袋式法VOC測試影響因素分析及準確度提升研究

崔曉瑩

（顓泓（上海）測試技術服務有限公司，上海 201108）

當車中的VOC達到一定濃度時，短時間內人們會感到頭痛、惡心等，嚴重時會出現抽搐，并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統。甲醛被世界衛生組織確定為可致癌物質，對神經系統、免疫系統、肝臟等均有毒害，而短時間內吸入大量苯會導致急性中毒，主要表現為神經系統癥狀。汽車VOC 污染已成為公認的威脅人體健康的嚴重環境污染。在我國，隨著汽車揮發性有害物質引發的危害人體健康的事件頻頻曝光，汽車VOC引起了社會的廣泛關注。其不再僅是環保問題，更是安全問題。為防治污染，保障汽車消費者健康安全，各個國家均制定了相關的法律法規來管控汽車VOC污染。

車內VOC的來源主要有以下幾個方面：汽車地毯，儀表盤的塑料件，車頂棚，座椅及使用的膠水等，汽車使用的橡膠部件，塑料件，織物，泡棉，皮革，聚氨酯坐墊（PU），保溫材料，黏合劑等材料中含有的有機溶劑，助劑以及添加劑等揮發性的有機物。

汽車內飾件的VOC檢測，目前在用的檢測方法分為袋式法、艙室法、頂空進樣法、熱解析法以及甲醛揮發法。其中用到的儀器分別為采樣倉（chamber room）、立方倉（1m3chamber）、頂空氣相檢測（HS/GC/FID）、氣相色譜質譜（TDS/GC/MS）、液相色譜（HPLC/DAD）。其中袋式法由于測試方法比較完善，全球各大主機廠（通用/福特/大眾等主機廠）都使用其作為汽車內飾件檢測方法。

袋式法測試汽車內飾件的原理為：待測樣品密封于聚氟乙烯（PVF）袋，充以一定體積氮氣；PVF袋在規定溫度下加熱，一定時間后待測樣品中揮發性有機物（VOCs）組分和醛酮化合物揮發于PVF袋中。以吸附管連接PVF袋，通過采樣泵以恒定流速采集袋中的氣體。氣體中含有的揮發性有機物組分，吸附于Tenax-TA捕集管，利用熱解析脫附系統在高溫下脫附送入氣-質聯用儀，用外標法對其進行定量分析；氣體中的醛酮類揮發物與DNPH管中的2,4-二硝基苯肼反應，衍生產物用乙腈洗脫后，洗脫液用HPLC/DAD進行分析，采用外標法定量檢測。如圖1所示。

圖1 袋式法采樣示意圖

袋式法測試流程包括：預處理倉老化及背景控制，采樣袋清洗，樣品預處理，樣品放置位置，導管長度，采樣環境溫度，采樣時間間隔，DNPH管洗脫體積，Tenax管及DNPH管儲存時長等幾個步驟，本文將會對如上幾個對袋式法的最終報數結果的影響因素進行逐一分析，并且采取有效的手段提升檢測系統的準確性和穩定性。

1 預處理倉老化時間對測試結果的影響

試驗設計為測試老化不同時間測試艙內背景值。試驗開始時，艙內不放任何物品，先采集艙內背景的VOC及醛酮，然后對倉進行2h/4h/6h/8h/12h的80℃加熱，在各個時間點采集艙內的VOC及醛酮，采集氣體參數體積為：Tenax-TA采集3L，DNPH采集12L，并對其進行上機分析，結果見表1。

表1 不同老化時長測試結果匯總

通過表1可以看出，隨著老化時間的加長，實驗倉背景值會越來越低，但是到達一定時間后，背景值不會發生變化，所以測試完樣品后，必須對倉進行老化實驗，時長要大于4h，才可進行下一批次樣品的測試工作。

2 采樣袋清洗次數對測試結果的影響

試驗設計為，尋找測試完的袋子（2 000L為例），對袋子進行清洗，方法為：采樣袋PVF袋中填充容量約30%即600L的純氮后，用泵將氣體抽空，對袋子清洗次數為5次，每次清洗完袋子，進行充氣1 000L，充氣完成后，輕輕拍打采樣袋，確保袋內氣體混合均勻。采集袋子的VOC及醛酮，采集氣體體積參數為：Tenax-TA采集3L，DNPH采集12L，并對其進行上機分析，結果見表2。

