居室中甲醛氣體的檢測(cè)和降解研究

黃文 張青

摘要：指出了現(xiàn)有的甲醛檢測(cè)方法有高效液相色譜法（HPLC）、氣相色譜法（GC）、質(zhì)譜法（MS）、分光光度法、熒光分析法、電化學(xué)分析法、電化學(xué)發(fā)光分析法、比色法等。利用這些甲醛檢測(cè)方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)居室內(nèi)甲醛氣體的簡(jiǎn)單、快速、靈敏的檢測(cè)，并運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕到夥椒▽⑵浣到猓詫?shí)現(xiàn)對(duì)甲醛的防治治理。

關(guān)鍵詞：甲醛氣體；檢測(cè)；降解；身體健康

中圖分類(lèi)號(hào)：X51

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2016）08005602

1 前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，家庭居室裝修成為一種時(shí)尚之風(fēng)。然而，在追求更高居家的舒適和美觀的同時(shí)，裝修和家具帶來(lái)的室內(nèi)空氣污染也成為一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題[1，2]。世界衛(wèi)生組織公布的《2002 年世界衛(wèi)生報(bào)告》將室內(nèi)污染列為人類(lèi)健康的十大威脅之一。如何簡(jiǎn)單快速地檢測(cè)居室空氣中甲醛的含量是否超標(biāo)，超標(biāo)后如何快速?gòu)氐浊宄蔀槿藗冴P(guān)注的重點(diǎn)。

甲醛是一種無(wú)色、易溶于水、有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體化合物，對(duì)人體危害極大。居室中的建筑材料、家具、地面墻壁材料及許多日用消費(fèi)品都會(huì)釋放出一定的甲醛。甲醛輕者使人流淚、眼痛、咳嗽、咽喉痛，重者導(dǎo)致氣喘、胸痛、喉頭水腫。長(zhǎng)期接觸可引發(fā)頭暈、頭痛、記憶力減退、失眠、食欲下降、惡心、嘔吐及皮膚發(fā)癢、皮疹、皮炎、皮膚紅腫等癥狀。甲醛還有致畸致癌作用，特別是孕婦和嬰幼兒，長(zhǎng)期暴露在室內(nèi)甲醛氣體的環(huán)境之中，對(duì)其身體危害更大。世界各國(guó)也紛紛出臺(tái)了室內(nèi)甲醛的最大極限濃度（表1）。雖然甲醛氣體的危害極大，現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)還是可以達(dá)到快速靈敏檢測(cè)甲醛的。到目前為止，甲醛的檢測(cè)方法很多，比如高效液相色譜法（HPLC），氣相色譜法（GC）、質(zhì)譜法（MS）、分光光度法、熒光分析法、電化學(xué)分析法、電化學(xué)發(fā)光分析法、比色法等。

2 甲醛氣體的檢測(cè)方法

2.1 色譜、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測(cè)甲醛

氣相色譜法、液相色譜法、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法，都是常用的儀器分析法檢測(cè)甲醛的，其測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度高、可靠性好，可以作為標(biāo)準(zhǔn)方法用于檢驗(yàn)其他新的分析方法。然而它也存在著一定的局限性，這些大型儀器分析方法通常需要專(zhuān)門(mén)的大型檢測(cè)儀，設(shè)備價(jià)格昂貴，操作專(zhuān)業(yè)，通常需要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的專(zhuān)門(mén)技術(shù)人員才可以操作，并且通常檢測(cè)之前，還需要進(jìn)行必要的樣品前處理，總之所需時(shí)間較長(zhǎng)，操作較為復(fù)雜，成本比較高。這些局限性導(dǎo)致了這些方法通常很難用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中。該方法通常適用于質(zhì)檢部門(mén)、仲裁部門(mén)等需要檢驗(yàn)其他方法檢測(cè)甲醛濃度的準(zhǔn)確性的場(chǎng)合中。

