Chapter 11 氣體成分測量

建筑環(huán)境測試技術第十一章氣體成分測量BuiltEnvironmenttestingtechnology12第十一章氣體成分測量概述常用室內空氣污染物測量原理與方法室內甲醛測量室內苯及苯系物測量室內TVOC的測量室內氨測量室內氡測量室內可吸入顆粒測量室內微生物測量1熟悉常用室內空氣污染物測量儀器的測量原理2熟悉室內甲醛、苯及苯系物、總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)、氨、氡和可吸入顆粒的測量儀器及測量方法3了解室內微生物的來源及危害，熟悉微生物的測量方法，掌握常用的室內微生物控制方法3本章目標411.1概述室內環(huán)境空氣污染☆

電磁輻射、噪聲、振動、以及不舒適的溫度、濕度、風速和照明等物理因素化學性污染物理性污染生物性污染☆

甲醛、苯系物、氨氣、氡及其子體和懸浮顆粒物等化學物質☆

細菌、真菌、花粉、病毒、生物體有機成分等生物污染因子5懸浮顆粒物指懸浮并混雜在空氣中的固態(tài)微粒和液態(tài)微粒。主要包括無機顆粒物、有機顆粒物、微生物及生物溶膠等。氣態(tài)污染物指以分子狀態(tài)形式存在的污染物。主要有無機化合物、有機化合物和放射性物質等。11.1概述按污染物的存在狀態(tài)分6利用氣體對光的吸收或氣體收到激發(fā)產生特征光譜，通過分析光譜的特性來判別氣體的成分。利用混合物中不同組分在兩相中親和能力不同進行組分分離，隨后進行定性或定量分析。利用特定的化學反應及其計量關系對氣體組成進行監(jiān)測分析。光譜分析法色譜分析法化學測定法11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法氣體污染物成分測量方法7當一束具有連續(xù)波長的紅外光通過物質，物質分子中某個基團的振動頻率或轉動頻率和紅外光的頻率一樣時，分子就吸收能量由原來的基態(tài)振(轉)動能級躍遷到能量較高的振(轉)動能級，分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動和轉動能級的躍遷，該處波長的光就被物質吸收。光譜技術主要有原子光譜和分子光譜兩種。紅外光譜屬于分子光譜，有紅外發(fā)射和紅外吸收光譜兩種，常用的一般為紅外吸收光譜。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法1）紅外吸收光譜法811.2常用室內空氣污染物測量原理與方法1）紅外吸收光譜法9當被測氣體通過受特征波長光照射的氣室時，被測組分吸收特征波長的光，剩余的透射光強與入射光強、吸光組分濃度之間的關系遵循比爾定律：式中

I，I0——透射、入射的特征波長紅外光強度，cd；k——被測組分對特征波長紅外光的吸收系數；L——入射紅外光透過被測樣品的光程，m。c——被測組分的濃度，mol/L。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法1）紅外吸收光譜法1011.2常用室內空氣污染物測量原理與方法1）紅外吸收光譜法紅外線氣體分析儀多用來測量含有CO、CO2、NH3以及氣態(tài)烴類氣體，但不能測量單原子分子和對稱結構無極性雙原子分子。11溶于流動相(mobilephase)中的各組分經過固定相時，由于與固定相(stationaryphase)發(fā)生作用(吸附、分配、離子吸引、排阻、親和)的大小、強弱不同，在固定相中的滯留時間不同，從而先后從固定相中流出。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法2）氣相色譜法1211.2常用室內空氣污染物測量原理與方法2）氣相色譜法1311.2常用室內空氣污染物測量原理與方法2）氣相色譜法1411.2常用室內空氣污染物測量原理與方法2）氣相色譜法15氣相色譜分析儀：載氣：H2、He及Ar色譜柱的分離效果同固定相內部填充物的性質、色譜柱的體積、流量、溫度等特性參數有關。