室內空氣中苯系物檢測方法的探究

廖石房

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

隨著經濟建設和建筑行業發展，室內環境污染問題已成為現代社會影響人們身體健康和安全的主要問題。室內環境污染物中苯、甲苯、二甲苯統稱為三苯，來源主要是：溶劑、油漆、染色劑、粘合劑、墻紙、地毯、合成纖維和清潔劑等。在這三種物質中以苯的毒性最大。苯能引起麻醉和刺激呼吸道，破壞造血功能，可引起發生白血病。伴有頭痛、欲嘔、步態不穩、昏迷、抽痙及心律不整。甲苯和二甲苯的主要作用是對中樞神經系統的損傷及引起粘膜刺激。

我國相繼制定了一系列有關控制室內環境污染的標準，從建筑裝飾材料的使用，到室內環境空氣中污染物含量的限制，進行全方位的監控，以確保人民的身體健康。檢測室內環境空氣中的苯系物檢測方法均采用氣相色譜分析技術，目前已有標準包括：GB/T 11737—1989《居住區大氣中苯、甲苯和二甲苯衛生檢驗標準方法氣相色譜法》、GB 50325—2020《民用建筑工程室內環境污染控制標準》、GB/T 18883—2002《室內空氣質量標準》。本實驗主要對GB 50325—2020《民用建筑工程室內環境污染控制標準》中苯、甲苯、二甲苯檢測方法的試驗條件尚不夠明確或不合理的進行探討與優化。

1 標準檢測方法介紹

本實驗室按GB 50325-2020《民用建筑工程室內環境污染控制標準》附錄D 要求，對室內空氣中苯、甲苯、二甲苯進行測定。

1.1 原理

空氣中苯、甲苯、二甲苯用活性炭管采集，然后經熱解吸，再用氣相色譜法分析，以保留時間定性，峰面積定量。

1.2 儀器及設備

⑴活性炭采樣管：用長90mm，內徑3.5～4.0mm，外徑6mm，內裝100㎎椰子殼活性炭吸附劑的玻璃管或內壁光滑的不銹鋼管。使用前用純氮氣于300～350℃溫度條件下吹10min 以上，活化至無雜質，套上塑料帽封緊管的兩端。

⑵注射器：1ml、100ml，體積刻度誤差應校正；

微量注射器：1μL、10μL，體積刻度誤差應校正。

⑶熱解吸裝置：本實驗采用北京踏實德研儀器有限公司的AutoTDS-Ⅵ型熱解吸裝置，調溫范圍為100～400℃，控溫精度±1℃，熱解吸氣體為氮氣，流量調節范圍為50～100ml/min，讀數誤差±1ml/min。20 位雙路低溫二次全自動熱解吸儀，氣路采用雙電控六通閥和電磁閥相結合，可以編程自動完成雙路20 支吸附管的一次解吸、二次低溫富集、二次解吸、進樣和反吹四個過程，一次解吸溫度、二次解吸溫度、冷阱溫度和管路加熱溫度可以獨立設置，并且在進樣時輸出同步信號，可以同時啟動色譜和工作站。

⑷氣相色譜儀：采用美國安捷倫7820A，附氫火焰離子化檢測器，保留時間重復性＜0.06%，峰面積重復性＜2%，溫度設定分辨率1℃，5 階程序升溫，柱溫箱溫度變化＜0.01℃, 柱箱溫度梯度＜2%，程序升溫重復性＜1%，附氫火焰離子化檢測器（FID）。

⑸色譜柱：采用長50m、內徑0.32mm、膜厚1.0um 的非極性毛細管柱。

1.3 色譜分析條件

在GB 50325—2020《民用建筑工程室內環境污染控制標準》標準里氣相色譜分析條件推薦值如下：

填充柱溫度為90℃或毛細管柱溫度為60℃；

檢測室溫度為150℃；

汽化室溫度為150℃；

載氣為氮氣。

1.4 氣相色譜分析配制標準曲線系列方法包括內容

⑴室溫下標準吸附管系列制備時應采用一定濃度的苯、甲苯、對(間)二甲苯、鄰二甲苯標標準溶液，從吸附管進氣口定量注入吸附管，制成苯含量為0.05μg、0.1μg、0.2μg、0.4μg、0.8μg、1.2μg 以及甲苯、二甲苯含量分別為0.1μg、0.4μg、0.8μg、1.2μg、2μg的標準系列吸附管，同時應采用100ml/ min 的氮氣通過吸附管，5min 后取下并密封,作為標準吸附管。

⑵氣相色譜分析步驟。

采用熱解吸直接進樣的氣相色譜法。將標準吸附管和樣品吸附管分別置于熱解吸直接進樣裝置中，經過300℃～350℃解吸后，將解吸氣體經由進樣閥直接進入氣相色譜儀進行色譜分析，應以保留時間定性、以峰面積定量。以苯系物含量為橫坐標，峰面積為縱坐標，回歸方程y=ax+b。

2 檢測方法的探究與提高

本實驗室按上述標準推薦實驗條件做標準曲線時（色譜分析條件A），發現曲線譜圖異常、回歸方程線性差。為此，本實驗室從實驗方法、儀器設備原理等方面分析原因，決定改變標準推薦的色譜分析條件，探究出合適的色譜分析條件。

⑴色譜分析條件A。

毛細管柱溫度為60℃；檢測室溫度為150℃；汽化室溫度為150℃。見圖1。

⑵色譜分析條件B。

圖1

毛細管柱溫度為60℃；檢測室溫度為180℃；汽化室溫度為180℃，實驗結果見表1、圖2。

⑶色譜分析條件C。

毛細管柱溫度為60℃；檢測室溫度為200℃；汽化室溫度為200℃，實驗結果見表2、圖3。

⑷色譜分析條件D。

毛細管柱溫度為60℃；檢測室溫度為220℃；汽化室溫度為220℃，實驗結果見表3、圖4。

3 結果分析

由色譜分析條件A 得出譜圖出現鋸齒狀峰群，沒有明顯的樣品峰，難以用保留時間定性；峰面積離散不成比例，難以用峰面積定量。標準推薦的色譜分析條件A不適用于本實驗室進行室內環境污染物苯系物檢測。

表1

表2

圖2

圖3

表3

圖4

由色譜分析條件B 得出譜圖的各種苯系物基本形成獨立峰組，可通過保留時間定性；各個苯系物峰面積與標準溶液含量基本成比例；但表2 中各種苯系物標準回歸曲線線性一般，相關系數r 不在[0.995，1)范圍內，不予考慮。

由色譜分析條件C 得出譜圖各種苯系物形成獨立峰組，各個標準物質的峰形狀細尖，分離間隔較大，可很好地通過保留時間定性；各個苯系物峰面積與標準溶液含量成比例，通過峰面積定量；表3 中各種苯系物標準回歸曲線線性較好，相關系數r 在[0.995，1)范圍內，可作標準曲線使用。

由色譜分析條件D 得到的譜圖與譜圖C 相似，苯系物標準回歸曲線相關系數r 也在[0.995，1)范圍內，但可能由于色譜條件溫度升高，在色譜圖D3 出現較多雜峰；同時，從節能環保、試驗條件優化和試驗效率角度考慮，色譜分析條件C 比色譜分析條件D 更加科學合理。

4 結論

本實驗室以標準方法為基礎，以毛細管柱溫度為60℃、檢測室溫度為200℃、汽化室溫度為200℃作為測定室內環境污染物苯系物含量的色譜分析條件，得到的各種苯系物標準回歸曲線相關系數r 均在要求范圍內。