室內空氣中總揮發性有機物(TVOC)分析方法的研究

戈逸

摘要：本文研究的主要目的是在社會經濟高速發展與環保健康理念不斷普及的背景下，強調研究室內空氣總揮發性有機物分析方法的重要性。通過系統化總結科學的TVOC分析方法，得出相應的分析結論，以輔助改善我國室內空氣環境質量，進而推動國家綠色發展理念的推進，保障人民生命健康并滿足群眾生活生產需要。此次研究選用的是文獻研究法，通過對相應文獻的查找，為文章的分析提供一些理論基礎。

關鍵詞：室內空氣;總揮發性有機物;TVOC;分析方法

Abstract：the main purpose of this paper is to emphasize the importance of the analysis method of total volatile organic compounds in indoor air under the background of the rapid development of social economy and the continuous popularization of the concept of environmental protection and health. Through the systematic summary of scientific TVOC analysis methods，the corresponding analysis conclusions are obtained to help improve China's indoor air environment quality，promote the promotion of the national concept of green development，ensure people's life and health and meet people's living and production needs. This study selects the literature research method. Through the search of the corresponding literature，it provides some theoretical basis for the analysis of the article.

Key words：indoor air;Total volatile organic compounds;TVOC;Analytical method

前言：在我國可持續發展理念中要求經濟效益與環境效益的統一，隨著我國現代化建設腳步的推進，民用及工業建筑工程在城鄉各個區域的數量激增，同時建筑從竣工到投入使用的間隔較短，使得施工建材與內部裝修為建筑室內所帶來的室內空氣污染則對使用者的健康造成巨大影響。TVOC是室內空氣化學污染的主要成分也是衡量室內空氣質量的客觀尺度，目前環保行業對其的檢測與治理多集中與甲醛及苯類物質，但由于我國針對TVOC的相關分析方法較為龐雜，目前亟須對該方面進行科學梳理。因此，本文此次研究的內容和提出的策略對提高室內空氣污染監測治理水平具有理論性意義與現實意義。

1.分析方法

針對TVOC成分的具體構成，以往我國室內環境分析工作主要采用活性炭吸附配合色譜色相分析及分光分度兩種具體方案，以分別應對室內空氣TVOC中的苯類及醛類空氣污染物[1]。TVOC中的苯類污染主要包括三苯物質，該類物質在室內空氣內的漂浮體積較大，可被活性炭吸附，同時其化學性質比較活躍在與二硫化碳進行反應后可在氣相色譜中呈現較為明顯的身份特質。TVOC中的醛類污染主要包括甲醛，該類物質可依據朗博比爾定律，在實際分析過程中呈現出的吸光差異，進而為分光分析創造出相應條件，以完成對室內空氣中的醛類成分的定性及定量工作[2]。但以上這兩類方案在實際分析過程中的局限性也比較明顯：首先這兩類TVOC分析辦法對于分析對象的樣品采集缺乏規范性，受限于室內空氣的流動特性，在實際分析過程中TVOC成分分析的靈敏度將有所損耗;其次以上兩類TVOC分析辦法皆以提高精確度為目的在實際分析過程中引入了物質測核磁時所用氘以代指TVOC分析中實際的峰，而這種辦法會在一定程度上掩蓋新生痕量組份，為分析結果帶來相對誤差;最后，以二硫化碳為代表的有毒性有機化學物質在這兩類分析方案中被普遍使用，此類物質會在分析現場對室內空氣環境進行二次污染，與原本室內空氣環保理念相悖。

伴隨著現代科技的不斷突破，熱脫附氣相色譜聯用技術開始在室內空氣分析中投入使用。該技術使用新型吸附管材代替傳統活性炭吸附，相較于活性炭材料使用的一次性與飽和限制，新型吸附管材的管狀結構結合現代解吸裝置的使用可以實現對目標樣本進行吸附-脫附-分析-吸附流程，以保證在樣本在得到分析的過程前采樣工作的完整性與精確性，直接將分析的靈敏度提升至納克級別[3]。同時該技術結合現代化化學理論突破，將原有室內中的苯、醛兩類污染擴充至國家新標準中提及的九類有機物成分，并對其采用色譜條件分析以提升分析技術的科學性與精細度。

2.1分析步驟

采用液體外標法，將10與100的樣品溶液進行混合，而后將混合后的標準溶液以納克為標準單位通過10微升的進樣器注入到新材質吸附管內部，而后以每分鐘100毫升的速度向管內注入氮氣，在持續注入5分鐘后，對吸附管內密封物質進行色譜離子分析得出VOCs九類物質的成分含量[4]。某次實驗中具體的離子流分析圖示如下圖1所示。

