地板VOCs释放成分及浓度的实验研究

张安 李御锋 刘伟娟

摘      要： 通过液相色谱法测定实木地板、塑料地板、强化复合地板中13种醛酮类化合物的浓度，得出三类地板中各化合物含量信息。根据连续6 d化合物浓度变化，计算出13种化合物的挥发速率。分析得出，实木地板中甲醛和己醛含量最高，塑料地板中环己酮含量明显高于其他化合物，强化复合地板其初始散发速率小但增长快。实验研究为地板在使用过程中对于室内环境质量控制提供参考依据。

关  键  词：挥发性有机化合物;地板;液相色谱法;检测

中图分类号：O622.4       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）12-2746-04

Abstract： The concentrations of 13 aldehydes and ketones in VOCs released from wooden floor， plastic floor and reinforced composite floor were determined by liquid chromatography， and the content information of each compound in three kinds of floor was obtained. The volatilization rates of 13 compounds were calculated according to the concentration change of the compounds for 6 consecutive days. The results showed that the content of formaldehyde and hexaldehyde in VOCs released from wooded floor was the highest， and the content of cyclohexanone in VOCs released from plastic floor was obviously higher than that of other compounds. The initial emission rate of reinforced composite floor was small but the growth was fast. The experimental research provides reference basis for indoor environmental quality control in the process of floor use.

Key words： Volatile organic compounds; Floor; Liquid chromatography; Detection

挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）常来源于室内装饰，如建筑涂料、木器等产品中。VOC对人体产生气味、感官、黏膜刺激、基因毒性和致癌性，苯中毒会使神经系统与肝功能产生紊乱的症状[1，2]。VOC检测方法可采用气相色谱法、气体传感器检测仪法、環境测试舱法、吸附剂收集法等方法[3-5]。气相色谱法和液相色谱法均常用于测定挥发性卤代烃、苯系物和抗氧化剂等[6-8]，乙腈是常作为内墙涂料检测溶剂[9]。

实木复合地板应用于地板采暖也可能造成室内有机污染物含量超标的情况[10]，胶合板中VOC释放量大于刨花板与中密度纤维板[11]，且胶合板与实木复合地板的VOC释放浓度都会随温度的升高而增大[12]。

1  实验部分

1.1  实验原理说明

提取出样品，样品里羰基化合物中所含有的羰基属于不饱和基团，易与亲和试剂发生加成反应，利用羰基亲核加成的特性来检测地板中醛酮类化合物。本实验采用液相色谱法，利用2，4-二硝基苯肼（DNPH）衍生剂与羰基类化合物在酸性条件快速反应，根据图1中相关反应过程，生成苯腙缩合产物。

1.2  实验设备介绍

1.2.1  实验仪器介绍

实验采用1m3 VOC测试舱，如图2所示。该测试舱符合国家标准GB/T 29899-2013，测试舱净容积为1 m3，舱内采用低吸收与低释放的密封材料，密封性良好。样品检测采用Agilent 1200 LC高效液相色谱仪，包含柱温箱、进样器、紫外检测器等实验仪器。恒流大气采样器型号为QCS-3000，包含两台抽气泵、过滤器、流量计、抽气泵、调节与控制装置，流量范围为0.1～3.0 L/min，两台抽气泵组成两个独立的采样系统。数显恒温水浴锅型号为HH-4，控温范围为RT-100 ℃，控温精度小于1 ℃。

1.2.2  待测材料介绍

选取实木地板、塑料地板、复合强化地板共三种不同地板作为测试对象，此三种地板材料分别代表所对应的三类不同地板材料，实验材料如图3所示。实验时对于材料进行封边处理模拟地板实用情况，使实验情况更符合地板材料实际实用情况。

2  实验过程

将所设置的DNPH采样小柱和大气采样器进行连接，DNPH采样小柱另一端与 VOC释放舱所对用的采样端进行连接，并将实验设备的采样量设置为5 L，采样流量设置为250 mL/min。将适量的乙腈通过注射器吸取并注入已完成采样的DNPH采样小柱中，再将已通过酸性条件下化合反应所生成的的衍生物与DNPH一起洗脱，将洗脱后的溶液存放至5 mL容量瓶中，使用乙腈继续对于溶液进行稀释至相应刻度，后将溶液均匀混合存放至2 mL样品瓶。

