瓷磚美縫劑對室內(nèi)空氣釋放污染物的測定

王 成，王向平，付永剛，劉 虹

（呼和浩特市四方工程質(zhì)量檢測試驗中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

0 引 言

隨著人們生活水平的提高，對裝修材料施工性能、美觀及環(huán)保等各方面的要求越來越高，目前市場上出現(xiàn)各種各樣的室內(nèi)裝修材料，導(dǎo)致裝修材料對室內(nèi)空氣帶來多種多樣的污染物，如甲醛、苯系物和 TVOC；美國環(huán)保署和世界衛(wèi)生組織的聯(lián)合調(diào)查表明，人們健康問題與室內(nèi)生活環(huán)境空氣污染息息相關(guān)［1］。

瓷磚填縫劑以前主要是白水泥或其他顏色的類白水泥勾縫劑。美縫劑是近幾年新上市的瓷磚填縫材料，比起以前勾縫劑既美觀又好擦拭；但是，同時給室內(nèi)空氣中帶來一定程度的污染。很多文獻［2-4］已經(jīng)分析了各種裝修材料散發(fā)污染物的情況，可是關(guān)于美縫劑的污染物散發(fā)方面文獻卻寥寥無幾。

本文采用文獻［2］的散發(fā)率衰減速度的計算方式對立邦牌快涂寶幻彩美縫劑的散發(fā)率衰減進行了計算。在測試的基礎(chǔ)上對衰減速度做了研究。衰減越快，室內(nèi)空氣污染影響消除的越快；反之污染影響時間延長［1］。

1 測定方法

1.1 樣品制備

本文測定的樣品是目前占美縫劑市場的絕大部分，銷量同行里較好的立邦牌快涂寶幻彩美縫劑。試驗制作兩種樣品，第一個樣品是為美縫劑的成分檢定而做的，取適量的美縫劑放入 20 mL 頂空瓶里，用 10 mL 乙酸乙酯作溶劑溶解，搖勻后放置，等沉淀后上清液傾倒至儀器進樣瓶里準(zhǔn)備進樣。第二個樣品是為了長時間觀察其揮發(fā)性污染物散發(fā)率的衰減狀況，且模擬填縫現(xiàn)場，做一個小型的便于取放的樣品，適量的美縫劑用美縫劑專用槍擠入一個內(nèi)徑為 4 mm，長 1 cm 的末端熔封的玻璃管里，填滿并且表面形成凹面，因此美縫劑對著空氣只暴露玻璃管的一個斷面，如圖1 所示。

圖1 樣品形狀及待測樣品

1.2 樣品放置環(huán)境條件

樣品放置環(huán)境為陽面屋的地面上，有自然通風(fēng)和光照條件，溫度 23±2 ℃，背景空氣沒有特殊污染物。

1.3 樣品的檢測

首先利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MS）對上述配置好的第一個美縫劑樣品溶液進行其成分的定性分析。氣相色譜儀型號是 Agilent 7890 B，質(zhì)譜儀型號是Agilent 5977 B，儀器均由美國安捷倫公司生產(chǎn)。氣相色譜條件：色譜柱為 HP-1MS 30 m×0.32 mm×0.25 um。進樣量為 1μL，進樣口溫度為 230 ℃，輔助加熱溫度為280 ℃。柱溫箱溫度采用程序升溫，初始溫度 50 ℃，保持 10 min，然后以 5 ℃·min-1的速率升溫到 250 ℃，保持 2 min。載氣為氦氣，流速是 2mL·min-1。質(zhì)譜條件：采用全掃描模式，掃描范圍為 35~550，溶劑延遲時間為2.5 min。離子源溫度為 230 ℃，四級桿溫度為 150 ℃。最后利用美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)院（NIST）14.L 數(shù)據(jù)庫對譜圖中出現(xiàn)的色譜峰進行定性分析，鑒定立邦牌快涂寶幻彩美縫劑對室內(nèi)空氣散發(fā)哪些污染物。

再利用連接頂空進樣器的氣相色譜儀對上述第二個樣品的揮發(fā)物進行定量分析并且對揮發(fā)物的散發(fā)率衰減情況進行觀察。頂空進樣器型號是 Agilent 7697 A，氣相色譜儀型號是 Agilent 7820 A，儀器同樣均由美國安捷倫公司生產(chǎn)。頂空進樣處理條件為：20mL頂空瓶，40 ℃ 條件下平衡 40 min，進樣量為 1 mL。氣相色譜條件：色譜柱為 DB-1 60 m×0.32 mm×0.1 um。進樣口溫度為 100 ℃，柱溫箱溫度采用程序升溫，初始溫度 50℃，保持 10 min，然后以 5 ℃·min-1的速度升溫到 250 ℃，保持 2 min。載氣為氮氣，流速是 2 mL·min-1。最后以峰面積定量。在 4 個多月的時間監(jiān)測其主要污染物的揮發(fā)量，通過數(shù)據(jù)分析其散發(fā)率的衰減規(guī)律，并提出裝修竣工后多少天內(nèi)散發(fā)率達到安全范圍內(nèi)，為確定入住時間有一定的參考價值。

2 結(jié)果與討論

2.1 美縫劑的主要揮發(fā)成的鑒別

圖2 為剛擠出來的美縫劑用 Agilent 7820 A 型氣相色譜儀通過 Agilent 7697 A 型頂空進樣器在 40 ℃ 保持 40 min 前處理后頂空瓶內(nèi)氣體進樣的色譜圖，從圖2 可以看出，剛擠出時可揮發(fā)成分有十余種，主要成分有 6 種，其中5號峰面積明顯大于其他成分的峰面積。圖3 為用乙酸乙酯溶解美縫劑后取上清液，用Agilent 7890 B-5977 B 型氣質(zhì)聯(lián)儀全掃描分析圖，圖3 上的 13.5 min 出的高峰和 15.0 min 時出的峰與圖2 的 5 號峰和 6 號峰無論出峰保留時間和形狀都可判斷為同一個物質(zhì)，通過 NIST 14.L 譜庫檢索到 5 號峰是苯甲醇，質(zhì)譜圖如圖4 所示。同樣利用 NIST 14.L 譜庫檢索到 6 號峰為 N-甲基苯胺，質(zhì)譜圖如圖5 所示。

