[发明专利]一种测定半挥发性有机物气粒分配系数的装置及方法

说明书

本发明公开了一种测定半挥发性有机物气粒分配系数的装置，包括气体发生装置、颗粒物发生器、气体混合室以及SVOC散发单元，气体发生装置、颗粒物发生器分别通过管道与气体混合室相连；气体混合室通过管道与SVOC散发单元一端相连，SVOC散发单元的另一端设置有与其相连的第一三通管，第一三通管的一端连接有用于监测颗粒物浓度及粒径分布的监测仪，三通管的另一端还用于连接气相SVOC采样单元或气载相SVOC采样单元；气体混合室与SVOC散发单元相连接的管道上设置有第一流量控制器。使用本装置可实现对颗粒物浓度和粒径分布、SVOC成分、颗粒物在SVOC散发单元内停留时间等条件的精准控制，还可降低SVOC浓度的测试误差，使测定结果更准确。

技术领域

本发明涉及物理性质检测领域，更具体地，涉及一种测定半挥发性有机物气粒分配系数的装置及方法。

背景技术

室内空气质量对人体健康至关重要。近几十年来，复合板材、聚合物地板、各种塑料制品、电视电脑、化妆品、清洁剂等已成为室内必需品，而半挥发性有机物(SVOC)被广泛用于这些提高复合化学材料及制品的性能，如邻苯二甲酸酯类化合物用作塑料制品中的塑化剂，多溴联苯作为建筑防火材料和电子产品中的阻燃剂等。在产品使用过程中，SVOC缓慢散发到室内环境中，导致室内空气质量恶化。研究表明，SVOC人体暴露是皮肤过敏、小儿哮喘、男性精子质量下降、内分泌失调等健康问题的重要诱因。要有效控制室内SVOC污染，减少SVOC人体暴露，必须对室内空气中SVOC的传输特性和人体暴露途径有较为清晰的认识。

由于SVOC具有很强的吸附性，室内空气中的SVOC绝大部分以颗粒相形态存在(吸附于悬浮颗粒物上)：室内空气中多数SVOC的颗粒相浓度与气相浓度之比远远大于1。研究表明，颗粒物的存在显著提高了空气中SVOC的总浓度，大大增加了SVOC人体暴露量。由此可见，SVOC的气粒分配现象在室内SVOC的传输特性、人体暴露特性等方面扮演着重要角色。

已有的研究认为，气粒分配系数(K_p)是表征SVOC气粒分配特性的最基础、最关键的参数。它描述了在平衡状态下，SVOC在颗粒物中浓度(μgSVOC/μ颗粒物)和气相浓度(μgSVOC/m³空气)的比值。通过K_p可判断出SVOC在室内空气中的主要存在形式及气相与颗粒相的数量关系，从而更准确地认识其在室内空气中的传输过程及人体暴露情况。因此，如何准确确定K_p值成了研究SVOC气粒分配特性、传输特性及人体暴露的基础。

现有确定K_p的方法分为估算法和实测法。估算法通常以饱和蒸气压P_s或辛醇-空气分配系数K_OA通过经验公式计算K_p，不同研究利用该方法所算得的结果差异较大，甚至可达到几个数量级，这是由于不同研究选用的P_s和K_OA本身极大的不确定性以及所选估算公式的差异所致。因此，估算法仅能用于粗略估计SVOC的气粒分配特性。实测法则需同时测量环境空气中颗粒相SVOC浓度及气相SVOC浓度，将测量结果代入气粒分配系数K_p的计算表达式来求得K_p。实测时需同时使用两根Tenax TA采样管(或其他类似的SVOC富集装置，如PUF膜等)。利用大气采样泵与一根Tenax TA采样管采集空气中的气载相SVOC样品，在另一根Tenax TA采样管的进气端加装滤膜过滤颗粒物以采集气相SVOC样品；将两根采样管的测量结果相减以得到颗粒相SVOC的浓度。该方法无法确保SVOC气粒分配是否已达到平衡状态，且难以控制采样时的温度、湿度等环境因素，测得的K_p准确性和代表性有待检验。此外，在采集气相SVOC样品时都不可避免Tenax TA管前端滤膜对SVOC的吸附以及粒径10nm-2μm颗粒物的穿透问题，前者会导致测得的气相SVOC浓度偏低，后者则会导致测量值偏高，造成K_p的测量值不准确，甚至无法预估偏差的方向。由此可见，现有的装置及方法由于其固有缺陷无法保证所测结果的准确性，目前尚缺乏一种准确测定SVOC气粒分配系数的装置和方法。

发明内容