室内空气中TVOC浓度检测方案(VOC检测仪)

TVOC检测仪在室内空气质量检测中的应用 1.前言部分 所谓室内空气是指：在住处、办公室、学校以及医院等非工业区的空气。随着城市居民生活水平的不断提高，各种装饰装修材料、家具进入室内，使得室内污染物的来源和种类越来越复杂；同时，建筑设计时为了节约能源，现代建筑物的密闭性越来越高，新风量不足，室内污染物不能及时排出室外，在室内存留、蓄积，从而加重了室内空气的污染。 室内空气污染按污染物种类的不同可分为4类，如下表所示： 表1：室内空气污染的分类 序号 污染源 实际应用 1 化学污染 甲醛、苯、挥发性有机化合物等有机物污染物 CO、CO2、NOX等无机污染物 2 物理污染 包括噪声、电磁辐射、光污染等 3 放射性污染 氡子体 4 微生物污染 真菌、细菌和病毒 目前普遍关注的是室内空气的化学污染，挥发性有机化合物就是其中的一种。室内空气中VOC种类很多，且浓度存在很大差异，将他们逐一测定将十分费时和困难。因此，通常采用一个量化指标总挥发性有机物（Total VolatileOrganic Compounds，简称TVOC)的浓度来表示室内空气挥发性有机化合物的总污染水平。TVOC是指室内空气中挥发性有机化合物总的质量浓度，它是利用Tenax GC或Tenax TA采样，非极性色谱柱（极性指数小于10)进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物。 室内空气VOCs的污染源大致有3类，如下表所示： 表2：室内空气VOCs污染源分类 序号 污染源 实际应用 1 室内装修装饰材料、家居用品等 涂料、黏合剂；床上用品；厨房用具等 2 人类自身以及日常生活活动所带来的污染源 吸烟、烹饪、打印机的使用；涂改液、杀虫液等 3 室外污染源 工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等的扩散 这3类污染源中，第1类污染源室内装修装饰材料、家具用品等是室内TVOC的主要来源之一。其主要存在于各种涂料、黏合剂及人造材料中。在家庭装修中，胶合板、刨花板、沙发用海绵、海绵床垫、墙壁地面用的黏合剂、一些化纤地毯、塑料地板、作为隔热材料的预制板及家用的化学品都是TVOC的释放源。尽管释放在室内的大多数有机物单个浓度极低，但若干种挥发性有机物共同存在于室内时，其联合作用及对人体健康的影响是不容忽视的。 对于TVOC的浓度限值，如下表所示： 表3：TVOC浓度限值标准 序号 国家标准 限值要求 1 《室内空气质量标准》 （GB/T 18883-2002） ≤0.6 mg/m3 2 《民用建筑工程室内环境污染控制规范》 （GB 50325-2010） ≤0.5 mg/m3（住宅、医院、幼儿园、教室等Ⅰ类民用建筑） ≤0.6 mg/m3（办公室、商店等公共场所Ⅱ类民用建筑） 2.实验部分 2.1检测对象 检测的3户居室为北京市居民家庭，时间都在装修后6个月以内，其中1户为高档装修，1户为中档装修，1户为简单装修。 2.2检测设备 便携式TVOC检测仪（GrayWolf，美国）：PID（光离子化）传感器 量程：有高、中、低量程可选；0.0-20ppm、0.0-50ppm、0.0-200ppm、0.0-2000ppm、0.0-10000ppm 分辨率：1ppb。 该设备具有测量范围宽，操作简单方便，读数精确，自适应温度、湿度，能够连续检测的功能。 图1：TVOC检测仪 2.3检测原理 光离子化检测器使用具有特定电离能（如10.6eV）的真空紫外灯（UVV）产生紫外光，在电离室内对气体分子进行轰击，把气体中含有的有机物分子电离击碎成带正电的离子和带负电的电子，在极化极板的电场作用下，离子和电子向极板撞击，从而形成可被检测到微弱的离子电流。这些离子电流信号被高灵敏度微电流放大器放大后，一方面经数据采集卡采样后直接送入计算机的COM 口，通过色谱分析平台对测量结果进行分析和处理。另一方面经电路放大和数据处理，送至显示器显示出浓度等参数值。 2.4采样方法 采样点应该设在居室的对角线上或呈梅花式均匀分布，采样前将室内环境密闭24 h，避开通风口，相对高度0.5～1.5 m（原则上与人的呼吸高度基本一致）。 