居室中甲醛气体的检测和降解研究

黄文 张青

摘要：指出了现有的甲醛检测方法有高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）、质谱法（MS）、分光光度法、荧光分析法、电化学分析法、电化学发光分析法、比色法等。利用这些甲醛检测方法，可实现对居室内甲醛气体的简单、快速、灵敏的检测，并运用适当的降解方法将其降解，以实现对甲醛的防治治理。

关键词：甲醛气体；检测；降解；身体健康

中图分类号：X51

文献标识码：A 文章编号：16749944（2016）08005602

1 前言

随着经济的快速发展，家庭居室装修成为一种时尚之风。然而，在追求更高居家的舒適和美观的同时，装修和家具带来的室内空气污染也成为一个严重的问题[1，2]。世界卫生组织公布的《2002 年世界卫生报告》将室内污染列为人类健康的十大威胁之一。如何简单快速地检测居室空气中甲醛的含量是否超标，超标后如何快速彻底清除，成为人们关注的重点。

甲醛是一种无色、易溶于水、有强烈刺激性气味的气体化合物，对人体危害极大。居室中的建筑材料、家具、地面墙壁材料及许多日用消费品都会释放出一定的甲醛。甲醛轻者使人流泪、眼痛、咳嗽、咽喉痛，重者导致气喘、胸痛、喉头水肿。长期接触可引发头晕、头痛、记忆力减退、失眠、食欲下降、恶心、呕吐及皮肤发痒、皮疹、皮炎、皮肤红肿等症状。甲醛还有致畸致癌作用，特别是孕妇和婴幼儿，长期暴露在室内甲醛气体的环境之中，对其身体危害更大。世界各国也纷纷出台了室内甲醛的最大极限浓度（表1）。虽然甲醛气体的危害极大，现有的科学技术还是可以达到快速灵敏检测甲醛的。到目前为止，甲醛的检测方法很多，比如高效液相色谱法（HPLC），气相色谱法（GC）、质谱法（MS）、分光光度法、荧光分析法、电化学分析法、电化学发光分析法、比色法等。

2 甲醛气体的检测方法

2.1 色谱、色谱-质谱联用法检测甲醛

气相色谱法、液相色谱法、色谱-质谱联用分析法，都是常用的仪器分析法检测甲醛的，其测定结果准确度高、可靠性好，可以作为标准方法用于检验其他新的分析方法。然而它也存在着一定的局限性，这些大型仪器分析方法通常需要专门的大型检测仪，设备价格昂贵，操作专业，通常需要经过培训的专门技术人员才可以操作，并且通常检测之前，还需要进行必要的样品前处理，总之所需时间较长，操作较为复杂，成本比较高。这些局限性导致了这些方法通常很难用于现场检测中。该方法通常适用于质检部门、仲裁部门等需要检验其他方法检测甲醛浓度的准确性的场合中。

2.2 荧光分析法检测甲醛

荧光分析法是一种灵敏的分析方法， 由于其需要在特定的激发光源作用下，才可以发射出其特定的荧光信号，因此该方法选择性比较高。通常荧光分析法检测甲醛的模式有两种，一种是荧光增强法检测甲醛；另外一种是荧光猝灭法检测甲醛。叶存玲等人[3]以KClO3 -吖啶红荧光猝灭为指示反应实现了对甲醛的快速检测。稀H2SO4溶液中， KClO3氧化吖啶红使体系的荧光强度增强， 在此体系中加入甲醛后， 体系的荧光强度急剧降低， 且在一定浓度范围内， 体系的荧光强度降低的程度与甲醛的质量浓度呈线性关系。随着现在便携式荧光灯和荧光仪的出现，使得荧光分析法越来越简单、快读，并逐渐用于家居室内甲醛的检测中。

2.3 电化学及电化学发光发光检测甲醛

电化学和电化学发光技术均需要有电化学工作站提供电压，由于其电化学信号和电化学发光信号的产生依赖于工作电极上施加的电压，因此该检测方法可控性比较好，通过控制对工作电极上施加的电压就可以实现对检测的灵活控制。电催化分析就是其中一类很实用的电化学分析方法。通过微孔曝气将有机废气转移到液相，活性炭纤维作电极，利用吸附-电催化氧化相结合处理甲醛气体。彭娟等人经过改进，还实现了对甲醛气体降解的研究[4]。

