热解吸-GC/MS分析居室内的挥发性有机物

陈润瑜

（福建师范大学附属中学，福建 福州 350007）

1 前言

近年来，随着人们对生活水平以及生活质量要求的不断提高，对室内尤其是居室内环境质量的关注日益提高。目前，居室内环境研究的关注点之一为室内空气污染，而挥发性有机化合物更是室内空气污染研究的热点。世界卫生组织（WHO，1989）对挥发性有机化合物（VOCs）的定义：熔点低于室温、沸点范围在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。挥发性有机化合物包括脂肪烃、卤代烃、芳香烃、醇、醛、酮、羧酸、酯、醚、萜烯化合物和四氢呋喃等，VOCs大多具有致癌、致畸和致突变毒性，在非工业性室内环境中，可检到50～130种挥发性有机化合物，它们都以微量或痕量水平出现[1]。

杨丹凤[2]等就室内空气中挥发性有机物的污染现状、污染来源和种类、VOCs的毒性和毒作用机理、VOCs的生物监测以及VOCs的净化消除措施进行综述。另外，司马冰[3]等对深圳室内空气中挥发性有机物污染进行初探，在19家行政、企事业单位和8户居民住宅中检测到34项挥发性有机物，其中甲醛的检出率达100%，其次是甲苯、二甲苯、苯、乙苯和苯乙烯。

在分析大量资料的基础上，王菲凤[5]认为应该系统地开展室内环境空气VOCs污染现状调查、影响因素分析、污染时空分布规律及污染控制技术等方面研究工作，并重点探求VOCs各污染物之间的相互影响及在环境中的迁移、转化规律。李晓燕[6]等首次系统分析了江西省室内空气总挥发性有机物污染现状，调查结果为室内环境管理提供了基础资料和科学依据。但是大量研究只是将室内挥发性有机物的来源笼统地归于建筑装修材料、日常化学用品和人类自身代谢等，并没有确切地将VOCs与室内用品联系起来。

本文就室内空气中VOCs的检测结果与所记录的日常用品使用情况联系起来，从而确定VOCs的室内来源并提出相关建议。

2 样本采集与分析方法

2.1 样本采集

2.1.1 样本选取

样本选取以2种类型为主：⑴一般家庭居室；⑵学生宿舍。

一般家庭居室为目前在使用的卧室，样本采集时间集中于昼间；集体宿舍以中学生宿舍为主。总的样本采集数量为33个，其中一般家庭居室25个样本，学生宿舍8个样本。

2.1.2 样品采集

被采集室内空气样品的居室在样品采集前封闭2 h，后使用KC-6D大气采样器（青岛崂山电子仪器总厂），以0.2 L/min的流量连续采集6 h，采集后样品使用聚乙烯帽封管保存。

2.2 分析方法

2.2.1 主要仪器设备

CDS8000浓缩仪：美国，CDS analytical Inc.DSQ质谱仪：美国，Thermo Electron Corporation TRACE GC ULTRA气相色谱仪：美国，Thermo Electron Corporation

色谱柱：THERMO TR-35MS 30m×0.25mm ID×0.25μm film

采样管：TENAX，美国，CDS analytical Inc.

2.2.2 测试条件

热解析条件：180 ℃下解析2 min；传输线温度：250 ℃。

气相色谱条件：进样口温度250 ℃；柱温为程序升温，初温40 ℃，保持5 min后以5 ℃/min升至150 ℃，保持5 min，再以10 ℃/min升至180 ℃，保持5 min。采用不分流进样，载气为氦气，柱流量为1.0 mL/min。气相色谱－质谱传输线温度：250 ℃。

质谱条件：采用全谱扫描，质量扫描范围50～650 m/z，离子盒温度200 ℃，电子能量70 eV，电离方式EI。

3 结果与分析

3.1 VOCs的组成分析

利用热解吸-气相色谱/质谱法对各空气样本成分进行分析，检出的VOCs列于表1。

表1 GC/MS定性分析结果

分析结果表明从居室内空气中共检出VOCs共70

种，其中芳香烃、醇、酯、烷烃、环烷烃、烯烃这六种类型的有机物种类占全部检出的VOCs的68.6%。

续表1

图1 VOCs类型和种类分布

从分析结果来看，居室内VOCs中芳香烃种类最多，占总的20%，与司马冰[3]对深圳室内空气中VOCs的研究认为室内空气中VOCs以是甲苯、二甲苯、苯、乙苯和苯乙烯等芳香烃为主的观点基本一致。

分析结果中，醇和酯类占居室空气中VOCs种类的24.3%，尤其是醇类占到了14.3%；醇类在居室空气中VOCs所占种类仅次于芳香烃。

分析结果中（表1），有9种是属于EPA重点控制空气中190种有害污染物名单中物质、有18种属于我国优先登记的有毒化学品名单中的物质，其中邻苯二胺、乙苯、1,2-二氯乙烷、甲苯、3-甲基-2-苯基吡啶、环己烷、己烷、乙酸乙酯、苯甲酸甲酯、萘等10种有害VOCs的检出率较高，这10种物质的理化性质及危害性列于表2。

