瓷磚美縫劑對室內空氣釋放污染物的測定

王 成，王向平，付永剛，劉 虹

（呼和浩特市四方工程質量檢測試驗中心，內蒙古 呼和浩特 010020）

0 引 言

隨著人們生活水平的提高，對裝修材料施工性能、美觀及環保等各方面的要求越來越高，目前市場上出現各種各樣的室內裝修材料，導致裝修材料對室內空氣帶來多種多樣的污染物，如甲醛、苯系物和 TVOC；美國環保署和世界衛生組織的聯合調查表明，人們健康問題與室內生活環境空氣污染息息相關［1］。

瓷磚填縫劑以前主要是白水泥或其他顏色的類白水泥勾縫劑。美縫劑是近幾年新上市的瓷磚填縫材料，比起以前勾縫劑既美觀又好擦拭；但是，同時給室內空氣中帶來一定程度的污染。很多文獻［2-4］已經分析了各種裝修材料散發污染物的情況，可是關于美縫劑的污染物散發方面文獻卻寥寥無幾。

本文采用文獻［2］的散發率衰減速度的計算方式對立邦牌快涂寶幻彩美縫劑的散發率衰減進行了計算。在測試的基礎上對衰減速度做了研究。衰減越快，室內空氣污染影響消除的越快；反之污染影響時間延長［1］。

1 測定方法

1.1 樣品制備

本文測定的樣品是目前占美縫劑市場的絕大部分，銷量同行里較好的立邦牌快涂寶幻彩美縫劑。試驗制作兩種樣品，第一個樣品是為美縫劑的成分檢定而做的，取適量的美縫劑放入 20 mL 頂空瓶里，用 10 mL 乙酸乙酯作溶劑溶解，搖勻后放置，等沉淀后上清液傾倒至儀器進樣瓶里準備進樣。第二個樣品是為了長時間觀察其揮發性污染物散發率的衰減狀況，且模擬填縫現場，做一個小型的便于取放的樣品，適量的美縫劑用美縫劑專用槍擠入一個內徑為 4 mm，長 1 cm 的末端熔封的玻璃管里，填滿并且表面形成凹面，因此美縫劑對著空氣只暴露玻璃管的一個斷面，如圖1 所示。

圖1 樣品形狀及待測樣品

1.2 樣品放置環境條件

樣品放置環境為陽面屋的地面上，有自然通風和光照條件，溫度 23±2 ℃，背景空氣沒有特殊污染物。

1.3 樣品的檢測

首先利用氣相色譜-質譜聯用儀（GC/MS）對上述配置好的第一個美縫劑樣品溶液進行其成分的定性分析。氣相色譜儀型號是 Agilent 7890 B，質譜儀型號是Agilent 5977 B，儀器均由美國安捷倫公司生產。氣相色譜條件：色譜柱為 HP-1MS 30 m×0.32 mm×0.25 um。進樣量為 1μL，進樣口溫度為 230 ℃，輔助加熱溫度為280 ℃。柱溫箱溫度采用程序升溫，初始溫度 50 ℃，保持 10 min，然后以 5 ℃·min-1的速率升溫到 250 ℃，保持 2 min。載氣為氦氣，流速是 2mL·min-1。質譜條件：采用全掃描模式，掃描范圍為 35~550，溶劑延遲時間為2.5 min。離子源溫度為 230 ℃，四級桿溫度為 150 ℃。最后利用美國國家標準和技術院（NIST）14.L 數據庫對譜圖中出現的色譜峰進行定性分析，鑒定立邦牌快涂寶幻彩美縫劑對室內空氣散發哪些污染物。

再利用連接頂空進樣器的氣相色譜儀對上述第二個樣品的揮發物進行定量分析并且對揮發物的散發率衰減情況進行觀察。頂空進樣器型號是 Agilent 7697 A，氣相色譜儀型號是 Agilent 7820 A，儀器同樣均由美國安捷倫公司生產。頂空進樣處理條件為：20mL頂空瓶，40 ℃ 條件下平衡 40 min，進樣量為 1 mL。氣相色譜條件：色譜柱為 DB-1 60 m×0.32 mm×0.1 um。進樣口溫度為 100 ℃，柱溫箱溫度采用程序升溫，初始溫度 50℃，保持 10 min，然后以 5 ℃·min-1的速度升溫到 250 ℃，保持 2 min。載氣為氮氣，流速是 2 mL·min-1。最后以峰面積定量。在 4 個多月的時間監測其主要污染物的揮發量，通過數據分析其散發率的衰減規律，并提出裝修竣工后多少天內散發率達到安全范圍內，為確定入住時間有一定的參考價值。

