室内空气中苯系物检测方法的探究

廖石房

（广东省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

随着经济建设和建筑行业发展，室内环境污染问题已成为现代社会影响人们身体健康和安全的主要问题。室内环境污染物中苯、甲苯、二甲苯统称为三苯，来源主要是：溶剂、油漆、染色剂、粘合剂、墙纸、地毯、合成纤维和清洁剂等。在这三种物质中以苯的毒性最大。苯能引起麻醉和刺激呼吸道，破坏造血功能，可引起发生白血病。伴有头痛、欲呕、步态不稳、昏迷、抽痉及心律不整。甲苯和二甲苯的主要作用是对中枢神经系统的损伤及引起粘膜刺激。

我国相继制定了一系列有关控制室内环境污染的标准，从建筑装饰材料的使用，到室内环境空气中污染物含量的限制，进行全方位的监控，以确保人民的身体健康。检测室内环境空气中的苯系物检测方法均采用气相色谱分析技术，目前已有标准包括：GB/T 11737—1989《居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方法气相色谱法》、GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》、GB/T 18883—2002《室内空气质量标准》。本实验主要对GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》中苯、甲苯、二甲苯检测方法的试验条件尚不够明确或不合理的进行探讨与优化。

1 标准检测方法介绍

本实验室按GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》附录D 要求，对室内空气中苯、甲苯、二甲苯进行测定。

1.1 原理

空气中苯、甲苯、二甲苯用活性炭管采集，然后经热解吸，再用气相色谱法分析，以保留时间定性，峰面积定量。

1.2 仪器及设备

⑴活性炭采样管：用长90mm，内径3.5～4.0mm，外径6mm，内装100㎎椰子壳活性炭吸附剂的玻璃管或内壁光滑的不锈钢管。使用前用纯氮气于300～350℃温度条件下吹10min 以上，活化至无杂质，套上塑料帽封紧管的两端。

⑵注射器：1ml、100ml，体积刻度误差应校正；

微量注射器：1μL、10μL，体积刻度误差应校正。

⑶热解吸装置：本实验采用北京踏实德研仪器有限公司的AutoTDS-Ⅵ型热解吸装置，调温范围为100～400℃，控温精度±1℃，热解吸气体为氮气，流量调节范围为50～100ml/min，读数误差±1ml/min。20 位双路低温二次全自动热解吸仪，气路采用双电控六通阀和电磁阀相结合，可以编程自动完成双路20 支吸附管的一次解吸、二次低温富集、二次解吸、进样和反吹四个过程，一次解吸温度、二次解吸温度、冷阱温度和管路加热温度可以独立设置，并且在进样时输出同步信号，可以同时启动色谱和工作站。

⑷气相色谱仪：采用美国安捷伦7820A，附氢火焰离子化检测器，保留时间重复性＜0.06%，峰面积重复性＜2%，温度设定分辨率1℃，5 阶程序升温，柱温箱温度变化＜0.01℃, 柱箱温度梯度＜2%，程序升温重复性＜1%，附氢火焰离子化检测器（FID）。

⑸色谱柱：采用长50m、内径0.32mm、膜厚1.0um 的非极性毛细管柱。

1.3 色谱分析条件

在GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》标准里气相色谱分析条件推荐值如下：

填充柱温度为90℃或毛细管柱温度为60℃；

检测室温度为150℃；

汽化室温度为150℃；

载气为氮气。

1.4 气相色谱分析配制标准曲线系列方法包括内容

⑴室温下标准吸附管系列制备时应采用一定浓度的苯、甲苯、对(间)二甲苯、邻二甲苯标标准溶液，从吸附管进气口定量注入吸附管，制成苯含量为0.05μg、0.1μg、0.2μg、0.4μg、0.8μg、1.2μg 以及甲苯、二甲苯含量分别为0.1μg、0.4μg、0.8μg、1.2μg、2μg的标准系列吸附管，同时应采用100ml/ min 的氮气通过吸附管，5min 后取下并密封,作为标准吸附管。

⑵气相色谱分析步骤。

采用热解吸直接进样的气相色谱法。将标准吸附管和样品吸附管分别置于热解吸直接进样装置中，经过300℃～350℃解吸后，将解吸气体经由进样阀直接进入气相色谱仪进行色谱分析，应以保留时间定性、以峰面积定量。以苯系物含量为横坐标，峰面积为纵坐标，回归方程y=ax+b。

2 检测方法的探究与提高

本实验室按上述标准推荐实验条件做标准曲线时（色谱分析条件A），发现曲线谱图异常、回归方程线性差。为此，本实验室从实验方法、仪器设备原理等方面分析原因，决定改变标准推荐的色谱分析条件，探究出合适的色谱分析条件。

⑴色谱分析条件A。

毛细管柱温度为60℃；检测室温度为150℃；汽化室温度为150℃。见图1。

⑵色谱分析条件B。

图1

毛细管柱温度为60℃；检测室温度为180℃；汽化室温度为180℃，实验结果见表1、图2。

⑶色谱分析条件C。

毛细管柱温度为60℃；检测室温度为200℃；汽化室温度为200℃，实验结果见表2、图3。

⑷色谱分析条件D。

毛细管柱温度为60℃；检测室温度为220℃；汽化室温度为220℃，实验结果见表3、图4。

3 结果分析

由色谱分析条件A 得出谱图出现锯齿状峰群，没有明显的样品峰，难以用保留时间定性；峰面积离散不成比例，难以用峰面积定量。标准推荐的色谱分析条件A不适用于本实验室进行室内环境污染物苯系物检测。

表1

表2

图2

图3

表3

图4

由色谱分析条件B 得出谱图的各种苯系物基本形成独立峰组，可通过保留时间定性；各个苯系物峰面积与标准溶液含量基本成比例；但表2 中各种苯系物标准回归曲线线性一般，相关系数r 不在[0.995，1)范围内，不予考虑。

由色谱分析条件C 得出谱图各种苯系物形成独立峰组，各个标准物质的峰形状细尖，分离间隔较大，可很好地通过保留时间定性；各个苯系物峰面积与标准溶液含量成比例，通过峰面积定量；表3 中各种苯系物标准回归曲线线性较好，相关系数r 在[0.995，1)范围内，可作标准曲线使用。

由色谱分析条件D 得到的谱图与谱图C 相似，苯系物标准回归曲线相关系数r 也在[0.995，1)范围内，但可能由于色谱条件温度升高，在色谱图D3 出现较多杂峰；同时，从节能环保、试验条件优化和试验效率角度考虑，色谱分析条件C 比色谱分析条件D 更加科学合理。

4 结论

本实验室以标准方法为基础，以毛细管柱温度为60℃、检测室温度为200℃、汽化室温度为200℃作为测定室内环境污染物苯系物含量的色谱分析条件，得到的各种苯系物标准回归曲线相关系数r 均在要求范围内。