜法（GC）是一種用于分離和分析揮發(fā)性有機(jī)化合物的技術(shù)，它依賴于分析物質(zhì)在氣相和固相之間的相對分配比。不同組分由于在固相上的停留時間不同而被分離。室內(nèi)空氣中的苯和甲苯通常通過氣體采樣器收集后，利用GC進(jìn)行定性和定量分析。GC方法對于苯和甲苯等小分子揮發(fā)性有機(jī)化合物具有高靈敏度和良好的分離效果[4]。

（2）技術(shù)優(yōu)勢與局限。GC技術(shù)的優(yōu)勢在于其高分離效能、良好的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，能夠處理復(fù)雜的樣品矩陣并準(zhǔn)確測定苯和甲苯等VOCs的濃度。然而，GC分析通常需要復(fù)雜的樣品前處理，包括富集和衍生化步驟，這可能增加操作的復(fù)雜性和分析時間。此外，GC設(shè)備通常價格昂貴，維護(hù)成本較高，并且需要專業(yè)人員操作。針對苯和甲苯的分析，GC往往配合使用火焰離子化檢測器（FID）或質(zhì)譜檢測器（MS）以提高檢測的靈敏度和選擇性。

2.2 質(zhì)譜法（MS）

（1）原理與應(yīng)用。質(zhì)譜法（MS）是一種基于分析物質(zhì)質(zhì)荷比的分離和檢測技術(shù)。在室內(nèi)苯與甲苯污染的檢測中，質(zhì)譜法通常與氣相色譜（GC-MS）聯(lián)用，提供了一種高度靈敏且具有結(jié)構(gòu)鑒定能力的分析方法。在GC-MS系統(tǒng)中，樣品先經(jīng)氣相色譜分離，后進(jìn)入質(zhì)譜儀，在電子撞擊源中被電離，生成離子并通過質(zhì)量分析器分離，最終由檢測器檢測。該方法可以精確地測定室內(nèi)空氣中苯和甲苯的濃度，并通過質(zhì)譜圖譜輔助化合物的鑒定[5]。

（2）技術(shù)優(yōu)勢與局限。質(zhì)譜法在室內(nèi)苯與甲苯的檢測中的主要優(yōu)勢在于其高度的靈敏度和特異性，能夠?qū)?fù)雜樣品中的微量污染物進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定和定量。此外，MS提供的質(zhì)譜圖譜是化合物特有的指紋信息，有助于未知污染物的識別。但是，儀器成本高昂，運行和維護(hù)需要專業(yè)知識，且受限于樣品的復(fù)雜性，有時需要詳盡的樣品前處理，例如凈化和富集，以便于分析。

2.3 光譜法

（1）原理與應(yīng)用。光譜法在檢測室內(nèi)苯與甲苯污染方面的應(yīng)用主要基于物質(zhì)吸收或發(fā)射特定波長光線的能力。紅外光譜法（IR）和紫外-可見光譜法（UV-Vis）是光譜法中最常用于檢測VOCs的技術(shù)。紅外光譜法利用物質(zhì)分子振動轉(zhuǎn)動模式對紅外光的吸收特性來進(jìn)行檢測，而紫外-可見光譜法則基于物質(zhì)對紫外或可見光的吸收。這些方法能夠提供關(guān)于化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和濃度的信息，是現(xiàn)場快速檢測技術(shù)的重要組成部分。

（2）技術(shù)優(yōu)勢與局限。光譜法的優(yōu)勢在于操作簡便、快速，可以實現(xiàn)非破壞性和原位檢測。在某些情況下，例如使用便攜式紅外光譜儀，可以直接在現(xiàn)場對空氣樣品進(jìn)行分析，省去了復(fù)雜的樣品前處理過程。然而，光譜法在檢測低濃度VOCs時靈敏度可能不足，并且受到樣品矩陣影響較大，如室內(nèi)空氣中的水蒸氣和其他氣體可能會干擾檢測結(jié)果。此外，精確的定量分析通常需要標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的對照樣品。

2.4 其他檢測技術(shù)

