居室内醛、酮类化合物污染水平的研究及来源分析

王晓旭 周蓥 张敏 / 上海市质量监督检验技术研究院

0 引言

根据美国国家人类活动模式调查（NHAPS），现代人有87%的时间在室内度过。据世界卫生组织的研究表明，世界上有约一半人口受室内环境污染的困扰。随着我国人民生活水平的提高，对室内环境的舒适度和外观要求也越来越高，居室内所使用的装饰装修材料品种和数量日益增加。这些改变加剧了室内污染物的排放和积累，造成居室内空气污染问题愈发严重。目前，醛、酮类化合物中的甲醛污染已经引起人们的广泛关注，但近年来的研究发现，居室环境中还存在着大量其他种类的醛、酮类化合物，这些物质并未被人熟知，却是空气中常见的污染物，对人体健康有着严重的危害。因此，加强对室内空气污染问题中醛、酮类化合物的研究显得尤为迫切。

醛、酮类化合物是由光化学反应产生的一次和二次污染物，是光化学烟雾的主要成分，对大气环境有很大的影响[1-2]。其中，大多数小分子醛、酮类化合物挥发性强，具有强烈刺激性和毒性，会对人体健康产生负面影响[3]。人短期接触较高浓度的醛、酮类化合物会导致头晕、眩晕和恶心等症状[4]，长时间接触更易诱发呼吸道疾病，如肺炎和哮喘等，更有研究表明醛、酮类物质与儿童畸形和白血病等疾病有关[5-10]。此外，研究显示，常用的装修材料、家具、香烟烟雾、油漆等都会散出或释放出醛、酮类污染物[11-14]。而新装修居室的醛、酮类化合物污染则更为严重[15]。

目前，我国相关法规中尚无针对居室环境中醛、酮类化合物的限值标准要求，对建材及装饰装修材料也没有具体的相关标准。同时，国内外对于室内空气中醛、酮类化合物污染来源研究还相对较少，导致人们对醛、酮类污染物防范意识不强。

1 实验部分

1.1 仪器设备和试剂

1 m3VOC释放量环境测试舱（济南海纳特科技有限公司）；恒流采样器（济南科聚仪器设备有限公司）；Waters e2695高效液相色谱仪（Waters）；超纯水机（WIGGENS）；13种醛、酮（DNPH）化合物混标（BePure）；商用填料1 000 mg DNPH采样管；色谱纯乙腈。

1.2 高效液相色谱进样条件

流动相：乙腈/水；梯度洗脱，60%乙腈保持20 min，20～30 min内乙腈从60%线性增加至100%，30～32 min内乙腈减至60%，保持8 min；检测波长：360 nm；流速：1.0 mL/min；进样量：20 μL。

1.3 试验方法

材料样品参考GB/T 35607-2017中气候舱法试验，试验温度（23±2） ℃，换气率1，材料样品放入气候舱（20±0.5） h后采样。室内空气样品参考GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》进行试验，室内温度（22±2） ℃，关闭门窗12 h后采样。采样前将臭氧去除柱接在DNPH采样管一端，另一端连接在恒流采样器上，以0.5 L/min流量，采气10 L。同时记录采样时的温度、湿度和大气压。

将采集完成后的DNPH采样管加入乙腈洗脱，让乙腈自然流过采样管，流向应与采样时气流方向相反。将洗脱液收集于5 mL容量瓶中，用乙腈定容，用注射器吸取洗脱液，经针头过滤器过滤，转移至2 mL棕色样品瓶中，待测。

检测方法参考HJ 683-2014《环境空气 醛、酮类化合物的测定 高效液相色谱法》，使用二硝基苯肼固相吸附/高效液相色谱对样品进行分析。样品中的醛、酮类化合物经强酸催化与涂渍于硅胶上二硝基苯肼反应，生成有颜色的腙类衍生物，经乙腈洗脱，通过高效液相色谱的二极管阵列检测器检测，具体反应方程式如图1所示。

图1 化学反应方程式

1.4 结果计算

空气样品中醛、酮类化合物质量浓度ρ（mg/m3），按照下式计算。

式中：ρ——样品中醛、酮类化合物的质量浓度，mg/m3；

ρ1——从校准曲线上查得的醛、酮类化合物质量浓度，μg/mL；

V1——洗脱定容体积，mL；

VS——标准状态下（273.15 K，101.325 kPa）的采样体积，L

2 结果与讨论

本研究采用高效液相色谱法检测了上海五户家庭卧室内空气中醛、酮类化合物污染物情况，其卧室的高效液相色谱图如图2所示。

图2 上海五户家庭卧室中醛、酮类化合物高效液相色谱图

在这五户家庭卧室空气中，均检出多种醛、酮类化合物，且含量较高，如表1所示，其中，N.D.：未检出，检出限为0.012 5 mg/m3。

表1 上海五户家庭卧室中13种醛、酮类化合物数据 单位：mg·m-3

同时，对这五间卧室内同类装饰装修材料（木板、乳胶漆和腻子膏），共3大类10组样品，采用了标准气候舱法进行研究，代表性图谱如图3所示。结果显示，不同装饰装修材料中均有不同程度的醛、酮类化合物检出，表明醛、酮类污染物在上述材料中的存在较为广泛。其中，木板和乳胶漆中含有甲醛、乙醛、丙烯醛/丙酮、丙醛、丁酮和己醛，腻子膏中包含甲醛、乙醛、苯甲醛和戊醛。将5组卧室样本与10组材料样本数据运用统计学系统聚类分析，结果如图4所示：10组材料样本和5组卧室样本被分为四类：第一类包含2种腻子膏和2组卧室样本，第二类包含3种木板和3组卧室样本，第三类包含4种乳胶漆样本；第四类包含1种乳胶漆样本。其中，2种腻子膏包含在第一类中，3种木板包含在第二类中，4种乳胶漆包含在第三类中，这表明同类材料间的目标污染物可能具有相似性。此外，卧室1和卧室2样本与腻子膏被归为一类，表明这2组卧室空气中的醛、酮类化合物可能主要与腻子膏的使用有关。同理，卧室3、4和5样本中的醛、酮物质污染可能主要来源于木板。

图3 木板、乳胶漆与腻子膏醛、酮类化合物高效液相色谱图

图4 木板、乳胶漆、腻子粉和卧室样本的谱系聚类图

3 结语

本研究采用高效液相色谱法分析了上海五户家庭卧室内空气及相关材料中的醛、酮类化合物的污染水平。研究结果显示，这五户家庭卧室中均检出了甲醛、乙醛、丙烯醛/丙酮、丙醛、丁烯醛、甲基丙烯醛，且含量较高。同时对相关装饰装修材料，包括木板、乳胶漆和腻子膏运用了标准气候舱法进行检测，其中，木板和乳胶漆中含有甲醛、乙醛、丙烯醛/丙酮、丙醛、丁酮和己醛，腻子膏中包含有甲醛、乙醛、苯甲醛和戊醛。将相关数据作系统聚类分析，结果显示卧室空气中的醛、酮化合物污染可能与腻子膏和木板有关。居民或需加强对腻子膏和木板产品的选用。由于样本量相对较少，所以该结果尚需进一步研究论证。