室內空氣中TVOC檢測方法及控制研究

作者簡介：王瑩（1995—），女，碩士，工程師，研究方向為室內環境空氣中污染物濃度檢測。

摘要：隨著人們在室內生活、工作和休息的時間不斷增加，室內空氣質量在現代社會中備受重視。本文的主要目標是研究室內空氣中TVOC的檢測方法和控制措施，通過傳統的檢測方法和先進的檢測技術以及傳感器技術在TVOC檢測中的應用可以改善室內環境質量，保護人們的健康和提升生活質量。通過深入了解TVOC的來源、影響和處理方法，可以更好地應對室內空氣質量問題，創造更加健康和宜居的室內環境。

關鍵詞：室內空氣" "TVOC檢測方法" "TVOC控制" "室內材料

中圖分類號：X51

Abstract： As people spend more time living， working and resting indoors， indoor air quality is highly valued in modern society. The main objective of this article is to study the detection methods and control measures of TVOC in indoor air. The application of traditional detection methods and advanced detection and sensor technologies in TVOC detection can improve indoor environmental quality， protect people's health and enhance their quality of life. By a deep understanding of the source， impact and treatment method of TVOC， we can better address indoor air quality issues and create the healthier and more livable indoor environment.

Key Words： Indoor air; TVOC detection method; TVOC control; Indoor material

室內環境的質量對個體的健康和舒適感產生深遠的影響。然而，室內空氣質量問題經常被忽視，尤其是與揮發性有機化合物（TVOC）的相關性，這是室內空氣中的一個主要污染源。TVOC是一類多種多樣的有機化合物，包括甲醛、苯、甲苯、二甲苯、乙醛和各種溶劑等，它們可以來自室內裝修材料、家具、清潔劑、印刷機、電子設備和各種其他常見源頭。TVOC不僅對室內環境質量構成威脅，還可能引發一系列健康問題，如過敏反應、呼吸道感染、頭痛、眼疼和惡心等癥狀。此外，一些長期接觸高TVOC水平的研究還表明，它們可能導致慢性健康問題，如癌癥。因此了解、監測和控制室內空氣中的TVOC變得至關重要。

1 TVOC對健康的影響

首先，TVOC可以引發一系列急性健康問題。人們暴露在高TVOC水平的室內環境中可能出現頭痛、眼睛和喉嚨的刺激感、呼吸急促、惡心、嘔吐和眩暈等癥狀，這些急性反應通常是由有機化合物刺激呼吸道黏膜和神經系統引起的[1]。其次，它們在室內空氣中的積累可能導致一系列不良影響。另外，TVOC對特定人群，如兒童、老年人和免疫系統較為脆弱的個體，具有更大的危害。兒童特別容易受到TVOC的影響，因為他們的生長器官和免疫系統尚未充分發育，這可能導致長期的健康問題。老年人則可能更容易因TVOC引起的健康問題而惡化。

2 室內TVOC的監測和標準

首先，為了評估室內空氣質量，必須采用合適的監測方法來測定TVOC濃度。傳統監測方法包括使用氣相色譜質譜法和氣相色譜熒光檢測法等實驗室分析技術，它們提供了高精度

和高靈敏度的數據。然而，這些方法通常需要昂貴的設備和專業知識，不適用于實時監測和長期跟蹤。其次，隨著科技的發展，現代監測方法也包括了基于傳感器技術的設備，如氣體傳感器和電子鼻，這些設備可以實時監測TVOC濃度，為用戶提供快速的反饋，有助于及時采取控制措施[2]。部分智能手機應用程序也可以連接到專門的TVOC傳感器，將監測數據直接呈現給用戶，使其能夠更好地了解室內空氣質量。第三，室內TVOC的監測必須根據相關標準進行。各國和地區通常制定了特定的室內空氣質量標準，規定了TVOC濃度的上限限值，以確保人們在室內環境中不受危害。

