梁 冰

河南省建筑科學(xué)研究院有限公司（450052）

用泵的采樣方法作為標(biāo)準(zhǔn)方法與徽章被動(dòng)式采樣器平行配對(duì)采樣進(jìn)行比較，從而得出兩種方法在測(cè)定空氣中的甲醛濃度時(shí)測(cè)定結(jié)果是否存在系統(tǒng)誤差。

1 試驗(yàn)方案原理

設(shè)計(jì)一個(gè)相對(duì)恒定溫度、濕度、空氣流速，且空氣中含有一定甲醛濃度的環(huán)境，將徽章式被動(dòng)采樣器至于其中，暴露一定時(shí)間，同時(shí)用有泵采樣器在這一段暴露時(shí)間內(nèi)對(duì)這一環(huán)境中的空氣進(jìn)行采樣，比較兩種方法所測(cè)結(jié)果，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)。

2 試驗(yàn)裝置介紹

為使試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)可靠，最重要的一點(diǎn)是要保證在徽章式被動(dòng)采樣器暴露采樣的過(guò)程中，環(huán)境空氣中的甲醛濃度保持相對(duì)穩(wěn)定，為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)裝置。這套試驗(yàn)裝置由帶有轉(zhuǎn)動(dòng)支架的暴露腔、標(biāo)準(zhǔn)氣體發(fā)生裝置、測(cè)溫測(cè)試以及甲醛濃度測(cè)定裝置組成，現(xiàn)分別作如下介紹。

2.1 暴露腔

暴露腔是一個(gè)內(nèi)徑約21 cm，高約120 cm的玻璃圓筒,因徽章式被動(dòng)采樣器要至于其中暴露采樣，故稱為暴露腔。在暴露腔的側(cè)壁兩邊，分別設(shè)計(jì)有4個(gè)孔,是用于測(cè)定氣體濃度的采樣孔和測(cè)定溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速的測(cè)頭插入孔。中軸安裝一個(gè)由橫速電機(jī)帶動(dòng)的不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)支架，徽章式采樣器懸掛在支架各層的框架上，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，可使采樣器以不同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度暴露采樣。暴露腔的下端有一進(jìn)氣口，恒定濃度的甲醛氣體由此進(jìn)入，經(jīng)過(guò)擋流板進(jìn)入暴露腔。尾氣從上端兩個(gè)排氣孔排出至室外。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)氣體發(fā)生裝置

暴露腔的底部要不斷通入一定濃度的甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體，保證暴露腔內(nèi)甲醛氣體的濃度恒定，從而保證徽章式采樣器的長(zhǎng)時(shí)間累積采樣濃度與有泵采樣器的短時(shí)累積采樣濃度有可比性。

我們?cè)O(shè)計(jì)采用擴(kuò)散管的方法，利用小型環(huán)境測(cè)試艙，來(lái)得到恒定濃度的甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體。具體方法是在艙內(nèi)放置一定規(guī)格尺寸的甲醛擴(kuò)散瓶，控制艙內(nèi)的溫度、濕度、空氣流速和換氣率，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，艙內(nèi)甲醛濃度即會(huì)達(dá)到平衡。當(dāng)通過(guò)測(cè)定艙內(nèi)甲醛濃度達(dá)到平衡后，將艙內(nèi)氣體引入暴露腔內(nèi)。通過(guò)調(diào)節(jié)艙內(nèi)的換氣率，可得到不同濃度的甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體。進(jìn)入環(huán)境艙內(nèi)的氣體是經(jīng)過(guò)空氣凈化器除去被測(cè)組分和干擾組分的潔凈空氣。

2.3 溫度、濕度、風(fēng)速的測(cè)定

將暴露腔放在一個(gè)溫度、濕度相對(duì)穩(wěn)定的房間中，用空調(diào)調(diào)節(jié)房間的溫度與標(biāo)準(zhǔn)氣體的溫度一致，以減小腔內(nèi)氣體的質(zhì)量濃度變化，用溫度計(jì)測(cè)量暴露腔中的溫度。腔內(nèi)氣體來(lái)自環(huán)境艙中，故濕度也可保持相對(duì)穩(wěn)定。暴露腔中徽章采樣器表面的空氣流速可通過(guò)調(diào)節(jié)不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)支架的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)，用熱電球式風(fēng)速儀測(cè)定風(fēng)速。

2.4 暴露腔中甲醛氣體濃度的測(cè)定

暴露腔中甲醛氣體濃度的測(cè)定采用雙氣路大氣采樣儀采樣，后用酚試劑分光光度法測(cè)定。采樣過(guò)程中,保證采樣流量穩(wěn)定，采樣流量誤差小于2%。

3 測(cè)定方法

在暴露腔中供給高、中、低三種不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體，濃度范圍大概為0.06 mg/m3、0.15 mg/m3、0.30 mg/m3水平的標(biāo)準(zhǔn)氣體，每個(gè)濃度點(diǎn)放置6個(gè)徽章式采樣器，暴露時(shí)間采用12 h。在這12 h內(nèi)用有泵采樣器分別間隔一定時(shí)間，采樣3次，用酚試劑分光光度法測(cè)定暴露腔內(nèi)甲醛氣體濃度?；照率讲蓸悠鞑蓸?2 h后，取出按規(guī)定密封，寄往相關(guān)實(shí)驗(yàn)室分析。

