徽章式被動采樣器測定空氣中甲醛性能評價試驗方案

梁 冰

河南省建筑科學研究院有限公司（450052）

用泵的采樣方法作為標準方法與徽章被動式采樣器平行配對采樣進行比較，從而得出兩種方法在測定空氣中的甲醛濃度時測定結果是否存在系統誤差。

1 試驗方案原理

設計一個相對恒定溫度、濕度、空氣流速，且空氣中含有一定甲醛濃度的環境，將徽章式被動采樣器至于其中，暴露一定時間，同時用有泵采樣器在這一段暴露時間內對這一環境中的空氣進行采樣，比較兩種方法所測結果，并進行統計評價。

2 試驗裝置介紹

為使試驗結果數據可靠，最重要的一點是要保證在徽章式被動采樣器暴露采樣的過程中，環境空氣中的甲醛濃度保持相對穩定，為此，我們設計了一套試驗裝置。這套試驗裝置由帶有轉動支架的暴露腔、標準氣體發生裝置、測溫測試以及甲醛濃度測定裝置組成，現分別作如下介紹。

2.1 暴露腔

暴露腔是一個內徑約21 cm，高約120 cm的玻璃圓筒,因徽章式被動采樣器要至于其中暴露采樣，故稱為暴露腔。在暴露腔的側壁兩邊，分別設計有4個孔,是用于測定氣體濃度的采樣孔和測定溫度、相對濕度和風速的測頭插入孔。中軸安裝一個由橫速電機帶動的不銹鋼轉動支架，徽章式采樣器懸掛在支架各層的框架上，調節電機轉速，可使采樣器以不同的轉動速度暴露采樣。暴露腔的下端有一進氣口，恒定濃度的甲醛氣體由此進入，經過擋流板進入暴露腔。尾氣從上端兩個排氣孔排出至室外。

2.2 標準氣體發生裝置

暴露腔的底部要不斷通入一定濃度的甲醛標準氣體，保證暴露腔內甲醛氣體的濃度恒定，從而保證徽章式采樣器的長時間累積采樣濃度與有泵采樣器的短時累積采樣濃度有可比性。

我們設計采用擴散管的方法，利用小型環境測試艙，來得到恒定濃度的甲醛標準氣體。具體方法是在艙內放置一定規格尺寸的甲醛擴散瓶，控制艙內的溫度、濕度、空氣流速和換氣率，經過一段時間的運行，艙內甲醛濃度即會達到平衡。當通過測定艙內甲醛濃度達到平衡后，將艙內氣體引入暴露腔內。通過調節艙內的換氣率，可得到不同濃度的甲醛標準氣體。進入環境艙內的氣體是經過空氣凈化器除去被測組分和干擾組分的潔凈空氣。

2.3 溫度、濕度、風速的測定

將暴露腔放在一個溫度、濕度相對穩定的房間中，用空調調節房間的溫度與標準氣體的溫度一致，以減小腔內氣體的質量濃度變化，用溫度計測量暴露腔中的溫度。腔內氣體來自環境艙中，故濕度也可保持相對穩定。暴露腔中徽章采樣器表面的空氣流速可通過調節不銹鋼轉動支架的轉速來調節，用熱電球式風速儀測定風速。

2.4 暴露腔中甲醛氣體濃度的測定

暴露腔中甲醛氣體濃度的測定采用雙氣路大氣采樣儀采樣，后用酚試劑分光光度法測定。采樣過程中,保證采樣流量穩定，采樣流量誤差小于2%。

3 測定方法

在暴露腔中供給高、中、低三種不同濃度的標準氣體，濃度范圍大概為0.06 mg/m3、0.15 mg/m3、0.30 mg/m3水平的標準氣體，每個濃度點放置6個徽章式采樣器，暴露時間采用12 h。在這12 h內用有泵采樣器分別間隔一定時間，采樣3次，用酚試劑分光光度法測定暴露腔內甲醛氣體濃度。徽章式采樣器采樣12 h后，取出按規定密封，寄往相關實驗室分析。

