室內空氣中總揮發性有機化合物(TVOC)的檢測技術

吳慧

摘要：總揮發性有機化合物（TVOC）是對空間內空氣評價的核心要素。TVOC濃度的高低直接影響到人們的身體健康。該文針對總揮發性有機化合物（TVOC）展開研究，分析了TVOC的來源還有風險，探討了現如今各式各樣檢測室內空氣里面總揮發性有機化合物（TVOC）的測試方法，計算方法以及實驗評價。通過氣相色譜法來檢測室內空氣中總揮發性有機化合物（TVOC），為后續防治對策及控制提供借鑒。

關鍵詞：TVOC;檢測方法;防治措施

中圖分類號： X820? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著工業生產以及環境的不斷惡化，人們對于環境衛生的關注已經越來越高。室內是大家生產生活常駐的地方，室內環境污染會直接影響到日常的身體健康，開展室內環境監測與治理也逐漸被社會大眾所推崇，并衍生出了廣泛的經濟建設相關產業。室內空氣污染是影響人們健康生產生活的重要因素，總揮發性有機化合物污染又是室內空氣污染的核心要素。該文就以總揮發性有機化合物（TVOC）的污染特點進行總結分析，進而來評價室內空氣質量，為后續生產實踐提供監測指導[1]。

1 檢測背景

1.1 總揮發性有機化合物來源

總揮發性有機化合物由來是復雜多樣的，大多數都聚集在5個方面，分別是石油、化工、印刷和裝修以及涂漆等[2]。而TVOC的污染來源就是以上相關企業在進行工業生產、室外建筑和交通運輸等過程;在日常生活的室內，TVOC的污染來源經常是源于當地的建筑以及裝飾材料，此外，還包括涂料添加劑、生活家具與裝修用粘合劑，當然不能忽略的還有噴涂油漆。該類未經有效化學管控檢測的家具以及建材因為非法添加化學粘合劑，所以在后期容易使得其板材中的氣味受熱揮發出來，而這些化合物主要是含苯化合物或者其他具有毒性的芳香烴，也是構成當前室內TVOC的主要來源，具體的污染物來源見表1。

1.2 總揮發性有機化合物危害

TVOC是一種公認的易致癌物質。這一類物質如果進入人體內，就有很大可能性會干擾到中樞神經系統的靈敏性。對造血組織也會形成不可逆的損傷，輕者會出現皮膚損傷，嚴重可能會引發患者出現白血病。具體的癥狀表現有：眼睛受到刺激而流淚，呼吸道粘膜損傷，皮膚灼熱紅腫，甚至讓人會頭暈、嗓子干及疲累[3]。

TVOC濃度的高低是量化危害最直接的手段，在高于0.1 mg/m3低于35 mg/m3的濃度下，人們會產生頭暈目眩，甚至是昏睡感，如果身處高于35 mg/m3環境下，就可能會直接休克，抽搐甚至致死。在不同的環境下，也會對應著不同的揮發性有機化合物含量。尤其在多種的混合物相互混合作業的情況下，所產生的危害往往相較于但以的化合物會更為嚴重。

對于揮發性有機物如苯、氯乙烯、三氯乙烷和三氯乙烯等物質，其本身所帶有的致癌性是需重點關注的。具有基因毒性和致癌性。總揮發性有機化合物危害對于兒童的危害是尤其需要加以重視的，因為兒童身體的敏感性與承受兩相對較差，所以在現實中更容易受到損害。

2 檢測方案比選

在現行的檢測方案中，包含多種對TVOC的檢測方式，各種方式均有自身的優劣性，以下就此多種方法進行對比分析。

2.1 比色管檢測法

比色管檢測是常用的TVOC檢測方法，該檢測方法是通過將采樣來的空間氣體與測試件的填充顯色進行同等反應器皿充填。在實施檢測時，可以將被充填后的玻璃反應管進行特定位置折斷，這樣被測試的空氣就會與測試件的顯色物質產生顯色反應，顯色反應可以有效表現出氣體濃度，通過參考顯色表來對氣體的濃度進行確認，確定空氣中TVOC的濃度值大小。而上述的這種方法其實也存在著較大缺陷，那就是只可以大致表現出當前檢測范圍里面物質的濃度高低，沒有方法做到成分分析。

2.2 便攜式現場檢測儀法

便攜式現場檢測儀是當代數字化檢測的快速測試手段，測試儀的主要原理是利用氣相色譜法或者色質聯用等方法，可以通過探測空氣中某種特定元素的含量而形成色譜，通過色譜對照實現對室內空氣中TVOC的大概濃度快速的檢測。該方式的測試次數是多樣性且快速的，可多次對空間各個角落加以TVOC濃度確認，可以快速且多次地實現濃度檢測目的[4]。