（1）傳感器技術(shù)。傳感器技術(shù)在室內(nèi)苯與甲苯污染檢測中的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是半導(dǎo)體氣體傳感器和光電化學(xué)傳感器。這些傳感器能夠?qū)諝庵械挠泻怏w做出快速響應(yīng)，并通過變化的電信號來監(jiān)測污染物的濃度。它們的尺寸小，便于集成到室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中，實現(xiàn)實時連續(xù)監(jiān)測。傳感器技術(shù)特別適用于住宅和工作環(huán)境，為室內(nèi)空氣質(zhì)量提供了有效的控制手段。

傳感器技術(shù)的主要優(yōu)勢在于其便攜性、實時監(jiān)測能力和較低的成本。然而，傳感器的選擇性和長期穩(wěn)定性仍存在挑戰(zhàn)，可能需要定期校準(zhǔn)和更換。

（2）生物檢測方法。生物檢測方法是一種創(chuàng)新的檢測技術(shù)，它包括使用微生物、植物、細(xì)胞或生物分子等生物反應(yīng)器來檢測空氣中的污染物。例如，某些微生物可以對特定化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生熒光或顏色變化，從而被用來監(jiān)測苯和甲苯等有害氣體的存在。這些方法通常環(huán)保、成本較低，且具有良好的選擇性，但目前多處于研究或?qū)嶒炿A段，尚未大規(guī)模應(yīng)用。

生物檢測方法則提供了一種綠色、經(jīng)濟(jì)的檢測手段，但其靈敏度和量化能力通常不如傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法，且對環(huán)境條件較為敏感，需要進(jìn)一步的優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化才能廣泛應(yīng)用。

通過這些不同的檢測技術(shù)，室內(nèi)苯與甲苯污染的監(jiān)測可以更加多樣化和精確，為室內(nèi)空氣質(zhì)量管理和人體健康保護(hù)提供了有力的工具。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，未來將出現(xiàn)更多高效、低成本、高靈敏度的檢測方法，以更好地應(yīng)對室內(nèi)空氣污染問題。

3 檢測技術(shù)的應(yīng)用問題與挑戰(zhàn)

3.1 技術(shù)應(yīng)用中的實際問題

在室內(nèi)苯與甲苯污染檢測技術(shù)的應(yīng)用中，遇到的實際問題多種多樣。①室內(nèi)污染物的濃度往往較低，且受室內(nèi)環(huán)境因素如溫度、濕度和通風(fēng)條件的影響，要求檢測設(shè)備必須具備高靈敏度和穩(wěn)定性。然而，實際操作中設(shè)備的性能可能受到諸多因素的干擾，例如，污染物在采樣、運輸和儲存過程中可能發(fā)生變化，導(dǎo)致檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。②室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，存在多種污染物共存，這對檢測技術(shù)的選擇性提出了更高的要求。③經(jīng)濟(jì)成本和人員培訓(xùn)也是檢測技術(shù)應(yīng)用中的重要考量。高性能的檢測設(shè)備通常價格不菲，而且操作和維護(hù)需要專業(yè)的技術(shù)人員。這些因素可能限制了高級檢測技術(shù)的普及和應(yīng)用。

以上實際問題要求檢測技術(shù)的開發(fā)者和應(yīng)用者不僅要關(guān)注技術(shù)本身的性能，還要考慮到操作的便捷性、經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性，以確保技術(shù)能夠在實際中發(fā)揮最大的效用。

3.2 現(xiàn)有技術(shù)的局限性分析

盡管現(xiàn)有的檢測技術(shù)在室內(nèi)苯與甲苯污染監(jiān)測中取得了顯著進(jìn)展，但仍然存在著局限性。

（1）氣相色譜法（GC）在操作上需要較為復(fù)雜的樣品前處理，并且依賴于昂貴的儀器設(shè)備，限制了其在小型化和現(xiàn)場快速檢測方面的應(yīng)用。

（2）GC方法對操作人員的技能要求較高，這在資源有限的情況下可能成為一個瓶頸。

（3）質(zhì)譜法（MS）提供了極高的靈敏度和特異性，但是其設(shè)備通常體積龐大、價格昂貴，而且需要在特定的環(huán)境下運行，限制了它的現(xiàn)場應(yīng)用。在MS的操作過程中，對樣品的處理和儀器的維護(hù)也需要高度專業(yè)化的知識。

