室內(nèi)環(huán)境TVOC分布情況及檢測(cè)技術(shù)

TVOC是揮發(fā)性有機(jī)物的一種簡(jiǎn)稱，其構(gòu)成成分十分復(fù)雜，包括醛類、苯等物質(zhì)。從用途上看，主要應(yīng)用于涂料以及粘合劑等材料商。TVOC濃度則是指對(duì)室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估的一種指標(biāo)。TVOC濃度過(guò)高容易造成人體危害，因此，加強(qiáng)對(duì)室內(nèi)TVOC技術(shù)檢測(cè)進(jìn)行研究有助于預(yù)防空氣污染對(duì)人體造成的危害。并為提高人體健康水平狀況提供依據(jù)。針對(duì)室內(nèi)環(huán)境TVOC分布情況以及檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行探討，尤其對(duì)室內(nèi)環(huán)境中的TVOC濃度、技術(shù)檢測(cè)情況進(jìn)行分析。

作為人體需求，我們每天需要攝入一定的食物、水和空氣。其中成年人每天應(yīng)當(dāng)攝入約10kg的空氣，占身體攝入總量的75%，而小孩兒的空氣攝入量更高。經(jīng)過(guò)調(diào)查我們可以發(fā)現(xiàn)，人們無(wú)論是在學(xué)習(xí)還是在工作和娛樂(lè)，大部分的時(shí)間是在室內(nèi)進(jìn)行的。因此，室內(nèi)空氣質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)人體健康狀況影響巨大。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得人們逐漸提高了對(duì)居住環(huán)境和辦公環(huán)境的裝飾需要。室內(nèi)裝修材料的大量使用往往會(huì)產(chǎn)生大量的TVOC氣體。并影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。TVOC（Total Volatile Organic Compounds）影響室內(nèi)空氣質(zhì)量，因此人們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中逐漸認(rèn)識(shí)到應(yīng)當(dāng)研究相關(guān)檢測(cè)技術(shù)，預(yù)防空氣危害。本文正是基于室內(nèi)TVOC濃度分析情況進(jìn)行的方法研究。通過(guò)形成一系列的數(shù)據(jù)模擬工作以及實(shí)際檢測(cè)方法，測(cè)定室內(nèi)環(huán)境的TVOC濃度以及其造成的影響。預(yù)防和降低TVOC濃度對(duì)人體造成的不良影響。

基于室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量研究中的TVOC濃度時(shí)空分布情況分析

在多種環(huán)境下的室內(nèi)TVOC濃度情況分布，人體采取不同的姿勢(shì)時(shí)，呼吸高度不同。仰臥的呼吸高度為0.6m，坐立的呼吸高度為1.1m，戰(zhàn)力的呼吸高度為1.6m?，F(xiàn)假定平面Z=0.6m；Z=1.1m；Z=1.6m為基本檢測(cè)對(duì)象。對(duì)室內(nèi)造成TVOC濃度影響的環(huán)境因素很多，其中包括通風(fēng)的時(shí)間和風(fēng)速情況；門(mén)窗的開(kāi)關(guān)形式；溫差情況以及裝修竣工的時(shí)間等。本真主要對(duì)不同環(huán)境下的室內(nèi)TOVC濃度規(guī)律進(jìn)行模擬，采用三種公式進(jìn)行質(zhì)量分?jǐn)?shù)與TVOC濃度的換算。

另外，

W氣為T(mén)VOC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

m氣為T(mén)VOC的質(zhì)量；

C氣為T(mén)VOC的濃度；

m空為空氣的質(zhì)量；

V空為空氣的體積；

ρ空為空氣的密度；

裝修竣工時(shí)間對(duì)室內(nèi)TVOC濃度影響的模擬，依據(jù)《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)室內(nèi)空氣釆樣前密閉時(shí)間分別是是1h和12h的規(guī)定，用Fluent軟件模擬裝修竣工 7d、14d、26d、62d、87d、180d 時(shí)將房間密閉1h、6h 和 12h 的 TVOC 濃度分布情況。探討室內(nèi)9個(gè)點(diǎn)TVOC濃度隨裝修竣工時(shí)間的變化，著重探討點(diǎn)3、5、9處TVOC的分布規(guī)律。其中點(diǎn)3為躺在床上的位置，點(diǎn)5為坐在桌邊的位置，點(diǎn)9為人站立的位置。9個(gè)點(diǎn)的編號(hào)及對(duì)應(yīng)坐標(biāo)如下：

1（1.5，2.5，0.6）2（2.5，0.5，0.6）3（0.5，4.5，0.6）4（1.5，2.5，1.1）5（0.5，0.5，1.1）6（2.5，0.5，1.1）7（1.5，2.5，1.6）8（0.5，2.5，1.6）9（2.5，2.5，1.6）

