熱解吸-GC/MS分析居室內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)物

陳潤(rùn)瑜

（福建師范大學(xué)附屬中學(xué)，福建 福州 350007）

1 前言

近年來(lái)，隨著人們對(duì)生活水平以及生活質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)室內(nèi)尤其是居室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)注日益提高。目前，居室內(nèi)環(huán)境研究的關(guān)注點(diǎn)之一為室內(nèi)空氣污染，而揮發(fā)性有機(jī)化合物更是室內(nèi)空氣污染研究的熱點(diǎn)。世界衛(wèi)生組織（WHO，1989）對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的定義：熔點(diǎn)低于室溫、沸點(diǎn)范圍在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。揮發(fā)性有機(jī)化合物包括脂肪烴、鹵代烴、芳香烴、醇、醛、酮、羧酸、酯、醚、萜烯化合物和四氫呋喃等，VOCs大多具有致癌、致畸和致突變毒性，在非工業(yè)性室內(nèi)環(huán)境中，可檢到50～130種揮發(fā)性有機(jī)化合物，它們都以微量或痕量水平出現(xiàn)[1]。

楊丹鳳[2]等就室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的污染現(xiàn)狀、污染來(lái)源和種類、VOCs的毒性和毒作用機(jī)理、VOCs的生物監(jiān)測(cè)以及VOCs的凈化消除措施進(jìn)行綜述。另外，司馬冰[3]等對(duì)深圳室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物污染進(jìn)行初探，在19家行政、企事業(yè)單位和8戶居民住宅中檢測(cè)到34項(xiàng)揮發(fā)性有機(jī)物，其中甲醛的檢出率達(dá)100%，其次是甲苯、二甲苯、苯、乙苯和苯乙烯。

在分析大量資料的基礎(chǔ)上，王菲鳳[5]認(rèn)為應(yīng)該系統(tǒng)地開展室內(nèi)環(huán)境空氣VOCs污染現(xiàn)狀調(diào)查、影響因素分析、污染時(shí)空分布規(guī)律及污染控制技術(shù)等方面研究工作，并重點(diǎn)探求VOCs各污染物之間的相互影響及在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律。李曉燕[6]等首次系統(tǒng)分析了江西省室內(nèi)空氣總揮發(fā)性有機(jī)物污染現(xiàn)狀，調(diào)查結(jié)果為室內(nèi)環(huán)境管理提供了基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。但是大量研究只是將室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源籠統(tǒng)地歸于建筑裝修材料、日?；瘜W(xué)用品和人類自身代謝等，并沒(méi)有確切地將VOCs與室內(nèi)用品聯(lián)系起來(lái)。

本文就室內(nèi)空氣中VOCs的檢測(cè)結(jié)果與所記錄的日常用品使用情況聯(lián)系起來(lái)，從而確定VOCs的室內(nèi)來(lái)源并提出相關(guān)建議。

2 樣本采集與分析方法

2.1 樣本采集

2.1.1 樣本選取

樣本選取以2種類型為主：⑴一般家庭居室；⑵學(xué)生宿舍。

一般家庭居室為目前在使用的臥室，樣本采集時(shí)間集中于晝間；集體宿舍以中學(xué)生宿舍為主。總的樣本采集數(shù)量為33個(gè)，其中一般家庭居室25個(gè)樣本，學(xué)生宿舍8個(gè)樣本。

2.1.2 樣品采集

被采集室內(nèi)空氣樣品的居室在樣品采集前封閉2 h，后使用KC-6D大氣采樣器（青島嶗山電子儀器總廠），以0.2 L/min的流量連續(xù)采集6 h，采集后樣品使用聚乙烯帽封管保存。

2.2 分析方法

2.2.1 主要儀器設(shè)備

CDS8000濃縮儀：美國(guó)，CDS analytical Inc.DSQ質(zhì)譜儀：美國(guó)，Thermo Electron Corporation TRACE GC ULTRA氣相色譜儀：美國(guó)，Thermo Electron Corporation

色譜柱：THERMO TR-35MS 30m×0.25mm ID×0.25μm film

采樣管：TENAX，美國(guó)，CDS analytical Inc.

