【摘要】对于室内甲醛污染含量的检测，传统的检测方法操作比较繁琐，容易受到外界因素的影响，导致其灵敏性比较差。为此，提出基于气相色谱仪的室内甲醛污染含量检测方法。准备气相色谱仪、色谱工作站等检测相关设备和试剂，采集待检测样本，使用逐级稀释法配置甲醛标准气体，将气体通过进样器扩散到气相色谱仪中，调节空气发生器、检测器、热解吸仪、色谱工作站等各项参数，待参数设置完成后，对气体采集和色谱分析，输出谱图，依据谱图中峰面积和峰最高值的变化确定室内甲醛污染含量，完成检测。实验结果表示：在相同的实验环境下，设计的基于气相色谱仪的室内甲醛污染含量检测方法分离效率和甲醛回收率均高于传统的检测方法，该方法的灵敏性更好。
【关键词】气相色谱仪、室内装修、甲醛污染、污染物质检测
 
0引言
      现代生活中，大多数人多数时间都会在室内活动，不管是学习还是工作、生活，有研究资料显示，成年人有八成的时间都是在室内度过，室内空气质量的好坏对人们的身体健康有很大的影响，如果室内空气中出现过多的污染物，甚至会威胁人的生命安全^[1]。近年来，人们在物质层面上得到了满足，开始追求精神层面的满足，对于室内装修来说，不满足功能齐全这一点，更加关注装饰的美观与艺术性，这就需要在室内装饰中使用比较多的装修材料，这些装修材料会散发出很多对人身体健康危害比较大的气体和物质，对生活在室内的人造成比较大的危害^[2]。
      甲醛的危害最开始是由美国的化学工业学院发现的，很多国家研究到现在已经有了相当成熟的研究成果，对空气中甲醛浓度的限量标准有了新的规范。国内对于甲醛污染问题的研究起主要是对空气中的无机污染物和颗粒物进行检测，没有明确的对甲醛的一个判断标准，无法通过甲醛的污染量衡量空气污染程度^[3]。近些年，建筑装饰装修引起的甲醛污染问题越来越严重，室内甲醛含量的检测势在必行^[4]。早期对甲醛的检测主要集中在酒品检测方面，主要检测方法有分光光度法、比色法和酶电极法。这些方法在现阶段室内甲醛污染含量检测中，操作比较繁琐，检测结果容易受到温度和时间等因素的影响，导致其灵敏性比较差，很难满足室内甲醛污染含量检测的需求^[5]。因此，提出基于气相色谱仪的室内甲醛污染含量检测方法，解决上述中存在的问题。
1.基于气相室内环境甲醛色谱仪的室内甲醛污染含量检测方法设计
1.1采集检测样本
      室内场所主要有住宅、办公楼等，选择新装修的住宅作为研究对象，考虑到后续检测中气相色谱仪的使用。检测中使用的仪器和试剂如表1 所示。

 
      在准备好检测仪器和试剂后，选择合适的采样点。采样点的选取需要考虑室内面积的大小，室内面积小于50m²时，选取一个采样点，室内面积大于50m²时，选取两个采样点。采样前，将吸附管插入热脱附仪加热活化30min，直到无杂质峰^[6]。在选定的室内测区采样时，使用吸附管和空气采样器抽取一定量的空气，抽取的流量设置为0.5L/min^[7]。在采样完成后，将采样的温度和大气压记录在册。获得检测样品后，采用动态配气方法配置甲醛标准气体。
1.2配制甲醛标气
      配制甲醛标气采用动态配气方法，设置原始气体流量参数，将原始气体送入到气体混合器中，经过净化后，设置稀释气体流量参数，稀释气体通过混合器流出，与原料气体混合并稀释，完成后从混合器流出，该气体就是配制的标准气体^[8]。
标准气体浓度计算公式如下：

      在实际配制过程中，考虑到甲醛这种有机物的扩散管有专门要求，使用DP-II-D3003型裂解器配制甲醛标准气体。为了避免外界的温度变化影响气体质量，扩散管放置在恒温槽中，采样气体经过扩散管升华之后，得到的蒸汽经过毛细管扩散到毛细管的上口处，此时，使用经过净化的空气，以合适的流量载带蒸汽，将其与氮气混合，稀释气流量0~3L/min，将裂解温度控制在160℃，将采样空气中的甲醛全部分解成甲醛分子单体，将其输出。甲醛标准气体浓度计算公式为：

公式中表示标准气体的浓度，mg/m3；w表示扩散率，µg/min；U1表示载带气流量，L/min；U2表示稀释气流量，L/min；在理论上扩散速率服从气体扩散定律：

公式中K表示组分分子扩散系数，cm²/min；W0表示单位时间内组分气体扩散量，µg/min； 表示扩散毛细管管长，cm；表示储料池内组分气体浓度，mg/m2；L表示毛细管上口处组分气体浓度，mg/m³；表示扩散毛细管的内径截面积，cm²。通过上述过程配制出甲醛标气。
1.3检测甲醛含量
使用气相色谱仪检测配制的样本，在检测前，将载气钢瓶和减压阀打开，设置输出压力为0.4MPa，根据气体流量表调节载气流阀到一定圈数，使净化器打开后，气体流量达到20~30ml/min^[10]。
启动主机电源总开关，考虑气体的相关特性，将进样器和FID检测器的温度控制在250℃，柱箱温度控制在50℃，热解吸仪的温度设置为280℃，以上参数设置完成后，等待其温度达到平衡状态。当温度达到平衡状态，启动微电流放大器电源开关，调节衰减器，打开空气发生器，调节毛细管气路面板上的空气稳流阀旋钮，将空气调至所需流量。待以上准备完成后，打开色谱工作站和数据采集，按动点火按钮，火被点燃后，调节FID放大器上的补偿旋钮，等待样品分析。从采集和色谱分析的开始时间开始计时，30s后，输出谱图后选择停止采集。
色谱分析结束后，将空气发生器关闭，待柱温下降后，关闭主机电源，最后关闭载气钢瓶和减压阀。主要流程如图2所示。

