探討如何提高室內空氣中TVOC檢測的準確性和時效性

熱解吸直接進樣的氣相色譜法檢測TVOC 已是比較成熟的方法，本文從室內空氣中TVOC檢測的實際日常分析入手，結合現有的報刊資料及研究實驗，對測定結果的有較大影響的因素和技術上的一些細節，進行分析探討、提出建議，以提高分析準確度和工作效率。

引言

GB50325-2010 《民用建筑工程室內環境污染控制規范》（以下簡稱《規范》），指出TVOC是在指定檢測條件下，所測得空氣中保留時間在正己烷和正十六烷之間的所有揮發性有機化合物的總量，以已知組分苯、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、對（間）二甲苯、鄰二甲苯、正十一烷9種，定量分析，未知組分以甲苯計，半定量分析。常溫下它們的飽和蒸汽壓均大于133.32Pa，沸點在50～250范圍內，以蒸汽形式存在于空氣中。均有毒性，刺激性，致癌性和特殊的氣味，影響皮膚黏膜；會引起急躁不安、頭疼及其它神經性問題，能引起機體免疫水平失調；還能影響消化系統，引起食欲不振、惡心等；嚴重時甚至損傷肝臟和造血系統，對人體有急性危害。所以在民用建筑工程室內環境污染檢測中，總揮發性有機化合物即TVOC的檢測顯得尤為重要。

TVOC測試分析過程中樣品測試周期相對較長，參照《規范》附錄G，TVOC測定采用熱解吸直接進樣氣相色譜法。主要經過三個關鍵過程：a樣品采集，b標準曲線繪制，c樣品分析。作為現場測試人員要兼顧檢測的準確性和時效性，現對其中幾個焦點問題展開討論：1測試管制備（包括標準系列管和樣品管）2熱解吸進樣3色譜分析條件。

實驗部分

（1）儀器設備

（3）試驗方法

用Tenax管吸附樣品，，將吸附管置于熱解吸直接進樣裝置中，經290℃充分解吸出TVOC組分，使解吸氣體直接由進樣閥快速進入氣相色譜儀，在毛細柱中分配分離后進入氫火焰離子化檢測，以組分流出的保留時間定性，以組分峰的峰面積定量。

分析討論

（1）測試管制備

1）未采樣管

Tenax-TA吸附管，首先在購買驗收時要注意吸附管性能指標應充分滿足《規范》要求，標準規定為吸附劑200mg，管內填充物劑量不夠，或者顆粒過大易發生流量大時穿透現象；吸附管被反復過度使用后，易導致吸附劑細化增加阻力，也會影響采樣流量。此外《規范》中規定

其中為未采樣管本底峰1，由于個體和環境條件差異，本底值并不易控制，實際操作起來，通常盡量使之無限接近于零，即把吸附管充分活化，并使同一工程吸附管活化條件、活化時間保持一致，做好標記。建議重復使用的Tenax吸附管采樣前活化40分鐘到1小時，活化溫度300℃，活化后的吸附管應抽檢其熱解吸空白值。

2）樣品管采集

現場采樣使用GilianIAQ-Pro空氣恒流采樣泵，當采樣阻力超出限定值時，系統會自動停止采樣，克服了傳統采樣器可能因電力不足和采樣阻力超載等產生的流量失真問題。

設置采樣周期20min，流量0.5L/min，記錄采樣時，氣壓，溫濕度，以便換算為標準狀態體積，同時要注意室內外的溫度差異，采樣完成時將采樣管兩端密封。

采樣溫度以10℃～35℃，濕度以30%～75%為宜，應避免極端天氣對采樣的影響，溫度過低或過高，樣品的吸附效率較差，濕度過大，容易造成樣品分析時發生熄火現象；研究發現常溫采樣時，吸附劑的量越大，采樣體積越少，采樣溫度越低，TVOC中各種組分的回收率越高；隨著溫度升高，采樣體積增大，越易發生穿透，此外Tenax管對苯的保留能力最弱，其次是甲苯。

3）標準系列管的制備

做標準曲線測定時，標準系列管制備過程應盡可能還原現場采樣過程，采用液體外標法，用10ul進樣針，取標液1ul，在有100ml/min的氮氣通過吸附管時，將VOCS混標溶液注入汽化室，拔出進樣針，繼續吸附4min后，讓汽化后的標準溶液充分吸附到吸附管中，取下密封。標準系列應在相同汽化溫度條件下，筆者所用汽化室溫度為50℃，用同一根吸附管，同一根進樣針，以減少系統誤差。

