第五章空气中有害物质的测量.ppt

1,第五章 空气中有害物质的测量,兰州理工大学 土木工程学院 建环教研室 2012年,2,1. 表征室内空气品质 (Indoor Air Quality, IAQ) 参数 (计，19个。其中：物理性，4个； 化学性13个；生物性，1个；放射性，1个)。 2. 常用的有害物质的采样和分析方法。 3. 室内空气中甲醛 (CH2O)，挥发性有机 化合物 (Volatile Organic Compounds, VOCs)， 可吸入颗粒物 (Particulate Matter, PM)的测量 方法，使用仪表。 4. 室内空气中菌落总数和室内放射性物质 -氡(Rn222)的测量方法，使用仪表。,学习和掌握的内容 ( Keys),3,建筑环境空气质量评价的意义,1. 建筑环境是人们学习、生产、生活等活动的主要场所；据 相关统计：人们约有80以上的时间是在建筑环境(室内)中 度过的。其中，室内的空气环境是人们接触最频繁的环境。 良好的IAQ 可以为人们(尤其是老、幼)的健康和病人的康复 提供保障，也为工作和学习提供支持。 2. 现实的IAQ “不理想”。(1) 存在众多的室内污染源，如建 筑与装饰材料，家具等的使用，其中的化学物质会释放且进 入室内空气；(2) 人们的活动，如呼吸，烹饪，吸烟，使用 电器等，也会产生污染物质进入室内空气；(3) 建筑节能的 实施，使得门、窗等更加密封，导致了室内污染物质的聚集， 增大了室内空气中污染物质的浓度。 因此，需要对影响IAQ因素进行研究，作出合理的评价。,4,如何对IAQ作出评判呢 ？ (1) 基于对建筑空气环境中有害物质的精确测量，获取表征各种有害 物质的有效测量数据。 (即，本章的学习任务) (2) 根据IAQ的国家标准 ( 2003年颁布的室内空 气质量标准， GB/T 18883-2002)。 通过实际测量，获取各种 有害物质的测量数据，且 与其相应的标准数据进行 比对。判断结果是否超标， 作出IAQ的合理评判。 所以，需要学习、理解 和掌握该标准；也为通 过考试，获取从事该项 工作的资质，做好基本 的理论准备。,5,6,5.1 常用采样和分析方法,一、有害物质常用采样方法 1. (空气中) 气体有害物采样方法 直接取样法 有动力浓缩采样法 被动式采样法,7,(1) 直接取样法 适用条件：当室内空气中被测组分 Cx 浓度较高；或者 所用分析方法很灵敏，只需采取少量样品，就可满足分析的 需要。 分为注射器取样、塑料袋取样和固定容器取样等方法。 注射器采样,Step 1: 采样时，先用现场空气抽洗 35次； Step 2: 然后，缓慢地抽取室内空气试样，至满刻度。 Step 3: 使用橡皮小帽，密封进气口，将注射器进气口朝下，垂直放置，使注射器内压力略大于大气压。,Note: (1) 所用注射器要做磨口密封性的检查，挑选其密封性好的做采样用, 而且需要对注射器的刻度进行校准。(2)样品存放时间不宜太长，一般要当天分析完。,8,(b) 塑料袋取样 材质与规格： 与所采集的污染物既不起化学反应， 也不吸附、不渗漏的塑料袋； 长 170mm，宽 110mm， 充气容积 500mL。 使用前要做气密性检查：充足气后，密封进气口， 将其置于水中，不应出现气泡溢出。 使用时，首先用现场空气冲洗 35次后；再充进 现场空气，然后夹封袋口，带回实验室，进行分析。 注射器采样一样，具有经济、轻便、实用的特点。,9,(c) 固定容器法 用固定容积的容器，来采集少量空气样品的方法。 取样仪器有真空采气瓶和采气管两种型式。 如图(a)所示：是一种用耐压的玻璃或不锈钢制成的 真空采气瓶(500 mL1000mL)，外面套有安全保护套。 采样前，首先用真空泵抽真空至133Pa左右(真空度)。 若瓶中事先装好吸收液，可抽至溶液冒泡为止。 然后，将真空采气瓶携带至现场，打开瓶塞，被测空 气即被充进瓶中。 最后，关闭瓶塞，带回实验室分析。采样被测气体的 体积即为真空采气瓶的体积。 Note： 真空采气瓶事先需要进行严格的漏气检查。,10,由于真空瓶瓶塞的磨口处易漏气，采气瓶也可做 成 如图(b)所示的瓶口拉封型式。 抽真空至133Pa左右(真空度)后，瓶口拉封。 在现场采样时，从瓶口断痕线处弄断，被测空气 即被充进瓶内。 然后，套上橡皮小帽，带回实验室分析。 * 若采样开始前，事先抽真空，真空度达不到133Pa， 则可在清洁的环境中，抽成一定的真空度 p 133Pa， 这时的采样体积计算应扣除该剩余压力： p - 大气压力，1.013×105 Pa,11,另一种是用如图所示的采气管，以置换法充进被测空气。 首先在现场用二联球打气，使通过采气管的空气量至 少为管体积的610倍，这样才能使采气管中原有的空气完 全被置换掉，则采气管被充满了被测气体。 然后封闭两端管口，带回实验室分析，被测气体的采样 体积，即为采气管的容积。 用固定容器采样后，加入吸收液或显色剂，经过强烈晃 动，让被测组分充分与之作用，然后，可倒出溶液进行比色 测定。,12,(2) 有动力浓缩采样法 一般而言，室内空气中的有害物质Cx的数值是很低的， 且GB/T 18883-2002 规定的相应Cx容许值又很小。因此， 直接式取样(无动力)远不能满足分析的要求。 * 需要采用一定的技术方法，采样大量的空气样品且进行浓 缩，使之满足分析方法所需的灵敏度的要求。 有动力浓缩采样方法：使用一个抽气泵，采集大量空气 样品，且使其通过收集器中的吸收介质(被吸收)，使得气 体有害物在吸收介质中得到浓缩，而达到浓缩采样的目的。 吸收介质是液体的，用吸收管作收集器； 吸收介质是颗粒状或多孔的固体，用填充柱管作收集器。 有动力浓缩采样法常分为溶液吸收法、填充柱采样法 和低温冷凝法等。,13,有动力空气采样装置 ( 主动式个体采样器，Active Personal Sampler ) 1 -吸收管； 2-滤水阱； 3-转子流量计； 4 -流量调节阀； 5-抽气泵；6-稳流器； 7 -电动机；8 -电源； 9 -定时器,14,(3) 被动式采样法 (Passive Sampling Method) 此法是使用被动式个体采样器 (Passive Personal Sampler，PPS)，基于气体分子扩散或渗透原理，进而 采集空气中的气态或蒸气态污染物。它由壳体、挡风层、 扩散腔和吸收层等部分所组成 。 工作机理：包含气态污染物的空气，首先通过PPS外壳的 通气孔进入扩散层，(3) 、(4)过滤掉其中粒径较大的的尘埃， 随之到达吸收层(6)，被其中的收集剂吸附或吸收。 收集剂为吸附剂、化学试剂浸渍的惰性颗粒物质或滤膜等。,1-前盖；2-硅橡胶密封圈；3-核孔滤膜；4-涤纶纱网（70目）； 5-压环；6-吸收层；7-托板；8-底座,15,由于它不用任何电源和抽气动力(节能)，所以又称 无泵采样器。这种采样器体积小，非常轻便 (像一支钢 笔或一枚徽章大小，可以佩戴在人们的上衣口袋处)， 便于携带。可以根据需要到任何地方进行采样。 操作简便，不用特别维护，安全可靠，价格极为便宜， 特别适用于大面积卫生调查和监测。自20世纪70年代后期 问世以来，发展非常迅速，是对传统的有泵采样器的一次 重大变革。,16,2. 气溶胶中颗粒物采样方法 气溶胶 (aerosol )是指在空气中悬浮的液态(或固态)微粒 体系，其粒径在0.0110m，可在空气中滞留数个小时。 来源有自然和人为因素。 气溶胶的采样方法很多，最基本的方法是沉降法，滤料法。 沉降法 沉降法包括自然沉降和静电沉降两种采样方法 自然沉降法 是利用颗粒物(较大粒径 d30m) 受到重力场作用，沉降在一个敞开的容器中。该法 经常用于测定室外大气的降尘，而室内测定很少使用。 测量结果的表述：以在单位面积、单位时间内，从空 气中自然沉降的颗粒物的质量多少来表示。 tons / (km2 · month) 这种方法虽然比较简便， 但易受环境气象条件 (如风速)影响，误差较大。,17,静电沉降法 设置直流高压电场(1.2kV20kV)，当 空气样品通过静电采样器时，由电晕放电产生的正、负 离子会附着在气溶胶的颗粒上，使其分别带(正、负)电。 带电的气溶胶颗粒在电场作用下，就会分别沉降在极性 相反的收集极上，进行电中和，且汇聚。收集两个收集 极表面汇聚起来的物质，可供分析用。 特点：此法收集效率高，阻力小，省时。绝对不能用于 易燃易爆物质的采样，以免发生危险。,18,滤料法 滤料采样的装置如图所示， 将滤料(滤纸或滤膜)放在采样 夹上，用抽气泵通过滤料抽 入采样的空气，空气中的悬 浮颗粒物质就被阻留在滤料 上，分析滤料上被浓缩的颗 粒物的含量，再除以采样体 积，即可计算出空气中颗粒 物浓度。 Note：由于空气中污染物并不是以单一状态存在，而往往 以多种状态(如气态和气溶胶)共存在空气中。