采用精密度實驗法，使用專業微量注射儀器向新材料吸附管內注射5微升的標準樣本溶液，連續注射六根吸附管，標準樣品溶液每毫升液體體積內部含有100微升樣品成分，而后將六根吸附管按順序在全自動熱感脫附儀內進行放置，啟動儀器開關完成室內空氣污染化合物的分析測定，測定結果內容包括TVOC成分的光譜曲線形狀以及根據相關數r與相對標準差共同計算的物質回歸方程式[5]。

2.2分析計算

液體外標及精密度實驗法所獲得的樣品數據及色譜曲線，是TVOC分析中的重要數據支撐，根據污染物現場新生規律與單位面積最大值數額，在實際分析過程中往往以假定計算的方式完成目標環境的現場空白對照，因此樣品分析的規律性與次序感對分析的做種結果起著至關重要的作用。同一場景內目標樣品分析順序如圖2所示。

在樣品分析過程中所涉及的運算公式由樣品標況體積換算、單組分分析濃度計算及總TVOC運算構成。

樣品標況體積換算公式如下：

在該公式中表示體積，指代標準環境狀態下以升為單位室內空氣污染物樣品采樣體積，則單純代指樣品的采樣體積，統一單位為升;表示溫度，指代標準環境狀態下的以開式為單位的運算基準溫度，即273開式，則單純代指與絕對溫度相加后樣品采樣現場溫度開開始即開式;表示氣壓，指代以千帕為單位標準環境下的大氣壓強數值，即101.3千帕，則單純指代空氣污染樣品的采樣時刻壓強，以千帕作為單位。

樣品單組分分析濃度公式如下：

在該公式中指代樣品氣體中的濃度構成，以每立方米內的微克劑量作為濃度單位;指代樣品氣體中的質量構成，以納克作為質量單位;Vs則指代標準環境下所采集樣品的總體積，以升為體積單位，標準環境即氣溫保持在0攝氏度，且大氣壓強位于101.325千帕不變的理想數值下。

樣品總運算公式如下：

該公式表明在標準環境下新材質吸附管體中處于與元素之間的有機污染元素濃度之和即為室內空氣總揮發性有機物濃度數值，其濃度單位采用每立方米內的微克劑量，而對于非標準環境下的采集樣本則具體以甲苯濃度作為總濃度的參比定量。

2.分析結論

樣本采樣通常情況下以10升為固定體積，若在10升單位室內環境空氣氣體內檢出九類污染樣本有效成分則視為目標環境內室內空氣中中揮發有機物超標[6]。

將熱脫附氣相色譜聯用技術投入室內空氣污染檢測實踐，根據國家法律法條及行業標準，在將兩類污染物質擴充為九類后，現階段室內施工中苯類污染物的已經得到較為明顯的控制，三苯物質僅占室內空氣中超標總揮發性有機物質的三成左右。同時技術中所使用的色譜質譜全掃描分析可以在九大類污染物類型的基礎上為室內空氣污染性有機物的最終定性范圍延伸至三百種以上，且該技術可對多數可檢測的污染物采用納克級別完成具體分析，極大程度上地提升了TVOC分析的精密性與廣泛性。

熱脫附氣相色譜聯用技術中精密度實驗法所使用的吸附管的色譜分析是建立在科學化色譜柱選擇的基礎上的，為更好實現對于九大類污染物的獨立分析，該技術在多類型廣譜柱結構中選擇了柱，優先保證室內空氣中總揮發性有機物中的苯類污染物的分析效果。

結束語：對室內空氣中總揮發性有機物（TVOC）的分析方法進行研究是建筑行業現代化發展的必由之路，充分體現了可持續發展理念以人為本的核心主旨，是我國建設環境友好型社會的關鍵切口。通過本文研究得知TVOC分析方法關注于TVOC的樣品的分析步驟以及分析計算，基于此本文最終總結了具體的TVOC分析結論。

參考文獻：

[1]朱劍禾，王逸虹.室內空氣中的TVOC（總揮發性有機物）分析方法的研究[J].環境研究與監測，2004，017（002）：12-13.

[2]陳穎毅.論室內空氣中總揮發性有機物（TVOC）分析方法[J].城市建設理論研究：電子版，2011（36）.

[3]梁敏娟.室內空氣中總揮發性有機物TVOC的研究[J].中國化工貿易，2018，010（025）：246，248.

[4]張英俊.室內空氣中總揮發性有機物（TVOC）分析要點[J].經濟技術協作信息，2008（7）：82-82.

[5]傅瑛，王亦軍，張鳳艷.室內空氣中總揮發性有機物（TVOC）檢驗方法的探索[J].分析測試技術與儀器，2012（01）：47-56.

[6]彭燕，陳迪云，王伯光，等.部分賓館室內揮發性有機物（VOCs）的初步研究[J].廣州大學學報：自然科學版，2002（05）：22-26.