选择的检测点应具有代表性，能客观反映室内空气污染物的水平：室内面积小于50m2的居室，设1～3个检测点；室内面积在50～100m2的居室，设3～5个检测点；室内面积在100 m2以上的居室，至少设5个检测点。 在实际的检测过程中，一般能够封闭的空间需要设一个检测点，厨房、卫生间不设检测点，检测时将厨房门和卫生间门打开，将它们的面积计入与之相连的房间或客厅面积；一般房间面积<50m2，1个房间仅需设1个检测点；客厅面积<50m2设1个检测点，>50m2时，视实际情况而定。 另外，取暖及制冷方式、季节、温度、空调的使用与住户的生活方式都应该作为采样点位与数量确定的考虑因素，只有将以上因素有机的组合起来，在进行室内环境检测中选择采样点位与确定采样数量才会更科学更合理。 3.结果与讨论 对3户居室的主卧、次卧、客厅3个点位9个点进行了采样检测，检测结果统计如下表所示： 表4：室内TVOC检测结果 序号 测量点位 实测值（mg/m3） 标准（mg/m3） 备注 户A 主卧 0.35 0.60 次卧 0.44 客厅 0.31 户B 主卧 0.93 次卧 0.82 客厅 0.96 户C 主卧 0.52 次卧 ---- 无次卧 客厅 0.50 根据表4可以得到： 户A室内TVOC浓度主卧为0.35mg/m3，次卧为0.44mg/m3，客厅为0.31mg/m3；按国家标准《GB/T18883-2002 室内空气质量标准》中，TVOC的标准值为0.60mg/m3，户A室内释放的TVOC浓度未超标。 户B室内TVOC浓度主卧为0.93mg/m3，次卧为0.82mg/m3，客厅为0.96mg/m3；按国家标准《GB/T18883-2002 室内空气质量标准》中，TVOC的标准值为0.60mg/m3，户B室内释放的TVOC浓度超标。 户C室内TVOC浓度主卧为0.52mg/m3，客厅为0.50mg/m3；按国家标准《GB/T18883-2002 室内空气质量标准》中，TVOC的标准值为0.60mg/m3，户C室内释放的TVOC浓度未超标。 由以上可知，户A和户C室内污染未超标，户B室内污染比较严重，分析其原因为：户A已完成装修6个多月，且基本上每天都会进行通风，加之室内家具较少，所以室内空气质量良好；户B客厅放置的家具较多，且室内温度相对较高，TVOC释放效应比较强，加之房间面积较小，不利于TVOC的散发，所以客厅超标最严重；主卧放置的为新家具，次卧放置的是旧家具，且主卧与客厅相通，所以主卧较次卧TVOC浓度偏高；户C虽无家具，但刚刚装修完，加之客厅存放着少量的装修材料，所以室内空气质量一般。 针对户C，对比分析了下列两种情况对室内TVOC浓度的影响： 1）关闭门窗，开启通风系统1个小时，关闭后检测结果如下表所示： 表5：TVOC检测结果（关闭门窗、开启通风系统） 序号 测量点位 实测值 标准（mg/m3） 备注 户C 主卧 0.37 0.60 次卧 ---- 无次卧 客厅 0.35 2）关闭通风系统，开启门窗1个小时，关闭后检测结果如下表所示： 表6：TVOC检测结果（关闭通风系统、开启门窗） 序号 测量点位 实测值 标准（mg/m3） 备注 户C 主卧 0.33 0.60 次卧 ---- 无次卧 客厅 0.34 由表5和表6可知，开启门窗与通风系统，经常保持通风换气，均有利于TVOC的扩散，减少室内TVOC浓度。 综上所述，1）室内TVOC污染与房间家具的数量及分布，有着密切的关系，其主要来源于装修材料及新的组合家具中胶合板、大芯板、刨花板粘合剂的遇热、潮解反应。2）开启门窗与通风系统，均有利于TVOC的扩散，从而减少室内TVOC浓度。 4.建议与展望 室内空气中挥发性有机化合物浓度过高时很容易引起急性中毒，轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐状；重者会出现肝中毒甚至很快昏迷，有的还可能有生命危险。 长期居住在挥发性有机化合物污染的室内，可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统、引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等，有的还可能引起内分泌失调、影响性功能；苯和二甲苯还能损害系统，以至引发白血病。 