固体吸附-热脱附/气相色谱-质谱法测定室内空气中挥发性有机化合物

贾红丽，于富磊，张艳艳，王 萍，赵 岩

（青岛市产品质量监督检验研究院，山东 青岛266000）

随着人们生活水平的提高，健康人居已经成为消费者最基础的需求。而由室内装饰装修及家具带来的污染是目前室内环境污染的主要来源之一。现有研究表明，室内污染物主要集中在甲醛和挥发性有机化合物方面[1]。近些年，“甲醛超标”的话题及相关报道风靡网络，室内甲醛问题越来越引起人们的重视[2-4]。而对总挥发性有机化合物（TVOC）污染的研究主要集中在不同类型房间空气中TVOC浓度差异和挥发性有机物的变化规律[5,6]。2003年司马冰等人[7]也曾采用苏玛罐法对室内污染物类型进行探索，指出苯系物是室内主要污染物。近年来对室内挥发性物质种类的研究较少，典型有机物选取仍以苯系物为主。

目前，我国关于室内空气中总挥发性有机化合物的标准有GB 50325-2010[8]《民用建筑工程室内环境污染控制规范》、GB/T 18883-2002[9]《室内空气质量标准》等标准。现有的空气检测多依据这两个标准中固体吸附-热脱附/气相色谱-FID方法进行检测。该检测方法成本较低，但FID检测器在定性方面不如质谱检测器可靠，且不能对未知物进行定性。随着精装房屋交付以及室内过度装修装饰，标准中规定的典型化合物是否能有足够的代表性值得商榷[10-12]，本文采用固体吸附-热脱附/气相色谱-MS法对所采集的有害物质进行定性和定量分析，探索研究室内空气中挥发性有机物的含量及其成分，为理清室内污染物主要成分提供依据，为室内空气质量标准修订提供支持。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

Agilent 7890A/5975C型气相色谱-质谱联用仪（安捷伦科技（中国）有限公司）；TD-100型热脱附仪（英国Markes公司）；Tenax TA型采样管（英国Markes公司）。

总挥发性有机化合物（TVOC）溶液标准物质GBW（E）081154-081156（中国计量科学研究院）。

1.2 采样情况

1.2.1 采样对象 共筛选青岛市装修或精装房交付一年以内的30户家庭住房，每户家庭住房检测两个点，共计60个点。其中6户精装房共12个检测点内不含可移动家具，其余24户共48个检测点内含有可移动的家具。

1.2.2 采样时间及环境条件 选取青岛最具代表性的高温高湿季节于7～8月进行采样，采样现场室内最高温度为30.9℃，最低温度为23.4℃，室外最大相对湿度为94%，最小相对湿度为73%。

1.2.3 采样方法 依据GB/T l8883-2002《室内空气质量标准》筛选法进行采样，采样流速0.2L·min-1、采样体积9L。

1.3 分析方法

TVOC分析采用Tenax TA固体吸附管吸附，经冷阱浓缩二次热解吸附后，由气相色谱/质谱进行检测分析。

热脱附仪工作条件 解析气流量：20mL·min-1，解析温度：280℃，解析时间5min；冷阱制冷温度：20℃，冷阱加热温度：300℃，样品管和二级冷阱分流比20∶1，冷阱和色谱柱不分流，载气为He。

GC工作条件 色谱柱：DB-5ms，柱箱程序升温，初始温度为50℃，保持10min，然后以10℃·min-1升温至250℃，保持2min；进样口温度为200℃，不分流进样；载气为He，流速为0.6mL·min-1；溶剂延迟时间为3min。

MS工作条件 接口温度为280℃，离子源为EI，温度为230℃；扫描范围为40～300amu，扫描模式为SCAN模式定性、定量。

2 结果与讨论

2.1 总挥发性有机化合物（TVOC）目标物的总离子流图

图1 为用全扫描的方式分析得到的目标物：苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、二甲苯（对、间、邻）、苯乙烯、十一烷的总离子流图。