2.2 熒光分析法檢測(cè)甲醛

熒光分析法是一種靈敏的分析方法， 由于其需要在特定的激發(fā)光源作用下，才可以發(fā)射出其特定的熒光信號(hào)，因此該方法選擇性比較高。通常熒光分析法檢測(cè)甲醛的模式有兩種，一種是熒光增強(qiáng)法檢測(cè)甲醛；另外一種是熒光猝滅法檢測(cè)甲醛。葉存玲等人[3]以KClO3 -吖啶紅熒光猝滅為指示反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲醛的快速檢測(cè)。稀H2SO4溶液中， KClO3氧化吖啶紅使體系的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)， 在此體系中加入甲醛后， 體系的熒光強(qiáng)度急劇降低， 且在一定濃度范圍內(nèi)， 體系的熒光強(qiáng)度降低的程度與甲醛的質(zhì)量濃度呈線(xiàn)性關(guān)系。隨著現(xiàn)在便攜式熒光燈和熒光儀的出現(xiàn)，使得熒光分析法越來(lái)越簡(jiǎn)單、快讀，并逐漸用于家居室內(nèi)甲醛的檢測(cè)中。

2.3 電化學(xué)及電化學(xué)發(fā)光發(fā)光檢測(cè)甲醛

電化學(xué)和電化學(xué)發(fā)光技術(shù)均需要有電化學(xué)工作站提供電壓，由于其電化學(xué)信號(hào)和電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的產(chǎn)生依賴(lài)于工作電極上施加的電壓，因此該檢測(cè)方法可控性比較好，通過(guò)控制對(duì)工作電極上施加的電壓就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)的靈活控制。電催化分析就是其中一類(lèi)很實(shí)用的電化學(xué)分析方法。通過(guò)微孔曝氣將有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)移到液相，活性炭纖維作電極，利用吸附-電催化氧化相結(jié)合處理甲醛氣體。彭娟等人經(jīng)過(guò)改進(jìn)，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲醛氣體降解的研究[4]。

電化學(xué)發(fā)光是電化學(xué)與化學(xué)發(fā)光相結(jié)合的產(chǎn)物，是指通過(guò)施加一定的電壓進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，在電極表面產(chǎn)生電活性物質(zhì)，這些電活性物質(zhì)之間或電活性物質(zhì)與體系中某些組分之間通過(guò)電子傳遞形成激發(fā)態(tài)，由激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)而產(chǎn)生的一種發(fā)光現(xiàn)象。由于它不需要外部激發(fā)光源，技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、輕巧，有助于將該方法應(yīng)用于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中。甲醛可以作為電化學(xué)發(fā)光實(shí)際吡啶釕的共反應(yīng)物，當(dāng)加入甲醛后，吡啶釕的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)極大地增強(qiáng)，基于這種增強(qiáng)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)甲醛的電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)。該方法簡(jiǎn)單、快速，與電化學(xué)方法相比靈敏度得到極大提高，痕量的甲醛也可以檢測(cè)到。

2.4 比色法檢測(cè)甲醛

比色法是測(cè)定甲醛的經(jīng)典方法，也是環(huán)境中甲醛測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法。采用紫外-可見(jiàn)光吸收分光光度計(jì)的分析方法，在分析極限、準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性方面都有很大的優(yōu)越性。比如，亞硫酸品紅法也是一種能夠很好的檢測(cè)甲醛的方法，亞硫酸品紅法是將品紅（玫瑰紅苯胺）硫酸鹽與酸性亞硫酸鈉和濃鹽反應(yīng)，生成品紅-酸式亞硫酸鹽。然后在強(qiáng)酸性（硫酸或鹽酸）條件下與乙酰丙酮、甲醛反應(yīng)，生成玫瑰紅色（偏紫）的鹽，在552～554 nm的最大吸收波長(zhǎng)下進(jìn)行比色檢測(cè)[5]。