讀寫分離 有的老師在讀寫結合過程中為了讀寫結合而結合，“寫”與“讀”之間的關系顯得很生硬，存在閱讀與寫作分離現象，不能把閱讀、積累、實踐、寫作有機地緊密結合起來，甚至破壞了閱讀情緒，提不起學生的表達欲望。

表2 采樣袋不同清洗次數測試結果匯總

通過表2可以看出，隨著清洗次數的增加，采樣袋背景值會越來越低，但是到達一定次數后（3次），背景值不會發生變化，所有的測試數據都是ND，袋子已經清洗干凈，無殘留；說明測試完樣品后，必須對采樣袋進行清洗操作，清洗次數大于等于3次，才可進行下一批次樣品的測試工作。

3 樣品有無預處理對測試結果的影響

試驗設計為：樣品為2個頂棚（平行樣），測試2 000L袋式法，一個樣品在（23±2）℃ 和相對濕度 （50±5）% 的標準環境下放置（24±1）h進行預處理。另一個樣品沒有經過預處理直接進行加熱測試，測試條件為：沖入1 000L氮氣，采樣倉溫度為60℃±2℃，加熱2h±5min后。加熱完成后，輕輕拍打采樣袋，確保袋內氣體混合均勻。采集袋子的VOC及醛酮，采集氣體體積參數為：Tenax-TA采集3L，DNPH采集12L，并對其進行上機分析，結果見表3。

表3 樣品有無預處理測試結果匯總

以上試驗證明，樣品有無預處理，對于試驗結果影響比較大，所以在測試前，必須仔細閱讀客戶標準，確認是否有預處理，防止測試錯誤。

4 樣品放置位置對測試結果的影響

試驗設計：樣品為2個地毯樣品（平行樣），測試2 000L袋式法，一個樣品暴露面朝上放置在采樣袋中間位置，另一個平行樣，樣品暴露面朝下放置才采樣袋中間位置，測試條件為：沖入1 000L氮氣，采樣倉溫度為60℃±2℃，加熱2h±5min后。加熱完成后，輕輕拍打采樣袋，確保袋內氣體混合均勻。采集袋子的VOC及醛酮，采集氣體體積參數為：Tenax-TA采集3L，DNPH采集12L，并對其進行上機分析，結果見表4。

表4 樣品放置面不同測試結果匯總

對汽車內VOC有貢獻的是樣品暴露在外面，對著乘客及駕駛員的外表面，通過上面試驗得到結論：樣品暴露面朝上或者朝下，對于試驗結果有影響，所以在測試前，必須仔細分辨樣品測試暴露面，防止樣品放錯，造成測試結果錯誤。

5 導管長度對測試結果的影響

試驗設計為：2個前排駕駛座椅樣品（平行樣），測試2000L袋式法，把樣品放置在采樣袋中間位置，一個采樣袋連接導管長度分別為0m/1m，另一個采樣袋連接導管長度分別為2m/3m，測試條件為：沖入1000L氮氣，采樣倉溫度為60±2℃，加熱2h ±5min后。加熱完成后，輕輕拍打采樣袋，確保袋內氣體混合均勻。采集袋子的VOC及醛酮，采集氣體體積參數為：Tenax-TA采集3L，DNPH采集12L，并對其進行上機分析，結果見表5。

表5 導管長度不同測試結果匯總

通過上面試驗得到結論：樣品測試結果都在±20%以內，證明采樣結果比較平行，說明采樣時導管的長短多少，對于試驗結果沒有影響，但是在實際采樣操作過程中，樣品導管不宜太長，方便測試人員采樣即可。

6 采樣環境溫度對測試結果的影響

試驗設計為，空白加標試驗，測試2 000L袋式法，把頂空瓶放置在采樣袋中間位置，進行樣品加標試驗，加標濃度為100μg/m3，分為3批次測試，采樣時的環境溫度分別為15℃/25℃/35℃，測試條件為：沖入1 000L氮氣，采樣倉溫度為60℃±2℃，加熱2h±5min后。加熱完成后，輕輕拍打采樣袋，確保袋內氣體混合均勻。采集袋子的VOC及醛酮，采集氣體體積參數為：Tenax-TA采集3L，DNPH采集12L，并對其進行上機分析，結果見表6。

