民用建筑室內環境污染物采樣的影響因素

【摘 要】通過對采樣方法、采樣儀器、采樣環境條件、采樣點的布置及樣品儲存等方面分析了對民用建筑室內環境污染物采樣的影響因素，提出了不同環境條件下采樣時的應對措施。

【關鍵詞】采樣方法；恒流采樣儀；室外溫度；夏熱冬冷；采樣時間

1、引言

于2011年6月1日實施的GB50325- 2010《民用建筑室內環境污染控制規范》規定對新建、擴建和改建的民用建筑工程驗收時必須進行室內環境污染物甲醛、氨、苯、TVOC和氡的檢測。實際工作中對氡的測量一般采用現場儀器直讀，不涉及采樣環節。除氡以外四項污染物的采集是室內環境污染物綜合評定步驟中非常重要的環節，如果樣品采集方式方法不正確，即使是經驗豐富的分析人員采用先進分析儀器和準確的分析方法，也無法反映出驗收現場污染物的真實值。采樣人員應當根據氣體污染物的存在狀態、濃度、物化性質等選用適合的采樣方法和采樣儀器，然后根據驗收現場建筑物的實際情況合理的選擇好具有代表性的采樣點，并做好采樣記錄。

2、采樣方法

室內空氣污染物的濃度一般都比較低，故一般使用濃縮采樣法進行采集。甲醛和氨分別按照GB/T18204.26和GB/T18204.25中規定的液體吸收法進行采集；苯和TVOC按照GB50325-2010附錄F、G中規定的固體吸附法進行采集。

2.1液體吸收法

2.1.1原理

液體吸收法是用一個氣體吸收管，內裝吸收液，后面連接抽氣裝置，以一定的氣體流量，通過吸收管抽入空氣樣品。當空氣通過吸收液時，在氣泡和液體的界面上，被測組分的分子由于溶解作用或化學反應很快進入吸收液中。同時氣泡中間的氣體因存在濃度梯度而運動速度加快，能迅速擴散到氣-液界面上[1]。因此，整個氣泡中被測氣體分子很快被溶液吸收。采樣結束后倒出吸收液，分析吸收液中被測組分的含量，根據采樣體積和含量計算室內空氣中污染物的濃度。

2.1.2吸收液

吸收液的選擇原則是與被采樣的物質發生化學反應快或對其溶解度大；污染物被吸收后要有足夠的穩定時間；吸收液毒性小、易于購買且價格低。酚試劑分光光度法測定甲醛中使用的吸收液為酚試劑水溶液，靛酚藍分光光度法和納試劑分光光法測定氨中使用的吸收液為0.005mol/L的H2SO4水溶液。

2.1.3收集器

增大被采氣體與吸收液的接觸面積的有效措施是選用適宜的收集器。常用的收集器有氣泡吸收管、沖擊式吸收管和多孔篩板吸收瓶。由于甲醛和氨非氣溶膠形態物質，一般選用價格低廉的氣泡吸收管即可。

2.2固體吸附法

采樣器用一根玻璃管內裝顆粒狀填充劑制成。采樣時，讓氣體以一定流速通過填充柱，被測組分因吸附作用滯留在填充劑上，從而達到富集濃縮采集樣品的目的。采樣后，通過熱解析或溶劑洗脫，使被測組分從填充劑上釋放出來進行測定。苯采用活性炭為填充劑的采樣器采集，TVOC采用Tenax-TA高分子多孔微球為填充劑的采樣器采集。

TVOC中本身就有苯一項，為什么不用Tenax-TA采樣管采集苯污染物呢？因為隨著從低溫到室溫的溫度增加，苯吸附作用迅速降低（穿透），也就是說，當使用Tenax-TA吸附管在20—30℃取樣時，苯因穿透吸附管而大量流失，分析結果將大大減小。活性炭管對苯的回收率一般情況下均高于95%。不同溫度、采樣流速、采樣時間下Tenax-TA管對苯的回收率試驗結果，見表1。