根據待測組分的不同性質選擇內部填充的固定相。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法2）氣相色譜法16熱導檢測器氫火焰電離檢測器參比室和測量室內熱敏電阻的兩端連接在測量電橋的相鄰橋臂上。當測量室內的氣體與參比室氣體的熱傳導性不同時，電橋輸出不同的毫伏電壓信號，根據所測得毫伏電壓信號的大小變化，就得到所測定組分的狀態(tài)參數。常用在CO和CO2等無機組分的測量中。利用碳氫化合物(HnCm)在燃燒的火焰中產生離子和電子，其數目隨HnCm中所含C原子數目的增加而增加，這些離子和電子在周圍電場的作用下，依照一定的方向運動而形成電流，電流信號的大小變化即反映待測組分的濃度大小。一般用在對有機組分的測量中。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法2）氣相色譜法1711.2常用室內空氣污染物測量原理與方法2）氣相色譜法氣相色譜法可以用來測定建筑室內環(huán)境空氣中的甲醛、苯及苯系物、揮發(fā)性有機化合物等多種有害氣體的濃度。18使氣體混合物與吸收液接觸，某一種吸收液只與混合氣體中某一種氣體發(fā)生化學吸收作用，而不與其他的氣體發(fā)生吸收作用。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法3）化學測定法（1）奧氏氣體分析儀19當甲醛被酚試劑溶液吸收后，反應生成嗪，嗪在酸性溶液中被高鐵離子氧化形成藍綠色的化合物，在630μm處有最大吸收峰，根據氧化形成化合物的顏色深淺，同標準色板進行比色定量。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法3）化學測定法（2）酚試劑比色法20空氣中的氨氣被吸收在稀硫酸中，在有亞硝基鐵氰化鈉及次氯酸鈉存在下，與水楊酸生成藍綠色靛酚藍染料，進行比色定量。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法3）化學測定法（3）靛酚藍比色法21空氣中的氨氣被吸收在稀硫酸中，與納氏試劑作用生成黃色化合物；經進行比色定量檢測出，在空氣中所含有的濃度。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法3）化學測定法（4）納氏試劑比色法22空氣中的氡氣通過滲透擴散到測量杯中，氡及其子體衰變產生的α粒子碰撞到徑跡片上沿著它們的軌跡造成原子尺度的輻射損傷，經化學處理，這些潛徑跡能夠擴大為可觀察的永久性徑跡。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法3）化學測定法（5）α徑跡探測法23氡氣擴散進入炭床內被活性炭吸收，同時衰變，新生的子體也沉積在活性炭內。用γ能譜儀測量活性炭盒的氡子體特征，γ射線峰或峰群強度，根據特征峰的面積計算出氡濃度。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法3）化學測定法（6）活性炭盒法24利用兩段可吸入顆粒物采樣器，粒徑大于10μm的顆粒收集在撞擊板的玻璃纖維濾紙上，粒徑小于10μm的顆粒收集在預先經過稱重的玻璃纖維濾紙上，在現場采樣后取下濾紙再稱其質量。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法可吸入顆粒測量法1）撞擊式稱重法25利用光線照射在塵埃粒子上引起的散射光，經光電器件變成電訊號，用其表示懸浮粉塵(顆粒物)濃度。塵粒所產生的散射光的強弱與塵粒的大小、形狀、光折射率、吸收率、物質類型等組成的因素密切相關。11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法2）光散射測塵2611.2常用室內空氣污染物測量原理與方法室內微生物測量法27氨苯及苯系物TVOC甲醛可吸入顆粒氡氨11.2常用室內空氣污染物測量原理與方法28甲醛：來源：釋放規(guī)律：室內環(huán)境“第一殺手”！