室内空气中总挥发性有机物的测定实验探究

室内空气中总挥发性有机物的测定实验探究

包青娜 ,谢春燕

昆明绿岛环境科技有限公司 云南 昆明650000

摘要：气相色谱法是以惰性气体为流动相的色谱法，该法是通过高纯度载气带动混合物样品进入色谱分析柱对各组分进行分离，其中色谱柱的选择对混合物样品中各组分能否进行较好的分离至关重要；而气相色谱与质谱仪联用，又有效的解决了气相色谱难以定性的缺点。本文主要针对GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染物控制标准》和GB/T 18883-2022《室内空气质量标准》中测定室内空气中总挥发性有机物的实验展开了探究，对室内空气中总挥发性有机物的测定作了系统的阐述和分析。

关键词：气相色谱法；气相色谱/质谱法；环境空气；总挥发性有机物

前言：随着经济的发展进步，住宅室内装饰装修已经成为提高生活质量的重要组成部分，伴随着室内装修而产生的室内空气污染越来越被人们所重视。总挥发性有机物，是污染室内空气的最主要元凶，是指在常温下，沸点在50℃到260℃之间的各种有机化合物，包括了苯类、烷类、芳烃类、烯类、卤代烃等，具有较强的毒性、刺激性、致畸性及致癌性的特点，对人体的危害非常大。随着室内污染带来的危害越来越严重，国家对挥发性有机物的检测也越来越重视，近年来发布更新了多个室内污染物检测及控制的相关标准。

一、总挥发性有机物常用的几种检测方法

目前国内挥发性有机物的检测方法日趋成熟，常用的检测方法主要是气相色谱法、气相色谱-质谱法、高效液相色谱法三大类，下面对这三类方法的应用及优缺点进行分析阐述。

1.1气相色谱法

气相色谱主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。目前国内挥发性有机物的气相色谱检测方法主要是采取直接进样、热脱附、溶剂洗脱、顶空进样等方式进样，经色谱柱分离后进入氢离子火焰检测器进行分析检测，气相色谱法的优点是前处理相对简单且具有更低的检出限和更低廉的成本，更适宜推广应用，缺点是对同分异构体无法完全分开。

1.2气相色谱—质谱法

气相色谱—质谱法通过气相色谱对物质进行分离后进入质谱仪，质谱仪通过对样本离子的质荷比的分析实现样品的定性、定量的分析。气相色谱对复杂的挥发性有机物具有较好的分离能力和选择性，质谱仪对单一化合物具有较强的鉴别力，二者联用，进而获得较为精确的检测样本数据，用气相色谱一质谱分析可以更为准确的定性，能区分同分异构体。缺点是检出限要比FID要高，分析仪器成本过于昂贵，不具备普及性。

1.3高效液相色谱法

高效液相色谱法（HPLC法）通过高效液相色谱仪对液－液、液－固、离子交换、离子对的分离，对检测样本进行定性、定量的分析。高效液相色谱法其不仅具有高压、高效的特点，还能通过质谱和液相色谱的连接对复杂样本的微量化合物进行鉴定，从而提高数据检测的准确性和数据分析的灵敏度。高效液相色谱法主要应用于酚类、醛类、酮类挥发性有机物的测定，具有较高的灵敏度和较好的选择性，可以对样品进行直接荧光检测， 不需要对其柱前衍生，可以简化操作步骤。 也可以大大地提高方法的灵敏度和专属性。缺点是使用的挥发性有机物较少，分析仪器成本过于昂贵，不具备普及性。

综上所述，三类方法相比，气相色谱法具有较强的实用性和适用性，目前总挥发性有机物的检测主要用到的也是固体吸附/热脱附气相色谱法，近两年中华人民共和国住房和城市建设部批准和发布了GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染物控制标准》和GB/T 18883-2022《室内空气质量标准》，同时废止了GB 50325-2010和GB/T 18883-2002，GB 50325-2020和GB/T 18883-2022都对附录中总挥发性有机物的测定方法进行了修订，下面从方法修订的内容及两个方法的比较对总挥发性有机物的测定方法进行分析。

二、总挥发性有机物的分析方法的修订内容及方法比较
   2.1 GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染物控制标准》。标准附录E 室内空气中TVOC的测定增加了挥发性有机化合物的T-C复合吸附管取样检测方法，增加了MS检测器的分析设备，同时增加了正己烷、三氯乙烯、辛烯、壬烷、异辛醇、十四烷、十六烷7种挥发性有机物指标，由GB 50325-2010的苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、乙苯、乙酸丁酯、十一烷共9种挥发性有机物增加至十六种挥发性有机物指标。相比GB 50325-2010，采样管、检测器及指标都有所增加，增加了测量的准确性，而总挥发性有机化合物的执行标准由一类0.5和二类0.6修订为一类0.45和二类0.50，体现了标准对室内环境更加严格的要求。

