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河北百潤環(huán)境檢測技術有限公司
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隨著城市化進程的加快,世界的空氣質(zhì)量普遍受到了嚴重威脅。整個大氣污染物質(zhì)體系中,除了煙塵、粉塵、霧、總懸浮顆粒(TSP)等顆粒性污染物外,氣態(tài)污染物占重要部分,占全世界每年排入大氣污染物質(zhì)的75%以上,其中有機污染物占多數(shù),這些帶有異味(臭或香)的氣態(tài)污染物會嚴重干擾居民的日常生活,惡化人們的生存環(huán)境,而且還會對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成危害。揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是指沸點在50~260 ℃之間、室溫下飽和蒸汽壓超過133.322 kPa的易揮發(fā)性有機化合物。其主要成分
為烴類、氧烴類、含鹵烴類、氮烴類及硫烴類、低沸點的多環(huán)芳烴類等,是室內(nèi)外空氣中普遍存在且組成復雜的一類有機污染物。由于VOCs的成分復雜,表現(xiàn)出的毒性、刺激性、致癌作用及特殊氣味能導致人體呈現(xiàn)出種種不適反應,并對人體健康造成較大的影響。
1空氣中VOCs的采樣方法
空氣中VOCs的采樣主要分主動采樣和被動采樣。在實際工作中,多采用被動采樣,主要有容器捕集法、固體吸附劑法、SPME法。
1.1容器捕集法
容器捕集法是將內(nèi)壁經(jīng)硅烷化處理的不銹鋼罐內(nèi)部抽成真空后,用減壓或加壓的方式采樣。采集的試樣需再用固體吸附劑吸附(如Tenax)或低溫富集處理,然后導入GC-MS測定。該方法操作繁瑣,富集倍數(shù)小,容器對VOCs有吸附,但優(yōu)點是一份試樣可用作多次分析。Kelly曾用此法研究了有毒VOCs在采樣容器中的穩(wěn)定性,并對不同的化合物在容器中的穩(wěn)定性做了總結。EPA曾建立了一個數(shù)學模型來預測痕量VOCs在采樣容器中的穩(wěn)定性。
1.2固體吸附劑采樣法
用固體吸附劑捕獲空氣中VOCs也是通常采用的方法之一。吸附劑選擇的一般原則為:①具有較大的比表面積,即具有較大的安全采樣體積;②具有較好的疏水性能,對水的吸附能力低;③容易脫附,分析的物質(zhì)在吸附劑上不發(fā)生化學反應,即只是物理吸附。常見的固體吸附劑采樣法有:Tenax富集采樣法、活性炭吸附溶劑洗脫法、活性炭纖維采樣法和混合吸附劑采樣等方法,在此就不一一敘述。
1.3固相微萃取法(SPME)
SPME是一項較新的采樣方法,該法操作簡單方便、無需有機溶劑,集采樣、萃取、濃縮和進樣于一體。SPME裝置由萃取頭和手柄兩部分組成。該法的關鍵在于萃取頭,其上1 cm
長的融熔石英纖維表面涂有聚合物。常見的萃取頭以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為涂層,它對于吸附非極性化合物有非常好的選擇性。以聚丙烯酸酯(PA)為涂層的萃取頭適用于采集極性化合物,主要用于分析有機氯、酚類等。涂層的厚度影響化合物的采集,100μmPDMS 適用于低沸點、易揮發(fā)的非極性化合物,7μmPDMS適用于中等揮發(fā)、高沸點的非極性化合物,因此對某一種或一類化合物應選用一個合適的萃取頭。采樣時利用手柄將萃取頭推出,使其直接暴露于室內(nèi)空氣中進行采樣,無需動力;采樣結束后,收回萃取頭即可。分析時,將該裝置直接插入GC進樣口,推出萃取頭,吸附在萃取頭上的有機物就會在進樣口進行熱解吸,隨載氣進入毛細管柱進行測定。由于解吸時沒有溶劑注入,且分析物很快被解吸送入GC柱,所用的毛細管柱可以很短很細,這可加快分析速度,提高檢出限。目前,SPME已廣泛用于環(huán)境樣品的分析。
2揮發(fā)性有機污染物分析方法
通常用于分析VOCs的方法有比色管檢測法、氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)、氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)、熒光分光光度法、膜導入質(zhì)譜法等。其中最常用的是氣相色譜法和氣質(zhì)聯(lián)用。
2.1比色管檢測法
