化学科研实验室挥发性有机物VOC对PM2.5的影响

侯不唯

摘 要：本文测定与分析河南省郑州市高新区某高校化学实验楼3层的工作室、室外大气、走廊和科研实验室在2016年8月的总挥发性有机物（TVOC）和PM2.5的质量浓度，得出走廊和实验室较高的TVOC和PM2.5质量浓度来自于实验室内的有机溶剂和有机试剂，挥发性有机物（VOC）、半VOC及无机气体发生一系列的物理和化学反应进而凝结形成PM2.5，并提出对化学科研实验室TVOC和PM2.5的防护措施。

关键词：化学实验室；挥发性有机物；PM2.5

中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2017）03-0159-02

Abstract： In this paper， the concentration of total volatile organic compounds （TVOC） and PM2.5 in the laboratory， the outdoor atmosphere， the corridor and the scientific research laboratory in the third floor of the chemical laboratory building of a university of high tech zone in Zhengzhou city of Henan province in August 2016 were measured and analyzed， it was concluded that the higher TVOC and PM2.5 concentrations in the corridors and laboratories came from organic solvents and organic reagents in the laboratory， volatile organic compounds （VOC）， semi VOC and inorganic gases were condensed to form PM2.5 through a series of physical and chemical reactions， and the protection measures of TVOC and PM2.5 in chemical research laboratory were put forward.

Keywords： chemical laboratory；volatile organic compounds；PM2.5；interaction

化學实验室存放有大量的化学试剂，特别是易挥发的有机溶剂，造成化学实验室内的有害气体如VOC、半VOC、无机气体等浓度较高，对工作在实验室的研究人员身体造成损害。已有文献对实验室有害气体进行了分析研究，并提出了防治及监管的措施[1-2]。此外，化学实验室还存在对身体危害很大的霾即固体颗粒物。固体颗粒物缩写为PM，直径小于10μm的颗粒物（PM10）能够经过呼吸系统进入肺部，并聚集在肺里；而直径小于2.5μm的颗粒物（PM2.5）不仅能进入肺部，而且可以通过肺进入血液中，对人们的健康危害更大。实验室中PM2.5直接受大气PM2.5的影响，本文基于对河南省郑州市高新区某高校化学科研实验室内TVOC和PM2.5的测试，结合一墙之隔的走廊和工作室、室外大气的TVOC和PM2.5数据，得出实验室的TVOC也可产生PM2.5的结论，并提出合理的防护措施。

1 测试方案

化学实验室位于郑州市高新区某高校，该实验室在化学实验楼的3层北侧。作为比较，选取了与实验室一墙之隔的工作室、走廊和工作室窗户外大气作为测试地点。实测期间工作室和实验室以自然通风为主。测试时间为2016年8月4-11日、8月14-21日、8月24-31日每天10：00。实验室的大门白天一直打开，与走廊相通，而工作室的门始终关闭（8月14-21日学生放假，实验室门窗关闭）。

2 TVOC质量浓度的对比

图1分别显示了3个时间段工作室、室外大气、走廊和实验室的TVOC质量浓度，这几个位置平均TVOC质量浓度分别为0.23、0.24、0.56、0.75mg/m3。工作室的TVOC质量浓度与室外大气基本一致，走廊和实验室的TVOC质量浓度远远高于室外大气和工作室。实验室较高的TVOC来自于内部有机溶剂和有机试剂，这些VOC很容易通过敞开的实验室大门扩散到走廊，造成走廊的TVOC质量浓度也很高。由于白天实验室自然通风，VOC能够扩散到室外，而走廊比较封闭，聚集的VOC不易扩散，造成走廊的TVOC有时会高于实验室。

对比3个时间段的TVOC发现，不做实验的8月14-21日走廊的TVOC质量浓度（0.47mg/m3）低于做实验的2个时间段（0.73mg/m3和0.48mg/m3），而实验室的TVOC质量浓度（0.73mg/m3）总体与其他2个时间段（0.68mg/m3和0.85mg/m3）相当，原因是8月正是郑州市最热的时间，尽管学生没有做实验，但实验室门窗关闭，内部大量易挥发的有机物导致了较高的TVOC质量浓度。