2.2.2 測(cè)試條件

熱解析條件：180 ℃下解析2 min；傳輸線溫度：250 ℃。

氣相色譜條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃；柱溫為程序升溫，初溫40 ℃，保持5 min后以5 ℃/min升至150 ℃，保持5 min，再以10 ℃/min升至180 ℃，保持5 min。采用不分流進(jìn)樣，載氣為氦氣，柱流量為1.0 mL/min。氣相色譜－質(zhì)譜傳輸線溫度：250 ℃。

質(zhì)譜條件：采用全譜掃描，質(zhì)量掃描范圍50～650 m/z，離子盒溫度200 ℃，電子能量70 eV，電離方式EI。

3 結(jié)果與分析

3.1 VOCs的組成分析

利用熱解吸-氣相色譜/質(zhì)譜法對(duì)各空氣樣本成分進(jìn)行分析，檢出的VOCs列于表1。

表1 GC/MS定性分析結(jié)果

分析結(jié)果表明從居室內(nèi)空氣中共檢出VOCs共70

種，其中芳香烴、醇、酯、烷烴、環(huán)烷烴、烯烴這六種類型的有機(jī)物種類占全部檢出的VOCs的68.6%。

續(xù)表1

圖1 VOCs類型和種類分布

從分析結(jié)果來(lái)看，居室內(nèi)VOCs中芳香烴種類最多，占總的20%，與司馬冰[3]對(duì)深圳室內(nèi)空氣中VOCs的研究認(rèn)為室內(nèi)空氣中VOCs以是甲苯、二甲苯、苯、乙苯和苯乙烯等芳香烴為主的觀點(diǎn)基本一致。

分析結(jié)果中，醇和酯類占居室空氣中VOCs種類的24.3%，尤其是醇類占到了14.3%；醇類在居室空氣中VOCs所占種類僅次于芳香烴。

分析結(jié)果中（表1），有9種是屬于EPA重點(diǎn)控制空氣中190種有害污染物名單中物質(zhì)、有18種屬于我國(guó)優(yōu)先登記的有毒化學(xué)品名單中的物質(zhì)，其中鄰苯二胺、乙苯、1,2-二氯乙烷、甲苯、3-甲基-2-苯基吡啶、環(huán)己烷、己烷、乙酸乙酯、苯甲酸甲酯、萘等10種有害VOCs的檢出率較高，這10種物質(zhì)的理化性質(zhì)及危害性列于表2。

表2 毒性大和檢出率高的VOCs理化性質(zhì)及危害性

圖2 檢出的VOCs的代表性TIC譜圖

圖2列出了部分毒性較大、檢出率較高的VOCs物質(zhì)的代表性總離子流色譜圖（TIC）。

3.2 居室內(nèi)VOCs來(lái)源分析

在進(jìn)行居室內(nèi)空氣樣品采集過(guò)程中，對(duì)居室的裝修、室內(nèi)布置及常用品進(jìn)行了同步調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明大量的VOCs與居室的裝修情況及常用品存在聯(lián)系，參見(jiàn)表3。

從采樣同期開展的室內(nèi)物品調(diào)查結(jié)果來(lái)看：

⑴ 分析結(jié)果表明，在室內(nèi)存放一些常用藥品，會(huì)在室內(nèi)空氣中引入菠菜甾醇、地塞米松、環(huán)巴比妥、甘菊環(huán)等物質(zhì)。

⑵ 居室內(nèi)VOCs中酯類的比例較高，占總數(shù)的10%。酯類化合物常用于配合香料、香精、化妝品和藥品等，居室空氣明顯受這些揮發(fā)性有機(jī)物的排放源的影響，這里的特征性VOCs是乙酸乙酯、苯甲酸甲酯。此外，檸檬烯、蒎烯、月桂烯、芳樟醇、異欖香素等物質(zhì)是家庭常用的帶揮發(fā)性油的花露水、香水、精油的重要組分，尤其是芳樟醇幾乎出現(xiàn)在各種化妝品、精油的成分中。

⑶ 家具也是居室內(nèi)VOCs的重要來(lái)源，調(diào)查結(jié)果顯示，使用松木、樟木家具的居室中檢出了a-蒎烯、檸檬烯、月桂烯，這與資料所顯示的松木家具主要揮發(fā)性成分[8]相一致。