比色管室內(nèi)空氣檢測法是一種簡單實用的檢測技術,由一個充滿顯色物質(zhì)的玻璃管和一個抽氣采樣泵構成。在檢測時,將玻璃管兩頭折斷,通過采樣泵將室內(nèi)空氣抽入檢測管,吸入的氣體和顯色物質(zhì)反應,氣體濃度與顯色長度成正比,從而可以直觀地得到氣體的大致濃度。此方法數(shù)據(jù)代表性差,目前的檢測范圍不足以覆蓋全部的TVOCs成分。
2.2氣相色譜法
氣相色譜具有高效能、高選擇性、高靈敏度、速度快和應用范圍廣等特點,尤其對異構體和多組分有機混合物的定性、定量分析更能發(fā)揮作用。使用氣相色譜——氫火焰離子化檢測器(FID)對有機污染物進行定性和定量測定是比較成熟的方法之一。
FID是利用氫氣/空氣火焰的熱能和化學能作電離源,使有機物電離,產(chǎn)生微電流而響應的檢測器。它是一種破壞性的質(zhì)量型檢測器,其響應值取決于單位時間進入檢測器的組分量,其峰高隨著載氣流速的增加而增大,峰面積基本不變。FID對氣體流速、壓力和溫度變化不敏感,它對H2O、O2、N2、CO和CO2等無響應,對幾乎所有的有機化合物均有響應,特別是對烴類靈敏度高,且響應與碳原子數(shù)成正比,檢測限達10~12 g/s。
2.3色質(zhì)聯(lián)用法(GC-MS)
色質(zhì)聯(lián)用法可以測定TVOCs中各種組分的種類和濃度,分析結果準確可靠。缺點是采樣和分析過程復雜,分析時間長,測量成本高。
質(zhì)譜檢測器(MSD)可對未知化合物進行定性鑒定,還可用于痕量組分的定量分析。MSD由離子源、質(zhì)量分析器和離子檢測器組成。離子源將待測組分電離成離子,并使這些離子加速和聚焦成離子束。質(zhì)譜檢測器將不同質(zhì)荷比的離子分離,經(jīng)質(zhì)量分析器分離之后的離子進入離子檢測器,將正負離子流轉變成電信號輸出,MSD的輸出為電壓——質(zhì)荷比——時間三維圖譜。MSD的定性采用全掃描質(zhì)譜圖,分子離子峰可確定待測組分的分子量,各碎片離子是該分子的一些組成部分。可采用計算機檢索定性,也可通過圖譜解析定性。MSD定量的基礎是待測組分的峰強與其含量成正比。與氣相色譜法相比,GC-MS法除具有高效分離能力和準確的定性鑒定能力外,還能夠檢測尚未分離的色譜峰,且其靈敏度更高,數(shù)據(jù)更可靠,在一般應用中可省去其他色譜檢測器。因此,GC-MS聯(lián)用技術已逐步成為檢測痕量物質(zhì)的重要手段。
3室內(nèi)空氣VOCs 快速檢測實例
下面以一居民小區(qū)中某居室的VOCs污染監(jiān)測為例,介紹室內(nèi)空氣中VOCs現(xiàn)場快速檢測的具體實施。
3.1測試目的
該居室裝修完成時間一個月,裝修程度較高,本次測試將了解室內(nèi)空氣中VOCs的濃度及其變化情況,從而為該居室TVOCs 污染評價提供基礎數(shù)據(jù)。
3.2測試方法
測試采用PGM-7240VOCs檢測儀現(xiàn)場快速測定法。
3.3監(jiān)測實施的步驟
?。?)測試點布置。對測試房間(臥室)采用隨機布點的方法布置測試點,房間面積20 m2測試點1個,測試點應離墻壁1 m以上,高度為呼吸帶高度。
?。?)儀器參數(shù)設置。開始測定前,對儀器工作參數(shù)進行設置:預熱時間2 min;開啟自動采集數(shù)據(jù)功能;數(shù)據(jù)采集時間間隔30 s。
?。?)測定。將儀器固定放置在選好的測試點,開啟儀器,記錄時間,10 min后,停止測定,同時記錄溫度16 ℃,相對濕度20%,大氣壓力102.3 kPa。
(4)測定結果。讀取儀器數(shù)據(jù),取10 min測定的平均值為測定結果。經(jīng)計算,該居室VOCs測定結果為1 260 ppb(此濃度為表觀濃度)。
?。?)數(shù)據(jù)分析。參考國家標準方法與VOCs儀器法測定結果的比值R在1.5~3.5之間,說明該居室TVOCs的實際濃度應為1 890~4 410 μg/m3,與標準限值600 μg/m3比較,可以肯定該居室VOCs濃度超標。
4結束語
綜上所述,由于劣質(zhì)的建筑材料和裝修材料流入市場且室內(nèi)裝修采用了過多的合成材料、涂料引起的VOC超標問題必須引起我們的關注。應盡快指定室內(nèi)建材VOC的檢測標準和技術規(guī)范,堅決杜絕生產(chǎn)和使用VOC超標的劣質(zhì)材料,不用或少用合成材料或涂料。同時在空調(diào)設計中應增大室外新風的流量,降低室內(nèi)VOC的濃度。