对于颗粒物与 气体有害物共存的情况，处理方法：在滤料采样夹后，接上 液体吸收管或填充柱采样管，这样颗粒物被收集在滤料上， 而气体有害物则收集在后面的吸收管或填充柱中。,19,3. 建筑材料中有害物采样方法 为了控制室内装饰装修材料对室内空气的污染，我国 制定了相应的国家标准来限制相关产品有害物的释放量。 因此，需要在产品出厂时，定量地检验某种建筑(或装饰) 材料是否达到了国家标准的要求。 使用一定的物理或者化学方法，来测量室内装饰装修材 料的有害物释放量。 环境试验舱作为室内用品和材料中挥发性有机物(包括醛类、 芳香烃等)的采样和检测装置获得了广泛的应用。 例如，卫生部木质板材中甲醛的卫生规范和国家标准GB 18580-2001，都把环境试验舱法作为室内装修用人造板产品 甲醛释放量检测的仲裁方法。,20,环境试验舱是由化学惰性材料制成的密闭舱体，其中设置温度和 湿度测控系统，清洁空气供给系统和流量测控系统，标准气样加入口 和流出气样采集和测量系统组成。,21,测试步骤 1. 测试舱的准备：在实际测量之前，要进行舱的清洗。先用强碱栓 清洗列，然后使用自来水冲洗舱内表面，最后使用去离子水冲洗。 2. 将测试舱置于温度、湿度可控制的环境中， 温度23 ±0.5 ；相对湿度：45%±5%； 负荷比：1.0 ±0.02 m2 / m3； 空气交换率； 1.0 ±0.05 (次 / h) ； 测试样品表面空气流速： 0.10.3m/s； 在试验条件下，首先通入清洁空气净化处理。 3. 监测舱本底，以保证本底污染水平低于分析方法的检出限。 4. 将待测材料放入舱内，则材料中挥发性化合物将会释放到舱内， 经过一段时间后，其浓度会在待测材料和舱内空气之间达到平衡。 5. 测量不同时间段内，流出空气中挥发性化合物的浓度，基于 GB/T 18883-2002，可计算出待测材料中挥发性化合物释放速率， 从而评估待测材料对IAQ的影响。,22,二、采样空气体积的测定及流量计的选用 1. 采样空气体积的测量 为了准确计算空气中有害物的浓度 Cx，必须正确地测量 采样空气的体积。它直接关系到监测数据的可靠性和质量。 当用注射器、塑料袋和固定容器直接取样时，这些采样器 具的容积，即为空气采样体积。只要校准了这些器具的容积， 就可知道准确的采样体积。 当采用有动力采样法采样时， 可用转子流量计测定采样系列的 空气流量。采样时，气体流量计 连接在采样泵之前，采样泵选用 恒流抽气泵。采样前需对采样系 列中的气体流量计的流量刻度进 行校准(即检定)。当采样流量稳定时，用流量(qv)乘以采样时间， 计算空气采样体积。,23,Note: 在有动力采样中，大多数采用体积流量计(如 转子流量计)。体积流量计在采样过程中会受到各种装 置(如收集器、吸收管和流量调节阀等)所产生的阻力和 测定环境条件(如气温和大气压力)的影响。为此，在采 样时，要记录当时的气温和大气压力，将采样体积换算 成标准状况下( 273K，1atm(1.013×105Pa)；Normal State) 的采样体积。 当用被动式采样器采样时，以采样器的采样速率K (qv)乘以(暴露)采样时间，可计算出空气采样体积。K值 是事先在实验室校准测得的，并需对环境影响因素(如 气温和大气压力)进行采样示值的修正。,24,2. 采样中常用的流量计 流量计的种类 一般用于空气采样的流量计，有皂膜流量计、孔口流量计、 转子流量计等。 (1) 皂膜流量计是由一根标有体积刻度的玻璃管 和橡皮球组成。玻璃管下端处有一进气支管， 橡皮球内装满肥皂水。采样时，当用手挤压橡皮 球时，使肥皂水液面上升。随之，由支管进来的 气体吹起皂膜，并在玻璃管内缓慢上升。用秒表 准确记录通过一定体积时所需时间。 ( qv=Qv / ts ) 误差一般皆小于1%。 (2) 孔口流量计有隔板式和毛细管式两种。当气体 通过隔板或毛细管小孔时，因节流而产生压力差。 气体的流量越大，阻力越大，产生的压力差也越 大。由孔口流量计下部的 U 型管两侧的液柱差， 可直接计算出气体的流量。,25,流量计读数的修正 采样气体的流量是一个状态参数，与气体的密度密切相关。 当采样现场压力和温度变化时，会引起气体密度变化。这时， 直接读取的流量计的读数，就不能代表采样气体的真实流量。 因此，应根据使用时的大气压力和温度进行必要的修正。 修正公式如下 从上式看出，只有当使用状态和流量计校准时的状态相差很大时 (如使用阻力较大的收集器或者气压和温度变化很大时)，才需要做温 度和气压对流量读数的修正。 