⑷ 著漆家具、裝修材料的使用是居室空氣檢出乙苯、甲苯、己烷、環(huán)己烷等有毒性的揮發(fā)性有機(jī)物的重要原因，尤其甲苯、己烷作為著漆家具、裝修材料中的常用溶劑，在居室內(nèi)VOCs的檢出率很高，其中己烷在33個(gè)樣品中的檢出率甚至達(dá)到63.6%。

⑸ 萘及其衍生物是家用防蟲劑的主要成分，家庭常用的衛(wèi)生球有不少種類即是萘及其衍生物的產(chǎn)品，這類對(duì)人體威脅很大的物質(zhì)也是居室內(nèi)VOCs檢出率較高的成分。

表3 檢出化合物與居室內(nèi)物品的聯(lián)系

⑹ 鄰苯二胺、1，2-二氯乙烷和咔唑在實(shí)際調(diào)查當(dāng)中未發(fā)現(xiàn)含有相關(guān)成分的物品，但鄰苯二胺是染料、染發(fā)劑的重要成分，1，2-二氯乙烷是殺蟲劑中常用溶劑，咔唑存在于染料、殺蟲劑，這會(huì)通過(guò)各種途徑偶然侵入居室。

3.3 減少居室內(nèi)VOCs種類的建議

VOCs具有強(qiáng)揮發(fā)性與強(qiáng)親脂性，它對(duì)健康的危害主要表現(xiàn)于呼吸系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，而且以眼睛和呼吸道刺激最為多見(jiàn)，但由于VOCs的種類繁多，關(guān)于它的健康危害各報(bào)道不盡相同。流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，VOCs的健康危害主要表現(xiàn)為：異臭，眼癢、眼干，咽喉干燥，流鼻涕、打噴嚏，頭痛、頭暈、疲倦、失眠、兒童哮喘、支氣管炎等[9]。因?yàn)閂OCs具有危害性，所以要對(duì)室內(nèi)環(huán)境VOCs采取一些防治措施：

(1) 對(duì)于尚未裝修完成的房屋，在經(jīng)濟(jì)允許的條件下應(yīng)選擇符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的、高質(zhì)量的健康環(huán)保建筑材料和裝飾材料，裝修時(shí)應(yīng)盡量減少人工合成板等。

(2) 對(duì)于已經(jīng)入住的居室，最有效的方式就是通風(fēng)換氣，在室外空氣好時(shí)開窗通風(fēng)，有利于室內(nèi)有害氣體散發(fā)和排出。

(3) 盡量減少室內(nèi)日常用品進(jìn)入居室：不用衛(wèi)生球和空氣清新劑；對(duì)于化妝品、香水和香精，盡量少用或?qū)⑵浞旁谠∈?用蚊帳代替蚊香液和噴霧型殺蟲劑。

(4)在選購(gòu)日常用品時(shí)，要購(gòu)買質(zhì)量好、包裝完整的產(chǎn)品。

4 結(jié)論

采用熱解吸-氣質(zhì)聯(lián)用法測(cè)定了福州市區(qū)住宅和學(xué)生宿舍樣品33個(gè)，通過(guò)對(duì)該空氣樣品的定性分析，共檢出揮發(fā)性有機(jī)物70種，包括芳香烴、醇、酯、烷烴、環(huán)烷烴、烯烴和其它化合物，其中，芳香烴為20%，醇為14%，酯為10%，烷烴和環(huán)烷烴比例均為9%，烯烴占7%，其它化合物則為31%，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和資料分析，發(fā)現(xiàn)居室內(nèi)使用的日常用品是室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物的主要來(lái)源，尤其是使用各種建筑裝飾材料、藥品、化妝品、香水、染發(fā)劑、殺蟲劑、除臭劑、泡沫制品等。由于人們長(zhǎng)時(shí)間留于室內(nèi)，大量日常用品的不斷進(jìn)入，室內(nèi)產(chǎn)生的各種化學(xué)污染已成為一個(gè)突出的健康問(wèn)題，因此為了保護(hù)人類自己的健康，減少室內(nèi)污染，應(yīng)該采取有效對(duì)策，如通風(fēng)換氣，不使用衛(wèi)生球、空氣清新劑、化妝品和香水等。