室内环境中苯系物采样时间对检测结果影响的实验研究

1 引言

随着城市化进程的加速与居民生活 质的提升 们在室内环境中的停留时间占比已超过 80% ，室内空气质量成为影响人体健康的重要因 有机污染物（VOCs），主要来源于装修材料（如油漆、涂料、胶粘剂） 有较强的毒性，其中苯被国际癌症研究机构（IARC）列为I 类致 神经系统功能异常，甚至诱发白血病等严重疾病；甲苯、二甲苯虽毒性略低 但长期暴露也会对人体呼吸道、皮肤及黏膜造成刺激，影响肝肾功能。准确检测室内苯系物浓度是开展污染治理、评估健康风险的前提。

2 实验材料与方法

2.1 实验环境构建

为模拟真实室内环境，本研究在实验室搭建 3 个体积均为 20 m³（长 5 m× 宽 4 m× 高 1 m）的密闭玻璃模拟舱，分别对应 “新装修住宅”“办公场所”“普通居民住宅” 场景，各舱温湿度经恒温恒湿控制系统维持在（25±1）℃、（50±5）% RH，符合《室内空气质量标准》检测条件。实验前，用高效空气过滤器（HEPA）对模拟舱连续通风 48 h 去原有污染物，再密闭 24 h，经气相色谱仪检测确认舱内苯系物浓度低于方法检出限（苯：0.5μg/m³，甲苯、二甲苯：1.0μg/m³），以排除背景污染。随后按各场景污染特征，向舱内添加 1000 mg/L 苯系物标准溶液（溶剂为甲醇），使 “新装修住宅”“办公场所”“普通居民住宅” 舱初始苯、甲苯、二甲苯浓度分别为50μg/m³、100μg/m³、80μg/m³，20μg/m³、50μg/m³、40μg/m³ 和 10μg/m³ 、 20μg/m³ 、15μg/m³。添加后开舱内风扇（风速 0.3m/s) ）搅拌 2 h 使苯系物均匀分布，再密闭 12 h 待浓度稳定后开始采样实验。

2.2 实验材料与仪器

2.2.1 实验材料

采用 Tenax-TA 吸附管（规格：6 mm×89 mm，内装 200 mg Tenax-TA 吸附剂），吸附剂粒径为 60-80 目，对

苯系物具有良好的吸附选择性与富集能力，且热脱附效率高，符合国家标准方法要求；苯、甲苯、二甲苯标准

溶液（纯度≥99.9%），购自国家计量科学研究院，用于配制模拟舱内污染物与绘制标准曲线；高纯氮气（纯度

≥99.999%）、高纯氢气（纯度≥99.999%）、压缩空气（经脱水、脱油处理），用于气相色谱仪的载气与检测器燃气。2.2.2 实验仪器

配备氢火焰离子化检测器（FID），用于苯系物浓度的定性与定量分析；色谱柱选用DB-5 毛细管柱（ (30m×0.32 mm×0.25μm⟩ ），该柱对苯系物分离效果好，峰形对称；与气相色谱仪联用，用于吸附管中苯系物的脱附与进样，脱附温度设为250℃，脱附时间5 min，冷阱温度设为-30℃，确保苯系物完全脱附且无损失；采样流量精度为±5%，可调节采样流量与采样时间，实验中采样流量设定为0.5 L/min（符合GB/T 18883-2022 中规定的苯系物采样流量范围）；恒温恒湿箱（HWS-26，上海一恒）：用于维持模拟舱内温湿度稳定；电子天平（ME204E，梅特勒-托利多）：精度0.1 mg，用于称量标准溶液。

2.3 实验设计与操作步骤

2.3.1 采样时间梯度设置

参考现有标准方法与实际检测场景，本研究设置6 个采样时间梯度：10 min、20 min、30 min、45 min、60 min、90 min。每个采样时间梯度在 3 个模拟舱内分别进行3 次平行采样，共采集3×3×6=54 个样品，以减少随机误差对实验结果的影响。

2.3.2 采样操作

采样前，将吸附管在 300℃下活化 30min ，去除吸附剂中的残留杂质，冷却至室温后密封保存，避免污染。采样时，将吸附管通过硅胶管与大气采样器连接，确保管路密封性良好（采用皂膜流量计校准采样流量，误差控制在±5%以内）；将吸附管放置于模拟舱内1.2 m 高度处（与人呼吸带高度一致），开启采样器，按照设定的采样时间进行采样。采样结束后，立即用密封帽密封吸附管两端，标记采样时间与舱号，在 4℃冷藏条件下保存，24 h 内完成检测分析，避免苯系物因吸附剂解吸导致浓度损失。

2.3.3 检测分析步骤

分别取苯、甲苯、二甲苯标准溶液，用甲醇稀释成 1μg/mL 、5μg/mL、10μg/mL、20μg/mL、 50μg/mL 的系列标准溶液，各取 1μL 注入热脱附仪，经热脱附后进入气相色谱仪分析，绘标准曲线并算回归方程与 R²（需≥0.999）。采样吸附管按脱附条件（250℃、5min，冷阱 - 30℃）脱附后进气相色谱仪，依设定分析条件检测，据峰面积和标准曲线算样品中三者浓度。

3 实验结果与分析

采样 10 min 时，苯、甲苯、二甲苯检测浓度分别为 32.5μg/m³（初始 65%) 、68.3μg/m³ (68.3%) ）、52.6μg/m³（65.8%），随时间延长浓度上升，45 min 时分别稳定在 48.5μg/m³ (97%) 、97.8μg/m³（97.8%）、78.2μg/m³（97.8%），此后 60、90 min 浓度与 45 min 时差异均小于 3% ，三者 45 min 采样检测结果趋稳。

结论

本研究通过构建新装修住宅、办公场所、普通居民住宅三种典型室内环境模拟舱，设置 10-90min 共 6↑ 采样时间梯度，探究采样时间对苯、甲苯、二甲苯检测结果的影响，结果表明：无论室内苯系物初始浓度高低，三种苯系物检测浓度均随采样时间延长呈 “快速上升 — 缓慢稳定” 特征，10-30 min 采样时因吸附剂未饱和，检测结果较实际浓度偏差最高达 42% ，而采样时间延长至 45 min 后，检测浓度与初始浓度偏差控制在 3% 以内，吸附剂实现有效富集；尽管三种模拟舱苯系物初始浓度差异显著（如新装修住宅苯浓度为普通居民住宅的 5倍），但三种苯系物达到稳定检测结果的适宜时长均为 45min ，在标准检测环境下具有环境普适性；同时，短时间采样对低浓度苯系物检测影响更显著，普通居民住宅模拟舱 10min 采样时检测浓度仅为初始浓度的 58%，远低于新装修住宅的 65%-68.3% ，因此低浓度室内环境需严格避免缩短采样时间，以防掩盖潜在健康风险。

参考文献

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