2.3 氣相色譜法

氣相色譜法也被稱作GC，它是分離、分析混合物的一種手段，而它所借助的方式就是不同物質的物理性質都會有所差異，大致可以分為物質的吸附能力、溶解度和親和力以及陰滯作用等。而對于這一方法來說，它所依靠的核心理論就是不同物質在相對運動的兩相里面也會顯示出相差甚遠的分配系數，如果這些物質被迫開始發生位移，那么它們就會在兩相里面反復進行重新分配，由此導致那些原先分配系數相差無幾的物質也會開始逐步進行分離，并按照順序傳輸到檢測器進行檢測，從而實現對所有組分進行分離、分析的愿景。挑選好恰當的吸附劑之后，可以借助吸附管來收集適量的空氣樣品，并將空氣流里面的揮發性有機化合物儲存與吸附管里面，順利完成采樣工作后，對吸附管進行加熱處理，從而使揮發性有機化合物能夠得到分解和剖析，然后待測樣品會受到惰性載氣的引導而進行運動，逐漸傳輸到毛細管氣相色譜儀里面，從而可以確保時間定性不會受影響，也可以確保峰高以及峰面積定量不會發生變化[5]。

在對氣相色譜法進行TVOC檢測時，經常會用到Tenax熱解吸-毛細管來輔助氣相色譜法進行分析處理，通過挑選恰當的吸附劑，再輔助以Tenax，可以順利開展樣品的采集工作，而對于采集過的吸附管來說，它會受到熱解析的影響，使得空氣流里面的揮發性有機化合物隨后進入氣相色譜檢測系統中，實現色譜分析。

3 檢測方案實施-氣相色譜法

3.1 實驗部分

3.1.1 儀器及設備

該文就以某檢測項目為例，具體選用氣相色譜法為測試方法，進行檢測方案分析與研究。氣相色譜儀是核心儀器，同時配套有采樣用的采樣器以及毛細管色譜柱保存器，以及分析用到的熱解吸儀。除此之外還會擁戴微量注射器、玻璃注射器、密封性進樣器各一個。必須將打開吸附管的位置選擇在進行采樣的地方，并且讓空氣采樣器的入氣口保持垂直的狀態來進行連接，并以0.5 L/min的速度，來對空氣進行抽取，而抽取的體積大概為10 L即可，確保計時準確無誤，用氣體流量計測定實際流量。在采樣工作順利完成后，必須對吸附管的兩端進行處理，分別套上塑料管，然后準確登記好在進行采樣過程中的溫度以及大氣壓。

3.1.2 試劑還有材料

大氣采樣器為注射器10 μL，Tenax-TA吸附管，氮氣（純度不小于99.99%）。采用毛細管柱，控制其柱長為50 m，內徑取0.32 mm最為合適，而對于石英柱來說，在其內部涂覆二甲基聚硅氧烷。此外，至于標準樣，其實包括3類，分別是甲醛和苯以及甲苯，而被劃分到色譜純的是6類，分別是（間）二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯、乙苯和乙酸丁酯以及十一烷。

3.2 測定方法

測定方法為將吸附管置于熱解吸直接進樣裝置中，標準溶液模擬進樣后會受到熱解吸的影響，從而使得解吸氣體會以最快的速度徑直從進樣閥傳輸到氣相色譜儀里面，進而開始色譜分析，依照分析條件來開展分析工作，如此可以確保時間定性以及峰面積定量不會受影響。每次分析樣品時用標準物質進行單點校核。當標準曲線誤差大于20%時，須重新繪制標準曲線。將測得的數據以峰面積為定量繪制標準曲線，結果如圖1所示。

3.3 計算方法

根據圖1中的不同揮發化合物含量進行與之相對的峰面積進行統計，對于不同的化合物濃度進行標準曲線的注釋，正是因為對二甲苯以及間二甲苯兩種揮發化合物沒辦法在這一色譜柱里面順利分離開來，所有須將兩者的標準曲線合成一條曲線來解決。采樣體積換算成標準狀態下的體積：

在這個式子里面， V0指的是已經被換算成標準狀態下的采樣體積;Vt則是指代采樣體積;t就是在進行采樣過程中測量出的采樣點溫度（℃）;p0是標準狀態下的大氣壓，通常取固定值，為101.3 kPa;而p 則是在進行采樣過程中采樣點的大氣壓。

在此對空氣中各化合物的濃度計算過程如下所示：

式中： ci為空氣中各組分的濃度 mg/m3;Si為樣品各組分的峰面積;si0 為基線空白各組分的峰面積;V0為標準狀態下的采樣體積 L;ki為各組分標準曲線的斜率。