在一般情况下，使用状态和校准状态气体压力变化不大、温差也不 大于±15时，流量误差不超过 3%。但是，对流量作精确测量时， 要求流量计的校准状态和使用状态尽可能相一致。,26,三、采样效率及其评价方法 采样效率：是指在规定的采样条件(如采样流量， 气体浓度，采样时间等)下，使用上述的采样方法，所 采集到的有害物数量占采样空气总量的百分数。 采样效率评价方法一般与有害物在空气中的存在 状态有很大关系，不同的存在状态有不同的评价方法。,27,1. 评价采集气态和蒸气态污染物的方法 采集气态和蒸气态的污染物常用溶液吸收法 和填充柱采样法。 评价这些采样方法的效率有绝对比较法和 相对比较法两种。 (1) 绝对比较法 精确配制一个已知浓度CS的标准气体，然后用所选用 的采样方法采集该标准气体，测定其浓度C 。然后，比较 实测浓度C和配气浓度CS，采样效率为： 这种评价方法，比较理想；但是由于配制已知浓度的 标准气体有一定困难，往往在实际应用时受到限制。,28,(2) 相对比较法 配制一个恒定浓度的气体，而其浓度不一定要求已知。 然后，用 2个或 3个采样管串联起来采样该气样，再分别 分析各管的气样含量，计算第1管含量占各管总量的百分 数，采样效率为： 式中的 C1，C2 和 C3分别为第1管、第2管和第3管中所分 析、测得的采样气体浓度，所得采样效率为第1管的采样 效率。 这种方法评价采样效率也只适用于一定浓度范围的气体 ，若采样气体浓度太低，由于分析方法灵敏度所限，测定 结果误差较大，采样效率只是一个估计值。,29,2. 评价采集气溶胶的方法 采集气溶胶常用滤料采样法。对此，评价其效率有 两种表示方法： (1) 颗粒采样效率 就是所采集到的气溶胶的颗粒数目 占总颗粒数目的百分数。 (2) 质量采样效率 就是所采集到的气溶胶的质量数占总质量的百分数。 只有当气溶胶全部颗粒大小完全相同时，方法(1) 和方法(2)得到的数值，才能一致。但是，实际上这种 情况是不存在的。基于方法(1)，微米以下的极小颗粒 在颗粒数上总是占绝大部分；基于方法(2)，按质量计 算却只占很小部分，即一个大的颗粒的质量可以相当 于千万个小的颗粒，所以，质量采样效率值总是大于 颗粒采样效率值。方法(1)有着卫生学上的意义；目前 在空气监测中，评价采集气溶胶方法的采样效率，一 般是以质量采样效率表示，有特殊要求时才用颗粒采 样效率表示。,30,3. 评价采集气态和气溶胶共存状态的物质的方法 对于气态和气溶胶共存的物质的采样更为复杂， 评价其采样效率时，这两种状态都应加以考虑， 以求其总的采样效率。 一般而言，对于气态污染物，采用相对比较法 ； (由于配制已知浓度标准气溶胶，在技术上比配制标准气 体要复杂得多，而且气溶胶粒度(粒径)范围也很大， 所以很难在实验室模拟现场存在的气溶胶的各种状态。) 对于气溶胶，采用颗粒采样效率；常用一个灵敏度很高 的颗粒计数器，测量进入滤料前( N )和通过滤料后的空 气中的颗粒数( N )来计算( ns = N - N )。 因此，综合考虑相对比较法和颗粒采样效率法。,31,四、现场采样技术要求 1. 采样点的布置要求 采样环境 由于建筑空气环境中有害物的特殊性，采样环境对于有害物 的浓度有很大的影响。主要考虑的影响因素如下： 室内温度、湿度、大气压力：对于室内大多数气体有害物 而言，室内温湿度的变化，影响其从建筑材料、家居制品中挥 发到室内的速度。当温度高、湿度低的时候，其挥发加快，从 而使得室内有害物浓度升高。此外，室内气压的变化，会影响 采样气体的体积，从而影响有害物浓度的计算。所以，需记录 采样时的Tn，RHn，Pn的数值。 室外空气的质量：室内空气中的有害物不仅来源于室内， 也会由室外渗入(门、窗的密闭性)。因此，当室外环境中存在 污染源时，对室内空气的质量也会有一定影响。需要考虑室外 空气不佳的因素。 采样布点原则 采样点的设置，直接关系到有害物检测结果是否能真实反映室内 空气污染水平。采样点的选择应遵循以下三个原则： 代表性: 应根据检测目的与被测对象属性而具体来确定。 不同的检测目的，应选择各自不同的、具有代表性的采样点。,32,(2) 可比性: 为了便于对检测结果进行比较，各个采样点应尽 可能选择类似的采样条件(现场)，对所采用的采样器材及采样 方法，应作具体规定。 (3) 可行性： 当有害物成分较多，所需的采样器材较多，且需 占用一定的场地时，在选择采样点时，应尽可能选择有一定可 操作空间的地点，并宜选用低噪声、有足够电源的小型采样器材。 