因?yàn)榇裁婧妥烂鎯蓚?cè)，在初始的密閉階段，有很大差別的污染物濃度，這種現(xiàn)象會(huì)造成室內(nèi)空氣的污染物流動(dòng)，致使TVOC在污染源處的釋放速度較大，所以，在封閉前1小時(shí)，TVOC的濃度有較快的增長(zhǎng)，點(diǎn)3的TVOC濃度逐漸降低，TVOC濃度在點(diǎn)5和點(diǎn)9一直是上升趨勢(shì)。當(dāng)封閉6小時(shí)以后，室內(nèi)的TVOC的濃度逐漸穩(wěn)定，TVOC濃度一直在上升，直到密閉12h后，點(diǎn)3、5、9三點(diǎn)的濃度約等于6.14mg/m3。

室內(nèi)環(huán)境TVOC的檢測(cè)技術(shù)

Tenax熱解吸-毛細(xì)管氣相色譜法是目前TVOC檢測(cè)技術(shù)的常用方式，對(duì)吸附劑Tenax-TA進(jìn)行合理選擇是其主要思路，其方法是使用吸附管對(duì)一定體積的空氣樣品進(jìn)行采集，采集空氣中具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物，放入到吸附管中。樣品采集后，對(duì)吸附管進(jìn)行加熱，解吸有機(jī)化合物的揮發(fā)性，當(dāng)待測(cè)樣品因?yàn)槎栊暂d氣進(jìn)入毛細(xì)管氣相色譜儀，分析其色譜。然后用峰高或峰面積定量，保留時(shí)間定性，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)TVOC樣品的濃度進(jìn)行計(jì)算。這種方法可以對(duì)TVOC各成分進(jìn)行很好的分離，但是在采樣、儀器分析有很多缺陷。現(xiàn)根據(jù)TVOC的檢測(cè)技術(shù)，分析室內(nèi)環(huán)境TVOC技術(shù)存在的不足，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方式，將其應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中。

根據(jù)《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》GB50325-2010（2013年版）的檢測(cè)規(guī)定，能夠得知TVOC污染物在Ⅰ類民用建筑中，不應(yīng)大于0.5mg/m2，在Ⅱ類民用建筑中，不應(yīng)大于0.6mg/m2。要根據(jù)準(zhǔn)確的測(cè)試方式，對(duì)TVOC污染物進(jìn)行測(cè)試，若超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要及時(shí)處理。

（1）實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

本文運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)際主要有：

1）SP-3420氣相色譜儀：其電源AC=220±10%V，是穩(wěn)定與一點(diǎn)的電壓，而不是在區(qū)間內(nèi)波動(dòng)。頻率為50±0.5Hz，并鋪設(shè)良好的底線。色譜柱的特點(diǎn)：50mx0.32mmx0.18μm；色譜數(shù)據(jù)工作站為N2000；色譜使用的空氣發(fā)生其為G103；0-0.4MPa為輸出壓力；0-300mL/min為輸出的氫氣流量；高純氫氣發(fā)生器為T(mén)P-3030C，氫氣純度要高于99.99%，液體微量進(jìn)樣器的型號(hào)為0.5μL、1μL、5μL、10μL、100μL，Tenax-TA采樣管：外直徑50min，內(nèi)直徑40mm，長(zhǎng)度為160 mm的不銹鋼管，內(nèi)裝Tenax-TA，并在兩端用使用防護(hù)帽進(jìn)行保護(hù)。

2）TVOC混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：具體是由多種化學(xué)物質(zhì)混合而成，濃度可以分為幾類，如0.01mg/mL、0.1 mg/mL、1 mg/mL、10 mg/mL，二氧化硫?yàn)槿軇?。氮?dú)馐瞧漭d體，并且純度不應(yīng)小于99.99%。

（2）樣品采集

1）選取采樣點(diǎn)

選取TVOC采樣點(diǎn)，要遵循以下規(guī)定：如房間面積不大于50平方米，那么可以選取一個(gè)采樣點(diǎn)，若房間的面積大于50平方米，那么可以選擇兩個(gè)采樣點(diǎn)。因?yàn)門(mén)VOC的濃度在房間分布不均勻，所以需要考慮室內(nèi)TVOC的模擬結(jié)果和實(shí)際情況合理布置采樣點(diǎn)，以便能夠準(zhǔn)確了解室內(nèi)TVOC在空間中的分布和變化。本文通過(guò)9個(gè)點(diǎn)進(jìn)行分析，從高度的角度分為3層，每層設(shè)置為3個(gè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)高度時(shí)，需要選擇人仰臥呼吸高度0.6米、1.2米為人左立的呼吸高度，1.6米為人站立時(shí)的呼吸高度。