圖2 剛擠出 0 h 后頂空進樣色譜圖

圖3 液體進樣 GC-MS TIC 全掃描譜圖

圖4 5 號峰質(zhì)譜圖

圖5 6 號峰質(zhì)譜圖

圖6 圖3 的局部放大圖

圖7 3 號峰質(zhì)譜圖

圖8 4 號峰質(zhì)譜圖

圖9 2 號峰質(zhì)譜圖

圖6 是圖3 的局部放大圖，與圖2 相結(jié)合，可以看出與圖2 上的 3 號峰和 4 號峰及其前后其他成分出峰時間順序及峰型大小非常吻合，因此可以斷定 8.7 min 時出的峰是圖2 上的 3 號峰，10.9 min 的那個峰是就是 4 號峰，同樣的方法利用 NIST 14.L 譜庫檢索到 3 號峰為 4-乙基甲苯，質(zhì)譜圖如圖7 所示，4 號峰為聯(lián)三甲苯，質(zhì)譜圖如圖8 所示。

用上述同樣的方法對照頂空進樣色譜圖與氣質(zhì)聯(lián)儀全掃描譜圖，最終從 NIST 14.L 譜庫可檢索到 2 號峰為二甲苯，質(zhì)譜圖如圖9 所示，從質(zhì)譜圖上可以看出二甲苯是對二甲苯，但是不排除參有間二甲苯，不管哪個二甲苯都會對室內(nèi)環(huán)境帶來污染，同樣對人體有害。

2.2 美縫劑的揮發(fā)成分散發(fā)率衰減速度

氣相色譜頂空進樣法對第 2 個樣品分析后除 5 號峰外其他成分的衰減情況，對剛擠出來的揮發(fā)成分及 72 h后揮發(fā)成分做比較，如圖10 所示，72 h 后除了 5 號苯甲醇和 6 號 N-甲基苯胺峰外其他成分的峰均完全消失，說明 1 至 4 號峰及其他雜質(zhì)可能參與了反應(yīng)生成不易揮發(fā)的新物質(zhì)或短時間內(nèi)揮發(fā)完全。

圖10 擠出 0 h 后和 72 h 后頂空進樣色譜圖對比

再把最主要污染成分 5 號峰苯甲醇散發(fā)率衰減情況用頂空進樣色譜圖作比較，如圖11 所示，苯甲醇峰面積從大到小分別為 0 h 后、24 h 后、72 h 后、30 d 后、92 d 后的色譜分析圖同比例放大作對比，可見峰面積明顯衰減，尤其是前期衰減程度很大，同時看出旁邊的 6 號峰后期幾乎不見蹤影了。表1 為圖11 相應(yīng)的數(shù)據(jù)及散發(fā)率；散發(fā)率是指以剛擠出來當(dāng)時的峰面積為基準(zhǔn)，計算不同時刻苯甲醇散發(fā)率的百分比例。從數(shù)據(jù)可以看出，到了第 92 d，苯甲醇散發(fā)率已經(jīng)衰減至 90 % 以上。

圖11 5 號峰在 0 h、24 h、72 h、30 d、92 d 的對比圖

表1 圖11 對應(yīng)的 5 號峰的散發(fā)率

以天數(shù)為橫坐標(biāo)，以苯甲醇的峰面積為縱坐標(biāo)，一共 137 d 對苯甲醇的散發(fā)作圖，如圖12 所示；從圖12 的線形可以看出，前期的散發(fā)率衰減速度非?？?，呈垂直下降，而后期散發(fā)率衰減比較緩慢，不過還是有不斷在下降的趨勢。

圖12 美縫劑主要揮發(fā)成分-苯甲醇散發(fā)率趨勢圖

在監(jiān)測期間一共做了 21 次試驗，剛開始兩次試驗間隔的時間短，后期因為衰減速度緩慢，隔開的時間也相對較長，主要是觀察 5 號峰苯甲醇的散發(fā)率衰減情況，把苯甲醇的分析時間、峰面積及散發(fā)率做表格，如表2 所示。

表2 5 號峰散發(fā)率

從表2 可以看出，第 11 d 的數(shù)據(jù)與第 15 d 的數(shù)據(jù)相差無幾，并且往下也基本同樣差值不是很大，因此可以說施工完前 10 d 為揮發(fā)高峰期，到 90 d 后散發(fā)率可衰減至 10 % 以下，接下來是個緩慢釋放的過程，對室內(nèi)空氣釋放微量的苯甲醇，而且還在不斷減少，因此可認為已不再構(gòu)成有影響的污染。

3 結(jié) 論

裝修過程一般是 3 個月到半年多的時間，在這個過程中美縫是個后期的步驟，因此本文對于確定入住時間很有參考價值。在不考慮其他污染的前提下，建議美縫完工后至少 30 d 后入住比較安全。但是在市場上裝修材料有眾多品種，用途五花八門，不得不考慮其他污染。雖然美縫劑施工完 90 d 后衰減至不到施工時候的 10 %，但是室內(nèi)空氣的污染是眾多污染疊加起來的結(jié)果，美縫劑只是其中之一，所以確定入住時間需要綜合考慮，如 3 個月之后或更長時間入住，同時入住前建議進行一次室內(nèi)空氣檢測比較安全。