Tenax 采样-二次热解析-气相色谱/质谱法测定室内空气中TVOC

邢跃雯

（江苏国创检测技术有限公司，江苏南通 226008）

1 引言

随着现代社会生活水平的不断提高，人们对于与自身健康息息相关的因素如环境、食品愈加关注。人们一天中大部分时间都在室内度过，室内空气中的挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）对人体健康的影响，成为大众的关注焦点。

室内空气中VOCs 主要来源于装修材料、室内污染源以及室外空气污染等多种因素。常见的室内空气污染物有甲醛、苯系物、卤代烃类化合物。甲醛具有刺激性气味，能刺激眼睛和呼吸道黏膜，会危害孕妇及幼儿的身体健康；苯系物能影响中枢神经系统及免疫系统，诱发再生障碍性贫血白血病；卤代烃类化合物会对臭氧层产生破坏。因此，对室内VOCs进行准确、高效的监测有助于人们获悉室内空气质量情况，并根据检测结果制定对策改善空气质量，由此提升生活质量。

GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》对总挥发性有机物（Total Volatile Organic Compounds，TVOC）的种类及监测方法进行更新，对室内空气中污染物浓度限值进行了更严格的规定［1］。

为了能够准确分析室内空气中TVOC 含量，本文从样品采集、预处理方式以及分析测试3 个维度出发对方法进行验证。

2 样品采集

市面上主流的VOCs 采样方式有3 种：

（1）使用玻璃注射器、聚四氟乙烯袋和苏玛罐等直接采集空气样品，注射器和袋采样相对采样体积较小，适用于污染物浓度高的样品采集，而苏玛罐虽然具有采样量大、避光以减少光化学反应的发生等优点，但其前期投入较大，在国内第三方实验室中应用偏少［2］。

（2）使用吸附剂暴露在空气中，通过空气中VOCs 的分子扩散在吸附剂表面进行富集的被动式采样，如固相微萃取技术等采样耗时较长，容易受到温湿度、风速等环境条件的影响，尚处于研究性分析阶段。

（3）使用泵将气体样品通过吸收管或吸收液来收集目标化合物的主动式采样。吸附管采样技术具有吸附体积大、化学性质稳定和吸附效率高等优点，发展成熟，在气体样品分析领域中得到了广泛的应用。常用的吸附剂有Tenax、活性炭、硅胶管、XAD 树脂等。Barbara 等［3］研究发现，使用苏玛罐、Tenax－TA和2，4－二硝基苯肼浸渍式筒采集机动车排放的易挥发有机物C20，在样品储存中发现Tenax－TA 稳定性更强。Bishop 等［4］在比较了Tenax－TA、活性炭、Carbotrap、Ambersorb XE－340、碳分子筛的保留能力和热解析特性后得出结论，在高湿度条件下，Tenax，Ambersorb XE－340 和活性炭吸附管采集的VOCs 范围更宽。

室内空气中浓度较低，污染物种类复杂，考虑使用采样量大、适用范围宽的Tenax 吸附管采样法。

使用前先通入N2，在300 ℃下加热活化30 min，保证其中没有杂质峰，活化后的吸附管两端密封保存至采样地点打开，吸附管和空气采样管入气口垂直连接，注意气流方向与标识方向一致，以0.5 L/min的流量采集10 L 空气，记录温、湿度和大气压。采样后取下并密封吸附管的两端，做好标记后放入可密封的金属或玻璃容器中，并在14 d 内完成分析。

3 样品预处理

标准方法中规定通过热解析装置加热吸附管，得到解析气体。常见的热解析仪有2 种，一种是简单的加热进行热解析，另一种是二次解析仪。二次解析仪在吸附管和色谱进样器之间加了一个冷阱，测组分解析后先被冷阱吸附，待热解析结束后瞬间升温，冷阱中富集的待测组分随着载气快速进入色谱仪进行测试分析。既能保证解析的时间，又能实现瞬时进样，保证合适峰宽。

本文选用O. I. Analytical 4760 热脱附仪，热脱附仪条件设定见表1。

表1 热脱附仪条件设定

4 分析测试

4.1 仪器与试剂

7890B－5977B 气相色谱－质谱联用仪（美国Agilent 公司）；DB－624 型色谱柱（60 m×0.32 mm×1.8 μm，美国Agilent 公司）；热脱附仪O. I. Analytical 4760；Tenax 吸附管（SYSTEMATIC）。

标准溶液：甲醇中的16 种TVOC 标准使用液（安谱）2 000 mg/L；甲醇（色谱纯）。

标准中间液配制：准确量取各标准溶液，用甲醇溶液稀释配成浓度分别为5，20，50，100，500 mg/L的标准系列储备液，于4 ℃以下避光保存。

4.2 仪器条件

气相色谱/质谱条件：DB－624 毛细管柱，载气为高纯氦气，恒流模式流速为l.5 mL/min。进样口温度为250 ℃。色谱柱升温程序为：初始柱温50 ℃，保持2 min，以5 ℃/min 升至120 ℃，再以10 ℃/min 升至240 ℃，保持6 min。质谱条件：EI 源（70 eV），离子源温度为230 ℃，四级杆温度为150 ℃，MSD 传输线温度为230 ℃。扫描方式为全扫描。

5 结果与讨论

5.1 总离子流色谱图

16 种TVOC 的标准离子流色谱图见图1。

图1 16 种TVOC 的标准离子流色谱图

5.2 方法检出限

连续分析7 个加标量为5 ng 的实验室空白加标样品，计算其标准偏差S。MDL＝St（n－1，0.99）。其中，t（n－1，0.99）为置信度为99%、自由度为n－1 时的t 值。当采样体积为10 L 时，计算所得的检出限均小于方法检出限，符合方法要求。

各组分的标准曲线、回归系数、定量和定性离子、检出限见表2。

表2 16 种组分的检测离子、校准曲线、回归系数及检出限

5.3 回收率及精密度

向Tenax 管中分别加入含量为50，150，400 ng的统一样品，按全程序每个加标样品平行测定6 次，分别计算得到每个统一样品的相对标准偏差和加标回收率均在方法要求范围内，符合方法要求，见表3。

表3 低、中、高不同浓度下16 种组分的回收率和精密度

6 实际样品测定

采集某新装修住宅的室内空气，对室内密封48 h 后采样10 L，按所建方法分析测试，测定谱图见图2。结果表明，该室内空气中主要含有苯系物（苯、甲苯、乙苯和二甲苯）以及乙酸丁酯，各组分含量转换为标准状态下浓度后进行加和，该室内空气中TVOC 含量为0.025 mg/m3，该方法适用于室内空气中VOCs 的测试。

图2 某新装修住宅室内空气标准离子流色谱图

7 结论

实验结果表明，使用Tenax 管采样－二次热解析－气相色谱质谱法分析室内空气中16 种TVOC 方法，结果可靠、灵敏度高、重现性好，能适用于室内空气中低浓度VOCs 的测试。