采样布点方法 (1) 采样点的数量: 采样点的数量根据监测室内面积大小和 现场情况而确定，以期能正确反映室内空气有害物的水平。 原则上，小于50m2的房间，应设13个点；50 m2100m2， 设35个点；100m2以上，至少设5个点。而且，为避免墙壁的 吸附或溢出干扰，采样点应距离墙壁不得少于0.5m。 (2) 采样点的分布： 除特殊目的外，一般采样点分布应均匀， 并应离开门、窗一定距离，以避免局部微小气候造成的影响。 在做污染源逸散的水平检测时，应以污染源为中心，在与之 不同的距离(2m、5m、10m)处设点；或在对角线上或梅花式 均匀分布。同时，采样点的设置地点，应注意尽量避开通风口 (空调系统的送风、回风、排风口)。 (3)采样点的高度: 采样点的高度应与人的呼吸区高度相一致， 一般距离地面 1.5m或 0.5m1.5m之间。,33,也可按层流变化来确定，一般可采用距离地面 0.1m、0.5m、1.0m、1.5m、2.0m、2.5m的高度。 (4) 室外对照采样点的设置： 在进行室内有害物检测的同时， 为了掌握室内、外污染的关系，以室外的有害物浓度为参照， 在同一区域的室外，设置1个或2个采样对照点。也可用原来 的室外固定大气监测点作对比，这时室内采样点的分布， 应在室外固定大气监测点半径500m范围内才较合适。 2. 采样时间和频率 由于采集的样品能否真实地反应出被测空气环境 的实际情况，与采样的时间和频率有很大关系。 因此规定：反映污染物水平的不同时段浓度值，其 对应的采样时间如下： 年平均浓度至少采样 3 个月； 日平均浓度至少采样 18 小时； 8小时平均浓度至少采样 6 小时； 1小时平均浓度至少采样 45 分钟； * 采样时间应涵盖通风最差的时间段(相应的Cxi高)。,34,3. 采样方法和仪表 对气体有害物的采样 (Cx :直接式，主动式，被动式 ) 相比有动力浓缩采样方法，被动式采样方法因采样 速度的限制，适合于长时间 (如8h或24h或几天)采样; 而且，要求在适宜的风速范围内(0.2 m/s2.0m/s)进行。 各种有动力采样方法，其适用范围较宽，但受电源 和电机噪声的限制，用于室内的采样器的噪声应小于 50dB (A)。 对颗粒物的采样 应选用小流量或中流量采样器 (100L/min以下)采样， 采样器的噪声应小于 50dB (A) 。 为了节约采样费用，有害物采样可先用筛选法采样： 即：采样前关闭门窗 12小时，采样时关闭门窗，至少 采样45分钟(即， 1小时平均浓度至少采样45分钟)。 当采用筛选法采样，达不到分析的标准要求时，就必 须按累积法(依次按8小时平均值、日平均值、年平均 值)的要求，进行采样。,35,4. 采样的质量保证措施 (必要条件) 气密性检查：对于有动力采样器，在采样前应对采样 系统进行气密性检查，不得漏气。 流量校准：采样系统的流量要能保持恒定，采样前和 采样后要用(精度)一级皂膜计来校准采样系统进气流量， 二者误差不超过 5%。记录校准时的大气压力和温度，必 要时换算成标准状况下的流量。 空白检验： 在同一批现场采样中，应留有两个采样管 不采样，并按其他样品管一样对待，作为采样过程中空白 检验。若空白检验超过控制范围，则这批样品作废。 检验和标定：仪器使用前，应按仪器说明书对仪器进行 检验和标定。 体积换算：在计算有害物浓度时，应将采样体积换算成 标准状态下的体积。 平行采样：对于CX，每次平行(或同时)采样，测定之差 与平均值比较的相对偏差(也叫做偏离度)不超过 20%。,36,五、样品的分析和结果整理 1. 样品的分析 常见的气体有害物、菌落总数和氡的分析、检验方法 见附录4。 附录5中给出了建筑和装饰装修材料中有 害物质的检验方法。 2. 测量结果的整理 做好原始记录 采样时，要对现场情况、各种污染源以及采样日期、 时间、地点、采样点的数量、布点方式、大气压力、 气温、相对湿度、风速以及采样者签字等信息，做出详 细记录，随同样品一起报到实验室。 分析、检验时，要对检验日期、实验室、仪器编号、 分析方法、检验依据、试验条件、原始数据、测试人、 校核人等信息，作出详细记录。,37,测试结果和评价 测试结果用平均值表示。当化学性、生物性和放射性 评价指标的平均值符合标准值要求时，说明采样点所代 表的室内空气品质(质量)达标。若有一项未达标，则应视 为该采样点所代表室内空气品质不达标。 