公共場(chǎng)所環(huán)境空氣中苯系物的污染現(xiàn)狀調(diào)查

1、實(shí)驗(yàn)二 公共場(chǎng)所環(huán)境空氣中苯系物的污染現(xiàn)狀調(diào)查隨著工業(yè)迅速發(fā)展，建筑物材料變化較大，使得新型建材、保溫材料及室內(nèi)裝璜材料被廣泛使用；同時(shí)各種化妝品、除臭劑的應(yīng)用日益廣泛。其中有機(jī)化合物有的可直接揮發(fā)，有的可在長(zhǎng)期降解過(guò)程中釋放出低分子有機(jī)化合物，致使空氣有機(jī)物污染極其普遍。苯系物作為一類重要的揮發(fā)性有機(jī)化合物，其成分較為復(fù)雜，主要包括苯(Benzene)、甲苯(Toluene)、乙苯(Ethylbenzene)、（鄰、間、對(duì)）二甲苯(Xylene)等單環(huán)芳烴化合物，簡(jiǎn)稱BTEX?？諝庵械谋郊捌渫滴镏饕獊?lái)自有機(jī)化工原料的加工和使用過(guò)程，煙草的燃燒過(guò)程，汽車尾氣的排放以及膠粘劑、油漆、涂料等的使

2、用。其所表現(xiàn)出的毒性、刺激性、致癌作用和具有的特殊氣味能導(dǎo)致人體呈現(xiàn)種種不適反應(yīng)，并對(duì)人體健康造成較大的影響。其中苯是強(qiáng)致癌物質(zhì)，與白血病的發(fā)病之間有確切的因果關(guān)系。公共場(chǎng)所中人口密度高，人流復(fù)雜，使得空氣污染的問(wèn)題更加突出。對(duì)公共場(chǎng)所苯系物的濃度水平以及其來(lái)源的研究，有助于我們了解城市中污染物的分布以及遷移轉(zhuǎn)換的規(guī)律，以及空氣污染對(duì)人群健康的影響。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解公共場(chǎng)所空氣中苯系物的污染水平及特征。2. 了解氣相色譜法測(cè)定環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)物的原理，掌握其基本操作。二、儀器和試劑1. 儀器(1) 容量瓶：5 mL、10 mL。(2) 移液管：1 mL、2 mL、5 mL。(3) 微量注

3、射器：10 L。(4) 帶火焰離子化檢測(cè)器（FID）氣相色譜儀。(5) 空氣采樣器：流量范圍0.01.0 L/min。經(jīng)校正流量誤差不超過(guò)5%。(6) 活性炭采樣管：取11 cm，內(nèi)徑6 mm的玻璃管，裝入200mg 2050目的粒狀椰子殼活性炭，兩端用少量玻璃棉固定，然后套上塑料帽封緊管的兩端?；钚蕴啃柙?00350 溫度條件下在馬福爐內(nèi)通氮?dú)忪褵?。此管放于干燥器中可保?天。若將玻璃管熔封，此管可穩(wěn)定三個(gè)月。(7) Tenax-TA采樣管：取長(zhǎng)11 cm，內(nèi)徑6 mm的硬質(zhì)玻璃管，洗凈烘干，每支內(nèi)裝6080目Tenax-TA吸附劑0.2 g。兩端用石英玻璃棉堵上，玻璃管兩端用封口膜封好，采

4、樣前將采樣管在N2保護(hù)下于280 下處理1h。(8) 低噪聲小體積采樣泵。2. 試劑(1) 苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯：均為色譜純?cè)噭?2) 二硫化碳：經(jīng)含5 %甲醛（體積比）的濃硫酸溶液提純，重蒸，經(jīng)查無(wú)苯系物雜峰。(3) 苯系物標(biāo)準(zhǔn)貯備液：分別取苯、甲苯、乙苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯的標(biāo)準(zhǔn)液體10 L至裝有8ml經(jīng)純化的CS2的10 mL容量瓶中，用CS2稀釋至標(biāo)線，配成苯系物標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 (苯876 g/mL，甲苯867 g/mL，乙苯867 g/mL，鄰二甲苯864 g/mL，間二甲苯864 g/mL，對(duì)二甲苯861 g/mL)。儲(chǔ)備液中苯系物含量計(jì)算公式如下：