表1 Tenax-TA管對苯的回收率

采樣條件 Tenax-TA采樣管采樣溫度℃采樣流速ml/min采樣時間min

420305510025050081220

苯回收率%>95≈60<4095907639928768

由表1可見，不可用Tenax-TA管采集TVOC中苯的數據代表空氣中苯的情況，空氣中苯的取樣測量應采用活性炭采樣管的方法。

3、采樣儀器

采樣儀器應兼具流量顯示和采樣動力功能，氣體流量是計算采集氣體體積的必要參數。一般常用采樣儀有轉子流量計大氣采樣儀和數字恒流大氣采樣儀。

3.1轉子流量計大氣采樣儀

此種大氣采樣儀利用流量計讀取氣體流量。轉子流量計是由一個上粗下細的錐形玻璃管和一個金屬轉子組成，當氣體由玻璃管下端進入時，由于轉子下端的環形孔隙截面積大于轉子上端的環形孔隙截面積，轉子下端的氣體流速小于上端的流速，下端壓力大于上端，使轉子上升，直到上升到上下兩端壓力差與轉子的的重量相等，轉自停住上下不移動。氣體流量越大，轉子升的越高，可直接從轉子上沿位置讀出流量。流量從0-2L可調。

3.2恒流大氣采樣儀

此種大氣采樣儀通過采樣儀內置氣流質量傳感器對流量信號進行采集，通過調節電壓輸入輸出信號換算，進而控制氣泵。精度相對比較高，但成本也較高[3]。

流量范圍包含0.5 L/min ，并且當流量0.5L/min時，能克服5kPa～10kPa之間的阻力，負載時用皂膜流量計校準系統流量，相對偏差應不大于±5%。

3.3適用范圍

轉子流量計大氣采樣儀適用于采集甲醛和氨，有條件的實驗室也可用恒流采樣儀采集甲醛，采集苯和TVOC應用恒流采樣器。一般浮子流量計式采樣器顯示的流量不真實是影響苯和TVOC測量結果的主要因素。以QC-2轉子型大氣采樣儀為例，在不同氣體流量下用皂膜流量計進行測量空載和負載活性炭管、Tenax-TA管狀態下的實際流量，結果見表2。

表2 不同氣體流量下采樣儀空載和負載活性炭管、Tenax-TA管狀態下的實際流量

顯示流量L/min

測試內容0.10.20.30.40.50.81

測前空載0.1180.2070.3050.3930.5220.8281.043

測后空載0.1180.2090.3060.3910.5200.8261.041

空載平均值0.1180.2080.3060.3920.5210.8271.042

活性炭管10.1110.2010.2920.3870.4950.7730.885

活性炭管20.1100.1950.2960.3820.4710.7550.864

活性炭管30.1140.1930.2930.3750.4830.7620.870

活性炭管均值0.1120.1960.2940.3810.4830.7630.873

Tenax-TA10.1100.2020.2990.3780.4820.7410.853

Tenax-TA20.1140.1950.3010.3850.4860.7600.846

Tenax-TA30.1130.1980.2800.3660.4650.7050.835

Tenax-TA均值0.1120.1980.2930.3760.4780.7350.845

從以上數據可以看出，由于吸附管的個體差異，在流速0.1～1L/min 變化時，隨著顯示流速的增加，與真實流速差異有增大趨勢：顯示流速在0.4L/min以下時，真實流速差異基本在10%以內；顯示流速達到0.5～1L/min時，真實流速差異達20%左右。所以2010版的GB50325規范規定對苯和TVOC的采集要求使用恒流采樣儀。

4、采樣環境

4.1溫度、濕度、大氣壓

對于大多數氣體污染物而言，當溫度較高、濕度低的時候更容易揮發，造成室內該項污染物濃度升高。大氣壓力會影響采集氣體的體積，從而影響濃度。

對于夏熱冬冷地區，四季溫差及室內外溫差較大。當室內溫度超出20℃，對于苯及TVOC這些沸點低的有機污染物，吸附管內固體填充劑難以對其阻留完全，采樣效率大大下降。這時就需要采用吸附管外套冷阱的辦法，對污染物進行低溫凝聚，稱為低溫冷凝法[2]。將吸附管插入冷阱中，當空氣樣品流經吸附管時，被測物質因冷凝而凝結在采樣管底部。由于空氣中的水蒸氣、二氧化碳等氣體也會同時冷凝下來，因此在樣品進入吸附管之前，應當裝上堿石棉、氫氧化鉀、氯化鈣等的過濾器。

4.2室外空氣質量

室內空氣污染不僅來源于室內的墻面粉刷、內門油漆、外加劑、廚房衛生間使用的防水涂料等方面，也會由室外滲入。因此當室外環境存在污染源時，室內相應的污染物的濃度有可能較高。GB50325在于控制室內產生的污染，扣除（除氡外）室外空氣空白值可以突出控制建筑材料和裝修材料所產生的污染。

