徽章式被动采样器测定空气中甲醛性能评价试验方案

梁 冰

河南省建筑科学研究院有限公司（450052）

用泵的采样方法作为标准方法与徽章被动式采样器平行配对采样进行比较，从而得出两种方法在测定空气中的甲醛浓度时测定结果是否存在系统误差。

1 试验方案原理

设计一个相对恒定温度、湿度、空气流速，且空气中含有一定甲醛浓度的环境，将徽章式被动采样器至于其中，暴露一定时间，同时用有泵采样器在这一段暴露时间内对这一环境中的空气进行采样，比较两种方法所测结果，并进行统计评价。

2 试验装置介绍

为使试验结果数据可靠，最重要的一点是要保证在徽章式被动采样器暴露采样的过程中，环境空气中的甲醛浓度保持相对稳定，为此，我们设计了一套试验装置。这套试验装置由带有转动支架的暴露腔、标准气体发生装置、测温测试以及甲醛浓度测定装置组成，现分别作如下介绍。

2.1 暴露腔

暴露腔是一个内径约21 cm，高约120 cm的玻璃圆筒,因徽章式被动采样器要至于其中暴露采样，故称为暴露腔。在暴露腔的侧壁两边，分别设计有4个孔,是用于测定气体浓度的采样孔和测定温度、相对湿度和风速的测头插入孔。中轴安装一个由横速电机带动的不锈钢转动支架，徽章式采样器悬挂在支架各层的框架上，调节电机转速，可使采样器以不同的转动速度暴露采样。暴露腔的下端有一进气口，恒定浓度的甲醛气体由此进入，经过挡流板进入暴露腔。尾气从上端两个排气孔排出至室外。

2.2 标准气体发生装置

暴露腔的底部要不断通入一定浓度的甲醛标准气体，保证暴露腔内甲醛气体的浓度恒定，从而保证徽章式采样器的长时间累积采样浓度与有泵采样器的短时累积采样浓度有可比性。

我们设计采用扩散管的方法，利用小型环境测试舱，来得到恒定浓度的甲醛标准气体。具体方法是在舱内放置一定规格尺寸的甲醛扩散瓶，控制舱内的温度、湿度、空气流速和换气率，经过一段时间的运行，舱内甲醛浓度即会达到平衡。当通过测定舱内甲醛浓度达到平衡后，将舱内气体引入暴露腔内。通过调节舱内的换气率，可得到不同浓度的甲醛标准气体。进入环境舱内的气体是经过空气净化器除去被测组分和干扰组分的洁净空气。

2.3 温度、湿度、风速的测定

将暴露腔放在一个温度、湿度相对稳定的房间中，用空调调节房间的温度与标准气体的温度一致，以减小腔内气体的质量浓度变化，用温度计测量暴露腔中的温度。腔内气体来自环境舱中，故湿度也可保持相对稳定。暴露腔中徽章采样器表面的空气流速可通过调节不锈钢转动支架的转速来调节，用热电球式风速仪测定风速。

2.4 暴露腔中甲醛气体浓度的测定

暴露腔中甲醛气体浓度的测定采用双气路大气采样仪采样，后用酚试剂分光光度法测定。采样过程中,保证采样流量稳定，采样流量误差小于2%。

3 测定方法

在暴露腔中供给高、中、低三种不同浓度的标准气体，浓度范围大概为0.06 mg/m3、0.15 mg/m3、0.30 mg/m3水平的标准气体，每个浓度点放置6个徽章式采样器，暴露时间采用12 h。在这12 h内用有泵采样器分别间隔一定时间，采样3次，用酚试剂分光光度法测定暴露腔内甲醛气体浓度。徽章式采样器采样12 h后，取出按规定密封，寄往相关实验室分析。

4 实验仪器、设备、药品

1）小型环境测试舱:河南建筑科学研究院制造，根据需要可改变舱内的温度、湿度、换气率等实验条件。

2）甲醛徽章式采样器:美国ACS公司制造。

3）甲醛气体扩散装置:自己设计。选用一玻璃比重瓶（40 mL，瓶口尺寸直径9 mm，瓶口高10 mm，作为气体扩散瓶，去掉塞子，内装一定量（20 mL）的甲醛溶液（采用市售的分析纯甲醛溶液,浓度约36%～37%），因比重瓶的口径一定，在保持瓶口上方的空气流速一定,舱内的温度（23±0.5） ℃一定、湿度（45±5）%一定的条件下,瓶内甲醛溶液的挥发相对恒定，即能得到一个单位时间内甲醛释放量基本稳定的甲醛污染物释放装置。

4）双气路大气采样器:TL-2型，郑州奥林科技有限公司生产。用10 mL规格大型气泡采样管对舱内空气采样。该采样器的采样流量为标态下的采样流量。

5）酚试剂（10 g/瓶 ）:产地为美国。

6）可见光分光光度计:型号为7230G，上海精密科学仪器厂生产。

7）甲醛标准溶液（100 mg/L）:国家环境保护总局标准样品研究所生产。

8）暴露腔:自己设计。

5 实验步骤

1）甲醛标准气体的发生

将小型环境测试舱调节温度（23±0.5）℃，湿度（45%±5%），进、出气口流量 4 m3/h，当舱内条件稳定后，将甲醛扩散瓶放入环境舱内，每隔3 h测一次舱内浓度。测舱内浓度采用与测暴露腔内甲醛气体浓度的方法一样，均为酚试剂分光光度法。当舱内甲醛浓度连续两次浓度测定值相差小于5%时，认为舱内甲醛气体浓度达到平衡。这一时间大约需要48 h。

2）调节放置暴露腔房间内温度为23℃，将舱内平衡后的气体通过泵、流量计引入暴露腔，控制进气流量10 L/min，调节转动支架转速，使舱内空气流速为20 cm/min。待置换完腔内气体后，将徽章式采样器放入暴露腔，开始记时 。

3）从暴露采样开始记时，分别于3小时、7小时、11小时后从暴露腔侧面的两个采样孔分别采样，采样采用数显恒流采样器采样（该采样器的采样流量已校正到标况下），采样流量500 mL/min，采样流量误差小于2%，采样20 min。吸收管为10 mL大型气泡吸收管，内装5 mL酚试剂吸收液。每次采样取上下两个采样孔测定值的平均值，暴露腔内浓度取三次采样测得值的平均值。

4）采样后用酚试剂分光光度法分析，分析前需做甲醛标准曲线，做甲醛标准曲线所用的甲醛标准溶液采用国家环境保护总局标准样品研究所生产的100 mL/L甲醛标准溶液。

5）调节环境测试舱的换气率（通过调节进、出气口流量），可得到不同浓度的甲醛标准气体，重复第1～4步的操作。

6 干扰实验

实验方案同上，所不同的是在环境舱内加上干扰物苯和氨，方法是在两个扩散瓶中分别加入苯和氨置于环境舱中。

7 数据分析

采用统计学的配对t检验方法，判断徽章式被动采样器与标准方法（主动式采样方法）的测定值之间是否有显著性差异。

两个方法配对测定值之差值（di）和其平均值d，以及差值的标准差（Sd）和t值。xi和xoi分别为配对的徽章式被动采样器和标准方法测定值，n为配对测定次数。

查 t值分布表中 t0.05，n-1值。若 t＜t0.05，n-1，表明这两个方法测定值没有显著性差异（置信度水平95%），也就是说这两个方法之间不存在系统误差。