HCHO，無色氣體，具有很強烈的刺激性氣味，非常容易揮發(fā)，質量略比空氣重，在常溫下易溶于水。室內的裝修材料、家具、各種膠黏劑涂料、合成織物、香煙燃燒、燃料燃燒和烹飪油煙等。室內環(huán)境空氣溫度越高，甲醛釋放越快，反之亦然。甲醛的水溶性較強，如果室內的相對濕度較大，則甲醛容易溶于霧水，并滯留在室內。如果室內相對濕度較小，在室內空氣比較流通時，則甲醛就相對容易向室外排放。釋放速度主要同室內放置物品的甲醛量、室內的空氣溫度、相對濕度、風速、換氣次數有關。11.3室內甲醛測量29當甲醛被酚試劑溶液吸收后，反應生成嗪，嗪在酸性溶液中被高鐵離子氧化形成藍綠色的化合物，在630μm處有最大吸收峰，根據氧化形成化合物的顏色深淺，同標準色板進行比色定量。11.3室內甲醛測量1）酚試劑比色法30把空氣中的甲醛在酸性條件下吸附在涂有2,4-二硝基苯肼的6201擔體上，生成穩(wěn)定的甲醛腙。用二氧化碳洗脫后，經OV-色譜柱分離，用氫火焰離子化檢測器測定，用保留時間來進行定性，用峰高來進行定量。11.3室內甲醛測量2）氣相色譜法31現場采樣的氣體分子被吸收到電化學敏感電極，經過擴散介質后，敏感電極電位下氣體分子發(fā)生電化學反應，在反應過程中產生一個與所測試氣體濃度成正比的電流，將該電流轉換為電壓值，并將信號傳送給顯示裝置。11.3室內甲醛測量3）甲醛測量儀32慢性中毒齒齦和鼻黏膜出血，伴有頭暈、乏力和失眠，并可導致再生障礙性貧血。急性中毒昏迷、抽搐，嚴重時可因呼吸及循環(huán)系統(tǒng)衰竭而導致中毒者死亡。11.4室內苯及苯系物測量苯及苯系物來源：室內裝飾材料中的粘合劑、油漆、涂料危害：苯對人體的皮膚、眼睛和上呼吸道有刺激作用33空氣中苯、甲苯、二甲苯利用活性炭采集試管進行試樣采集，然后經熱解析或用二硫化碳提取，用毛細管色譜柱分離，并用氫火焰離子化檢測器進行檢測，以保留時間定性，峰高或峰面積定量。11.4室內苯及苯系物測量1）氣相色譜法34固定式帶有濃縮和熱解析進樣便攜式沒有濃縮和熱解析進樣部件11.4室內苯及苯系物測量2）苯、甲苯、二甲苯自動分析儀35揮發(fā)性較強、且有特殊氣味和較強的刺激性，是含有一定毒性的有機氣體。不僅受室外空氣污染的影響，還與建筑物的取材、建筑室內裝飾、裝修所用材料、吸煙、烹飪等人為活動密切相關。11.5室內TVOC的測量揮發(fā)性有機化合物（Volatileorganiccompounds，VOCs）指以氫焰離子檢測器測出的非甲烷烴類檢出物的總稱，主要包括含氧烴類和含鹵烴類化合物。特性：36刺激眼睛和呼吸道，引起皮膚過敏，使人頭痛、咽喉痛、乏力等不良癥狀。苯、聚氯乙烯已被列為致癌物質。11.5室內TVOC的測量VOCs對人體健康的影響37由于在建筑室內環(huán)境空氣中是多種VOCs的混合存在，而且多種VOCs是相互混合共同作用。所以，它的危害強度會增加，多種VOCs混合氣體的綜合作用必須引起高度重視。11.5室內TVOC的測量總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)濃度小于0.2mg/m3時，不會對人員的身體產生明顯的影響，但當濃度超過35mg/m3時，可能會導致人員中毒昏迷、意識模糊，甚至死亡。綜合效應：38選擇合適的吸附劑(TenaxGc或TenaxTA)，用采樣吸附管采集一定體積的空氣樣品，氣流中的揮發(fā)性有機化合物保留在吸附管中。在現場采樣后，將吸附管加熱，解析揮發(fā)性有機化合物，測試樣品隨惰性載氣進入毛細管氣相色譜儀。利用保留時間定性，峰高或峰面積定量。11.5室內TVOC的測量1）氣相色譜3911.5室內TVOC的測量2）TVOC檢測儀40氨：會對人體呼吸道、眼睛產生刺激，出現眼睛感覺發(fā)干、皮膚燒灼感，引起咽炎、頭痛、胸悶、支氣管痙攣和肺氣腫等癥狀。