室内空气中总挥发性有机化合物(TVOC)的检测技术

吴慧

摘要：总挥发性有机化合物（TVOC）是对空间内空气评价的核心要素。TVOC浓度的高低直接影响到人们的身体健康。该文针对总挥发性有机化合物（TVOC）展开研究，分析了TVOC的来源还有风险，探讨了现如今各式各样检测室内空气里面总挥发性有机化合物（TVOC）的测试方法，计算方法以及实验评价。通过气相色谱法来检测室内空气中总挥发性有机化合物（TVOC），为后续防治对策及控制提供借鉴。

关键词：TVOC;检测方法;防治措施

中图分类号： X820        文献标志码：A

0 引言

随着工业生产以及环境的不断恶化，人们对于环境卫生的关注已经越来越高。室内是大家生产生活常驻的地方，室内环境污染会直接影响到日常的身体健康，开展室内环境监测与治理也逐渐被社会大众所推崇，并衍生出了广泛的经济建设相关产业。室内空气污染是影响人们健康生产生活的重要因素，总挥发性有机化合物污染又是室内空气污染的核心要素。该文就以总挥发性有机化合物（TVOC）的污染特点进行总结分析，进而来评价室内空气质量，为后续生产实践提供监测指导[1]。

1 检测背景

1.1 总挥发性有机化合物来源

总挥发性有机化合物由来是复杂多样的，大多数都聚集在5个方面，分别是石油、化工、印刷和装修以及涂漆等[2]。而TVOC的污染来源就是以上相关企业在进行工业生产、室外建筑和交通运输等过程;在日常生活的室内，TVOC的污染来源经常是源于当地的建筑以及装饰材料，此外，还包括涂料添加劑、生活家具与装修用粘合剂，当然不能忽略的还有喷涂油漆。该类未经有效化学管控检测的家具以及建材因为非法添加化学粘合剂，所以在后期容易使得其板材中的气味受热挥发出来，而这些化合物主要是含苯化合物或者其他具有毒性的芳香烃，也是构成当前室内TVOC的主要来源，具体的污染物来源见表1。

1.2 总挥发性有机化合物危害

TVOC是一种公认的易致癌物质。这一类物质如果进入人体内，就有很大可能性会干扰到中枢神经系统的灵敏性。对造血组织也会形成不可逆的损伤，轻者会出现皮肤损伤，严重可能会引发患者出现白血病。具体的症状表现有：眼睛受到刺激而流泪，呼吸道粘膜损伤，皮肤灼热红肿，甚至让人会头晕、嗓子干及疲累[3]。

TVOC浓度的高低是量化危害最直接的手段，在高于0.1 mg/m3低于35 mg/m3的浓度下，人们会产生头晕目眩，甚至是昏睡感，如果身处高于35 mg/m3环境下，就可能会直接休克，抽搐甚至致死。在不同的环境下，也会对应着不同的挥发性有机化合物含量。尤其在多种的混合物相互混合作业的情况下，所产生的危害往往相较于但以的化合物会更为严重。

对于挥发性有机物如苯、氯乙烯、三氯乙烷和三氯乙烯等物质，其本身所带有的致癌性是需重点关注的。具有基因毒性和致癌性。总挥发性有机化合物危害对于儿童的危害是尤其需要加以重视的，因为儿童身体的敏感性与承受两相对较差，所以在现实中更容易受到损害。

2 检测方案比选

在现行的检测方案中，包含多种对TVOC的检测方式，各种方式均有自身的优劣性，以下就此多种方法进行对比分析。

2.1 比色管检测法

比色管检测是常用的TVOC检测方法，该检测方法是通过将采样来的空间气体与测试件的填充显色进行同等反应器皿充填。在实施检测时，可以将被充填后的玻璃反应管进行特定位置折断，这样被测试的空气就会与测试件的显色物质产生显色反应，显色反应可以有效表现出气体浓度，通过参考显色表来对气体的浓度进行确认，确定空气中TVOC的浓度值大小。而上述的这种方法其实也存在着较大缺陷，那就是只可以大致表现出当前检测范围里面物质的浓度高低，没有方法做到成分分析。

2.2 便携式现场检测仪法

便携式现场检测仪是当代数字化检测的快速测试手段，测试仪的主要原理是利用气相色谱法或者色质联用等方法，可以通过探测空气中某种特定元素的含量而形成色谱，通过色谱对照实现对室内空气中TVOC的大概浓度快速的检测。该方式的测试次数是多样性且快速的，可多次对空间各个角落加以TVOC浓度确认，可以快速且多次地实现浓度检测目的[4]。

