热脱附/气相色谱–质谱法检测新装修房内不同状态空气中TVOC比对

李道宁，莫达松，苏云鹏，黄璐璐

（广西分析测试研究中心，南宁 530022）

社会经济的发展给人类带来了新居室、新材料和新家具的同时也带来了室内空气的污染，总挥发性有机化合物(TVOC)就是主要污染物之一。挥发性有机物是指沸点在50～260℃之间，室温下饱和蒸气压超过133.32 Pa时易挥发的有机化合物，其主要成分包括烷烃、氧烃、苯系物、含卤烃、氮烃及硫烃、低沸点的多环芳烃类等［1］。此类气体被人体吸入会引起头晕、头痛、胸闷的症状，久吸会引起人体免疫系统失调、破坏人体中枢神经，甚至致畸、致癌，是人类健康的一大杀手。

采用Tenax-TA吸附/热脱附－气相色谱法测定TVOC具有准确度高、重现性好的特点，其原理是将吸附有待测物质的Tenax-TA吸附管置于热解吸装置中，高温下使样品从吸附剂上脱附，由惰性气体载入冷阱，被捕集浓缩，以达到高度富集的效果，再快速加热冷阱，使待测样品瞬间汽化随载气经传输管道直接进气相色谱分离分析。该方法提高了检测灵敏度，能够较真实地还原样品原始组成且内置的热脱附备用管可以对样品进行再吸附以备复测；同时在检测自动化程度等方面有很大改善，可以更准确、可靠、快速得到检测结果，是监测室内空气总挥发性有机物的理想方法［2］。国家建设部和国家质量监督检验检疫总局联合颁布的GB 50325-2010［3］对关闭房子1 h后检测的TVOC的限量标准为不大于0.50 mg/m3，但此条件下检测合格的建筑并不能代表空气质量是好的。当在新装修房中使用家用空调时，TVOC浓度可能会发生变化，这时室内空气质量的影响因素主要分两方面：空调系统本身设计或运行不当；各类污染源产生的污染物作用［4］。笔者依照GB 50325-2010对装修完工2个月和4个月的新装修房进行TVOC检测，除了严格按照标准关闭房间门窗1 h后进行检测外，还分别检测了通风状态下、空调连续开启5 h状态下TVOC的浓度。通过试验对比，更直观地了解新装修房在几种状态下室内空气的质量。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪：Agilent 6890N GC/5975 MS 型，美国 Agilent 公司；

热脱附系统：TDS2型，德国GERSTEL 公司；

Tenax-T A 吸收管及活化炉：德国GERSTEL 公司；

大气采样器：QC-2B型，北京劳动保护科学研究所；

TVOC 混合标准：苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯、苯乙烯、乙酸正丁酯、正十一烷的甲醇溶液，各化合物质量浓度均为100 μg/mL，国家环保标准物质研究所。

1.2 采样

采样地点选择装修完成2个月和4个月、面积约18 m2和25 m2的房间，分别记为第1组样品和第2组样品。家用空调选择型号为某国产品牌和某合资品牌。采样器流量为0.5 L/min，采样时间20 min，采样体积10 L。

1.3 解吸程序

热脱附系统(TDS)初始温度：30℃，冷进样系统(CIS)初始温度：0℃，TDS以60℃/min的速度升到300℃保持3 min，然后TDS降温到30℃，CIS以12℃/s升至300℃保持2 min，同时CIS进样。

1.4 色谱条件

柱温：50℃保持 10 min，以 5℃/min升至250℃，保持2 min；检测器：FID检测器，温度为250℃；分流比：10∶1；载气：氮气，纯度99.999%，流量为1 mL/min；燃气：氢气（99.99%），流量45 mL/min；助燃气：空气，流量为450 mL/min。

2 结果与讨论

2.1 样品采样条件

TDS2 热脱附系统主要是利用Tenax-TA 吸附管的二次解吸技术，即将吸附有待测物质的Tenax-TA 吸附管置于热解吸装置中，利用高温使样品从吸附剂上脱附，通过高纯氮气作为载体进入冷阱，在液氮冷却下使其被捕集浓缩，再以12℃/s快速加热冷阱，使待测样品瞬间汽化而随载气经传输管直接进气相色谱系统进行分离分析。两组样品采样条件见表1。