（4）光譜法雖然在現(xiàn)場快速檢測中具有一定的優(yōu)勢，但是其靈敏度和準(zhǔn)確性通常不如GC和MS。光譜法也面臨著樣品矩陣復(fù)雜性的挑戰(zhàn)，可能需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理來解決光譜重疊等問題。

（5）傳感器技術(shù)在低成本和便攜性方面有其獨特優(yōu)勢，但它們在靈敏度、選擇性和長期穩(wěn)定性方面可能與傳統(tǒng)分析方法相比存在不足。此外，環(huán)境因素對傳感器性能的影響也是一個不容忽視的問題。

（6）生物檢測方法提供了新穎的檢測途徑，但它們的應(yīng)用往往受限于特定條件，且在穩(wěn)定性和標(biāo)準(zhǔn)化方面面臨挑戰(zhàn)。雖然各種技術(shù)各有優(yōu)勢，但它們都有一定的局限性，這要求未來的研究應(yīng)當(dāng)致力于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)或開發(fā)新技術(shù)，以滿足實際應(yīng)用中的需求。

3.3 對檢測結(jié)果準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性的影響

準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性是室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測中的關(guān)鍵指標(biāo)，它直接關(guān)系到檢測數(shù)據(jù)的可信度和應(yīng)用價值。在室內(nèi)苯與甲苯污染檢測中，多種因素可能影響這兩個指標(biāo)。①采樣技術(shù)的差異可能影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。采樣過程中，若樣品暴露時間、采樣體積或采樣方法不一致，可能會引入變異，進(jìn)而影響測量值的準(zhǔn)確性。此外，樣品儲存和運輸條件也是影響因素，不恰當(dāng)?shù)膬Υ婵赡軐?dǎo)致?lián)]發(fā)性有機(jī)化合物的損失或污染。②檢測儀器的校準(zhǔn)和維護(hù)不當(dāng)是影響檢測準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性的重要因素。儀器需要定期校準(zhǔn)，以確保其讀數(shù)的準(zhǔn)確性。然而，在實際應(yīng)用中，由于成本和技術(shù)限制，儀器校準(zhǔn)不及時、不規(guī)范，從而影響最終結(jié)果。③室內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性。室內(nèi)空氣中的溫度、濕度、氣流和其他污染物的存在都可能對檢測結(jié)果造成干擾。例如，在使用光譜法時，其他化學(xué)物質(zhì)的光譜可能與苯和甲苯的光譜重疊，造成誤讀。④操作人員的技能和經(jīng)驗對檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性的影響。從采樣到數(shù)據(jù)分析需要較強(qiáng)的專業(yè)知識和技能，任何操作上的失誤都可能導(dǎo)致檢測結(jié)果的偏差。因此，必須提高采樣技術(shù)、加強(qiáng)儀器校準(zhǔn)、優(yōu)化室內(nèi)環(huán)境條件，以及提升操作人員技能。這些措施將有助于確保檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，為室內(nèi)空氣質(zhì)量評估和管理提供可靠的信息基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測是保障公眾健康的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)有技術(shù)能夠在不同程度上滿足檢測需求，但在準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性、經(jīng)濟(jì)性，以及操作便捷性等方面仍存在挑戰(zhàn)。未來，室內(nèi)苯與甲苯污染的檢測技術(shù)發(fā)展需關(guān)注設(shè)備的迷你化、成本效益及對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性提升。技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)致力于提高檢測的選擇性和靈敏度，簡化操作流程，以適應(yīng)非專業(yè)人員的使用需求。加強(qiáng)檢測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和校準(zhǔn)流程，以確保結(jié)果的可比性和可靠性。隨著科技進(jìn)步和新材料的開發(fā)，預(yù)期將出現(xiàn)更新一代檢測技術(shù)，為室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測提供更加高效、準(zhǔn)確的解決方案，進(jìn)一步保護(hù)人類健康與安全。

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[作者簡介]覃麗金（1985—），女，廣西北海人，本科，工程師，研究方向：化學(xué)分析與試驗檢測。