化學科研實驗室揮發性有機物VOC對PM2.5的影響

侯不唯

摘 要：本文測定與分析河南省鄭州市高新區某高?；瘜W實驗樓3層的工作室、室外大氣、走廊和科研實驗室在2016年8月的總揮發性有機物（TVOC）和PM2.5的質量濃度，得出走廊和實驗室較高的TVOC和PM2.5質量濃度來自于實驗室內的有機溶劑和有機試劑，揮發性有機物（VOC）、半VOC及無機氣體發生一系列的物理和化學反應進而凝結形成PM2.5，并提出對化學科研實驗室TVOC和PM2.5的防護措施。

關鍵詞：化學實驗室；揮發性有機物；PM2.5

中圖分類號：X51 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2017）03-0159-02

Abstract： In this paper， the concentration of total volatile organic compounds （TVOC） and PM2.5 in the laboratory， the outdoor atmosphere， the corridor and the scientific research laboratory in the third floor of the chemical laboratory building of a university of high tech zone in Zhengzhou city of Henan province in August 2016 were measured and analyzed， it was concluded that the higher TVOC and PM2.5 concentrations in the corridors and laboratories came from organic solvents and organic reagents in the laboratory， volatile organic compounds （VOC）， semi VOC and inorganic gases were condensed to form PM2.5 through a series of physical and chemical reactions， and the protection measures of TVOC and PM2.5 in chemical research laboratory were put forward.

Keywords： chemical laboratory；volatile organic compounds；PM2.5；interaction

化學實驗室存放有大量的化學試劑，特別是易揮發的有機溶劑，造成化學實驗室內的有害氣體如VOC、半VOC、無機氣體等濃度較高，對工作在實驗室的研究人員身體造成損害。已有文獻對實驗室有害氣體進行了分析研究，并提出了防治及監管的措施[1-2]。此外，化學實驗室還存在對身體危害很大的霾即固體顆粒物。固體顆粒物縮寫為PM，直徑小于10μm的顆粒物（PM10）能夠經過呼吸系統進入肺部，并聚集在肺里；而直徑小于2.5μm的顆粒物（PM2.5）不僅能進入肺部，而且可以通過肺進入血液中，對人們的健康危害更大。實驗室中PM2.5直接受大氣PM2.5的影響，本文基于對河南省鄭州市高新區某高校化學科研實驗室內TVOC和PM2.5的測試，結合一墻之隔的走廊和工作室、室外大氣的TVOC和PM2.5數據，得出實驗室的TVOC也可產生PM2.5的結論，并提出合理的防護措施。

1 測試方案

化學實驗室位于鄭州市高新區某高校，該實驗室在化學實驗樓的3層北側。作為比較，選取了與實驗室一墻之隔的工作室、走廊和工作室窗戶外大氣作為測試地點。實測期間工作室和實驗室以自然通風為主。測試時間為2016年8月4-11日、8月14-21日、8月24-31日每天10：00。實驗室的大門白天一直打開，與走廊相通，而工作室的門始終關閉（8月14-21日學生放假，實驗室門窗關閉）。

2 TVOC質量濃度的對比

圖1分別顯示了3個時間段工作室、室外大氣、走廊和實驗室的TVOC質量濃度，這幾個位置平均TVOC質量濃度分別為0.23、0.24、0.56、0.75mg/m3。工作室的TVOC質量濃度與室外大氣基本一致，走廊和實驗室的TVOC質量濃度遠遠高于室外大氣和工作室。實驗室較高的TVOC來自于內部有機溶劑和有機試劑，這些VOC很容易通過敞開的實驗室大門擴散到走廊，造成走廊的TVOC質量濃度也很高。由于白天實驗室自然通風，VOC能夠擴散到室外，而走廊比較封閉，聚集的VOC不易擴散，造成走廊的TVOC有時會高于實驗室。

對比3個時間段的TVOC發現，不做實驗的8月14-21日走廊的TVOC質量濃度（0.47mg/m3）低于做實驗的2個時間段（0.73mg/m3和0.48mg/m3），而實驗室的TVOC質量濃度（0.73mg/m3）總體與其他2個時間段（0.68mg/m3和0.85mg/m3）相當，原因是8月正是鄭州市最熱的時間，盡管學生沒有做實驗，但實驗室門窗關閉，內部大量易揮發的有機物導致了較高的TVOC質量濃度。