5、式中：苯系物濃度(g/mL)；為苯系物的密度(g/mL)。三、實(shí)驗(yàn)方法本教材采用活性碳吸附-CS2洗脫法和Tenax吸附-熱解析兩種方法采集分析空氣中的苯系物。其中活性碳吸附-洗脫法所需要的樣品量較大，采樣時(shí)間長(zhǎng)，適合測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)苯系物濃度的平均值，其檢出下限較高，靈敏度較低，前處理時(shí)所用的CS2溶液有強(qiáng)刺激性氣味，毒性較大；熱解吸法檢出下限較低，靈敏度較高，所需采樣時(shí)間較短，可用于測(cè)定苯系物的日變化，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，但加熱解吸系統(tǒng)較為復(fù)雜，對(duì)儀器和研究人員有一定的要求，吸附劑價(jià)格昂貴，實(shí)驗(yàn)成本較高。按本實(shí)驗(yàn)中所列的條件，兩種方法的方法特征表2-1所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)可依據(jù)教學(xué)要求和實(shí)際條件選擇

6、一種測(cè)定方法。表2-1 活性碳吸附CS2洗脫法和Tenax吸附熱解析方法特征比較采樣效率/ %加標(biāo)回收率/ %檢測(cè)限/ ng活性炭法熱解析法活性炭法熱解析法活性炭法熱解析法苯92.489.594.73.290.14.35.440.36甲苯97.695.395.61.893.25.66.120.38乙苯98.997.693.42.691.73.26.970.42對(duì)二甲苯99.598.791.63.089.54.58.640.41間二甲苯99.397.990.82.490.12.59.070.42鄰二甲苯98.699.391.33.789.21.98.320.39（一）活性炭吸附氣相色譜法1. 方

7、法原理本實(shí)驗(yàn)采用活性炭作為吸附劑，以主動(dòng)采樣方式，用小流量空氣采樣器富集空氣中苯、甲苯、乙苯、二甲苯等揮發(fā)性有機(jī)化合物；采集后，吸附有BTEX的活性炭用二硫化碳洗脫后，經(jīng)氣相色譜分離，火焰離子化檢測(cè)器測(cè)定，以保留時(shí)間定性，峰高（或峰面積）外標(biāo)法定量。通過(guò)測(cè)定分析，評(píng)價(jià)公共場(chǎng)所室內(nèi)空氣中的苯系物污染現(xiàn)狀及分布特征。2. 實(shí)驗(yàn)步驟2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制分別取上述儲(chǔ)備液0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5、5.0 mL至5 mL容量瓶中，用純化過(guò)的二硫化碳稀釋至標(biāo)線，搖勻。取5 L標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)樣，測(cè)量保留時(shí)間及峰高。每個(gè)濃度重復(fù)3次，取峰高的平均值。分別以苯系物的含量（g）為橫坐標(biāo)，平均峰高為縱坐標(biāo)

8、（mm），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)氣相色譜儀器特性以及所測(cè)定樣品的濃度，可以對(duì)所配置的標(biāo)準(zhǔn)液濃度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)氣相色譜儀的型號(hào)和性能，制定能分離測(cè)定苯系物的最佳測(cè)試條件。如：2.5%DNP2.5%Bentane 3 m 3 mm不銹鋼柱；載氣(N2) 50 mL/min；H2 300 mL/min；空氣30 mL/min，進(jìn)樣口溫度200 ；柱溫65 ；檢測(cè)室溫度200 。2.2采樣點(diǎn)選擇選擇商場(chǎng)作為監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，分別在鞋類、食品類、文具類、床具類、家電類柜臺(tái)前布置兩個(gè)采樣點(diǎn)，進(jìn)行樣品采集，或根據(jù)實(shí)際條件選擇食堂、超市、商場(chǎng)等公共場(chǎng)所作為監(jiān)測(cè)對(duì)象。2.3 樣品采集取長(zhǎng)11 cm，內(nèi)徑6 mm玻璃管，

9、洗凈烘干，每支內(nèi)裝2050目粒狀活性炭0.2 g（活性炭應(yīng)預(yù)先在馬福爐內(nèi)經(jīng)350 通高純氮灼燒3 h，放冷后備用）分A，B二段，中間用玻璃棉隔開(kāi)，見(jiàn)圖2-1。用乳膠管連接采樣管B端與空氣采樣器的進(jìn)氣口。A端垂直向上，處于采樣位置。以0.5 L/min流量，采樣100400 min。采樣后，用乳膠管將采樣管兩端套封，樣品放置不能超過(guò)10天。采樣同時(shí)，預(yù)留兩根未采樣的采樣管，作為空白管。采樣時(shí)要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況、各種污染源、采樣日期、時(shí)間、地點(diǎn)、數(shù)量、布點(diǎn)方式、大氣壓力、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速以及采樣者簽字等做出詳細(xì)記錄，隨樣品一同報(bào)到實(shí)驗(yàn)室。圖 2-1 活性炭吸附采樣管1，2，3 玻璃棉； 4，5 粒狀