标准中要求年平均、日平均、8小时平均值的参数指标， 可以先进行筛选法采样，若分析检验结果达到了标准要求， 则视为达标。 若筛选法分析检验结果达不到标准要求，应按年平均、 日平均、8小时平均值要求进行累积法采样，用累积法检 验结果来评价室内空气品质是否达标。,38,一、甲醛的定义及室内的主要来源 二、甲醛对人体的危害及室内的允许标准 三、甲醛的测量方法 四、常用的测量仪器,5.2 甲醛的测量,39,一、甲醛的定义及室内的主要来源 定义 及其性质 甲醛 ( Formadehyde )又名蚁醛，化学分子式 为HCHO。 挥发性有机化合物原生毒素，无色、具有强烈 的刺激性气味，易溶于水、醇、醚，其 35%40% 的水溶液称为“福尔马林”，此溶液的沸点为 19.5 ， 在室温时极易挥发，遇热时其挥发速度更快。 空气中甲醛的年平均浓度大约为 0.005mg/m30.01mg/m3。,5.2 甲醛的测量,40,室内的主要来源 装饰用的各类脲醛树脂胶人造板： 胶合板、细木工板、中密度纤维板 和刨花板等； 含有甲醛成分各类装饰材料 ： 贴墙布，贴墙纸，油漆、涂料、 粘合剂、尿素-甲醛泡沫绝缘材料 (UFFI)和塑料地板等； 有可能散发甲醛的室内陈列及 装饰用品：家具、化纤地毯和泡沫 塑料等； 燃烧后会散发甲醛的某些材料： 家用燃料、香烟及一些有机材料； 各种生活用品：化妆品、清洁剂、 防腐剂、油墨、纺织纤维等。 * 人造板是目前我国室内空气中甲醛的主要来源。,41,二、甲醛对人体的危害及室内的允许标准 危害 刺激作用: 对眼睛和呼吸系统具有强烈的刺激 作用。浓度0.1mg/m3 有异味影响；0.5mg/m3以上 刺激粘膜(眼、呼吸道等)，产生变态反应(眼红、 流泪、咽干等)、恶心、胸闷等；6.5mg/m3以上引起 肺炎、肺水肿，甚至导致死亡。 毒性作用：由于CH2O可使蛋白质变性，破坏细胞， 对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害。 致癌作用：国外医学研究表明， CH2O可引发呼吸 系统中器官、消化系统中器官、皮肤癌和血癌；还可 导致胎儿畸形等。 室内允许标准 甲醛在室内的甲醛浓度变化，主要与污染源的释放 量和释放规律有关，也与上述装饰材料等的使用期限、 室内温度、湿度以及通风程度等因素有关。 其中，温度和通风的影响最大。,42,室内空气质量标准GB/T 18883-2002规定： 1小时测量平均值不得超过 0.10 mg/m3。 三、甲醛的测量方法 酚试剂比色法 乙酰丙酮分光光度法 环境试验舱法,43,1. 酚试剂比色法,测量原理：首先甲醛与酚试剂反应生成嗪(qin)，在高铁 离子存在下，然后嗪与酚试剂的进行氧化反应，生成蓝色 化合物，根据蓝色深浅，用分光光度法进行测定。 本法检出浓度限为0.1µg/mL(按与吸光度0.02相对应的 甲醛含量计)。 当采样气体体积为10L时，最低检出浓度为0.01mg/m3。 有动力采样方法：测量时用一个内装5.0mL吸收液的气泡 吸收管，以 0.5L/min流量，采气10L。 步骤： 标准曲线的绘制： 取 8支 10mL比色管(编号07)， 按表5-2配制标准甲醛溶液 色列。然后向各管中加1% 硫酸铁铵溶液0.40mL摇匀。 在室温下显色20min。使用 分光光度计，在波长630nm处， 用1cm比色皿，以水为参比， 测定吸光度。以吸光度(横坐标) 对甲醛含量(µg)(纵坐标)绘制 标准曲线。,44,样品测定：采样后，将样品溶液移入比色皿中， 用少量吸收液洗涤吸收管，洗涤液并入比色管，使 总体积为 5.0mL，室温下放置80min。使用分光光度 计，在波长630nm处，测定样品溶液的吸光度 Ax。 然后，根据标准曲线，计算出样品中的甲醛含量 W= C x × 5 (mg)。 空气中甲醛含量(mg/m3) = ，其中 乙酰丙酮分光光度法与上述的酚试剂比色法的测试类似； 环境测试舱法，其测试步骤，书中做了较为详细的介绍。 学时所限，留给同学们自学,45,2. 乙酰丙酮分光光度法,测量原理：甲醛被水吸收，在pH值为6的乙酸-乙酸铵 缓冲溶液里，与乙酰丙酮作用，在沸水浴条件下，迅速 生成稳定的黄色化合物，在波长413nm处用分光光度法测定。 有动力采样方法：测量时用一个内装5.0mL水及1.0mL乙 酰丙酮溶液的气泡吸收管，以0.5L/min的流量，采气 30L。 步骤 标准曲线的绘制：取 8支10mL具塞比色管，按表5-3 配制标准色列。