在酸性环境下配制醛酮-2，4-二硝基苯腙待测样，取适量混合标样（20μg/mL），用乙腈稀释至刻度，逐级稀释标准混合溶液，再进行衍生，然后分装于2 mL样品瓶中待测。

配置浓度为4.0 mg/L的DNPH衍生物混合标样，色谱柱为ZORBAX SB-C18，设置相关色谱条件，粒度5μm，流动相分别为乙腈和水，柱温为保持35 ℃恒温状态，进样量设置为25μL，流速设定为1.0 mL/min，色谱柱中紫外检测器的检测波长为360 nm，得出混合标样的色谱图如图4所示，各峰值所对应DNPH化合物按顺序依次为甲醛、乙醛、丙烯醛、丙醛、丁烯醛、甲基丙烯醛、丁酮、正丁醛、苯甲醛、环己酮、戊醛、间甲基苯甲醛、己醛。

另单取13种化合物配成适量浓度进行衍生，使用液相色谱仪对于待测液进行色谱分析，确定各类化合物衍生物所对应的保留时间，将色谱图与保留时间进行对照并分析，从而确定所对应的物质。在实验过程中，将配置的不同浓度衍生物待测液进行5次平行实验，从而减小混合标准样品的测量误差，对于所得数据分析计算各样品的相对标准偏差，根据测试与计算结果建立相应的线性回归方程并与13种醛酮类化合物对应。

确定采样管的穿透实验确定选取15 L为最佳采样体积，对应的时间为60 min，并根据采样管的洗脱效率确定在采集到样品后用5m L的乙腈進行洗脱，最后定容到5 mL。

在VOC测试舱内达到上文中所设置的试验条件时，首先在空载状态下运行进行背景浓度测试，得出空载状态背景色谱图如图5所示。对同一状态下的空白采样管进行采样并分析，结果只检测到甲醛，且其含量与实际样品中甲醛含量的比值在1%。

3  实验结果分析

3.1  实验结果计算方法

通过液相色谱仪分析实际样品，得出保留时间和峰面积信息，将所得信息代入对应化合物标准曲线[13]进行对比，确定对应的物质并得出相应化合物衍生物的浓度，该浓度同时也为实际样品中物质的浓度。由实际样品测试结果确定定容至5 mL，计算实际样品中该衍生物的质量，计算方法如下：

3.2  实验结果分析

对样品进行为期6 d的连续测试经3.1中计算方法计算，三种样品计算结果见图6-8。

由图6-8中可知，实木地板中甲醛与己醛散发浓度明显高于其他浓度，甲醛浓度6 d内由46.8μg/m3上升至59.6μg/m3，己醛浓度6 d内由90.6μg/m3上升至109.2μg/m3，间甲基苯甲醛浓度稍高，第6天达26.9μg/m3，其余醛酮类污染物浓度较低20μg/m3以下。塑料地板中环己酮浓度极高，第6 d达467.1μg/m3。强化复合地板中丙烯醛、苯甲醛、甲醛浓度较高，其中丙烯醛浓度最高，第6 d达106.8μg/m3。三类地板中塑料地板六天累计醛酮类污染物总量最高，塑料地板中散发的环己酮为主要因素。

已知设定测试舱空气交换率n为每小时1次，VOC测试舱的空气有效测试体积V为1 m3，根据各地板VOC测试舱内的释放浓度以及对应地板的几何尺寸，可求得各地板产生的污染物的释放速率。比较实木地板、塑料地板以及强化复合地板中总污染物释放速率，结果见图9。从图中可知，三类地板污染物释放速率随时间增大，其中实木地板总散发速率最大，由第一天1 091.2μg/（m2·h）增长至1662.5μg/（m2·h），强化复合地板散发速率增长最快，六天内增长约2.13倍。

4  结 论

通过测量6天内随时间变化的实木地板、塑料地板和强化复合地板中VOC成分及浓度，并对相关数据进行计算分析，可得出以下两条结论：

（1） 测出三类地板中13种醛酮化合物浓度及散发速率，实木地板中甲醛和己醛含量最高，共占醛酮化合物的51.3%;塑料地板中环己酮含量最高，为467.1μg/m3;强化复合地板中含量最高的是丙烯醛、苯甲醛和甲醛，共占醛酮化合物的53.05%。

（2） 强化复合地板其初始散发速率不大，但散发速率增长快。塑料地板中所含有的醛类污染物散发速率最小，塑料地板中醛酮化合污染物总量的散发速率为1 430.2μg/（m2·h）。

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