嚴重時可能使人感覺呼吸困難，發(fā)生窒息，甚至引起死亡。NH?，是一種無色氣體，有強烈的刺激氣味，極易溶于水。危害：來源：①使用了高堿混凝土膨脹劑和含尿素的混凝乳防凍劑，在墻體中隨著溫度、濕度等環(huán)境因素的變化而還原成氨氣，并在墻體種緩慢釋放出來，造成室內氨的濃度不斷增高。②室內使用的板材制品，有的含有脲醛樹脂粘合劑，在室溫條件下，緩慢釋放氨，進入室內空氣中。③家具涂飾時使用的添加劑和增白劑大部分都是用的氨水。燙發(fā)過程中氨水作為一種中和劑而被洗發(fā)店和美容院大量使用。11.6室內氨測量41靛酚藍亞硝酸鹽納氏試劑優(yōu)點：操作簡便缺點：呈色膠體穩(wěn)定性較差，易受醛類和硫化物的影響。優(yōu)點：靈敏度高，呈色較為穩(wěn)定，受干擾小缺點：使用操作條件要求較嚴，蒸餾水和試劑本底值對測定結果影響較大。優(yōu)點：靈敏度高，受干擾的影響小缺點：操作復雜，氨轉換成亞硝酸鹽的系數問題尚需進一步驗證。11.6室內氨測量氨的化學測定方法：42空氣中的氨氣被吸收在稀硫酸中，在有亞硝基鐵氰化鈉及次氯酸鈉存在下，與水楊酸生成藍綠色靛酚藍染料，進行比色定量。11.6室內氨測量1）靛酚藍比色法43空氣中的氨氣被吸收在稀硫酸中，與納氏試劑作用生成黃色化合物；經進行比色定量檢測出，在空氣中所含有的濃度。11.6室內氨測量2）納氏試劑比色法4411.6室內氨測量3）氨氣檢測儀4511.7室內氡測量氡：對人類健康的危害：確定性效應人體長時間暴露在高濃度的氡中，可使人類機體的血細胞發(fā)生變化。當氡侵入神經系統(tǒng)后危害更大。隨機性效應對人體產生誘發(fā)性病變。醫(yī)學研究已經證實，氡氣可能對人類引起不孕育、宮中胎兒畸形、基因畸形遺傳、白血病等后果。一種惰性氣體元素，無色、無味、非常容易擴散；在人的體溫條件下，氡在脂肪和水中的分配系數為125:1，故極易進入人體組織，并能溶解于水中。46在北美和歐洲國家，氡是除吸煙外引起肺癌的第二大因素。11.7室內氡測量氡誘發(fā)人體產生癌變的概率主要與：生活居住室和工作場所室內環(huán)境空氣中的氡含量；在生活居住室和工作場所的時間；是否吸煙，或曾經是吸煙者等因素有關。47空氣中的氡氣通過滲透擴散到測量杯中，氡及其子體衰變產生的α粒子碰撞到徑跡片上沿著它們的軌跡造成原子尺度的輻射損傷，經化學處理，這些潛徑跡能夠擴大為可觀察的永久性徑跡。11.7室內氡測量1）α徑跡探測器(alphatrackdetectors，ATD)固定核徑跡探測器48氡氣擴散進入炭床內被活性炭吸收，同時衰變，新生的子體也沉積在活性炭內。用γ能譜儀測量活性炭盒的氡子體特征，γ射線峰或峰群強度，根據特征峰的面積計算出氡濃度。11.7室內氡測量2）活性炭盒法(Activatedcarboncollectors，AC)49因測試現場溫、濕度的變化對測試結果的影響較大，樣品取回后必須盡快進行測試分析，氡的衰變較快，否則現場取回樣品中的氡將會衰變，使測試結果產生較大誤差。11.7室內氡測量優(yōu)點：成本低，使用操作簡單；測試結果比較精確。缺點：對測試點的濕度、溫度比較敏感，不適合在室外和濕度較大的地區(qū)使用；需要在不同濕度條件下校正其響應系數α。5011.8室內可吸入顆粒物室內可吸入顆粒物來源：室內生活用炊事爐灶室內人員吸煙或室內活動居住小區(qū)室外環(huán)境大氣污染滲入室內危害：呼吸道疾病免疫功能降低51利用兩段可吸入顆粒物采樣器，粒徑大于10μm的顆粒收集在撞擊板的玻璃纖維濾紙上，粒徑小于10μm的顆粒收集在預先經過稱重的玻璃纖維濾紙上，在現場采樣后取下濾紙再稱其質量。11.8室內可吸入顆粒測量1）撞擊式稱重法52利用光線照射在塵埃粒子上引起的散射光，經光電器件變成電訊號，用其表示懸浮粉塵(顆粒物)濃度。塵粒所產生的散射光的強弱與塵粒的大小、形狀、光折射率、吸收率、物質類型等組成的因素密切相關。11.8室內可吸入顆粒測量2）光散射測塵53優(yōu)點：可測瞬時粉塵濃度及一定時間間隔內粉塵的平