3 PM2.5质量浓度的对比

图2显示了3个时间段工作室、室外大气、走廊和实验室的PM2.5质量浓度，4个区域的平均PM2.5质量浓度分别为58、99、116、130μg/m3。工作室的PM2.5处于良好，其他3个位置的PM2.5质量浓度属于轻度污染和中度污染。而工作室的PM2.5明显低于大气，走廊和实验室的PM2.5都明显高于大气。实验室内较高的PM2.5很容易通过敞开的实验室大门被风吹到走廊，造成走廊的PM2.5质量浓度也很高，有时走廊的PM2.5还高于实验室。

在做实验的8月14-21日，走廊和实验室的PM2.5质量浓度与另外2个阶段没有明显差别，但是高于室外大气的PM2.5。一般走廊和实验室的PM2.5是随着大气的PM2.5质量浓度的升高而升高，工作室关闭门窗能有效降低PM2.5。但是测试结果显示，关闭门窗不仅不能降低实验室的PM2.5，反而实验室PM2.5值还会明显升高（8月14-21日实验室、室外的PM2.5分别是165、129μg/m3），原因可能是实验室内部的污染物也可以产生PM2.5。

4 TVOC质量浓度对PM2.5质量浓度的影响

4.1 PM2.5的组成及产生过程

PM2.5成分復杂，并且随着污染源的变化而改变，不仅含有Pb、Hg、Cd、Cr和Cu等有害的重金属，而且包含大量有害的无机气体和VOC。

4.2 TVOC对PM2.5的影响

本文考察的实验室中长期存放有机溶剂、有机试剂、金属盐、金属有机化合物等，实验时反应温度不超过150℃，因此，可以推测该实验室产生的污染物主要是VOC、半VOC、有机废液等，不会产生飞灰、矿物颗粒，可能会有少量无机气体和有害重金属等。通过图1和图2可以看出，实验室和走廊的TVOC远远高于工作室和室外，同样PM2.5也远远高于工作室和室外。实验室处于通风状态，室内的PM2.5很容易进入室外，如果实验室内部不产生PM2.5，则其PM2.5应该不会超过室外。郑州市8月份气温高、太阳光强，更有利于气态污染物间接转化为PM2.5。因此，确定实验室和走廊的VOC和半VOC发生了一系列的物理和化学反应凝结形成PM2.5，造成实验室和走廊的PM2.5高于室外。

5 科研实验室TVOC和PM2.5的防护措施

5.1 良好的通风

走廊的TVOC值明显比室外大气的TVOC高，平均高约0.3mg/m3，PM2.5值高约20μg/m3。原因就是走廊空气不流通。因此，保持良好的通风能够降低走廊的TVOC和PM2.5浓度，达到与工作室的TVOC和PM2.5一样的数值。

5.2 放置绿色植物

PM2.5颗粒细小，无规律地在空中运动。当室内养殖大量绿色植物时，能够促进PM2.5降落在绿色植物表面，被绿色植物凹凸不平的叶片及绒毛特殊的分泌物所滞留，从而起到沉积和去除PM2.5的作用。

5.3 粗糙的墙面

在密闭的室内，微小颗粒在漂浮中可以沉积并吸附在墙壁上，从而降低室内PM2.5质量浓度，粗糙的墙面更有利于对微小颗粒的沉积和吸附。

6 结论

化学科研实验室的TVOC和PM2.5质量浓度明显高于室外大气，主要原因是实验室中有大量的有机溶剂和有机试剂，这些化学试剂产生了VOC和半VOC等污染物，而VOC和半VOC可以发生一系列的物理和化学反应凝结形成PM2.5。良好的通风、放置绿色植物和粗糙的墙面都能有效降低TVOC和PM2.5的质量浓度。

参考文献：

[1]王明仕，王明娅，宋党育.高校实验室内环境质量分析探讨[J].实验技术与管理，2013（11）：219-224.

[2]梁宝生，田仁生.总挥发性有机化合物（TVOC）室内空气质量评价标准的制订[J].重庆环境科学，2003（5）：1-3.