室內(nèi)空氣中苯系物檢測方法的探究

廖石房

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和建筑行業(yè)發(fā)展，室內(nèi)環(huán)境污染問題已成為現(xiàn)代社會影響人們身體健康和安全的主要問題。室內(nèi)環(huán)境污染物中苯、甲苯、二甲苯統(tǒng)稱為三苯，來源主要是：溶劑、油漆、染色劑、粘合劑、墻紙、地毯、合成纖維和清潔劑等。在這三種物質(zhì)中以苯的毒性最大。苯能引起麻醉和刺激呼吸道，破壞造血功能，可引起發(fā)生白血病。伴有頭痛、欲嘔、步態(tài)不穩(wěn)、昏迷、抽痙及心律不整。甲苯和二甲苯的主要作用是對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷及引起粘膜刺激。

我國相繼制定了一系列有關(guān)控制室內(nèi)環(huán)境污染的標(biāo)準(zhǔn)，從建筑裝飾材料的使用，到室內(nèi)環(huán)境空氣中污染物含量的限制，進(jìn)行全方位的監(jiān)控，以確保人民的身體健康。檢測室內(nèi)環(huán)境空氣中的苯系物檢測方法均采用氣相色譜分析技術(shù)，目前已有標(biāo)準(zhǔn)包括：GB/T 11737—1989《居住區(qū)大氣中苯、甲苯和二甲苯衛(wèi)生檢驗標(biāo)準(zhǔn)方法氣相色譜法》、GB 50325—2020《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 18883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。本實驗主要對GB 50325—2020《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中苯、甲苯、二甲苯檢測方法的試驗條件尚不夠明確或不合理的進(jìn)行探討與優(yōu)化。

1 標(biāo)準(zhǔn)檢測方法介紹

本實驗室按GB 50325-2020《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》附錄D 要求，對室內(nèi)空氣中苯、甲苯、二甲苯進(jìn)行測定。

1.1 原理

空氣中苯、甲苯、二甲苯用活性炭管采集，然后經(jīng)熱解吸，再用氣相色譜法分析，以保留時間定性，峰面積定量。

1.2 儀器及設(shè)備

⑴活性炭采樣管：用長90mm，內(nèi)徑3.5～4.0mm，外徑6mm，內(nèi)裝100㎎椰子殼活性炭吸附劑的玻璃管或內(nèi)壁光滑的不銹鋼管。使用前用純氮氣于300～350℃溫度條件下吹10min 以上，活化至無雜質(zhì)，套上塑料帽封緊管的兩端。

⑵注射器：1ml、100ml，體積刻度誤差應(yīng)校正；

微量注射器：1μL、10μL，體積刻度誤差應(yīng)校正。

⑶熱解吸裝置：本實驗采用北京踏實德研儀器有限公司的AutoTDS-Ⅵ型熱解吸裝置，調(diào)溫范圍為100～400℃，控溫精度±1℃，熱解吸氣體為氮氣，流量調(diào)節(jié)范圍為50～100ml/min，讀數(shù)誤差±1ml/min。20 位雙路低溫二次全自動熱解吸儀，氣路采用雙電控六通閥和電磁閥相結(jié)合，可以編程自動完成雙路20 支吸附管的一次解吸、二次低溫富集、二次解吸、進(jìn)樣和反吹四個過程，一次解吸溫度、二次解吸溫度、冷阱溫度和管路加熱溫度可以獨立設(shè)置，并且在進(jìn)樣時輸出同步信號，可以同時啟動色譜和工作站。

⑷氣相色譜儀：采用美國安捷倫7820A，附氫火焰離子化檢測器，保留時間重復(fù)性＜0.06%，峰面積重復(fù)性＜2%，溫度設(shè)定分辨率1℃，5 階程序升溫，柱溫箱溫度變化＜0.01℃, 柱箱溫度梯度＜2%，程序升溫重復(fù)性＜1%，附氫火焰離子化檢測器（FID）。

⑸色譜柱：采用長50m、內(nèi)徑0.32mm、膜厚1.0um 的非極性毛細(xì)管柱。

1.3 色譜分析條件

在GB 50325—2020《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)里氣相色譜分析條件推薦值如下：