在氣相樣品采集中，應該注意對空白樣品的標準化采集。在整個的樣本采集中的基線空白為空白吸附管的本底值，非室外空白樣品;再者是對未識別峰則是以以甲苯來加以計算。

4 檢測過程分析及討論

檢測過程的關鍵在于樣本的提取，將吸附管設置在熱解吸儀上后，對其進行加熱，從而讓有機蒸汽能夠順利從吸附劑上分離開來，然后借助載氣進入到毛細管里面。在完成取樣之后選擇膜厚度為1 um～5 um，50m×0.22mm的石英柱，固定相的選擇往往是多樣化的，大致包括了二甲基硅氧烷、7%的氰基丙烷與7%的苯基以及86%的甲基硅氧烷。石英柱的操作前提是使程序的溫度得到提高，初始溫度為50℃的情況下，如果保存10 min，就能夠以5℃/min的速度迅速升高到250℃。

在順利結束上述步驟后，才可以開展標準曲線的繪制工作，通常會選擇的手段是氣體外標法：也就是借助泵，按照100 ug/m3的標準，精準地抽取7個數值的標準氣體，分別是100 mL、200 mL、400 mL和1 L、2 L、4 L以及10 L。并且依靠吸附管來進行，以上就是標準系列。其次，還可以選擇液體外標法來進行檢測確定，詳細的步驟是各自吸取濃度不等的標準樣品，并將其注入到吸附管里面，然后再將100 mL/min的惰性氣體也一起注入到吸附管里面，靜置5 min后才能夠將吸附管取下，并對其進行密封處理，這也是標準系列。

第三種方案就是借助熱解析氣相色譜法來對吸附管進行分析，同樣這也屬于標準系列，它的縱坐標是去掉空白后的峰面積，而它的橫坐標則是待測物質量，確定好坐標后就能夠開始繪制標準曲線。完成曲線繪制后，就剩下樣品分析工作。所有的樣品吸附管都必須嚴格遵循繪制曲線的操作順序來展開分析，并且要確保時間定性以及峰面積定量不會受到影響。

5 防治控制建議

5.1 科學合理地選擇安全環保的室內裝飾耗材

有效減少污染耗材的使用，是強化整個室內污染源控制的最為直接性的手段，也是最有效的途徑。在對室內耗材進行購置時需要關注3個方面。1）選材。材料的認證應有符合國家的各項環境要求的標注。2） 購買知名的廠家的產品;并要求供應商提供廠家的相關檢驗檢測報。3）在裝修過程中要結合自身的裝飾條件，將室內設計裝修中的相關材料控制在一定的數量范圍之內，合理有效地控制建筑耗材，最大程度地降低相關材料使用，使得室內裝修的散發有害物質被降到最低，在整個風格裝修裝飾中應該遵循“合理設計，提倡簡約”的原則，這樣通常是較為安全的。

5.2 室內空氣凈化

在裝修裝飾材料確定的基礎上，對裝修的實物及時去除污染物，而通過物理吸附是典型的代表性基礎，這里的吸附是物理性的，并不會導致中間發生化學反應，通過物理吸附作用而較大程度地實現中間污染物的去除。在實踐中還應該結合催化技術，將相關的污染物進行催化排出。這里可以通過光催化或者壓力催化等手段加以實現物質分解。主要利用的原理是在紫外線的作用下，相關污染物會被有效分解成無害物質。

5.3 通風稀釋

加大空間的通風稀釋措施也是保證整個系統有害物降低的重要方法，大的通風量可有效將局部空間內的氣體進行更換，而較大程度地改善空間的空氣品質，該種方法往往是最為直接有效且經濟的方式。通風稀釋處理除了可以通過自然風干的方式進行氣體稀釋之外，還可以通過在室內安置排風設備加快空間內氣體的流動，進而有效降低室內污染氣體濃度。

6 結語

該文主要對現如今常用的檢測室內空氣里面總揮發性有機化合物（TVOC）的方法進行了全面探討，總結了TVOC的來源及危害。對室內空氣中總揮發性有機化合物（TVOC）的檢測，使用氣相色譜法進行TVOC整個檢驗過程的特征分析，并針對室內環境濃度存在的問題，提出了一系列的防治對策，對室內環境中TVOC的檢測技術以及防止措施進行研究，為了解與降低TVOC對人體產生的危害提供方法論證。

參考文獻

[1]方燕.室內空氣中揮發性有機化合物檢測要點分析[J].工程質量，2013，31（7）：40-41.

[2]張鳳釵.室內空氣中總揮發性有機化合物（TVOC）測定的影響因素[J].福建建材，2013（6）：19-21.

[3]都欣，張涌飛.室內空氣中總揮發性有機化合物檢測方法[J].科學之友，2011（10）：24-25.

[4]夏淼，林海軍，葉海平.總揮發性有機化合物定義定量問題的探討[J].工程質量，2010，28（2）：18-20.

[5]王軍威，張琳，劉艷.室內空氣中總揮發性有機化合物檢測關鍵環節辨析[J].科技信息，2009（25）：338.