4 實驗儀器、設備、藥品

1）小型環境測試艙:河南建筑科學研究院制造，根據需要可改變艙內的溫度、濕度、換氣率等實驗條件。

2）甲醛徽章式采樣器:美國ACS公司制造。

3）甲醛氣體擴散裝置:自己設計。選用一玻璃比重瓶（40 mL，瓶口尺寸直徑9 mm，瓶口高10 mm，作為氣體擴散瓶，去掉塞子，內裝一定量（20 mL）的甲醛溶液（采用市售的分析純甲醛溶液,濃度約36%～37%），因比重瓶的口徑一定，在保持瓶口上方的空氣流速一定,艙內的溫度（23±0.5） ℃一定、濕度（45±5）%一定的條件下,瓶內甲醛溶液的揮發相對恒定，即能得到一個單位時間內甲醛釋放量基本穩定的甲醛污染物釋放裝置。

4）雙氣路大氣采樣器:TL-2型，鄭州奧林科技有限公司生產。用10 mL規格大型氣泡采樣管對艙內空氣采樣。該采樣器的采樣流量為標態下的采樣流量。

5）酚試劑（10 g/瓶 ）:產地為美國。

6）可見光分光光度計:型號為7230G，上海精密科學儀器廠生產。

7）甲醛標準溶液（100 mg/L）:國家環境保護總局標準樣品研究所生產。

8）暴露腔:自己設計。

5 實驗步驟

1）甲醛標準氣體的發生

將小型環境測試艙調節溫度（23±0.5）℃，濕度（45%±5%），進、出氣口流量 4 m3/h，當艙內條件穩定后，將甲醛擴散瓶放入環境艙內，每隔3 h測一次艙內濃度。測艙內濃度采用與測暴露腔內甲醛氣體濃度的方法一樣，均為酚試劑分光光度法。當艙內甲醛濃度連續兩次濃度測定值相差小于5%時，認為艙內甲醛氣體濃度達到平衡。這一時間大約需要48 h。

2）調節放置暴露腔房間內溫度為23℃，將艙內平衡后的氣體通過泵、流量計引入暴露腔，控制進氣流量10 L/min，調節轉動支架轉速，使艙內空氣流速為20 cm/min。待置換完腔內氣體后，將徽章式采樣器放入暴露腔，開始記時 。

3）從暴露采樣開始記時，分別于3小時、7小時、11小時后從暴露腔側面的兩個采樣孔分別采樣，采樣采用數顯恒流采樣器采樣（該采樣器的采樣流量已校正到標況下），采樣流量500 mL/min，采樣流量誤差小于2%，采樣20 min。吸收管為10 mL大型氣泡吸收管，內裝5 mL酚試劑吸收液。每次采樣取上下兩個采樣孔測定值的平均值，暴露腔內濃度取三次采樣測得值的平均值。

4）采樣后用酚試劑分光光度法分析，分析前需做甲醛標準曲線，做甲醛標準曲線所用的甲醛標準溶液采用國家環境保護總局標準樣品研究所生產的100 mL/L甲醛標準溶液。

5）調節環境測試艙的換氣率（通過調節進、出氣口流量），可得到不同濃度的甲醛標準氣體，重復第1～4步的操作。

6 干擾實驗

實驗方案同上，所不同的是在環境艙內加上干擾物苯和氨，方法是在兩個擴散瓶中分別加入苯和氨置于環境艙中。

7 數據分析

采用統計學的配對t檢驗方法，判斷徽章式被動采樣器與標準方法（主動式采樣方法）的測定值之間是否有顯著性差異。

兩個方法配對測定值之差值（di）和其平均值d，以及差值的標準差（Sd）和t值。xi和xoi分別為配對的徽章式被動采樣器和標準方法測定值，n為配對測定次數。

查 t值分布表中 t0.05，n-1值。若 t＜t0.05，n-1，表明這兩個方法測定值沒有顯著性差異（置信度水平95%），也就是說這兩個方法之間不存在系統誤差。