工作场所空气中11种挥发性有机物的毛细管柱-气相色谱同时测定法

更新时间： 2026-07-18

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摘要

挥发性有机物（VOCs）是职业卫生领域的主要化学危害因子[1][2][3][4]，其污染在木质家具制造产业中尤为突出。该产业的喷涂（溶剂型木器涂料使用

挥发性有机物（VOCs）是职业卫生领域的主要化学危害因子[1][2][3][4]，其污染在木质家具制造产业中尤为突出。该产业的喷涂（溶剂型木器涂料使用）、黏合（脲醛树脂胶黏剂应用）、打磨（木质挥发物释放）等核心工序会持续释放高负荷VOCs，其中喷涂车间因密闭性强、涂料挥发速率快，VOCs富集浓度较常规工位高2～3倍，且污染物组分呈现苯系物（甲苯、二甲苯）与卤代烃（1,2-二氯乙烷）共存的复合污染特征。长期接触这类VOCs会对劳动者呼吸系统、神经系统造成严重损害，正己烷、苯等物质还可能引发职业中毒[5]。2025年福建省职业病防治监测专项将11种VOCs纳入重点监测名录，而现行的《工作场所空气有毒物质测定系列标准》（GBZ/T300）中，不同类别VOCs需采用不同色谱柱分别检测，存在需频繁更换色谱柱、检测效率低、多次采样易导致误差等局限性[6]，难以满足多组分VOCs高效监测的实际需求。结合闽北地区木质家具制造产业的污染特点及实际监测工作情况，本研究建立毛细管柱-气相色谱法同时测定11种VOCs的方法，并通过实际企业监测验证其适用性，为该产业职业卫生风险管控提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

气相色谱仪（配FID检测器及全自动进样模块），DB-WAX强极性毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25μm），溶剂解吸型活性炭采样管（6 mm×80 mm，内置100 mg/50 mg活性炭，盐城天悦仪器仪表有限公司），便携式恒流气体采样器空气采样器（0～0.6 L/min，深圳国技仪器有限公司），2 mL具塞解吸瓶，10μL微量注射器（精度±0.1μL，上海高鸽工贸有限公司）。

二硫化碳（分析纯，上海CNW公司），苯、甲苯、乙苯、正己烷、1,2-二氯乙烷、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烯（均为色谱纯，天津津科精细化工研究所）。

1.2 研究方法

1.2.1 气相色谱条件

升温程序：初始40℃恒温2 min，以10℃/min速率升至90℃，并维持至分析结束；进样口：250℃（保障苯乙烯等高沸点组分完全气化）；检测器：300℃；载气：选用纯度≥99.999%的高纯氮气，采用恒流控制模式，流量3.0 mL/min；进样分流比为10∶1；氢气与空气流量分别为40 mL/min和400 mL/min；尾吹气流量：25 mL/min；单次进样量1.0μL，全自动进样。

1.2.2 标准溶液配制

于10.0 mL棕色容量瓶中加入约5 mL二硫化碳，准确加入10.0μL 11种色谱纯化合物混合液（按20℃密度换算质量），用二硫化碳定容至刻度，配制成混合标准储备液，浓度为：苯878.7μg/mL、甲苯866.9μg/mL、乙苯867.0μg/mL、三氯乙烯1 463.0μg/mL、三氯甲烷1 484.0μg/mL、1,2-二氯乙烷1 253.0μg/mL、正己烷660.3μg/mL、对二甲苯861.1μg/mL、间二甲苯864.2μg/mL、邻二甲苯880.2μg/mL、苯乙烯906.0μg/mL。用二硫化碳逐级稀释成5个浓度水平的标准系列，现配现用，全程在通风橱内操作。

1.2.3 标准曲线绘制

标准系列按优化参数进样，每个浓度重复3次，记录峰面积均值。以目标物浓度为横坐标，对应峰面积均值为纵坐标，建立校准曲线，同时计算各组分回归方程及相关系数。

1.2.4 样品采集

针对木质家具制造企业3类核心点位进行采样。短时间采样：在呼吸带高度（1.5～1.8 m）垂直固定采样管，避开通风口，以100 mL/min流量采集15 min（累计1.5 L）；长时间采样：将采样管佩戴于作业人员前胸呼吸带区域，以50 mL/min流量连续采集2～8 h。空白对照：采样点开封即密封，与样品同步流转。采样后于4℃冷藏转运，24 h内送实验室，室温保存不超过7 d。