4 實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備、藥品

1）小型環(huán)境測(cè)試艙:河南建筑科學(xué)研究院制造，根據(jù)需要可改變艙內(nèi)的溫度、濕度、換氣率等實(shí)驗(yàn)條件。

2）甲醛徽章式采樣器:美國(guó)ACS公司制造。

3）甲醛氣體擴(kuò)散裝置:自己設(shè)計(jì)。選用一玻璃比重瓶（40 mL，瓶口尺寸直徑9 mm，瓶口高10 mm，作為氣體擴(kuò)散瓶，去掉塞子，內(nèi)裝一定量（20 mL）的甲醛溶液（采用市售的分析純甲醛溶液,濃度約36%～37%），因比重瓶的口徑一定，在保持瓶口上方的空氣流速一定,艙內(nèi)的溫度（23±0.5） ℃一定、濕度（45±5）%一定的條件下,瓶?jī)?nèi)甲醛溶液的揮發(fā)相對(duì)恒定，即能得到一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)甲醛釋放量基本穩(wěn)定的甲醛污染物釋放裝置。

4）雙氣路大氣采樣器:TL-2型，鄭州奧林科技有限公司生產(chǎn)。用10 mL規(guī)格大型氣泡采樣管對(duì)艙內(nèi)空氣采樣。該采樣器的采樣流量為標(biāo)態(tài)下的采樣流量。

5）酚試劑（10 g/瓶 ）:產(chǎn)地為美國(guó)。

6）可見(jiàn)光分光光度計(jì):型號(hào)為7230G，上海精密科學(xué)儀器廠生產(chǎn)。

7）甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg/L）:國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn)。

8）暴露腔:自己設(shè)計(jì)。

5 實(shí)驗(yàn)步驟

1）甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體的發(fā)生

將小型環(huán)境測(cè)試艙調(diào)節(jié)溫度（23±0.5）℃，濕度（45%±5%），進(jìn)、出氣口流量 4 m3/h，當(dāng)艙內(nèi)條件穩(wěn)定后，將甲醛擴(kuò)散瓶放入環(huán)境艙內(nèi)，每隔3 h測(cè)一次艙內(nèi)濃度。測(cè)艙內(nèi)濃度采用與測(cè)暴露腔內(nèi)甲醛氣體濃度的方法一樣，均為酚試劑分光光度法。當(dāng)艙內(nèi)甲醛濃度連續(xù)兩次濃度測(cè)定值相差小于5%時(shí)，認(rèn)為艙內(nèi)甲醛氣體濃度達(dá)到平衡。這一時(shí)間大約需要48 h。

2）調(diào)節(jié)放置暴露腔房間內(nèi)溫度為23℃，將艙內(nèi)平衡后的氣體通過(guò)泵、流量計(jì)引入暴露腔，控制進(jìn)氣流量10 L/min，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)支架轉(zhuǎn)速，使艙內(nèi)空氣流速為20 cm/min。待置換完腔內(nèi)氣體后，將徽章式采樣器放入暴露腔，開(kāi)始記時(shí) 。

3）從暴露采樣開(kāi)始記時(shí)，分別于3小時(shí)、7小時(shí)、11小時(shí)后從暴露腔側(cè)面的兩個(gè)采樣孔分別采樣，采樣采用數(shù)顯恒流采樣器采樣（該采樣器的采樣流量已校正到標(biāo)況下），采樣流量500 mL/min，采樣流量誤差小于2%，采樣20 min。吸收管為10 mL大型氣泡吸收管，內(nèi)裝5 mL酚試劑吸收液。每次采樣取上下兩個(gè)采樣孔測(cè)定值的平均值，暴露腔內(nèi)濃度取三次采樣測(cè)得值的平均值。

4）采樣后用酚試劑分光光度法分析，分析前需做甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線，做甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線所用的甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液采用國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn)的100 mL/L甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液。

5）調(diào)節(jié)環(huán)境測(cè)試艙的換氣率（通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)、出氣口流量），可得到不同濃度的甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體，重復(fù)第1～4步的操作。

6 干擾實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)方案同上，所不同的是在環(huán)境艙內(nèi)加上干擾物苯和氨，方法是在兩個(gè)擴(kuò)散瓶中分別加入苯和氨置于環(huán)境艙中。

7 數(shù)據(jù)分析

采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的配對(duì)t檢驗(yàn)方法，判斷徽章式被動(dòng)采樣器與標(biāo)準(zhǔn)方法（主動(dòng)式采樣方法）的測(cè)定值之間是否有顯著性差異。

兩個(gè)方法配對(duì)測(cè)定值之差值（di）和其平均值d，以及差值的標(biāo)準(zhǔn)差（Sd）和t值。xi和xoi分別為配對(duì)的徽章式被動(dòng)采樣器和標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定值，n為配對(duì)測(cè)定次數(shù)。

查 t值分布表中 t0.05，n-1值。若 t＜t0.05，n-1，表明這兩個(gè)方法測(cè)定值沒(méi)有顯著性差異（置信度水平95%），也就是說(shuō)這兩個(gè)方法之間不存在系統(tǒng)誤差。