经国外医学研究在证实，生活在挥发性有机化合物污染环境中的孕妇，造成胎儿畸形的几率远远高于常人，并且有可能对孩子今后的智力发育造成影响，同时，室内空气中的挥发性有机化合物是造成儿童神经系统、血液系统、儿童后天疾患的重要原因。 因此，室内装修时强烈建议： 1）室内装修选材上要严格参照国家标准，选择环保的装饰装修材料，优化居室家具组合，少用化工材料，以减少TVOC对室内的污染。 2）选择好居室装修的时间，在夏天装修结束后，经过夏季高温环境条件下室内装修建材的通风换气，可加快TVOC的释放与挥发，而在冬天刚装修完的居室多数没有通暖气，温度比较低，不利于挥发性有机化合物的释放与挥发。 3）尽量延长居室装修后搬迁入住的时间，相关测试研究报道，装修后应开窗通风6个月以上后入住较为安全。 1.前言部分所谓室内空气是指：在住处、办公室、学校以及医院等非工业区的空气。随着城市居民生活水平的不断提高，各种装饰装修材料、家具进入室内，使得室内污染物的来源和种类越来越复杂；同时，建筑设计时为了节约能源，现代建筑物的密闭性越来越高，新风量不足，室内污染物不能及时排出室外，在室内存留、蓄积，从而加重了室内空气的污染。室内空气污染按污染物种类的不同可分为4类，如下表所示：目前普遍关注的是室内空气的化学污染，挥发性有机化合物就是其中的一种。室内空气中VOC种类很多，且浓度存在很大差异，将他们逐一测定将十分费时和困难。因此，通常采用一个量化指标总挥发性有机物（Total VolatileOrganic Compounds，简称TVOC)的浓度来表示室内空气挥发性有机化合物的总污染水平。TVOC是指室内空气中挥发性有机化合物总的质量浓度，它是利用Tenax GC或Tenax TA采样，非极性色谱柱（极性指数小于10)进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物。    室内空气VOCs的污染源大致有3类，如下表所示：        这3类污染源中，第1类污染源室内装修装饰材料、家具用品等是室内TVOC的主要来源之一。其主要存在于各种涂料、黏合剂及人造材料中。在家庭装修中，胶合板、刨花板、沙发用海绵、海绵床垫、墙壁地面用的黏合剂、一些化纤地毯、塑料地板、作为隔热材料的预制板及家用的化学品都是TVOC的释放源。尽管释放在室内的大多数有机物单个浓度极低，但若干种挥发性有机物共同存在于室内时，其联合作用及对人体健康的影响是不容忽视的。对于TVOC的浓度限值，如下表所示：2.实验部分2.1检测对象检测的3户居室为北京市居民家庭，时间都在装修后6个月以内，其中1户为高档装修，1户为中档装修，1户为简单装修。2.2检测设备便携式TVOC检测仪（GrayWolf，美国）：PID（光离子化）传感器量程：有高、中、低量程可选；0.0-20ppm、0.0-50ppm、0.0-200ppm、0.0-2000ppm、0.0-10000ppm分辨率：1ppb。该设备具有测量范围宽，操作简单方便，读数精确，自适应温度、湿度，能够连续检测的功能。                                               图1：TVOC检测仪2.3检测原理光离子化检测器使用具有特定电离能（如10.6eV）的真空紫外灯（UVV）产生紫外光，在电离室内对气体分子进行轰击，把气体中含有的有机物分子电离击碎成带正电的离子和带负电的电子，在极化极板的电场作用下，离子和电子向极板撞击，从而形成可被检测到微弱的离子电流。这些离子电流信号被高灵敏度微电流放大器放大后，一方面经数据采集卡采样后直接送入计算机的COM 口，通过色谱分析平台对测量结果进行分析和处理。另一方面经电路放大和数据处理，送至显示器显示出浓度等参数值。2.4采样方法采样点应该设在居室的对角线上或呈梅花式均匀分布，采样前将室内环境密闭24 h，避开通风口，相对高度0.5～1.5 m（原则上与人的呼吸高度基本一致）。选择的检测点应具有代表性，能客观反映室内空气污染物的水平：室内面积小于50m2的居室，设1～3个检测点；室内面积在50～100m2的居室，设3～5个检测点；室内面积在100 m2以上的居室，至少设5个检测点。