利用气相色谱对室内空气污染检测的研究

利用气相色谱对室内空气污染检测的研究

张朔瑶

四川冶金建筑工程质量检测有限公司四川省成都市610066

摘要：近年来，利用气相色谱对室内空气污染检测得到了广泛关注，研究其相关内容有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，并结合相关实践经验，从仪器、试剂与条件，以及室内采样条件的选择等多方面对该课题进行了研究。

关键词：气相色谱；室内空气污染；检测；研究

一、前言

作为检测室内空气污染的重要方法之一，气相色谱的重要性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对气相色谱应用的实践水平，从而有效优化室内空气污染检测的整体效果。本文从概述相关内容着手本课题的研究。

二、概述

室内空气中苯系物和挥发性有机物（VOCs）具有较宽的极性、挥发性和浓度范围。实际应用中，应根据这一特点考虑采样量、采样仪器、分析仪器、分析方法等，根据检测目的不同而选择不同的检测条件。例如：首先可利用直读式分析仪器连续测试，跟踪VOCs的变化趋势；其次也可以用主动式个体空气采样泵吸附管采集样品，用气相色谱分析；再则也可选择被动式个体采样器，采集样品后，送回实验室进行解吸和分析测定。采样时间一般为几小时甚至几天，利用直读式检测仪器，还可以获得一段时间内VOCs的平均浓度等。

在实际检测空气质量的实训教学和实践中，应用不同的吸附剂采样、分离和检测，以不同的方法计算TVOC的值，结果差异大，缺乏可比性。因此，用直读仪器检测苯系物、TVOC、甲醛等不能进行GB/T18883计量认证，故而就不能以此为依据进行室内空气的检测服务。目前社会服务中用检测管法等能现场快速检测空气质量，但存在一些弊端，更不能由此依据空气质量检测标准GB50325-2001和GB/T18883-2002作出检测结论。为此，我们在开展该课题的研究中，重点开展了室内空气GCFID-热解吸，以采样管吸附捕集TVOC后经热解吸结合分析测定的工作。

本文通过采样管捕集室内空气中苯系物和TVOC经热解析分析，旨在探讨利用气相色谱法检测室内空气的实验条件，从而为室内空气污染检测提供一条可靠途径。

三、仪器、试剂与条件

1.仪器

（一）上海科创GC-900A气相色谱仪（具有氢火焰离子化检测器）。

（二）北京千叶色谱2000型工作站，氢气、空气气体发生器。

（三）采样管为外径6.3mm、内径5.0mm、长90.0mm内壁抛光的不锈钢管，内装200mgTenax-TA吸附剂粒（内径为0.18～0.25mm），管的两端用玻璃纤维堵住。

（四）进样器100ml玻璃注射器（气密性好），10μl液体进样器，1μl液体进样器，1ml气体进样器。

（五）采样泵（型号HL100）流量范围0.1～1.0L/min。（采样吸附管备冷阱可控-10～20℃低温控制）

2.试剂

苯、甲苯、对（间）二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、乙苯、乙酸乙酯、正十一烷均为色谱纯。以甲醇为溶剂（国家标准物质研究中心，编号600903），浓度分别为1000μg/mL、100μg/mL和10μg/mL。

3.色谱条件

色谱柱SE30～50m×0.32mm×1.0μm，固定相为二甲基硅氧烷。

柱温：升温初始50℃，保持10min。升温速率5℃/min。终止温度250℃。

汽化室：260℃氢气30mL/min

检测器：280℃空气300mL/min

分流比：30：1氮气40mL/min

尾吹气流量：28mL/min

4.热解吸条件

温度300℃流速50mL/min

氮气（99.99%）时间10min

四、室内采样条件的选择

1.采样管随采样时间长短对苯吸附性能的影响

依据GB/T18883-2002，采用Tenax-TA吸附管，填有吸附剂200mg，采样流量0.5L/min，采样时间分别为20分钟、12分钟、8分钟，温度控制在18℃。用GC-热解吸-氢火焰检测器毛细管气相色谱法，样品为苯、二硫化碳，试验结果显示：在大流量0.5L/min条件下采样，时间越长会导致采样管吸附剂对苯的吸附穿透率增加，在检测中造成测苯的回收率降低。经过试验，最佳采样时间固定在10min左右效果最佳。