填充柱溫度為90℃或毛細(xì)管柱溫度為60℃；

檢測室溫度為150℃；

汽化室溫度為150℃；

載氣為氮氣。

1.4 氣相色譜分析配制標(biāo)準(zhǔn)曲線系列方法包括內(nèi)容

⑴室溫下標(biāo)準(zhǔn)吸附管系列制備時應(yīng)采用一定濃度的苯、甲苯、對(間)二甲苯、鄰二甲苯標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液，從吸附管進(jìn)氣口定量注入吸附管，制成苯含量為0.05μg、0.1μg、0.2μg、0.4μg、0.8μg、1.2μg 以及甲苯、二甲苯含量分別為0.1μg、0.4μg、0.8μg、1.2μg、2μg的標(biāo)準(zhǔn)系列吸附管，同時應(yīng)采用100ml/ min 的氮氣通過吸附管，5min 后取下并密封,作為標(biāo)準(zhǔn)吸附管。

⑵氣相色譜分析步驟。

采用熱解吸直接進(jìn)樣的氣相色譜法。將標(biāo)準(zhǔn)吸附管和樣品吸附管分別置于熱解吸直接進(jìn)樣裝置中，經(jīng)過300℃～350℃解吸后，將解吸氣體經(jīng)由進(jìn)樣閥直接進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行色譜分析，應(yīng)以保留時間定性、以峰面積定量。以苯系物含量為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，回歸方程y=ax+b。

2 檢測方法的探究與提高

本實驗室按上述標(biāo)準(zhǔn)推薦實驗條件做標(biāo)準(zhǔn)曲線時（色譜分析條件A），發(fā)現(xiàn)曲線譜圖異常、回歸方程線性差。為此，本實驗室從實驗方法、儀器設(shè)備原理等方面分析原因，決定改變標(biāo)準(zhǔn)推薦的色譜分析條件，探究出合適的色譜分析條件。

⑴色譜分析條件A。

毛細(xì)管柱溫度為60℃；檢測室溫度為150℃；汽化室溫度為150℃。見圖1。

⑵色譜分析條件B。

圖1

毛細(xì)管柱溫度為60℃；檢測室溫度為180℃；汽化室溫度為180℃，實驗結(jié)果見表1、圖2。

⑶色譜分析條件C。

毛細(xì)管柱溫度為60℃；檢測室溫度為200℃；汽化室溫度為200℃，實驗結(jié)果見表2、圖3。

⑷色譜分析條件D。

毛細(xì)管柱溫度為60℃；檢測室溫度為220℃；汽化室溫度為220℃，實驗結(jié)果見表3、圖4。

3 結(jié)果分析

由色譜分析條件A 得出譜圖出現(xiàn)鋸齒狀峰群，沒有明顯的樣品峰，難以用保留時間定性；峰面積離散不成比例，難以用峰面積定量。標(biāo)準(zhǔn)推薦的色譜分析條件A不適用于本實驗室進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境污染物苯系物檢測。

表1

表2

圖2

圖3

表3

圖4

由色譜分析條件B 得出譜圖的各種苯系物基本形成獨立峰組，可通過保留時間定性；各個苯系物峰面積與標(biāo)準(zhǔn)溶液含量基本成比例；但表2 中各種苯系物標(biāo)準(zhǔn)回歸曲線線性一般，相關(guān)系數(shù)r 不在[0.995，1)范圍內(nèi)，不予考慮。

由色譜分析條件C 得出譜圖各種苯系物形成獨立峰組，各個標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的峰形狀細(xì)尖，分離間隔較大，可很好地通過保留時間定性；各個苯系物峰面積與標(biāo)準(zhǔn)溶液含量成比例，通過峰面積定量；表3 中各種苯系物標(biāo)準(zhǔn)回歸曲線線性較好，相關(guān)系數(shù)r 在[0.995，1)范圍內(nèi)，可作標(biāo)準(zhǔn)曲線使用。

由色譜分析條件D 得到的譜圖與譜圖C 相似，苯系物標(biāo)準(zhǔn)回歸曲線相關(guān)系數(shù)r 也在[0.995，1)范圍內(nèi)，但可能由于色譜條件溫度升高，在色譜圖D3 出現(xiàn)較多雜峰；同時，從節(jié)能環(huán)保、試驗條件優(yōu)化和試驗效率角度考慮，色譜分析條件C 比色譜分析條件D 更加科學(xué)合理。

4 結(jié)論

本實驗室以標(biāo)準(zhǔn)方法為基礎(chǔ)，以毛細(xì)管柱溫度為60℃、檢測室溫度為200℃、汽化室溫度為200℃作為測定室內(nèi)環(huán)境污染物苯系物含量的色譜分析條件，得到的各種苯系物標(biāo)準(zhǔn)回歸曲線相關(guān)系數(shù)r 均在要求范圍內(nèi)。