3 TVOC檢測方法

3.1傳統檢測方法

TVOC檢測是確保室內空氣質量的重要一環，傳統檢測方法通常涵蓋了一系列實驗室分析技術，以測定室內空氣中的TVOC濃度。氣相色譜質譜法是一種高度精確和靈敏的分析方法，常用于TVOC濃度的測定。樣品的氣體相被注入氣相色譜儀，然后通過質譜儀進行分析，以確定不同有機化合物的種類和濃度，這是一種高度準確的方法，但需要昂貴的儀器和專業技能，通常在實驗室中使用。氣相色譜熒光檢測法是另一種傳統的氣相色譜方法，它使用熒光檢測器（FID）來測量揮發性有機化合物。該方法通常更快速和經濟，但不如氣相色譜質譜法那樣具有高靈敏度和分析能力。氣相色譜電子捕獲檢測法是使用電子捕獲檢測器（ECD），它對一些特定的揮發性有機化合物，如氯化物和溴化物，有較高的選擇性，該方法通常用于檢測具有特定功能團的有機化合物。高效液相色譜法（HPLC）主要用于液體樣品的分析，HPLC也可以用于TVOC檢測，特別是液態樣品，這種方法使用高效液相色譜儀，以分離和測量揮發性有機化合物。硅膠采樣管法涉及將室內空氣通過硅膠采樣管中，硅膠會吸附TVOC。然后采樣管被送入實驗室進行分析，以測量吸附的有機化合物的濃度，這是一種相對簡單的方法，但需要一定時間來完成[3]。需要注意的是，傳統的TVOC檢測方法通常需要專業的儀器和培訓有關技術人員進行操作，因此不適合實時或現場監測。然而，它們提供了高精確度和可靠性的數據，特別適用于科研、法律法規遵從和特殊環境下的分析需求。

3.2先進檢測技術

除了傳統的TVOC檢測方法，現代技術和傳感器技術的發展為TVOC監測提供了更便捷、實時和經濟的解決方案。光纖傳感器是一種基于光學原理的檢測方法，利用涂有特定吸附材料的光纖來檢測TVOC。當有機化合物吸附到光纖上時，它們會改變光的傳播特性，從而可以通過測量光信號的變化來確定TVOC濃度，這種技術具有實時性、靈敏度高和可部署性強的特點，適用于連續監測。電化學傳感器利用特定電極材料與TVOC之間的電化學反應來測量其濃度，這種技術常用于便攜式和嵌入式監測設備中，因為它們具有快速響應和低成本的特點。質譜傳感器是一種基于質譜原理的傳感器，能夠通過飛行時間法或質荷比法來檢測TVOC的種類和濃度，這種技術通常用于高精確度和高靈敏度的應用，如實驗室研究和高要求的工業環境。納米傳感器是一種新興技術，使用納米材料來檢測TVOC，這些納米材料具有大表面積，可以吸附更多的有機化合物，從而提高檢測靈敏度。納米傳感器通常更小巧，適用于嵌入式監測設備。紅外吸收光譜法是一種非侵入性的檢測方法，通過測量特定波長的紅外光被TVOC吸收的程度來確定其濃度，這種技術通常用于連續監測，特別適用于工業過程和室內空氣質量監測。這些先進的TVOC檢測技術具有不同的特點和應用場景，可以根據需要選擇適合的方法，它們提供了更多的選擇，以滿足不同環境和應用的監測需求，同時提供了更便捷和實時的數據，有助于更好地了解和管理室內空氣質量[4]。

3.3傳感器技術在TVOC檢測中的應用

傳感器技術具有廣泛的應用領域，為用戶提供了實時、經濟和便攜的TVOC監測解決方案。首先，傳感器技術的主要優勢之一是實時性。傳感器能夠迅速捕獲和反饋TVOC濃度的變化，因此用戶可以即時了解室內空氣質量的情況，這對于檢測和解決TVOC波動的問題，如在裝修或清潔時，提供了關鍵的信息。其次，傳感器技術通常具有較低的成本，這使得它們適用于大規模監測、便攜設備和智能家居系統。因此，個人、企業和政府機構都能夠輕松獲得和使用TVOC傳感器，以監測和改善室內空氣質量。另外，這些傳感器通常非常緊湊和便攜，用戶可以攜帶它們到不同的地方進行監測，而不受時間和地點的限制，這對于在室內、辦公場所、學校、工業環境以及交通工具中進行實時監測都非常有幫助。傳感器技術的應用還包括嵌入式監測系統，這些系統可以集成到建筑管理系統中，以實現自動控制和通知，以確保室內空氣質量始終處于可接受的水平。例如：當TVOC濃度超出限定值時，系統可以自動觸發通風系統或警報，以保障室內環境的質量。此外，部分TVOC傳感器還配備了無線通信功能，使其能夠實現遠程監測和數據采集，這對于分散地點或需要遙測監測的應用非常有用，如監控工業廠房中的揮發性有機化合物排放。