2.2 GB/T 18883-2022《室内空气质量标准》。GB/T 18883-2022相较于GB/T 18883-2002，附录D总挥发性有机物的测量方法首先明确了采样管必须用Tenax 采样管，仪器设备为热脱附/气相色谱质谱仪；且明确了总挥发性有机物的22种特征目标化合物，分别为正己烷、乙酸乙酯、三氯甲烷、苯、四氯化碳、环己烷、正庚烷、三氯乙烯、甲基环己烷、甲苯、正辛烷、四氯乙烯、乙酸丁酯、氯苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、正壬烷、1,4-二氯苯、正十六烷；同时对热解析条件、色谱条件及质谱条件都给了一些推荐，质量控制要求每批次抽取10%的空白检验，除校准曲线外还要求每20个样品测定一个校准曲线中间点。GB/T 18883-2022不仅对仪器提出了更高的要求，同时也对分析操作提出了更严格的要求，比GB/T 18883-2002更加完善。

2.3 GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染物控制标准》和GB/T 18883-2022《室内空气质量标准》总挥发性有机物的测定方法比较。首先GB 50325-2020的污染限制比GB/T 18883-2022更低，主要考虑为活动家具进入预留了适当环境容量；GB 50325-2020增加了T-C复合吸附管，仪器设备不限于气相色谱质谱仪；同时虽然两种方法选取的特征污染物不一样，但都是指保留时间在正己烷和正十六烷之间的所有化合物。

三、总挥发性有机物分析的影响要素
3.1 气相色谱仪条件参数的设置直接影响测定结果。试验结果表明：分流比载气流速、起始温度和升温速率均影响色谱测定结果。由于气相色谱仪的型号和色谱柱的类型不同，故条件参数的设定没有任何借鉴，应分别通过试验确定，确保溶剂峰组分峰分离理想，组分峰之间分离理想，基线稳定。GB50325-2020指导的解析温度为：300℃，指导的升温程序为：初始温度为50℃，保留时间为10min，毛细管柱程序升温为5℃/min，终止温度为250℃，保留时间为2min。GB/T 18883-2022的解析温度为220℃，柱温最高320℃，离子源也有推荐的条件。

2.2 毛细管色谱柱类型的影响。毛细管柱的型号规格、内填充物、极性、各组分的分配都会对各组分的出峰顺序、相应的响应值（峰面积）有影响。GB50325-2020规定的毛细管色谱柱是长度为50m，内径0.32mm，内涂覆二甲基聚硅氧烷或其他非极性材料；对、间二甲苯只有在极性毛细住上才能完全分离，因此气相色谱法不要求分离对、间二甲苯。GB/T 18883-2022推荐的色谱柱要求长度为30m，内径0.25mm，膜厚0.25µm。
     2.3  标准曲线绘制的影响因素。TVOC专用标样采用国家环保总局标准样品研究所的标准样品，标样放于冰箱冷藏避光保存，使用前要先拿出来室温下平衡。制备标准吸附管时，标准样品开封后必须密封好，防止挥发，一般可用专门的有机样品瓶密封保存。微量注射器每次进样量要保证准确，每个样品吸附时间和解析时间要相同，避免人为误差。标准曲线绘制应满足相关性要求及其准确性和重复性要求，同时可以用已知浓度的质控样来验证和校正标准曲线的准确性。

结语：

综上所述：从经济性、实用性和适用性方面考虑固体吸附/热脱附气相色谱法具有较强的优势；从目标化合物定性方面考虑固体吸附/热脱附气相色谱质谱法具有较强的优势。因此基于环境检测机构资金情况，对于中小企业选用GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染物控制标准》测定室内空气中总挥发性有机物更经济适用。当今全球经济高速发展的同时，大量的持久性有机污染物给生态环境和人民群众的生命健康造成威胁，基于污染物难降解又有一定的挥发性和生物毒性的特性，会持续影响着周边的生物、环境及人民群众的生产生活，加强环境有机污染物的监测和研究显得非常必要，对有毒有害挥发性有机物进行定性，针对性治理越来越必要，固体吸附/热脱附气相色谱质谱法将会在有毒有害挥发性有机物定性方面发挥巨大作用。

参考文献

[1]欣阳,朱宝琳,焦慧,袁少伟.热解析-气相色谱法测定室内空气中16种TVOC[J].建材与装饰,2020(21):141-142.

[2] GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染物控制标准》附录E

[3] GB/T 18883-2022《室内空气质量标准》附录D