表2 毒性大和检出率高的VOCs理化性质及危害性

图2 检出的VOCs的代表性TIC谱图

图2列出了部分毒性较大、检出率较高的VOCs物质的代表性总离子流色谱图（TIC）。

3.2 居室内VOCs来源分析

在进行居室内空气样品采集过程中，对居室的装修、室内布置及常用品进行了同步调查，调查结果表明大量的VOCs与居室的装修情况及常用品存在联系，参见表3。

从采样同期开展的室内物品调查结果来看：

⑴ 分析结果表明，在室内存放一些常用药品，会在室内空气中引入菠菜甾醇、地塞米松、环巴比妥、甘菊环等物质。

⑵ 居室内VOCs中酯类的比例较高，占总数的10%。酯类化合物常用于配合香料、香精、化妆品和药品等，居室空气明显受这些挥发性有机物的排放源的影响，这里的特征性VOCs是乙酸乙酯、苯甲酸甲酯。此外，柠檬烯、蒎烯、月桂烯、芳樟醇、异榄香素等物质是家庭常用的带挥发性油的花露水、香水、精油的重要组分，尤其是芳樟醇几乎出现在各种化妆品、精油的成分中。

⑶ 家具也是居室内VOCs的重要来源，调查结果显示，使用松木、樟木家具的居室中检出了a-蒎烯、柠檬烯、月桂烯，这与资料所显示的松木家具主要挥发性成分[8]相一致。

⑷ 着漆家具、装修材料的使用是居室空气检出乙苯、甲苯、己烷、环己烷等有毒性的挥发性有机物的重要原因，尤其甲苯、己烷作为着漆家具、装修材料中的常用溶剂，在居室内VOCs的检出率很高，其中己烷在33个样品中的检出率甚至达到63.6%。

⑸ 萘及其衍生物是家用防虫剂的主要成分，家庭常用的卫生球有不少种类即是萘及其衍生物的产品，这类对人体威胁很大的物质也是居室内VOCs检出率较高的成分。

表3 检出化合物与居室内物品的联系

⑹ 邻苯二胺、1，2-二氯乙烷和咔唑在实际调查当中未发现含有相关成分的物品，但邻苯二胺是染料、染发剂的重要成分，1，2-二氯乙烷是杀虫剂中常用溶剂，咔唑存在于染料、杀虫剂，这会通过各种途径偶然侵入居室。

3.3 减少居室内VOCs种类的建议

VOCs具有强挥发性与强亲脂性，它对健康的危害主要表现于呼吸系统和神经系统，而且以眼睛和呼吸道刺激最为多见，但由于VOCs的种类繁多，关于它的健康危害各报道不尽相同。流行病学调查结果显示，VOCs的健康危害主要表现为：异臭，眼痒、眼干，咽喉干燥，流鼻涕、打喷嚏，头痛、头晕、疲倦、失眠、儿童哮喘、支气管炎等[9]。因为VOCs具有危害性，所以要对室内环境VOCs采取一些防治措施：

(1) 对于尚未装修完成的房屋，在经济允许的条件下应选择符合国家标准的、高质量的健康环保建筑材料和装饰材料，装修时应尽量减少人工合成板等。

(2) 对于已经入住的居室，最有效的方式就是通风换气，在室外空气好时开窗通风，有利于室内有害气体散发和排出。

(3) 尽量减少室内日常用品进入居室：不用卫生球和空气清新剂；对于化妆品、香水和香精，尽量少用或将其放在浴室;用蚊帐代替蚊香液和喷雾型杀虫剂。

(4)在选购日常用品时，要购买质量好、包装完整的产品。

4 结论

采用热解吸-气质联用法测定了福州市区住宅和学生宿舍样品33个，通过对该空气样品的定性分析，共检出挥发性有机物70种，包括芳香烃、醇、酯、烷烃、环烷烃、烯烃和其它化合物，其中，芳香烃为20%，醇为14%，酯为10%，烷烃和环烷烃比例均为9%，烯烃占7%，其它化合物则为31%，通过实验和资料分析，发现居室内使用的日常用品是室内挥发性有机物的主要来源，尤其是使用各种建筑装饰材料、药品、化妆品、香水、染发剂、杀虫剂、除臭剂、泡沫制品等。由于人们长时间留于室内，大量日常用品的不断进入，室内产生的各种化学污染已成为一个突出的健康问题，因此为了保护人类自己的健康，减少室内污染，应该采取有效对策，如通风换气，不使用卫生球、空气清新剂、化妆品和香水等。