如何检测室内空气中VOCs的含量
来源: admin   发布时间: 2014-08-20   645 次浏览   大小:  16px  14px  12px

       随着城市化进程的加快,世界的空气质量普遍受到了严重威胁。整个大气污染物质体系中,除了烟尘、粉尘、雾、总悬浮颗粒(TSP)等颗粒性污染物外,气态污染物占重要部分,占全世界每年排入大气污染物质的75%以上,其中有机污染物占多数,这些带有异味(臭或香)的气态污染物会严重干扰居民的日常生活,恶化人们的生存环境,而且还会对人体健康和生态环境造成危害。挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)是指沸点在50~260℃之间、室温下饱和蒸汽压超过133.322kPa的易挥发性有机化合物。其主要成分

  为烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃类及硫烃类、低沸点的多环芳烃类等,是室内外空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。由于VOCs的成分复杂,表现出的毒性、刺激性、致癌作用及特殊气味能导致人体呈现出种种不适反应,并对人体健康造成较大的影响。

  1空气中VOCs的采样方法

  空气中VOCs的采样主要分主动采样和被动采样。在实际工作中,多采用被动采样,主要有容器捕集法、固体吸附剂法、SPME法。

  1.1容器捕集法

  容器捕集法是将内壁经硅烷化处理的不锈钢罐内部抽成真空后,用减压或加压的方式采样。采集的试样需再用固体吸附剂吸附(如Tenax)或低温富集处理,然后导入GC-MS测定。该方法操作繁琐,富集倍数小,容器对VOCs有吸附,但优点是一份试样可用作多次分析。Kelly曾用此法研究了有毒VOCs在采样容器中的稳定性,并对不同的化合物在容器中的稳定性做了总结。EPA曾建立了一个数学模型来预测痕量VOCs在采样容器中的稳定性。

  1.2固体吸附剂采样法

  用固体吸附剂捕获空气中VOCs也是通常采用的方法之一。吸附剂选择的一般原则为:①具有较大的比表面积,即具有较大的安全采样体积;②具有较好的疏水性能,对水的吸附能力低;③容易脱附,分析的物质在吸附剂上不发生化学反应,即只是物理吸附。常见的固体吸附剂采样法有:Tenax富集采样法、活性炭吸附溶剂洗脱法、活性炭纤维采样法和混合吸附剂采样等方法,在此就不一一叙述。

  1.3固相微萃取法(SPME)

  SPME是一项较新的采样方法,该法操作简单方便、无需有机溶剂,集采样、萃取、浓缩和进样于一体。SPME装置由萃取头和手柄两部分组成。该法的关键在于萃取头,其上1cm

  长的融熔石英纤维表面涂有聚合物。常见的萃取头以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为涂层,它对于吸附非极性化合物有非常好的选择性。以聚丙烯酸酯(PA)为涂层的萃取头适用于采集极性化合物,主要用于分析有机氯、酚类等。涂层的厚度影响化合物的采集,100μmPDMS适用于低沸点、易挥发的非极性化合物,7μmPDMS适用于中等挥发、高沸点的非极性化合物,因此对某一种或一类化合物应选用一个合适的萃取头。采样时利用手柄将萃取头推出,使其直接暴露于室内空气中进行采样,无需动力;采样结束后,收回萃取头即可。分析时,将该装置直接插入GC进样口,推出萃取头,吸附在萃取头上的有机物就会在进样口进行热解吸,随载气进入毛细管柱进行测定。由于解吸时没有溶剂注入,且分析物很快被解吸送入GC柱,所用的毛细管柱可以很短很细,这可加快分析速度,提高检出限。目前,SPME已广泛用于环境样品的分析。

  2挥发性有机污染物分析方法

  通常用于分析VOCs的方法有比色管检测法、气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、气质联用(GC-MS)、荧光分光光度法、膜导入质谱法等。其中最常用的是气相色谱法和气质联用。

