【仪电分析】室内空气TVOC检测仪电分析应用方案

 

 

一、前言

1.1 室内空气污染物检测的发展

近年来，室内环境污染问题已经越来越受到人们的关注，通过媒体及相关部门的大力宣传，人们对室内空气中的甲醛、苯系物、氨、氡、总挥发性有机物（以下简称TVOC）等有害物质基本上有了明确的认识。研究表明暴露在高浓度TVOC污染的环境中，可导致人体的中枢神经系统、肝、肾和血液中毒，个别过敏者即使在低浓度下也会有严重反应。

 

自2001年11月26日GB 50325-2001正式发布以来，GB 50325标准曾经历多次修订与更新，2020年1月16日，GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》经中华人民共和国住房和城乡建设部批准发布，2020年8月1日起实施，原GB 50325-2010同时废止。

 

1.2 TVOC的来源

TVOC的来源主要为建筑材料、装饰材料、办公生活用具及室外来源等。

建筑材料包括人造板、泡沫隔热材料及塑料板材等；装饰材料包括油漆、涂料、粘合剂、壁纸及地毯等；办公生活用具包括化妆品、洗涤剂，打印机、油墨及家用燃料等；室外来源包括燃料燃烧及交通运输等。

 

2. 检测与评价标准

2.1 现行有效的检测与评价标准

《GB/T 18883-2002 室内空气质量标准》

《GB 50325-2020 民用建筑工程室内环境污染控制标准》

2.2 GB 50325-2020和GB/T 18883-2002比较，如表1。

表1 GB 50325和GB/T 18883比较

2.3 新版GB 50325-2020主要修订内容

（1）明确适用范围

新版标准GB 50325-2020明确规定适用于新建、扩建和改建的民用建筑结构工程和装饰装修工程的室内环境污染控制规范，不适用于民用建筑交付使用后，非建筑装修产生的室内环境污染控制。

（2）控制污染物种类增加

室内空气中污染物在原来五种（甲醛、氨、氡、苯和TVOC）的基础上增加了甲苯和二甲苯，污染物种类总数增加至七种。

（3）污染物浓度限值提高

室内空气污染物浓度限值提高，特别是Ⅰ类民用建筑工程。如表2，甲醛限值由原来0.08mg/m³调整到0.07mg/m³，苯限值由原来的0.09mg/m³调整到0.06mg/m³。

表2 新版GB50325-2020标准限值变化

（4）Ⅰ类民用建筑装饰装修污染控制要求更为严格

增加了幼儿园、学校教室、学生宿舍等Ⅰ类民用建筑抽查数量。抽检量不得少于房间总数的50%，且不得少于20间，当房间总数不大于20间时，应全数检测。

（5）室内空气污染物浓度检测点数设置调整

优化了1000m²以上污染物浓度检测点数的要求，每增加1000 m²增设1个点，增加面积不足1000 m²时按增加1000 m²计算。

（6）明确室内空气氡浓度的检测方法

泵吸静电收集能谱分析法、泵吸闪烁室法、泵吸脉冲电离室法、活性炭盒-低本底多道γ谱仪法。

（7）TVOC标准曲线及计算方式

在原有的9组分（苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、对间二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、正十一烷） TVOC标准曲线的基础上增加了正己烷、三氯乙烯、辛烯、壬烷、异辛醇、正十四烷和正十六烷标准曲线，共16组分。

计算应包含正己烷和正十六烷之间所有的已知峰和未知峰，对未识别峰以甲苯计算含量。

（8）增加苯、甲苯、二甲苯和TVOC采样吸附管类型

增加了2，6-二苯基对苯醚多孔聚合物-石墨化炭黑-X复合吸附管（T-C复合吸附管）的采样方法。当采用Tenax-TA吸附管和T-C吸附管采样的检测结果有争议时，以活性炭吸附管和Tenax-TA吸附管的检测结果为准。

3. 实验原理

目前TVOC的检测方法均为吸附管采样，热解吸-气相色谱法分析。其中热解吸分为一次热解吸和二次热解吸两类。

3.1 热解吸法原理

用以Tenax-TA为吸附剂的TVOC吸附管收集一定体积的空气样品，空气流中挥发性有机物保留在吸附管中。高温下进行热脱附，解吸挥发性有机物，采集管中待测样品随载气进入气相色谱中，分离后进入氢火焰离子化检测器（FID）检测。以保留时间定性，峰面积定量。二次热解吸仪会将采集管中热脱附出来的目标物经冷阱再次富集，经二次热解吸随载气进入气相色谱仪分析。

3.2 热解吸技术优势

相比于气体直接进样和溶剂解吸进样，热解吸技术可以实现更低浓度水平样品中的目标物分析，拥有更低的检出限和测定下限。由于热解吸法不使用溶剂进行样品解吸，色谱分析中没有溶剂峰，降低溶剂对目标物分析的影响，也更为环保。

3.3 二次热解吸

相比传统一次热解吸技术存在的升温速率慢，分析灵敏度低，色谱峰宽大，样品分离效果不佳等劣势，二次热解吸拥有极快的升温速率（通常≥50℃/s），更高的分析灵敏度，色谱峰宽更窄，样品分离更为完全。但需要考虑的是相对一次解吸技术便宜简单的特点，二次解吸也存在价格昂贵，维护成本高等缺点。

 

4. 应用方案

为满足新版GB 50325-2020及GB/T 18883-2002要求，仪电分析在原有GB 50325-2010解决方案基础上进行热解吸和气相色谱仪的产品升级，采用全自动二次热解吸仪及带电子压力/流量控制（EPC/EFC）的气相色谱仪GC128进行室内空气TVOC的分析。

4.1 仪器配置

上海仪电分析气相色谱仪GC128，带FID检测器；

全自动二次热解析仪；

SF3000色谱工作站，TVOC分析专用；

TVOC专用分析柱50m×0.32mm×1.0μm；

Tenax-TA吸附管，内填有200mg粒径为0.18~0.25mm（60~80目）Tenax-TA吸附剂；

TVOC系列浓度标准样品（0.05、0.1、0.4、0.8、1.2、2.0 mg/mL）。

4.2 标准图谱

本方案采用规格为50m×0.32mm×1μm的TVOC专用分析柱，按照标准要求，对含量为0.4 mg/mL的16组分TVOC标准溶液，使用Tenax-TA吸附管进行加标测试，标准色谱图如图1

 

 

图1 16组分TVOC标准色谱图

从左至右依次为： （1）正己烷 （2）苯 （3）三氯乙烯 （4）甲苯 （5）辛烯 （6）乙酸丁酯 （7）乙苯 （8）对、间二甲苯合峰 （9）苯乙烯 （10）邻二甲苯 （11）壬烷 （12）异辛醇 （13）正十一烷 （14）正十四烷 （15）正十六烷

4.3 新版16组分TVOC标准曲线

本实验考察了标准样品物质的量为0.05μg、0.1μg、0.4μg、0.8μg、1.2μg、2μg时，与峰面积的线性情况。线性方程及相关系数r如表3.

表3 16组分TVOC标准曲线表

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