 
      得到气相色谱流出曲线后，即可确定检测点甲醛浓度的在不同时间段的变化，根据其峰高、峰面积、温度、大气压等参数即可确定空气样本中甲醛污染含量。至此，基于气相色谱仪的室内甲醛污染含量检测方法设计完成。
2室内甲醛污染含量检测方法实验研究
2.1污染物采样
      目前，对空气中污染物的采样方法主要有直接法、被动式法以及动力法，考虑到实验场地和时间的限制，采用动力采样法，采集实验中使用的空气样本。考虑到实验研究以对比实验为主，其他检测方法若是存在不同的样本采集方法，则采取其对应的采集方式，若不存在，则统一使用抽气泵采集样本，避免了样本中的干扰物质影响实验结果的灵敏性。
      具体采样过程如下：将采样点设置在离地140~170cm的距离进行采样，选用蒸馏水作为吸收液，将两只吸收管串联在一起，分别盛有5mL蒸馏水，再将大气采样器与吸收管连接在一起，打开空气采样器，设置空气采集的流量为150mL/min，时间为20分钟，待完成样本采集后，立即将吸收管中的吸收液倒入10mL的容量瓶中，做好密封处理。
2.2实验数据处理
      由于室内空气中除了甲醛外，还可能含有其它污染物质，不同物质在气相色谱仪上色谱柱的保留时间不同，在实验中可能会产生干扰，因此，在实验中保留时间定性分析，在对提出的基于气相色谱仪的室内甲醛污染含量检测方法进行验证的同时，采用定量分析方法作为对比实验主要内容，先对纯物质进行检测，绘制出一条标准曲线，再对实验样品进行测定，依照峰高或峰面积对被测组分进行定量分析，根据分析结果对比不同的室内甲醛污染含量检测方法的灵敏性。
      在实验前，统一处理实验样品，在容量瓶中加入的蒸馏水，准确称得质量后，加入一定量的甲醛，配制成甲醛标准溶液，使用蒸馏水调节甲醇的浓度，获得甲醛标准储备液。实验使用的标准液具体的调配体积如表2所示。

 
     实验中以检测方法的灵敏度作为衡量标准，设计两组对比实验，分别是分离效率对比实验和回收率对比实验结果。
2.3分离效率实验结果及分析
      分离效率实验中主要是在使用不同检测方法检测甲醛过程中，是否存在其它化合物的干扰，并计算甲醛与其它化合物分离所需时间。考虑到室内空气中含有化合物种类比较多，因此，在分离效率实验中，只以甲醛作为实验目标。实验结果经过整理后如下图所示。
 

 
图3中显示的分别是甲醛浓度的变化和底物浓度的变化。对比观察图中结果可知，图a中结果显示，在实验有效时间内，甲醛完全分离所需时间在19min左右，底物浓度变化比较缓慢；图b中结果显示，在有效时间内，甲醛分离并不完全，底物中依然存在部分甲醛；图c中结果显示化合物浓度在16分钟达到了最低，甲醛完全分离，其底物浓度在相同的时间左右达到最高；图d中结果显示，化合物浓度在反应8分钟左右达到最低，甲醛反应完全，同时底物浓度比较快的达到了最高。
综上所述，提出的基于气相色谱仪的检测方法分离效率更高。
2.4回收率实验结果及分析
回收率实验主要是根据实验样品中加入的甲醛量和实际检测的数据计算出的数值，回收率越高说明检测效果越好，反之，回收率越低，说明检测效果越差。实际空气中甲醛浓度的计算公式为：

公式中V表示吸收液的体积，mL；C1表示检测前吸收管中甲醇的浓度，mg/mL；t表示采样点的气温，℃；表示检测后吸收管中甲醇的浓度，mg/mL；c2表示采样体积，L；Vt表示标准状态下的采样体积，L；P表示采样点的大气压，kPa。实验结果如表3所示。
 

 
      从表中数据可以看出，在相同的实验条件下，相比传统的检测方法，提出的基于气相色谱仪的检测方法回收率更高，再结合分离效率实验结果可得，设计的基于气相色谱仪的室内甲醛污染含量检测方法分离效率高、回收率高，其灵敏性优于传统的检测方法。
3结束语
      本文围绕着室内环境污染物甲醛的问题展开研究，在大量研究资料的支撑下，将气相色谱仪应用到室内甲醛污染含量检测中，并在方法设计完成之后，通过多次实验，验证了提出的检测方法的可行性，解决了以往使用的检测方法中存在的问题，为未来室内空气污染物检测提出建议。但是，研究中未考虑甲醛因环境因素形成的动态规律，在后续研究中可建立甲醛在不同环境下的动力学模型，进一步深入研究。
 
 
参考文献
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