2）采樣流程

Tenax-TA吸附管在使用前，應(yīng)先將熱脫附儀插入其中30分鐘，直到出現(xiàn)無(wú)雜質(zhì)峰。然后將吸附管去下，在兩端套上防護(hù)帽，并妥善進(jìn)行保管，在抽取樣品時(shí)，應(yīng)在采樣地點(diǎn)將吸附管打開(kāi)，和空氣采樣器的如期口垂直連接，流量為0.5L/min，抽取的空氣容量大約為10L。采樣結(jié)束后，將塑料帽套于吸附管兩端，并對(duì)當(dāng)時(shí)的溫度和大企業(yè)進(jìn)行記錄。采樣流量會(huì)影響采樣的準(zhǔn)確性，為了對(duì)通過(guò)采樣器的空氣體積進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，需要用合適的工具進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)，確保流量的精準(zhǔn)性。通過(guò)研究實(shí)踐表明，這種采樣器在每次使用之前和之后，都應(yīng)該進(jìn)行校準(zhǔn)，并在使用過(guò)程中能夠定點(diǎn)的進(jìn)行檢查。

（3）熱解吸過(guò)程

熱解吸過(guò)程和色譜分析過(guò)程是氣相色譜分析技術(shù)的主要方面。熱解吸氣相色譜法可以對(duì)室內(nèi)空氣樣品進(jìn)行測(cè)定，樣品中各成分的量也能通過(guò)保留時(shí)間定性，記錄時(shí)間峰面積進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)我國(guó)對(duì)氣相色譜法的色譜柱的工作條件的相關(guān)規(guī)定可知，TVOC的分析結(jié)果因?yàn)槠洳淮_定性會(huì)與實(shí)際情況出現(xiàn)一定偏離，另外，為了對(duì)TVOC中的熱解吸參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，本文選用的是L9（34）正交表方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)熱解吸的最優(yōu)方案進(jìn)行探討，包括熱解吸溫度和氣流量、進(jìn)樣時(shí)間等等，通過(guò)這些因素對(duì)TVOC檢測(cè)的準(zhǔn)確度進(jìn)行分析和優(yōu)化，以此提供了一種室內(nèi)TVOC檢測(cè)的有效方法，并在實(shí)踐上給予一定指導(dǎo)。

1）實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)TVOC的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行取樣，然后根據(jù)各項(xiàng)參數(shù)繪制有關(guān)于TVOC濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后Tenax-TA采樣管可以吸附TVOC標(biāo)樣，然后進(jìn)行熱解吸，氣相色譜分析是通過(guò)熱解吸直接進(jìn)樣。實(shí)驗(yàn)載氣為氮?dú)?，熱解吸儀裝入的是Tenax-TA，完成進(jìn)樣后，通過(guò)一定熱解吸參數(shù)吸取采樣管，然后將解吸氣候和空氣融合共同進(jìn)入到氣相色譜儀中，使色譜工作條件下能夠?qū)Ψ迕娣e進(jìn)行記錄，TVOC樣品的濃度可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行計(jì)算。直接進(jìn)樣的標(biāo)準(zhǔn)濃度和測(cè)出的樣品濃度進(jìn)行對(duì)比，求出熱解吸率，并測(cè)定各組分的回收率。

2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與結(jié)果

通過(guò)熱解析對(duì)TVOC的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行取樣，得到各質(zhì)量點(diǎn)的峰面積。以峰面積為縱坐標(biāo)，以TVOC對(duì)應(yīng)組分的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，求出各組分標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。通過(guò)用同一濃度不同體積的TVOC標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)TVOC各組分的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行繪制，繪制所得的各組分標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)R2均大于0.9880，能夠滿足實(shí)際應(yīng)用中的檢測(cè)需求。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文針對(duì)室內(nèi)環(huán)境TVOC濃度分布情況以及檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。由于市場(chǎng)上的裝飾裝修材料的種類日益增多，這些都為室內(nèi)污染情況的加劇造成一定的影響。為了不斷提升室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，改善控制情況，人們開(kāi)始關(guān)注室內(nèi)空氣污染預(yù)防手段以及相關(guān)檢測(cè)技術(shù)。采用傳統(tǒng)方法防治TVOC濃度污染往往效率低下，因此，應(yīng)當(dāng)采用更為科學(xué)的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)這一目的。基于計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)的TVOC濃度數(shù)值模擬，與實(shí)驗(yàn)測(cè)定相比，省時(shí)、省力并具有準(zhǔn)確度與可行性，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)測(cè)定具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、誤差較小的優(yōu)點(diǎn)，但操作過(guò)程比較繁瑣，會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。

（作者單位：上海虹口建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司）

作者簡(jiǎn)介：毛婷婷（1984-），女，上海人，大專，助理工程師，研究方向：民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染物濃度的檢測(cè)。