电化学发光是电化学与化学发光相结合的产物，是指通过施加一定的电压进行电化学反应，在电极表面产生电活性物质，这些电活性物质之间或电活性物质与体系中某些组分之间通过电子传递形成激发态，由激发态返回到基态而产生的一种发光现象。由于它不需要外部激发光源，技术设备简单、轻巧，有助于将该方法应用于实际现场检测中。甲醛可以作为电化学发光实际吡啶钌的共反应物，当加入甲醛后，吡啶钌的电化学发光信号极大地增强，基于这种增强的电化学发光信号实现对甲醛的电化学发光检测。该方法简单、快速，与电化学方法相比灵敏度得到极大提高，痕量的甲醛也可以检测到。

2.4 比色法检测甲醛

比色法是测定甲醛的经典方法，也是环境中甲醛测定的标准方法。采用紫外-可见光吸收分光光度计的分析方法，在分析极限、准确度和重现性方面都有很大的优越性。比如，亚硫酸品红法也是一种能够很好的检测甲醛的方法，亚硫酸品红法是将品红（玫瑰红苯胺）硫酸盐与酸性亚硫酸钠和浓盐反应，生成品红-酸式亚硫酸盐。然后在强酸性（硫酸或盐酸）条件下与乙酰丙酮、甲醛反应，生成玫瑰红色（偏紫）的盐，在552～554 nm的最大吸收波长下进行比色检测[5]。

3 甲醛的降解防治方法

到目前为止，已报道的甲醛降解方法很多[6]，基于上述甲醛的检测方法，也可以引申出来类似的甲醛降解方法，如二氧化钛光催化降解法，通过自由基反应将甲醛污染物生成无害的二氧化碳和水；等离子催化降解法，利用气体放电产生的低温等离子体和紫外光为催化剂使甲醛分解成小分子化合物；臭氧发生技术降解法，通过模拟自然界产生臭氧的方法而来，实现臭氧对甲醛的分解；植物净化降解法，它是防治甲醛污染的一种有效方法，植物通过枝叶吸收、植物代谢与转化、根际、叶际微生物降解作用以及土壤吸附等实现对居室内甲醛的去除。植物吸收甲醛主要通过叶片气孔和茎上皮孔，经由植物维管系统进行运输和分布，然后再植物体内经过代谢和一系列的催化反应而得到净化和降解，或形成对植物本身无害的成分。对于我们居民来说，室内多种些虎尾兰和吊兰，它们可吸收室内80%以上的有害气体， 吸收甲醛的效果显著， 在24 h有光照的条件下， 可消除1 m3 空气中90%的甲醛。在室内种植降解甲醛的植物还有绿萝、秋海棠、银苞芋等。

4 结语

随着甲醛的快速检测研究逐渐深入，人们也不断的开发各种新方法新产品，来满足大家越来越高的要求。未来研究灵敏度更高、准确度更高、可靠性更好、更加简单易操作的快速检测方法依然是科学工作者的追求目标。同时，基于现有的甲醛分析方法，实现对居室内甲醛气体的灵敏检测，并运用適当的降解方法将其降解，实现对甲醛的防治治理，是与人们的健康生活息息相关的重要内容。

参考文献：

[1]奇文启. 痕量有机污染物的监测[M]. 北京：化学工业出版社，2001.

[2]周中平. 室内污染物与控制[M]. 北京：化学工业出版社， 2002.

[3]叶存玲，王新明，周庆祥，等. 吖啶红动力学荧光法测定痕量甲醛[J]. 分析试验室，2006（25）：10～13.

[4]彭 娟，俞伟刚，郭 锐，等. 电催化氧化降解大气中甲醛的研究[J]. 环境化学，2007（ 26）：292～294.

[5]张秀敏，纪淑娟. 品红亚硫酸钠试剂在快速检测甲醛中的应用[J]. 沈阳农业大学报，2007（38）：202～206.

[6]张 晨. 室内空气中甲醛污染及其研究概况[J]. 上海预防医学杂志，2002（14）：333～335.

Abstract：There are many rapid methods for the determination of formaldehyde gas. Up to now， formaldehyde detection methods includes high-performance liquid chromatography （HPLC）， gas chromatography （GC）， mass spectrometry （MS）， spectrophotometry， fluorescence analysis， electrochemical analysis， electrochemical chemiluminescence， colorimetric method and so on. Applyingthese rapid and sensitive methods in simple， fast， selective determination offormaldehyde gas in the indoor room，choosing appropriate degradation methods to degrade formaldehyde gas to achieve the prevention and treatment of formaldehyde governance is an important area of research， which is relatedwithpeoples health.

Key words：formaldehyde gas； determination；degradation； health