各管混合均匀后，在室温25下放置2h， 使其显色完全后，在波长413nm处，用1cm比色皿， 以水为参比，测定吸光度。以吸光度对甲醛含量绘制标 准曲线。 样品测定： 采样后，样品在室温下放置2h，然后将 样品溶液移入比色皿中，使用分光光度计，在波长413nm 处，测定样品溶液的吸光度。然后，根据标准曲线， 计算出样品中的甲醛含量 W mg。 该方法的计算同酚试剂比色法,46,3. 环境试验舱法,环境试验舱法的测量原理 将待测人造板材试样，放入小型环境试验舱内。在规定 的试验条件下，经过一段时间，舱内甲醛的释放量可以达到 平衡。用甲醛分析仪测定出舱内甲醛浓度，基于舱内甲醛浓 度可计算出单位面积的板材在单位时间内的平衡释放速率。 样品抽样和样品处理 抽样方法： 按检验方法规定的样品数量，在同一地 点、同一用途、同一规格的人造板中随机抽取3份样品， 并立即用不会吸附或释放甲醛的包装材料将样品密封后 待测。在生产企业抽取样品时，必须在生产企业等待出售 的成品库内抽取样品。在经销企业抽取样品时，必须在经 销现场或经销企业的待售成品库内抽取样品。在施工或使 用现场抽取样品时，必须在同一地点、同一用途、同一规 格的同一产品中随机抽取。,47,板材样品的准备 空气接触处理： 将样品放在样品处理房间内，环境 参数要求与试验舱内相似，室温为(23±2)、相对湿 度为(45±5)%，存放时间为两周。同时，注意不要层 叠堆放。 样品尺寸： 在距离试样板边10cm处，裁一块 10cm×30cm的板。以60升的试验舱为例，制备的样品 大小为10cm×30cm×2（两面）0.06m2。板材边缘 的截面积不计算在样品的有效面积内。 木质板材边缘的处理：进行舱内测试时，当样板两面 都覆盖了涂料时，要将木质板材的边缘封边(用无甲醛释 放的铝质锡箔纸包好)，以消除边缘高浓度释放的影响。,48,分析步骤 试验舱的准备和测试条件：在实际测量之前，要进行 舱的清洗。先用强碱性清洗剂，然后使用自来水冲洗舱 内表面，最后使用去离子水冲洗。将试验舱放在温度 可控制的环境中，在测试条件下通入净化处理后的清洁 空气。监测舱内空气本底水平，以保证本底甲醛浓度低 于分析方法的检出限。将试验舱参数预先调至稳定的测 试条件. 样品测定：开启试验舱，在上述的条件下，平衡 2h， 用甲醛分析仪测定舱内甲醛本底浓度。然后放入样板， 连续监测舱出气口的甲醛浓度。每日一次，观察板材中 甲醛释放量的变化，直到连续4次测量的结果都在平均值 的±5范围内，并未显示出上升和下降的趋势，所得结 果即为甲醛释放量测定值(平衡浓度)。 通常细木工板和中密度纤维板测量10天；胶合板和 覆盖了涂料的胶合板以25天为测量的最后期限。若舱内 甲醛浓度一直下降未达到稳定，则用第25天的测定结果 作为稳定状态下的平衡浓度。 舱出气口甲醛浓度的测定：也可采用酚试剂比色法、 乙酰丙酮分光光度法还有高效液相色谱法和气相色谱法 等，但是每次测定只能采用同一方法。,49,计算 可用下式计算舱内甲醛平衡释放速率 说明 本方法检出限为 0.01mg/m3。 判定和复验规则：在随机抽取的3份样品中，任取 一份样品按本法测定甲醛含量。如果测定结果达到 GB18580-2001规定的要求(0.12mg/m3)，则再对另外 两份样品测定，只要中间一份达不到国家标准的要求， 应判定为不合格。,EF - 释放速率 ( mg/ (m2·h) ) C - 舱内浓度 ( mg/m3 ) Q - 通入清洁空气流量( m3/h ) A - 试样面积( m2 )。,50,* 甲醛的治理(补充) 1. 从甲醛产生的根源入手，尽量选择绿色环保(不含甲醛)的建筑 和装饰材料，家具等。或者选用甲醛含量符合国家标准的上述 产品和用品。 2. 保持室内良好的通风，降低甲醛及其它有害物浓度(达标)。 但是，受到气候因素和室外空气情况的限制。 3. 相关研究表明，利用植物来吸收或 减弱室内的甲醛浓度，也是一种有效、 绿色、经济的途径。推荐的植物有： 吊兰、鸭跖(zhi)草和竹子，这三类 植物对室内污染物甲醛有极强的吸 收能力。 美国宇航局(NASA) 在为太空站研制空气净 化系统的实验中，发现 在充满甲醛气体的密封 室内，吊兰、鸭跖草和 竹子能在六小时后使甲 醛减少50%左右，二十 四小时后即减少90% 左右。,51,*甲醛的治理(补充) 4. 