4 TVOC控制研究

4.1室內通風

首先，室內通風的原理是通過提供新鮮空氣并排除污染的室內空氣，以降低TVOC濃度。新鮮空氣中TVOC濃度通常較低，因此通風可以有效地稀釋室內的有機化合物，減少它們的濃度。定期通風對于降低TVOC濃度特別有助于解決裝修、清潔和烹飪等活動后的污染。其次，室內通風的有效性取決于多個因素，包括通風率、通風系統的設計和運行方式。高通風率通常意味著更頻繁的室內空氣更新，但也可能導致能源浪費。因此，在控制TVOC時，通風率需要在室內空氣質量和能源消耗之間進行權衡。高效的通風系統，如熱交換通風，可以在新鮮空氣進入室內時回收熱量，減少能源浪費。此外，室內通風的時機也非常關鍵。定期通風，特別是在室內污染源活動后，如裝修后或清潔后，是非常重要的。此外，根據地理位置和氣候條件，夜間通風可能更有效，因為夜間空氣通常較為清新。還需要考慮室內通風的質量。通風要保持室內的舒適溫度和濕度，以避免不適和健康問題，通風系統的濾網也可以用于過濾空氣中的顆粒物和TVOC，提高室內空氣質量[5]。最后，室內通風的智能化和自動化系統的發展使得控制TVOC更加智能化和便捷。通過使用傳感器來監測TVOC濃度，通風系統可以根據實際需求自動調整通風率，以提供更有效的控制。

4.2氣味掩蓋劑和空氣凈化器

氣味掩蓋劑和空氣凈化器是在TVOC控制研究中廣泛應用的兩種方法，它們可以有效改善室內空氣質量。氣味掩蓋劑是一種常見的TVOC控制方法，它們通過釋放具有愉悅氣味的物質來覆蓋或掩蓋室內的不良氣味，這些物質通常是香氣的化學物質，如芳香油或花香精油，它們可以創造出愉悅的氣味，同時掩蓋有機化合物的異味。氣味掩蓋劑的優點在于它們能夠迅速改善室內空氣的感知質量，讓人們感覺更加舒適。然而，這種方法并不真正消除TVOC，而只是遮掩了它們的氣味，因此不能完全解決污染源的問題。使用氣味掩蓋劑時需要注意，不要過度使用，以免引發其他過敏或健康問題。

空氣凈化器是另一種常用的TVOC控制工具，特別是用于過濾室內空氣中的有害顆粒和有機化合物，這些設備通過一系列過濾器，如HEPA（高效顆粒捕獲）過濾器、活性炭過濾器和光觸媒過濾器等，來清潔空氣中的顆粒和化學物質。空氣凈化器的優勢在于它們可以有效地去除室內空氣中的TVOC，而不僅僅是掩蓋氣味。HEPA過濾器可以捕獲微小的顆粒物，而活性炭過濾器可以吸附揮發性有機化合物，包括TVOC。部分空氣凈化器還配備了光觸媒過濾器，用于分解和氧化有機污染物。使用空氣凈化器時需要選擇適合室內空間大小和所需過濾性能的型號，以確保它們有效地去除TVOC6]。空氣凈化器的過濾器需要定期更換，以保持其效能。

4.3室內材料的選擇

在控制室內TVOC的水平方面，選擇合適的室內材料至關重要。選擇材料時，考慮其TVOC排放水平。如低揮發性有機化合物涂料、地板材料、墻紙和粘合劑，可以減少室內TVOC濃度。選擇具有低TVOC標簽的產品，這些標簽通常由政府或獨立認證機構頒發。部分環保材料，如回收木材、可持續材料和無甲醛的建材，可以減少TVOC污染的風險，這些材料對于降低室內空氣質量問題非常有幫助。確保所選材料沒有有毒物質，如鉛、鎘、汞等，這些物質可能會揮發到室內空氣中引起健康問題。選擇實木家具而非復合板家具，因為后者通常使用膠合劑含有較多VOCs，而實木家具通常具有較低的VOCs排放.

5結語

綜上所述，TVOC對健康的影響是不可忽視的，從急性癥狀到潛在的長期健康問題都需要人們認真的關注和采取一定的控制措施。室內TVOC的監測和標準為維護健康和舒適的室內環境提供了指導和方向。傳統的TVOC檢測方法提供了高精度的數據，但需要昂貴的設備和專業知識。現代傳感器技術為實時監測和便捷的TVOC控制提供了更多的選擇，這些傳感器可以在不同的應用中發揮作用，包括從個人用途到工業環境。而室內通風和空氣凈化器可以幫助改善室內控制質量，同時通過選擇低VOCs、環保和無毒的材料，可以創造更健康和宜居的室內環境。

參考文獻

[1] 黃育夫，習濤.空調搭載TVOC傳感器的研究及應用[J].家電科技，2021（S1）：220-225.

[2] 吳慧.室內空氣中總揮發性有機化合物（TVOC）的檢測技術[J].中國新技術新產品，2020（12）：117-119.

[3] 陳文博. 基于云平臺的實驗室氣體環境監測系統研究[D].西安：西京學院，2022.

[4] 劉建平. 裝修居室空氣質量調查及檢測技術優化[D].長沙：中南大學，2022.

[5] 葛小燕.氣相色譜儀在室內環境檢測中的應用研究[J].山東化工，2022，51（20）：192-194.

[6] 王忠展.一種雙電磁波譜協同的智能空氣凈化系統[D]. 杭州：杭州電子科技大學，2022.