  2.1比色管检测法

  比色管检测法是一种简单实用的检测技术,由一个充满显色物质的玻璃管和一个抽气采样泵构成。在检测时,将玻璃管两头折断,通过采样泵将室内空气抽入检测管,吸入的气体和显色物质反应,气体浓度与显色长度成正比,从而可以直观地得到气体的大致浓度。此方法数据代表性差,目前的检测范围不足以覆盖全部的TVOCs成分。

  2.2气相色谱法

  气相色谱具有高效能、高选择性、高灵敏度、速度快和应用范围广等特点,尤其对异构体和多组分有机混合物的定性、定量分析更能发挥作用。使用气相色谱——氢火焰离子化检测器(FID)对有机污染物进行定性和定量测定是比较成熟的方法之一。

  FID是利用氢气/空气火焰的热能和化学能作电离源,使有机物电离,产生微电流而响应的检测器。它是一种破坏性的质量型检测器,其响应值取决于单位时间进入检测器的组分量,其峰高随着载气流速的增加而增大,峰面积基本不变。FID对气体流速、压力和温度变化不敏感,它对H2O、O2、N2、CO和CO2等无响应,对几乎所有的有机化合物均有响应,特别是对烃类灵敏度高,且响应与碳原子数成正比,检测限达10~12g/s。

  2.3色质联用法(GC-MS)

  色质联用法可以测定TVOCs中各种组分的种类和浓度,分析结果准确可靠。缺点是采样和分析过程复杂,分析时间长,测量成本高。

  质谱检测器(MSD)可对未知化合物进行定性鉴定,还可用于痕量组分的定量分析。MSD由离子源、质量分析器和离子检测器组成。离子源将待测组分电离成离子,并使这些离子加速和聚焦成离子束。质谱检测器将不同质荷比的离子分离,经质量分析器分离之后的离子进入离子检测器,将正负离子流转变成电信号输出,MSD的输出为电压——质荷比——时间三维图谱。MSD的定性采用全扫描质谱图,分子离子峰可确定待测组分的分子量,各碎片离子是该分子的一些组成部分。可采用计算机检索定性,也可通过图谱解析定性。MSD定量的基础是待测组分的峰强与其含量成正比。与气相色谱法相比,GC-MS法除具有高效分离能力和准确的定性鉴定能力外,还能够检测尚未分离的色谱峰,且其灵敏度更高,数据更可靠,在一般应用中可省去其他色谱检测器。因此,GC-MS联用技术已逐步成为检测痕量物质的重要手段。

  3室内空气VOCs快速检测实例

  下面以一居民小区中某居室的VOCs污染监测为例,介绍室内空气中VOCs现场快速检测的具体实施。

  3.1测试目的

  该居室装修完成时间一个月,装修程度较高,本次测试将了解室内空气中VOCs的浓度及其变化情况,从而为该居室TVOCs污染评价提供基础数据。

  3.2测试方法

  测试采用PGM-7240VOCs检测仪现场快速测定法。

  3.3监测实施的步骤

  (1)测试点布置。对测试房间(卧室)采用随机布点的方法布置测试点,房间面积20m2测试点1个,测试点应离墙壁1m以上,高度为呼吸带高度。

  (2)仪器参数设置。开始测定前,对仪器工作参数进行设置:预热时间2min;开启自动采集数据功能;数据采集时间间隔30s。

  (3)测定。将仪器固定放置在选好的测试点,开启仪器,记录时间,10min后,停止测定,同时记录温度16℃,相对湿度20%,大气压力102.3kPa。

  (4)测定结果。读取仪器数据,取10min测定的平均值为测定结果。经计算,该居室VOCs测定结果为1260ppb(此浓度为表观浓度)。

  (5)数据分析。参考国家标准方法与VOCs仪器法测定结果的比值R在1.5~3.5之间,说明该居室TVOCs的实际浓度应为1890~4410μg/m3,与标准限值600μg/m3比较,可以肯定该居室VOCs浓度超标。