2 結果與討論

2.1 美縫劑的主要揮發成的鑒別

圖2 為剛擠出來的美縫劑用 Agilent 7820 A 型氣相色譜儀通過 Agilent 7697 A 型頂空進樣器在 40 ℃ 保持 40 min 前處理后頂空瓶內氣體進樣的色譜圖，從圖2 可以看出，剛擠出時可揮發成分有十余種，主要成分有 6 種，其中5號峰面積明顯大于其他成分的峰面積。圖3 為用乙酸乙酯溶解美縫劑后取上清液，用Agilent 7890 B-5977 B 型氣質聯儀全掃描分析圖，圖3 上的 13.5 min 出的高峰和 15.0 min 時出的峰與圖2 的 5 號峰和 6 號峰無論出峰保留時間和形狀都可判斷為同一個物質，通過 NIST 14.L 譜庫檢索到 5 號峰是苯甲醇，質譜圖如圖4 所示。同樣利用 NIST 14.L 譜庫檢索到 6 號峰為 N-甲基苯胺，質譜圖如圖5 所示。

圖2 剛擠出 0 h 后頂空進樣色譜圖

圖3 液體進樣 GC-MS TIC 全掃描譜圖

圖4 5 號峰質譜圖

圖5 6 號峰質譜圖

圖6 圖3 的局部放大圖

圖7 3 號峰質譜圖

圖8 4 號峰質譜圖

圖9 2 號峰質譜圖

圖6 是圖3 的局部放大圖，與圖2 相結合，可以看出與圖2 上的 3 號峰和 4 號峰及其前后其他成分出峰時間順序及峰型大小非常吻合，因此可以斷定 8.7 min 時出的峰是圖2 上的 3 號峰，10.9 min 的那個峰是就是 4 號峰，同樣的方法利用 NIST 14.L 譜庫檢索到 3 號峰為 4-乙基甲苯，質譜圖如圖7 所示，4 號峰為聯三甲苯，質譜圖如圖8 所示。

用上述同樣的方法對照頂空進樣色譜圖與氣質聯儀全掃描譜圖，最終從 NIST 14.L 譜庫可檢索到 2 號峰為二甲苯，質譜圖如圖9 所示，從質譜圖上可以看出二甲苯是對二甲苯，但是不排除參有間二甲苯，不管哪個二甲苯都會對室內環境帶來污染，同樣對人體有害。

2.2 美縫劑的揮發成分散發率衰減速度

氣相色譜頂空進樣法對第 2 個樣品分析后除 5 號峰外其他成分的衰減情況，對剛擠出來的揮發成分及 72 h后揮發成分做比較，如圖10 所示，72 h 后除了 5 號苯甲醇和 6 號 N-甲基苯胺峰外其他成分的峰均完全消失，說明 1 至 4 號峰及其他雜質可能參與了反應生成不易揮發的新物質或短時間內揮發完全。

圖10 擠出 0 h 后和 72 h 后頂空進樣色譜圖對比

再把最主要污染成分 5 號峰苯甲醇散發率衰減情況用頂空進樣色譜圖作比較，如圖11 所示，苯甲醇峰面積從大到小分別為 0 h 后、24 h 后、72 h 后、30 d 后、92 d 后的色譜分析圖同比例放大作對比，可見峰面積明顯衰減，尤其是前期衰減程度很大，同時看出旁邊的 6 號峰后期幾乎不見蹤影了。表1 為圖11 相應的數據及散發率；散發率是指以剛擠出來當時的峰面積為基準，計算不同時刻苯甲醇散發率的百分比例。從數據可以看出，到了第 92 d，苯甲醇散發率已經衰減至 90 % 以上。

圖11 5 號峰在 0 h、24 h、72 h、30 d、92 d 的對比圖

表1 圖11 對應的 5 號峰的散發率

以天數為橫坐標，以苯甲醇的峰面積為縱坐標，一共 137 d 對苯甲醇的散發作圖，如圖12 所示；從圖12 的線形可以看出，前期的散發率衰減速度非常快，呈垂直下降，而后期散發率衰減比較緩慢，不過還是有不斷在下降的趨勢。

圖12 美縫劑主要揮發成分-苯甲醇散發率趨勢圖

在監測期間一共做了 21 次試驗，剛開始兩次試驗間隔的時間短，后期因為衰減速度緩慢，隔開的時間也相對較長，主要是觀察 5 號峰苯甲醇的散發率衰減情況，把苯甲醇的分析時間、峰面積及散發率做表格，如表2 所示。

表2 5 號峰散發率

從表2 可以看出，第 11 d 的數據與第 15 d 的數據相差無幾，并且往下也基本同樣差值不是很大，因此可以說施工完前 10 d 為揮發高峰期，到 90 d 后散發率可衰減至 10 % 以下，接下來是個緩慢釋放的過程，對室內空氣釋放微量的苯甲醇，而且還在不斷減少，因此可認為已不再構成有影響的污染。

3 結 論

裝修過程一般是 3 個月到半年多的時間，在這個過程中美縫是個后期的步驟，因此本文對于確定入住時間很有參考價值。在不考慮其他污染的前提下，建議美縫完工后至少 30 d 后入住比較安全。但是在市場上裝修材料有眾多品種，用途五花八門，不得不考慮其他污染。雖然美縫劑施工完 90 d 后衰減至不到施工時候的 10 %，但是室內空氣的污染是眾多污染疊加起來的結果，美縫劑只是其中之一，所以確定入住時間需要綜合考慮，如 3 個月之后或更長時間入住，同時入住前建議進行一次室內空氣檢測比較安全。