表1 两组样品采样条件

2.2 标准曲线方程

分别取单组分质量浓度为100 μg/mL的标准溶液 1，2，3，4，5 μL 注入 tenax 吸附管，同时用 100 mL/min流量的氮气吹吸附管5 min，取出密封作为标准系列。将空白管与标准系列放入GERSTEL TDSA2热解吸进样器中，设置热解吸程序。

测定标准系列各组分的色谱峰面积，以保留时间定性，以峰面积(Y)对组分的量(X，μg)进行线性回归，各组分工作曲线方程和相关系数见表2。标准溶液（各组分量为0.5 μg)色谱图见图1。

表2 回归方程和相关系数

图1 标准溶液色谱图

2.3 样品分析结果

对第1组和第2组样品进行测定，各组分测定结果和TVOC量分别列于表3和表4。不同状态下各组分含量及TVOC量变化见图2～图5。

表3 第1组样品中8种有机物的含量

表4 第2组样品中8种有机物的含量

图2 第1组样品中8种有机物不同时间含量变化

图3 第2组样品中8种有机物不同时间含量变化

图4 第1组样品中TVOC含量变化

图5 第2组中TVOC含量变化

3 结果分析

(1)从表3、表4中可以看出，第1组样品和第2组样品中苯乙烯的含量在开启空调前后有很大的变化，空调开启前其含量很低，开启后其含量大幅增加，由此可见，苯乙烯污染加剧是由空调内部管道和配件带来的。其它有机气体在空调启用前后也有一定变化，对于第1组样品由于TVOC含量较高影响相对较小，而第2组样品中TVOC含量小则影响相对就大。对开启空调后1 h TVOC的含量和封闭状态下1 h TVOC的含量进行比较，第1组样品中两者的含量相同，而第2组样品中两者含量相差1.5倍。试验结果证明，新装的空调也是室内空气的污染源，在室内环境污染较轻时它对室内空气的污染相对较大，因此家居时应在通风状态下开机运行一段时间，让有毒物质充分挥发。

(2)第1组样品在封闭1 h后TVOC含量为0.48 mg/m3，与 GB 50325-2010［3］对 TVOC 的限量标准(≤0.50 mg/m3)相接近，在家用空调开启状态下，虽然有机挥发物在温度下降时会减少挥发，但由于家用空调采用内部循环设计，新风量不足，室内有机挥发物不能排出室外，造成污染空气聚积，影响了空气质量。第1组样品在使用空调1 h后TVOC比通风状态增加 5 倍，2，3，4，5 h 后分别增加 6，5.1，6.5，7.9倍，5 h后 TVOC 含量达到了 0.71 mg/m3。所以新装修房的污染程度除了要考虑室内空气的污染情况外，还要考虑房屋的通风条件。若通风条件良好，入住后采用多通风少用空调是最经济、有效的方法。若通风条件差则需要安装新风系统，把新风引入室内，把污染空气排出室外，这样才能减轻污染空气对人体的危害。第2组样品在封闭1 h后TVOC含量只为0.06 mg/m3，低于限量标准，在家用空调开启1 h后TVOC含量突增到0.15 mg/m3，其中空调的污染占了较大的比重，这个结果虽然比通风状态增加了2.8倍，但TVOC含量不高，而且随着封闭时间延长，TVOC的含量没再增加，达到平衡状态。在这种状态下使用家用空调是较为安全的。

(3)从图4、图5中看出，家用空调开启3 h后，TVOC的含量出现下降，这可能与空调具备换气功能有关，但效果不明显，随时间延长TVOC含量又缓慢升高。通常改善室内空气品质的主要措施是加大新风量，提高新风过滤效率，增加空调房间的换气次数等［5］。因此开发具有换气、除菌、净化等功能的健康空调，使家用空调具备中央空调的功能是一个新的发展方向，它对提高室内空气的品质意义重大。

［1］毛跟年，许牡丹，黄建文.环境中有毒有害物质与分析检测［J］.北京：化学工业出版社，2004.

［2］蒋志宏，汪国权，徐以盛，等.空气中总挥发性有机物热脱附－气相色谱联用测定方法的研究［J］.环境与职业医学，2006(3):249-252.

［3］GB 50325-2010 民用建筑工程室内环境污染控制［S］.

［4］高歌，陈海焱，张明星.室内空气品质评价［J］.环境科学与管理，2006，31(3): 173-176.

［5］李香玲.空调系统对室内空气品质的影响［J］.中国卫生工程学，2012，11(6): 441-446.