在实际的检测过程中，一般能够封闭的空间需要设一个检测点，厨房、卫生间不设检测点，检测时将厨房门和卫生间门打开，将它们的面积计入与之相连的房间或客厅面积；一般房间面积<50m2，1个房间仅需设1个检测点；客厅面积<50m2设1个检测点，>50m2时，视实际情况而定。另外，取暖及制冷方式、季节、温度、空调的使用与住户的生活方式都应该作为采样点位与数量确定的考虑因素，只有将以上因素有机的组合起来，在进行室内环境检测中选择采样点位与确定采样数量才会更科学更合理。3.结果与讨论对3户居室的主卧、次卧、客厅3个点位9个点进行了采样检测，检测结果统计如下表所示：根据表4可知：户A室内TVOC浓度主卧为0.35mg/m3，次卧为0.44mg/m3，客厅为0.31mg/m3；按国家标准《GB/T18883-2002 室内空气质量标准》中，TVOC的标准值为0.60mg/m3，户A室内释放的TVOC浓度未超标。户B室内TVOC浓度主卧为0.93mg/m3，次卧为0.82mg/m3，客厅为0.96mg/m3；按国家标准《GB/T18883-2002 室内空气质量标准》中，TVOC的标准值为0.60mg/m3，户B室内释放的TVOC浓度超标。户C室内TVOC浓度主卧为0.52mg/m3，客厅为0.50mg/m3；按国家标准《GB/T18883-2002 室内空气质量标准》中，TVOC的标准值为0.60mg/m3，户C室内释放的TVOC浓度未超标。由以上可知，户A和户C室内污染未超标，户B室内污染比较严重，分析其原因为：户A已完成装修6个多月，且基本上每天都会进行通风，加之室内家具较少，所以室内空气质量良好；户B客厅放置的家具较多，且室内温度相对较高，TVOC释放效应比较强，加之房间面积较小，不利于TVOC的散发，所以客厅超标最严重；主卧放置的为新家具，次卧放置的是旧家具，且主卧与客厅相通，所以主卧较次卧TVOC浓度偏高；户C虽无家具，但刚刚装修完，加之客厅存放着少量的装修材料，所以室内空气质量一般。    针对户C，对比分析了下列两种情况对室内TVOC浓度的影响：        1）关闭门窗，开启通风系统1个小时，关闭后检测结果如下表所示：2）关闭通风系统，开启门窗1个小时，关闭后检测结果如下表所示：由表5和表6可知，开启门窗与通风系统，经常保持通风换气，均有利于TVOC的扩散，减少室内TVOC浓度。   综上所述，1）室内TVOC污染与房间家具的数量及分布，有着密切的关系，其主要来源于装修材料及新的组合家具中胶合板、大芯板、刨花板粘合剂的遇热、潮解反应。2）开启门窗与通风系统，均有利于TVOC的扩散，从而减少室内TVOC浓度。4.建议与展望    室内空气中挥发性有机化合物浓度过高时很容易引起急性中毒，轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐状；重者会出现肝中毒甚至很快昏迷，有的还可能有生命危险。    长期居住在挥发性有机化合物污染的室内，可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统、引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等，有的还可能引起内分泌失调、影响性功能；苯和二甲苯还能损害系统，以至引发白血病。    经国外医学研究在证实，生活在挥发性有机化合物污染环境中的孕妇，造成胎儿畸形的几率远远高于常人，并且有可能对孩子今后的智力发育造成影响，同时，室内空气中的挥发性有机化合物是造成儿童神经系统、血液系统、儿童后天疾患的重要原因。    因此，室内装修时强烈建议：1）室内装修选材上要严格参照国家标准，选择环保的装饰装修材料，优化居室家具组合，少用化工材料，以减少TVOC对室内的污染。2）选择好居室装修的时间，在夏天装修结束后，经过夏季高温环境条件下室内装修建材的通风换气，可加快TVOC的释放与挥发，而在冬天刚装修完的居室多数没有通暖气，温度比较低，不利于挥发性有机化合物的释放与挥发。3）尽量延长居室装修后搬迁入住的时间，相关测试研究报道，装修后应开窗通风6个月以上后入住较为安全。森馥科技空气质量事业部（www.mingtan100.com)更多内容关注微信公众号：AQ空气质量（safetytech-EM）