3 甲醛的降解防治方法

到目前為止，已報(bào)道的甲醛降解方法很多[6]，基于上述甲醛的檢測(cè)方法，也可以引申出來(lái)類(lèi)似的甲醛降解方法，如二氧化鈦光催化降解法，通過(guò)自由基反應(yīng)將甲醛污染物生成無(wú)害的二氧化碳和水；等離子催化降解法，利用氣體放電產(chǎn)生的低溫等離子體和紫外光為催化劑使甲醛分解成小分子化合物；臭氧發(fā)生技術(shù)降解法，通過(guò)模擬自然界產(chǎn)生臭氧的方法而來(lái)，實(shí)現(xiàn)臭氧對(duì)甲醛的分解；植物凈化降解法，它是防治甲醛污染的一種有效方法，植物通過(guò)枝葉吸收、植物代謝與轉(zhuǎn)化、根際、葉際微生物降解作用以及土壤吸附等實(shí)現(xiàn)對(duì)居室內(nèi)甲醛的去除。植物吸收甲醛主要通過(guò)葉片氣孔和莖上皮孔，經(jīng)由植物維管系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)輸和分布，然后再植物體內(nèi)經(jīng)過(guò)代謝和一系列的催化反應(yīng)而得到凈化和降解，或形成對(duì)植物本身無(wú)害的成分。對(duì)于我們居民來(lái)說(shuō)，室內(nèi)多種些虎尾蘭和吊蘭，它們可吸收室內(nèi)80%以上的有害氣體， 吸收甲醛的效果顯著， 在24 h有光照的條件下， 可消除1 m3 空氣中90%的甲醛。在室內(nèi)種植降解甲醛的植物還有綠蘿、秋海棠、銀苞芋等。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著甲醛的快速檢測(cè)研究逐漸深入，人們也不斷的開(kāi)發(fā)各種新方法新產(chǎn)品，來(lái)滿(mǎn)足大家越來(lái)越高的要求。未來(lái)研究靈敏度更高、準(zhǔn)確度更高、可靠性更好、更加簡(jiǎn)單易操作的快速檢測(cè)方法依然是科學(xué)工作者的追求目標(biāo)。同時(shí)，基于現(xiàn)有的甲醛分析方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)居室內(nèi)甲醛氣體的靈敏檢測(cè)，并運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕到夥椒▽⑵浣到猓瑢?shí)現(xiàn)對(duì)甲醛的防治治理，是與人們的健康生活息息相關(guān)的重要內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]奇文啟. 痕量有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[2]周中平. 室內(nèi)污染物與控制[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2002.

[3]葉存玲，王新明，周慶祥，等. 吖啶紅動(dòng)力學(xué)熒光法測(cè)定痕量甲醛[J]. 分析試驗(yàn)室，2006（25）：10～13.

[4]彭 娟，俞偉剛，郭 銳，等. 電催化氧化降解大氣中甲醛的研究[J]. 環(huán)境化學(xué)，2007（ 26）：292～294.

[5]張秀敏，紀(jì)淑娟. 品紅亞硫酸鈉試劑在快速檢測(cè)甲醛中的應(yīng)用[J]. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)報(bào)，2007（38）：202～206.

[6]張 晨. 室內(nèi)空氣中甲醛污染及其研究概況[J]. 上海預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2002（14）：333～335.

Abstract：There are many rapid methods for the determination of formaldehyde gas. Up to now， formaldehyde detection methods includes high-performance liquid chromatography （HPLC）， gas chromatography （GC）， mass spectrometry （MS）， spectrophotometry， fluorescence analysis， electrochemical analysis， electrochemical chemiluminescence， colorimetric method and so on. Applyingthese rapid and sensitive methods in simple， fast， selective determination offormaldehyde gas in the indoor room，choosing appropriate degradation methods to degrade formaldehyde gas to achieve the prevention and treatment of formaldehyde governance is an important area of research， which is relatedwithpeoples health.

Key words：formaldehyde gas； determination；degradation； health