2.3 气相色谱法

气相色谱法也被称作GC，它是分离、分析混合物的一种手段，而它所借助的方式就是不同物质的物理性质都会有所差异，大致可以分为物质的吸附能力、溶解度和亲和力以及阴滞作用等。而对于这一方法来说，它所依靠的核心理论就是不同物质在相对运动的两相里面也会显示出相差甚远的分配系数，如果这些物质被迫开始发生位移，那么它们就会在两相里面反复进行重新分配，由此导致那些原先分配系数相差无几的物质也会开始逐步进行分离，并按照顺序传输到检测器进行检测，从而实现对所有组分进行分离、分析的愿景。挑选好恰当的吸附剂之后，可以借助吸附管来收集适量的空气样品，并将空气流里面的挥发性有机化合物储存与吸附管里面，顺利完成采样工作后，对吸附管进行加热处理，从而使挥发性有机化合物能够得到分解和剖析，然后待测样品会受到惰性载气的引导而进行运动，逐渐传输到毛细管气相色谱仪里面，从而可以确保时间定性不会受影响，也可以确保峰高以及峰面积定量不会发生变化[5]。

在对气相色谱法进行TVOC检测时，经常会用到Tenax热解吸-毛细管来辅助气相色谱法进行分析处理，通过挑选恰当的吸附剂，再辅助以Tenax，可以顺利开展样品的采集工作，而对于采集过的吸附管来说，它会受到热解析的影响，使得空气流里面的挥发性有机化合物随后进入气相色谱检测系统中，实现色谱分析。

3 检测方案实施-气相色谱法

3.1 实验部分

3.1.1 仪器及设备

该文就以某检测项目为例，具体选用气相色谱法为测试方法，进行检测方案分析与研究。气相色谱仪是核心仪器，同时配套有采样用的采样器以及毛细管色谱柱保存器，以及分析用到的热解吸仪。除此之外还会拥戴微量注射器、玻璃注射器、密封性进样器各一个。必须将打开吸附管的位置选择在进行采样的地方，并且让空气采样器的入气口保持垂直的状态来进行连接，并以0.5 L/min的速度，来对空气进行抽取，而抽取的体积大概为10 L即可，确保计时准确无误，用气体流量计测定实际流量。在采样工作顺利完成后，必须对吸附管的两端进行处理，分别套上塑料管，然后准确登记好在进行采样过程中的温度以及大气压。

3.1.2 试剂还有材料

大气采样器为注射器10 μL，Tenax-TA吸附管，氮气（纯度不小于99.99%）。采用毛细管柱，控制其柱长为50 m，内径取0.32 mm最为合适，而对于石英柱来说，在其内部涂覆二甲基聚硅氧烷。此外，至于标准样，其实包括3类，分别是甲醛和苯以及甲苯，而被划分到色谱纯的是6类，分别是（间）二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、乙苯和乙酸丁酯以及十一烷。

3.2 测定方法

测定方法为将吸附管置于热解吸直接进样装置中，标准溶液模拟进样后会受到热解吸的影响，从而使得解吸气体会以最快的速度径直从进样阀传输到气相色谱仪里面，进而开始色谱分析，依照分析条件来开展分析工作，如此可以确保时间定性以及峰面积定量不会受影响。每次分析样品时用标准物质进行单点校核。当标准曲线误差大于20%时，须重新绘制标准曲线。将测得的数据以峰面积为定量绘制标准曲线，结果如图1所示。

3.3 计算方法

根据图1中的不同挥发化合物含量进行与之相对的峰面积进行统计，对于不同的化合物浓度进行标准曲线的注释，正是因为对二甲苯以及间二甲苯两种挥发化合物没办法在这一色谱柱里面顺利分离开来，所有须将两者的标准曲线合成一条曲线来解决。采样体积换算成标准状态下的体积：

在这个式子里面， V0指的是已经被换算成标准状态下的采样体积;Vt则是指代采样体积;t就是在进行采样过程中测量出的采样点温度（℃）;p0是标准状态下的大气压，通常取固定值，为101.3 kPa;而p 则是在进行采样过程中采样点的大气压。

在此对空气中各化合物的浓度计算过程如下所示：

式中： ci为空气中各组分的浓度 mg/m3;Si为样品各组分的峰面积;si0 为基线空白各组分的峰面积;V0为标准状态下的采样体积 L;ki为各组分标准曲线的斜率。