表6 采樣環境溫度不同測試結果匯總

結果說明：在溫度達到25℃的時候，實驗室加標回收結果最好，離實驗真值最接近，所以在測試樣品時，要控制實驗室的環境溫度，使其達到要求25℃附近

7 采樣時間間隔對測試結果的影響

試驗設計為，樣品為后排座椅，把樣品放置在采樣袋中間位置，測試2 000L袋式法，測試條件為：沖入1 000L氮氣，采樣倉溫度為60℃±2℃，加熱2h±5min后。加熱完成后，輕輕拍打采樣袋，確保袋內氣體混合均勻。分兩個時間段采集采樣袋中的氣體，時間分別為0h/2h。采集氣體體積參數為：Tenax-TA采集3L，DNPH采集12L，并對其進行上機分析，得到結果見表7。

表7 不同采樣時間點測試結果匯總

通過表7可以得出結論：采樣時間的不同，對測試結果數據影響很大，所以測試樣品時，必須遵照測試標準操作：需要加熱完成后就進行采樣，還是需要等到冷卻到室溫再進行采樣，否則會造成測試結果錯誤。

8 DNPH管洗脫體積對測試結果的影響

試驗設計為：樣品為方向盤，放置在采樣袋中間位置，測試2 000L袋式法，測試條件為：沖入1 000L氮氣，采樣倉溫度為60℃±2℃，加熱2h±5min后。加熱完成后，輕輕拍打采樣袋，確保袋內氣體混合均勻。采集袋子的醛酮，采集氣體體積參數為：DNPH采集12L，洗脫體積分別為5mL以及10mL；并對其進行上機分析，結果見表8。

表8 不同DNPH洗脫體積測試結果匯總

通過表8可以看出：洗脫體積的多少，對實驗結果影響不大，但是當被測試的樣品的含量太低的話，有可能會出現未檢出的情況，所以對于DNPH管的洗脫，一般按照洗脫5mL進行實驗前處理，防止出現目標化合物含量太低，未檢出的情況出現。

9 Tenax管及DNPH管儲存時長對測試結果的影響

試驗設計為：樣品為后排座椅，放置在采樣袋中間位置，測試2 000L袋式法，測試條件為：沖入1 000L氮氣，采樣倉溫度為60℃±2℃，加熱2h±5min后。加熱完成后，輕輕拍打采樣袋，確保袋內氣體混合均勻。采集袋子的VOC及醛酮，采集氣體體積參數為：Tenax-TA采集3L，DNPH采集12L，Tenax-TA及DNPH管都采集為5根，并對其進行上機分析，上機日期分別為采樣后0d、3d、5d、7d以及9d，結果見表9。

表9 采樣管保留時間不同測試結果匯總

通過測試結果匯總可以看出：采樣管存放時長對于DNPH管來說，沒有太大的影響，但是對于Tenax-TA來說，在7d內完成數據分析，結果相差不大的，但是如果超過7d，Tenax-TA數據結果會發生改變，所以采樣完成后，需在7d內完成Tenax-TA的分析上機工作。

10 結論

袋式法采樣流程中涉及下面幾個環節：預處理倉老化及背景控制，采樣袋清洗，樣品預處理，樣品放置位置，導管長度，采樣環境溫度，采樣時間間隔，DNPH管洗脫體積，Tenax-Ta管及DNPH管儲存時長。

得到結論為，采樣袋在測試樣品前必須進行清洗操作，清洗次數要大于等于3次，才能把上一次樣品測試殘余背景清除；樣品是否需要進行預處理，需要研讀客戶測試標準，確認是否需要預處理；樣品在采樣帶中的位置需要是暴露面朝上進行測試；導管長度對測試結果影響不大，實際測試過程中，以方便測試人員操作為原則；采樣環境溫度需要控制在25℃的條件下進行；采樣時間需要根據標準要求是加熱完成后立即進行采樣，還是等到樣品冷卻到室溫進行采樣；DNPH管的洗脫體積，如果沒有特殊規定按照5mL洗脫，防止目標化合物含量太低進而檢測不到造成ND出現；Tenax-TA管及DNPH管采樣完成后的儲存時間，在采樣完成后7d完成測試，否則Tenax-TA管測試結果會有偏差。