使用光触媒技术 光触媒(Photocatalyst)是光 (Photo=Light)+ 触媒(催化剂)(catalyst)的 合成词。光触媒是一种以纳米级二氧化钛 为代表的具有光催 化功能的材料。 在光照射下，会产生类似植物中 叶绿素光合作用的一系列能量转化 过程，把光能转化为化学能，生成 具有极强氧化作用的氢氧自由基等， 可氧化、分解各种有机化合物， 并具有抗菌 的作用。,52,*甲醛的治理(补充),所以，借助光触媒这片“绿叶”， 在阳光、灯光的照射下，可将甲醛、 苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等 有害有机物、污染物、臭气、细菌、病毒等，氧化分解成无害的CO2和H2O。,53,一、挥发性有机化合物的定义 挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是 指在环境监测工作中，以氢火焰离子检测器所测出的非甲烷 烃类检出物的总称，其中包括碳氢化合物、有机卤化物等。 世界卫生组织(WHO) 是将沸点在50260之间，在常温 下以蒸汽形式(气相)存在于空气中的一类有机物定义为VOCs (也称作TVOCs)。基于其挥发性，可进一步划分为4类， 见下表： 相关研究表明：VVOCs和VOCs 主要影响室内空气品质,5.3 挥发性有机化合物的测量,54,二、室内挥发性有机化合物对人体的危害 挥发性有机化合物(VOCs)是强挥发、强刺激性、有毒的 有机气体，是室内重要的污染物之一。 VOCs对人体健康影响主要是刺激眼睛和呼吸道，引起皮肤 过敏，使人头痛、恶心、呕吐、四肢乏力；严重时会抽搐、 昏迷、记忆力减退等。部分VOCs已经被列为致癌物，如氯乙烯、 苯、多环芳烃等。 TVOCs对人的影响与VOCs类似。当其浓度小于0.2mg/m3时， 对人体不产生影响；当其浓度超过35 mg/m3时，可能会导致昏迷、 抽筋甚至死亡。 Note: 即使室内空气中，单个VOC含量都远远低于其限制浓度； 但由于多种VOCs的混合存在及其相互作用，VOCs的综合危害 强度会大大增加，。,55,VOCs来源： 室内：装饰过程所使用的各种漆、涂料、胶粘剂、 阻燃剂、防水剂、防腐剂、防虫剂；使用燃煤和天然 气等燃烧所形成的产物、吸烟、烹调等的烟雾 。 室外：燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、 光化学污染等。 * 我国民用建筑工程室内环境指标TVOC指标 为 500 g/m3 。,56,三、挥发性有机化合物的测量方法 1. 气相色谱法 方法摘要 适用范围 试剂和材料 仪器和设备 采样和样品保存 分析步骤 结果计算 其中，方法(1) 为室内空气质量标准GB/T 18883-2002 所推荐的测量室内空气中VOCs。,2. 重量法 测量原理 采样 分析步骤 计算其含量 结果说明,57,1. 气相色谱法 测量原理 : 基于色谱分离技术，使得采样气体中各个 组分 Ci (i=1,2, n) 在色谱柱中依次得以分离，由检测器 依次测定出其值 Ci 的大小。 测试步骤： 1. (主动式)采样：选择合适的吸附剂(Tenax GC或Tenax TA)，将2001000mg的吸附剂，装填入吸附管(内壁抛光 的不锈钢管，外径6.3mm，壁厚1.3mm，长90mm)。 将吸附管与采样泵(0.020.5L/min)连接，调节好流量， 保证在适当的时间内，采集一定体积( 110L)的空气样品， 则待测空气中的VOCs 被保留在吸附管中。 2. 样品处理：采样后，将吸附管取下，密封管子两端，进行保 存(5天)。,58,3. 分析： (1) 启动气相色谱仪的载气源，使得惰性载气 N2 和空白管 中的气样(从进样口导入) 一起进入色谱柱，再进入 热导池检测器，检测出空 白值 mB。 (2) 使用热解吸仪，将吸附 管加热，解吸VOCs，得到 待测的样品，也从进样口 导入。则待测样品随惰性 载气 N2 进入色谱柱。基于 VOCs中的各组分在色谱柱 中固定相和流动相之间的 分配比不同，使得各组分 实现分离，即色谱分离。 依次流出色谱柱，随即依次进入热导池检测器，从而测量出各组分 浓度的大小。 4. 计算：空气样品中VOCs 各待测组分的浓度按下式计算,1-载气源(高压氮气瓶)；2-减压阀； 3-气流调节阀；4-净化干燥管； 5-压力表；6-热导池；7-进样口； 8-色谱柱；9-恒温箱（虚线内）； 10-皂膜流量计；11