1.2.5 样品处理

将采样管前后两段活性炭分别移入具塞解吸瓶，向每个解吸瓶中加入1.0 mL纯化二硫化碳，在3 000 r/min转速下涡旋振荡1 min，随后静置解吸30 min，期间每间隔10 min振摇10 s，处理后的样品溶液用于后续色谱分析。

1.3 统计学方法

空气中VOCs浓度按以下公式计算：

式中：X为空气中目标VOCs的质量浓度，mg/m3;C为采样管前后段解吸液中待测组分的浓度，μg/mL;C0为空白解吸液本底浓度，μg/mL;V1为解吸液体积，mL;D为目标组分解吸效率，%；V0为标准采样体积，L，按《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》（GBZ/T159—2004）换算。

2 结果

2.1 色谱分离效果

在优化参数下，11种VOCs按正己烷→苯→三氯乙烯→三氯甲烷→甲苯→1,2-二氯乙烷→乙苯→对二甲苯→间二甲苯→邻二甲苯→苯乙烯的顺序完全基线分离，无峰重叠，峰形对称，对称因子为0.92～1.08，分离度均>1.5，基线噪声<5×10-14A，单次分析时间仅6.7 min，色谱系统稳定性良好。见图1。

2.2 检出限和定量下限

11 种VOCs在对应线性区间内线性关系良好（r值均>0.999）。以3倍信噪比（S/N=3）计算检出限，10倍信噪比（S/N=10）确定定量下限，并结合1.5 L采样体积和1.0 mL解吸体积换算得到最低检出浓度和最低定量浓度。结果显示，11种VOCs检出限和最低检出浓度均优于国标GBZ/T 300系列标准，见表1。

2.3 精密度与准确度

配制低、中、高3个浓度混合标液加至空白采样管，密封放置过夜后解吸测定，连续测定3 d，计算批内、批间RSD。选取闽北某喷涂车间实际样品，加标后平行测定3次，解吸后测定，计算加标回收率。在低、中、高浓度下，11种VOCs的批内相对标准偏差（RSD）为0.5%～2.3%，批间RSD为0.6%～3.9%；实际样品加标回收率为91.5%～104.7%,RSD为1.4%～3.1%，符合职业卫生检测质控要求，表明该方法精密度和准确度良好。见表2。

图1 11种挥发性有机物色谱图

注：1为正己烷；2为苯；3为三氯乙烯；4为三氯甲烷；5为甲苯；6为1,2-二氯乙烷；7为乙苯；8为对二甲苯；9为间二甲苯；10为邻二甲苯；11为苯乙烯。

2.4 解吸效率

取18支空白采样炭管，分3组，分别加入0.5倍、1倍、2倍容许浓度的标准溶液，密封活性炭管两端，室温放置过夜，扣除空白后计算解吸效率。11种VOCs的平均解吸效率为95.2%～99.8%,RSD为1.1%～3.4%，符合《职业卫生标准制定指南第4部分：工作场所空气中化学物质测定方法》（GBZ/T210.4—2008)[7]中解吸效率80%～120%且RSD<5%的要求。见表3。

2.5 稳定性试验

取24支空白活性炭管，分4组，室温保存，分别在保存当天、第3天、第5天、第7天进行解吸检测，计算浓度下降率。当室温保存7 d内，11种VOCs浓度下降率均<10%，满足基层实验室样品周转需求。见表4。

2.6 实际样品监测结果

对闽北地区5家木质家具制造企业监测显示，VOCs污染呈现明显的点位特异性，喷涂车间以甲苯、二甲苯为主要污染物，浓度范围为2.3～35.7 mg/m3，占总VOCs的62%～78%，其中手工喷涂位浓度明显高于自动喷涂线；黏合车间以1,2-二氯乙烷为特征污染物，浓度为0.3～3.7mg/m3；成品仓库VOCs浓度最低，所有组分均低于1.0 mg/m3，无超标情况。见表5。

表1 11种VOCs的线性特性与检出指标