在气相样品采集中，应该注意对空白样品的标准化采集。在整个的样本采集中的基线空白为空白吸附管的本底值，非室外空白样品;再者是对未识别峰则是以以甲苯来加以计算。

4 检测过程分析及讨论

检测过程的关键在于样本的提取，将吸附管设置在热解吸仪上后，对其进行加热，从而让有机蒸汽能够顺利从吸附剂上分离开来，然后借助载气进入到毛细管里面。在完成取样之后选择膜厚度为1 um～5 um，50m×0.22mm的石英柱，固定相的选择往往是多样化的，大致包括了二甲基硅氧烷、7%的氰基丙烷与7%的苯基以及86%的甲基硅氧烷。石英柱的操作前提是使程序的温度得到提高，初始温度为50℃的情况下，如果保存10 min，就能够以5℃/min的速度迅速升高到250℃。

在顺利结束上述步骤后，才可以开展标准曲线的绘制工作，通常会选择的手段是气体外标法：也就是借助泵，按照100 ug/m3的标准，精准地抽取7个数值的标准气体，分别是100 mL、200 mL、400 mL和1 L、2 L、4 L以及10 L。并且依靠吸附管来进行，以上就是标准系列。其次，还可以选择液体外标法来进行检测确定，详细的步骤是各自吸取浓度不等的标准样品，并将其注入到吸附管里面，然后再将100 mL/min的惰性气体也一起注入到吸附管里面，静置5 min后才能够将吸附管取下，并对其进行密封处理，这也是标准系列。

第三种方案就是借助热解析气相色谱法来对吸附管进行分析，同样这也属于标准系列，它的纵坐标是去掉空白后的峰面积，而它的横坐标则是待测物质量，确定好坐标后就能够开始绘制标准曲线。完成曲线绘制后，就剩下样品分析工作。所有的样品吸附管都必须严格遵循绘制曲线的操作顺序来展开分析，并且要确保时间定性以及峰面积定量不会受到影响。

5 防治控制建议

5.1 科学合理地选择安全环保的室内装饰耗材

有效减少污染耗材的使用，是强化整个室内污染源控制的最为直接性的手段，也是最有效的途径。在对室内耗材进行购置时需要关注3个方面。1）选材。材料的认证应有符合国家的各項环境要求的标注。2） 购买知名的厂家的产品;并要求供应商提供厂家的相关检验检测报。3）在装修过程中要结合自身的装饰条件，将室内设计装修中的相关材料控制在一定的数量范围之内，合理有效地控制建筑耗材，最大程度地降低相关材料使用，使得室内装修的散发有害物质被降到最低，在整个风格装修装饰中应该遵循“合理设计，提倡简约”的原则，这样通常是较为安全的。

5.2 室内空气净化

在装修装饰材料确定的基础上，对装修的实物及时去除污染物，而通过物理吸附是典型的代表性基础，这里的吸附是物理性的，并不会导致中间发生化学反应，通过物理吸附作用而较大程度地实现中间污染物的去除。在实践中还应该结合催化技术，将相关的污染物进行催化排出。这里可以通过光催化或者压力催化等手段加以实现物质分解。主要利用的原理是在紫外线的作用下，相关污染物会被有效分解成无害物质。

5.3 通风稀释

加大空间的通风稀释措施也是保证整个系统有害物降低的重要方法，大的通风量可有效将局部空间内的气体进行更换，而较大程度地改善空间的空气品质，该种方法往往是最为直接有效且经济的方式。通风稀释处理除了可以通过自然风干的方式进行气体稀释之外，还可以通过在室内安置排风设备加快空间内气体的流动，进而有效降低室内污染气体浓度。

6 结语

该文主要对现如今常用的检测室内空气里面总挥发性有机化合物（TVOC）的方法进行了全面探讨，总结了TVOC的来源及危害。对室内空气中总挥发性有机化合物（TVOC）的检测，使用气相色谱法进行TVOC整个检验过程的特征分析，并针对室内环境浓度存在的问题，提出了一系列的防治对策，对室内环境中TVOC的检测技术以及防止措施进行研究，为了解与降低TVOC对人体产生的危害提供方法论证。

参考文献

[1]方燕.室内空气中挥发性有机化合物检测要点分析[J].工程质量，2013，31（7）：40-41.

[2]张凤钗.室内空气中总挥发性有机化合物（TVOC）测定的影响因素[J].福建建材，2013（6）：19-21.

[3]都欣，张涌飞.室内空气中总挥发性有机化合物检测方法[J].科学之友，2011（10）：24-25.

[4]夏淼，林海军，叶海平.总挥发性有机化合物定义定量问题的探讨[J].工程质量，2010，28（2）：18-20.

[5]王军威，张琳，刘艳.室内空气中总挥发性有机化合物检测关键环节辨析[J].科技信息，2009（25）：338.