（2）熱解吸過程控制

1）預解吸時間30～40s

將采樣管安裝接入氣相色譜儀氣路中，并保持采樣吸附時的進氣口和分析解析時連接檢測器一端氣路方向一致；將吸付管置于熱解吸裝置中，經290℃充分解吸后，使解吸氣體直接由進樣閥快速進入氣相色譜儀。進樣前需經過一個預熱時間，以避免解吸氣體低溫未流出吸附管而可能冷凝于吸附管管口，而起始溫度高于85℃時，標樣吸附管中溶劑峰和苯峰分離不理想。參照孫秀萍等人的研究，預熱使解吸后進氣口溫度接近70℃為宜2，結合本實驗室條件，確定在290℃ 時預熱30s～40s，空氣濕度較高以及冬季測試環境溫度偏低時，以40s為宜；再將N2六通閥開至分析位置并繼續解吸5～6min后取下，注意吸附管作標記端接通六通閥的進氣口。

2）熱解吸時間5～6min

熱解吸過程受升溫速率和最終溫度的影響，熱解吸溫度低，TVOC樣品可能解析不完全，回收率低，吸附管中殘留量大，熱解吸溫度太高會造成TVOC中熱穩定性差的組分分解，回收率降低此外，因各個吸附管與氣相連接的接口處的密封性有差異，也可能高溫比較易從管口溢出而散失。經實驗證實，苯3min解吸率最大，苯乙烯5min后基本穩定，解析時間在5min左右時，總解析率最高，解吸量與散失量達到一個平衡點3。考慮本地區梅雨季節時期長，平均濕度偏大，解吸6min比較適宜，此外夏季因儀器散熱等因素測試環境溫度比冬季會稍高，可作微調，但不能低于5min。

整個熱解吸過程，樣品測試要與標準曲線測試條件保持一致。

（3）色譜分析條件

1）各組分的出峰順序

熱解吸后的氣體經色譜柱分離后，以保留時間定性，峰面積定量。因此要控制好每個樣品實驗條件，使各組分的出峰時間一致，本實驗室所用毛細柱為甲基聚硅氧烷SE-30，固定液相對極性+1（13）屬于弱極性，組分和固定液分子間作用力主要是色散力和誘導力，組分基本上按沸點順序流出，同沸點的非極性組分先出峰，極性組分或易被極化的組分后出峰。試驗表明，各組分成份分配系數等因素對出峰順序有影響，組分的保留時間沒有嚴格按照組分的沸點順序，如圖1所示，筆者實驗室色譜圖出峰順序為1）苯2）甲苯 3）乙酸正丁酯4）乙苯 5）對（間）二甲苯6）苯乙烯7）鄰二甲苯 8）正十一烷，其中對二甲苯和間二甲苯不能完全分離，樣品和標準物質都合并為一個峰參與計算。

2）色譜參數設置

標準中程序升溫條件初始溫度50℃，保持10min，以5℃/min升至250℃，保持2min。再經過降溫回到初始溫度，約需要1個小時。日常分析時，工作量比較大，在滿足檢測準確性的基礎上對分析過程加以優化，設置色譜參數如下：

汽化室250℃，柱箱50℃，檢測器250℃，程升條件：初始50℃，保持5min，以3℃/min升至100℃，以8℃/min升至200℃，保持3min。如圖2，各組分峰形完整，分離度也比較好，滿足準確度要求，全程分析夏季約45min，冬季約需48min，40min以后組分較少，基線平穩，滿足工程分析需要，提高了日常樣品分析效率。

結語

室內空氣揮發性有機物的組分復雜，需要控制的濃度也比較低，要求分析的數據必需準確，同時TVOC的測定分析過程長、步驟多，需綜合考慮各方面影響，選擇最佳采樣效率、熱解吸條件和色譜分析條件，對各環節進行優化控制，提高檢測的準確性和時效性。此外其他日常應注意的分析條件，應嚴格按照標準規定的要求，使檢測分析的系統誤差降低到最小。

（作者單位：太倉市建設工程質量檢測中心有限公司）