图1 目标物的总离子流图Fig.1 Total ion chromatograms of target object

2.2 线性方程与检出限

表1 线性方程、相关系数、检出限与定量限Tab.1 Linear equation,coefficient of correlation,limit of detection,limit of quantitation

2.3 总挥发性有机化合物（TVOC）检测结果

图2 为室内空气中总挥发性有机化合物（TVOC）浓度含量。本次研究各检测点的TVOC浓度范围为0.12～2.53mg·m-3，其中40个检测点的TVOC浓度超过GB/T l8883-2002《室内空气质量标准》标准限量值（≤0.6mg·m-3），超标率为67%，超标范围为20%～322%，超标情况较为严重。

图2 室内空气中总挥发性有机化合物（TVOC）浓度含量Fig.2 Contents of TVOC in indoor air

2.4 总挥发性有机化合物（TVOC）主要成分

本次研究对室内空气中的VOCs经吸附管吸附，二次热脱附解吸附后采用GC/MS进行分析，在SCAN模式下采集总离子流图，未知峰中筛选出含量高于0.1mg·m-3，按质谱图库对匹配率大于90%的各个质谱峰逐一进行NIST库检索，并用标物进行定性研究。结果显示，室内空气中VOCs包含苯系物，含氧类有机化合物如酯、醇、酮、醛、醚等，卤代烃及烷烃类等物质，其具体分类及组成见表2。

表2 室内空气中VOCs的主要成分Tab.2 Main components of VOCs in indoor air

2.5 总挥发性有机化合物（TVOC）主要成分来源

依据本次检测结果中各物质对室内空气质量的贡献，室内空气中主要的挥发物有烷烃类如正十六烷、正十五烷、正十四烷；卤代烃类如三氯乙烯、1,2,3-三氯丙烷等；酯类物质如2,4,4-三甲基戊烷-1,3-二基双（2-甲基丙酸酯）、（1-羟基-2,4,4-三甲基戊-3-基）2-甲基丙酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、乙酸仲丁酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯等；苯系物如甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、4-乙基甲苯、1,2,3,5-四甲基苯等，这些物质可能是家具、内墙涂料等使用的溶剂型木器漆、涂料干燥不充分、溶剂过度使用、涂饰完工时间较短等原因造成的。

结合现场调查和实验室检测数据，粘贴壁纸、壁布可能引入的挥发性有机化合物主要包括胶黏剂中可能含有的苯系物、酮类、醛类、烯烃类等物质；铺设实木复合地板、实木地板可能引入的挥发性有机化合物，主要包括表面UV漆可能含有的用作光引发剂的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、3-乙氧基丙酸乙酯等物质；使用板式家具和实木家具引入的挥发性有机化合物，主要包括胶黏剂中可能含有的苯系物、烷烃类、酯类等物质[13,14]、溶剂型木器涂料中可能含有的用做溶剂、稀释剂、成膜助剂的4-异丙基甲苯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、十二烷基琥珀酸酐等。另外，值得注意的是，消费者在购买松木类实木家具时会感觉闻到一股“松香”味，这可能是由木材中的芳樟醇、柏木脑、3-蒈烯、雪松烯等化学物质挥发造成的[15]；同时，本次研究也检测出用作实木板材防虫处理的杀虫剂如苯并噻唑、萘等。

3 结论及建议

本次检测的60个检测点，总挥发性有机化合物（TVOC）符合率仅为33%，需要引起社会各界高度重视。室内空气中VOCs种类繁多，包含苯系物、含氧类有机化合物如酯、醇、酮、醛、醚等，卤代烃及烷烃类等物质。在一定的承载量下，室内装修越复杂，房屋内总挥发性有机化合物（TVOC）越容易超标，建议消费者应尽可能科学、合理装修装饰。建议在现行国家标准修订时，考虑将正十四烷、正十六烷等烷烃、三氯乙烯等烯烃、酯类物质纳入典型化合物检测中。