2.采样流量对TVOC标样组份的吸附性能的影响

在上述实验条件下通过改变不同的采样流量，样品为TVOC/甲醇，浓度在1000μg/mL。取标准溶液直接汽化室进样。

实验结果显示：应用空气采样管Tenax-TA吸附管采样温度20℃不变的条件下，0.5L/min左右大流量需要采样20min，采集TVOC组分时，乙苯前低沸点挥发性有机物及苯乙烯组分低于90%对苯的吸附—热解回收率仅达39%，但在减小采样量和减短采样时间的条件下挥发性有机物各种成分的回收率可达95%以上。

五、测试实验

参照上述最佳实验条件的选择，根据室内空气检测国家标准规范（《民用建筑工程室内环境污染控制规范》要求进行相关的测试。

1.GC-900A-热解析-FID测试空气中挥发性有机物试验

检测曲线的绘制：在色谱仪调试正常后，将活化好的吸附管装在解析仪上，用微量注射器取不同浓度的TVOC的标准溶液，其中含有苯，甲苯，对（间）二甲苯，邻二甲苯，乙苯，乙酸乙酯，苯乙烯和正十一烷（浓度分为三种：10μg/mL，100μg/mL，1000μg/mL）。按标准曲线质量浓度0.0，0.2μg，0.4μg，0.6μg，1.0μg要求，取不同质量浓度的标样，在氮气50mL/min吹动下注入吸附管，并继续吹扫5min。然后关闭吹扫气将吸附剂置于热解吸仪300℃下加热10min，在50mL/min氮气流速下，收集热解吸气至100mL针筒中，取1mL直接进行分析（针筒及气体进样器均保存在60℃恒温下操作）。以单组分峰体积值为纵坐标，以单组分质量值为横坐标，绘制各组分标准曲线。结果显示出相关系数均大于0.997。

2.重复性实验

取0.1mg/mlTVOC标样5μl，进样做平行性实验5次，相对偏差小于5％。

3.热解析率的测定

取1.0mg/ml浓度的TVOC检测溶液1ul，分别注入到Tenax-TA吸附管和空管内，实验3次，取其平均数据，除乙酸乙酯和正十一烷外，其他各组分解吸率达到90%以上。

4.室内空气样品TVOC的检测

按室内空气采样的各项要求，准备4支相同的Tenax-TA采样管进行平行采样，现场温度20℃，压力102.0Kpa，标准状态下采样体积9.30L，测定其各自TVOC的浓度。通过气相色谱仪GC-900A-热解吸-FID检测室内空气中苯系物和TVOC各组分的浓度试验条件研究表明：采样时间宜控制在10min左右，采样流量控制小流量50mL/min为宜，可以对各种挥发性有机物实行快速检测。通过标准曲线的相关系数测试，标样重复性的测试及热解吸率的测定，空气样品平行性测定的试验，测定结果均能符合《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中检测室内空气中苯系物和室内空气中总挥发性有机物的实验要求。

本实验以采样管吸附捕集室内空气中总挥发性有机物经热解吸分析，探讨了利用气相色谱法检测室内空气中的苯系物和TVOC实验条件。经过热解吸仪用毛细管柱在气相色谱仪上实现了快速检测空气中苯系物及TVOC浓度的方法条件。

六、结束语

通过对利用气相色谱对室内空气污染检测的研究分析，我们可以发现，该项工作的顺利进行，有赖于对其多项影响环节与要素的充分掌控，有关人员应该从室内空气污染检测的客观实际需求出发，研究制定最为符合实际的气相色谱应用实施方法。

参考文献：

[1]崔久思.室内空气污染监测方法[M].北京：化学工业出版社.2010.

[2]宋广生.中国室内环境污染控制理论与实务[J].化学工业.2012（06）：88-89.

[3]房云阁.室内空气质量检测实用技术[M].北京：中国计量出版社.2012.