10、活性炭2.4 樣品測(cè)定將采樣管A段和B段活性炭，分別移入2只5 mL容量瓶中，加入純化過(guò)的二硫化碳2.00 mL，振蕩2 min。放置20 min后，吸取5.0 L解吸液注入色譜儀，記錄保留時(shí)間和峰高（或峰面積），以保留時(shí)間定性，峰高（或峰面積）定量。（二）Tenax-TA捕集-熱解析氣相色譜法1. 方法原理本實(shí)驗(yàn)采用常溫捕集-熱解析-氣相色譜法定量研究空氣中苯系物的濃度水平。實(shí)驗(yàn)在常溫下進(jìn)行，用小流量空氣采樣器連接充填Tenax-TA的采樣管采集空氣樣品，吸附空氣中的苯系物，采樣結(jié)束后將采樣管密封帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)加熱將吸附成分全量導(dǎo)入帶氫焰離子化檢測(cè)器的氣相色譜儀進(jìn)行分析。以保留時(shí)間確定苯系物

11、的成分，以鋒面積定量。2. 實(shí)驗(yàn)步驟2.1 樣品的采集采樣點(diǎn)布置同活性炭法。采用DDY-1.5型低噪聲小體積采樣泵采集空氣中的苯系物，用乳膠管連接采樣管一端與空氣采樣泵的進(jìn)氣口，另一端垂直向上，處于采樣位置。采樣流量為0.5 L/min(經(jīng)測(cè)定采樣前后空氣泵流量變動(dòng)在1%以內(nèi))，采樣高度為1.21.5 m。采樣后，用封口膜將采樣管兩端封好，盡快帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析測(cè)定。若無(wú)法及時(shí)測(cè)定可將采樣管低溫保存，但最長(zhǎng)保存時(shí)間不超過(guò)36小時(shí)。采樣同時(shí)，預(yù)留兩根未采樣的采樣管，作為空白管。圖 2-2 Tenax-TA吸附采樣管1，2- 玻璃棉； 3-Ternax-TA吸附劑2.2 樣品分析將采樣管放入熱解析

12、器中在250下解析10min，然后進(jìn)行氣相色譜分析。以同樣的方法分析空白采樣管，做空白對(duì)照。根據(jù)氣相色譜儀的型號(hào)和性能，制定能分離測(cè)定苯系物的最佳測(cè)試條件。如： FFAP 30 m 0.32 mm毛細(xì)管柱；載氣(N2) 50 mL/min；H2 300 mL/min；空氣30 mL/min；進(jìn)樣口溫度260 ；檢測(cè)室溫度260 ；柱溫60 走5 min，然后以5 每分鐘的升溫速率升至150 ，停留2 min。2.3 工作曲線繪制分別取苯系物儲(chǔ)備液0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5、5.0 mL至5mL容量瓶中，用純化過(guò)的二硫化碳稀釋至標(biāo)線，搖勻。用微量注射器各取2.0 L標(biāo)準(zhǔn)溶液從采樣

13、管后側(cè)注入，密封采樣管，靜置10 min時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液充分揮發(fā)，吸附。對(duì)采樣管進(jìn)行熱解析氣相色譜分析。以峰面積對(duì)苯系物濃度繪制工作曲線。四、數(shù)據(jù)處理（1）體積換算：計(jì)算濃度時(shí)應(yīng)用下式將采樣體積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積：式中：V0換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積，L； V采樣體積，L； T0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的絕對(duì)溫度，273K； T采樣時(shí)采樣點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度（t）與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的絕對(duì)溫度之和，（t+273）K； P0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓力，101.3kPa； P采樣時(shí)采樣點(diǎn)的大氣壓力，kPa。（2）活性炭法苯系物濃度計(jì)算：按下式計(jì)算苯系物各成分的濃度：式中：W1A段活性炭解吸液中苯系物的含量，g；W2B段活性炭解吸液中苯系物的含量，g；Vn標(biāo)準(zhǔn)狀況下的