熱解吸-GC/MS分析居室內的揮發性有機物

陳潤瑜

（福建師范大學附屬中學，福建 福州 350007）

1 前言

近年來，隨著人們對生活水平以及生活質量要求的不斷提高，對室內尤其是居室內環境質量的關注日益提高。目前，居室內環境研究的關注點之一為室內空氣污染，而揮發性有機化合物更是室內空氣污染研究的熱點。世界衛生組織（WHO，1989）對揮發性有機化合物（VOCs）的定義：熔點低于室溫、沸點范圍在50～260℃之間的揮發性有機化合物的總稱。揮發性有機化合物包括脂肪烴、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，在非工業性室內環境中，可檢到50～130種揮發性有機化合物，它們都以微量或痕量水平出現[1]。

楊丹鳳[2]等就室內空氣中揮發性有機物的污染現狀、污染來源和種類、VOCs的毒性和毒作用機理、VOCs的生物監測以及VOCs的凈化消除措施進行綜述。另外，司馬冰[3]等對深圳室內空氣中揮發性有機物污染進行初探，在19家行政、企事業單位和8戶居民住宅中檢測到34項揮發性有機物，其中甲醛的檢出率達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上，王菲鳳[5]認為應該系統地開展室內環境空氣VOCs污染現狀調查、影響因素分析、污染時空分布規律及污染控制技術等方面研究工作，并重點探求VOCs各污染物之間的相互影響及在環境中的遷移、轉化規律。李曉燕[6]等首次系統分析了江西省室內空氣總揮發性有機物污染現狀，調查結果為室內環境管理提供了基礎資料和科學依據。但是大量研究只是將室內揮發性有機物的來源籠統地歸于建筑裝修材料、日常化學用品和人類自身代謝等，并沒有確切地將VOCs與室內用品聯系起來。

本文就室內空氣中VOCs的檢測結果與所記錄的日常用品使用情況聯系起來，從而確定VOCs的室內來源并提出相關建議。

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學生宿舍。

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

2.1.2 樣品采集

被采集室內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 主要儀器設備

CDS8000濃縮儀：美國，CDS analytical Inc.DSQ質譜儀：美國，Thermo Electron Corporation TRACE GC ULTRA氣相色譜儀：美國，Thermo Electron Corporation

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

采樣管：TENAX，美國，CDS analytical Inc.

2.2.2 測試條件

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。采用不分流進樣，載氣為氦氣，柱流量為1.0 mL/min。氣相色譜－質譜傳輸線溫度：250 ℃。

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

3 結果與分析

3.1 VOCs的組成分析

利用熱解吸-氣相色譜/質譜法對各空氣樣本成分進行分析，檢出的VOCs列于表1。

表1 GC/MS定性分析結果

分析結果表明從居室內空氣中共檢出VOCs共70

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

續表1

圖1 VOCs類型和種類分布

從分析結果來看，居室內VOCs中芳香烴種類最多，占總的20%，與司馬冰[3]對深圳室內空氣中VOCs的研究認為室內空氣中VOCs以是甲苯、二甲苯、苯、乙苯和苯乙烯等芳香烴為主的觀點基本一致。

分析結果中，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。

分析結果中（表1），有9種是屬于EPA重點控制空氣中190種有害污染物名單中物質、有18種屬于我國優先登記的有毒化學品名單中的物質，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種物質的理化性質及危害性列于表2。

表2 毒性大和檢出率高的VOCs理化性質及危害性

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物質的代表性總離子流色譜圖（TIC）。

3.2 居室內VOCs來源分析

在進行居室內空氣樣品采集過程中，對居室的裝修、室內布置及常用品進行了同步調查，調查結果表明大量的VOCs與居室的裝修情況及常用品存在聯系，參見表3。

從采樣同期開展的室內物品調查結果來看：

⑴ 分析結果表明，在室內存放一些常用藥品，會在室內空氣中引入菠菜甾醇、地塞米松、環巴比妥、甘菊環等物質。

⑵ 居室內VOCs中酯類的比例較高，占總數的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性有機物的排放源的影響，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、異欖香素等物質是家庭常用的帶揮發性油的花露水、香水、精油的重要組分，尤其是芳樟醇幾乎出現在各種化妝品、精油的成分中。

⑶ 家具也是居室內VOCs的重要來源，調查結果顯示，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、環己烷等有毒性的揮發性有機物的重要原因，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VOCs的檢出率很高，其中己烷在33個樣品中的檢出率甚至達到63.6%。

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

表3 檢出化合物與居室內物品的聯系

⑹ 鄰苯二胺、1，2-二氯乙烷和咔唑在實際調查當中未發現含有相關成分的物品，但鄰苯二胺是染料、染發劑的重要成分，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，這會通過各種途徑偶然侵入居室。

3.3 減少居室內VOCs種類的建議

VOCs具有強揮發性與強親脂性，它對健康的危害主要表現于呼吸系統和神經系統，而且以眼睛和呼吸道刺激最為多見，但由于VOCs的種類繁多，關于它的健康危害各報道不盡相同。流行病學調查結果顯示，VOCs的健康危害主要表現為：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]。因為VOCs具有危害性，所以要對室內環境VOCs采取一些防治措施：

(1) 對于尚未裝修完成的房屋，在經濟允許的條件下應選擇符合國家標準的、高質量的健康環保建筑材料和裝飾材料，裝修時應盡量減少人工合成板等。

(2) 對于已經入住的居室，最有效的方式就是通風換氣，在室外空氣好時開窗通風，有利于室內有害氣體散發和排出。

(3) 盡量減少室內日常用品進入居室：不用衛生球和空氣清新劑；對于化妝品、香水和香精，盡量少用或將其放在浴室;用蚊帳代替蚊香液和噴霧型殺蟲劑。

(4)在選購日常用品時，要購買質量好、包裝完整的產品。

4 結論

采用熱解吸-氣質聯用法測定了福州市區住宅和學生宿舍樣品33個，通過對該空氣樣品的定性分析，共檢出揮發性有機物70種，包括芳香烴、醇、酯、烷烴、環烷烴、烯烴和其它化合物，其中，芳香烴為20%，醇為14%，酯為10%，烷烴和環烷烴比例均為9%，烯烴占7%，其它化合物則為31%，通過實驗和資料分析，發現居室內使用的日常用品是室內揮發性有機物的主要來源，尤其是使用各種建筑裝飾材料、藥品、化妝品、香水、染發劑、殺蟲劑、除臭劑、泡沫制品等。由于人們長時間留于室內，大量日常用品的不斷進入，室內產生的各種化學污染已成為一個突出的健康問題，因此為了保護人類自己的健康，減少室內污染，應該采取有效對策，如通風換氣，不使用衛生球、空氣清新劑、化妝品和香水等。