3 PM2.5質量濃度的對比

圖2顯示了3個時間段工作室、室外大氣、走廊和實驗室的PM2.5質量濃度，4個區域的平均PM2.5質量濃度分別為58、99、116、130μg/m3。工作室的PM2.5處于良好，其他3個位置的PM2.5質量濃度屬于輕度污染和中度污染。而工作室的PM2.5明顯低于大氣，走廊和實驗室的PM2.5都明顯高于大氣。實驗室內較高的PM2.5很容易通過敞開的實驗室大門被風吹到走廊，造成走廊的PM2.5質量濃度也很高，有時走廊的PM2.5還高于實驗室。

在做實驗的8月14-21日，走廊和實驗室的PM2.5質量濃度與另外2個階段沒有明顯差別，但是高于室外大氣的PM2.5。一般走廊和實驗室的PM2.5是隨著大氣的PM2.5質量濃度的升高而升高，工作室關閉門窗能有效降低PM2.5。但是測試結果顯示，關閉門窗不僅不能降低實驗室的PM2.5，反而實驗室PM2.5值還會明顯升高（8月14-21日實驗室、室外的PM2.5分別是165、129μg/m3），原因可能是實驗室內部的污染物也可以產生PM2.5。

4 TVOC質量濃度對PM2.5質量濃度的影響

4.1 PM2.5的組成及產生過程

PM2.5成分復雜，并且隨著污染源的變化而改變，不僅含有Pb、Hg、Cd、Cr和Cu等有害的重金屬，而且包含大量有害的無機氣體和VOC。

4.2 TVOC對PM2.5的影響

本文考察的實驗室中長期存放有機溶劑、有機試劑、金屬鹽、金屬有機化合物等，實驗時反應溫度不超過150℃，因此，可以推測該實驗室產生的污染物主要是VOC、半VOC、有機廢液等，不會產生飛灰、礦物顆粒，可能會有少量無機氣體和有害重金屬等。通過圖1和圖2可以看出，實驗室和走廊的TVOC遠遠高于工作室和室外，同樣PM2.5也遠遠高于工作室和室外。實驗室處于通風狀態，室內的PM2.5很容易進入室外，如果實驗室內部不產生PM2.5，則其PM2.5應該不會超過室外。鄭州市8月份氣溫高、太陽光強，更有利于氣態污染物間接轉化為PM2.5。因此，確定實驗室和走廊的VOC和半VOC發生了一系列的物理和化學反應凝結形成PM2.5，造成實驗室和走廊的PM2.5高于室外。

5 科研實驗室TVOC和PM2.5的防護措施

5.1 良好的通風

走廊的TVOC值明顯比室外大氣的TVOC高，平均高約0.3mg/m3，PM2.5值高約20μg/m3。原因就是走廊空氣不流通。因此，保持良好的通風能夠降低走廊的TVOC和PM2.5濃度，達到與工作室的TVOC和PM2.5一樣的數值。

5.2 放置綠色植物

PM2.5顆粒細小，無規律地在空中運動。當室內養殖大量綠色植物時，能夠促進PM2.5降落在綠色植物表面，被綠色植物凹凸不平的葉片及絨毛特殊的分泌物所滯留，從而起到沉積和去除PM2.5的作用。

5.3 粗糙的墻面

在密閉的室內，微小顆粒在漂浮中可以沉積并吸附在墻壁上，從而降低室內PM2.5質量濃度，粗糙的墻面更有利于對微小顆粒的沉積和吸附。

6 結論

化學科研實驗室的TVOC和PM2.5質量濃度明顯高于室外大氣，主要原因是實驗室中有大量的有機溶劑和有機試劑，這些化學試劑產生了VOC和半VOC等污染物，而VOC和半VOC可以發生一系列的物理和化學反應凝結形成PM2.5。良好的通風、放置綠色植物和粗糙的墻面都能有效降低TVOC和PM2.5的質量濃度。

參考文獻：

[1]王明仕，王明婭，宋黨育.高校實驗室內環境質量分析探討[J].實驗技術與管理，2013（11）：219-224.

[2]梁寶生，田仁生.總揮發性有機化合物（TVOC）室內空氣質量評價標準的制訂[J].重慶環境科學，2003（5）：1-3.