室外空氣空白（本底值）樣品的采集應注意選擇在上風向，選取適當地點的適當高度進行（注意避免地面附近污染源，如下水道、化糞池等），并與室內樣品同步采集。

有些工程確實需要冬季驗收時，室內由于供暖而溫度適于采樣，室外溫度低于0℃而不適用于液體吸收液方法采集本底值。由于苯和TVOC一般在5℃以下就已經凝聚，甲醛和氨濃度也會隨溫度的下降而降低很多，此時的空白值可用兩個空白吸附管和兩組空白吸收液平行試驗的均值代替。

5、采樣點的布置

5.1檢測條件

民用建筑工程室內環境污染物濃度檢測時，對采用集中空調的民用建筑工程，應在空調正常運轉的條件下進行；對采用自然通風的民用建筑工程，檢測應在對外門窗關閉 1h 后進行；氡濃度檢測時，應在對外門窗關閉 24h 后進行。

5.2 采樣布點

民用建筑工程驗收時，應抽取有代表性的房間，抽檢數量不少于總房間數5%，每個建筑單體不得少于3間；房間總數少于3間時，應全數檢測。凡進行了樣板間檢測且結果全部合格的工程，抽檢數量減半并不得少于三間；檢測點數因房間使用面積的不同而不同，<50m2房間檢測點數為1個；≥50 m2且<100 m2房間檢測點數為2個；≥100 m2且<500 m2房間檢測點數為不少于3個；≥500 m2且<1000 m2房間檢測點數為不少于5個；≥1000 m2且<3000 m2房間檢測點數為不少于6個；≥3000 m2房間檢測點數每1000 m2不少于3個[4]。

采樣布點應考慮現場的平面、立面布局，高層建筑立體布點應有上、中、下三個監測平面，并分別在三個平面上布點；房間采樣點2個及以上時，應采用對角線、斜線、梅花狀布點的方法；環境污染物濃度現場檢測點應距內墻面不小于0.5m，距樓地面高度與人的呼吸帶高度一致，在0.8m～1.5m之間；檢測點應均勻分布，并離開門窗一定距離，以免局部微小氣候造成影響，避開通風道和通風口。

6、采樣時間及儲存

6.1采樣時間

甲醛的采集，用內裝5ml吸收液的氣泡吸收管，以流量0.5L/min，采集20min，采氣量約10L；氨的采集，用內裝10ml吸收液的氣泡吸收管，以流量0.5L/min，采集10min，采氣量約5L；苯和TVOC的采集應使采樣管與空氣采樣器入氣口垂直連接，調節流量0.5L/min的范圍內，采集20min，采氣量約10L。

6.2儲存

甲醛和氨采集完成后的吸收液應及時完全轉移至潔凈的10ml具塞閉塞管中，標明序號，以封口膜封口，并于24h內交由分析人員分析。苯和TVOC采樣后取下吸附管，應旋緊兩端橡膠帽，并封上封口膜，標明兩端序號標識，放入具塞閉塞管中再次密封，苯樣品可保存5d，TVOC樣品可保存14d。

7、結論

綜上所訴對室內空氣污染物采樣時的影響因素包括采樣方法、采樣儀器、采樣環境條件、現場布點及采樣結束后的樣品保存等。平時注意對采樣儀的保養，并在使用前對每個采樣儀進行空載、負載時流量的校準；對采樣儀定期校準檢定， 保證其有良好的工作狀態；在空氣濕度較大、溫度較高的條件下采樣時， 采樣管應與冷阱和干燥管聯合使用[5]。加強操作技能和經驗積累， 選擇合理的采樣點位置，確保采集樣品的純凈性和真實性。

參考文獻：

[1]王德才主編，室內裝飾裝修材料有害物質監測，人民衛生出版社[M]，2006.12.370-381

[2]遲長濤主編，空氣監測技術問答，化學工業出版社[M]，2006.8.56-57

[3]陳薇，數字式大氣采樣儀的研制，河北科技大學學位論文[D]，2011.5.3-4

[4]GB50325-2010， 民用建筑室內環境污染控制規范[S]，2011.6.19-20

[5]周中平主編，室內污染檢測與控制，化學工業出版社[M]，2002.5.140-143