室内空气监测中86种挥发性及半挥发性有机化合物的7天被动采样吸附速率测定及其对环境参数的敏感性研究

德国环境署为完善室内空气质量监测数据，针对Perkin Elmer/Markes? Tenax? TA被动采样器开展86种VOC/SVOC的7天吸附速率（Ud,eff）系统性测定。研究通过动态暴露舱实验排除了混合物干扰，首次报道了高沸点化合物的可靠数据，证实温度/湿度无显著影响，且5天后速率趋于稳定（RSD<20%）。该成果为GerES VI调查提供了关键参数，填补了SVOC监测方法空白。

　　

【研究背景】
现代人80%时间在室内度过，而建材、清洁剂等释放的挥发性有机化合物（VOC）与"病态建筑综合征"密切相关，可能引发免疫毒性、神经损伤甚至致癌。德国环境署（UBA）长期通过健康环境调查（GerES）监测室内VOC，但第六轮调查（GerES VI）面临关键难题：现有被动采样器Tenax? TA对86种VOC/SVOC的吸附速率（Uptake rate, U_d,eff）数据缺失或不可靠，尤其高沸点化合物缺乏标准方法。更棘手的是，文献中数据差异高达4倍，且普遍缺乏不确定度评估，这可能导致实际监测中浓度被严重低估。

【研究方法】
德国联邦环境署研究团队设计了两阶段实验：

1. 单组分暴露：采用气体混合系统（GMS）生成76种液态VOC标准气体（80-120 μg/m³），固体组分通过溶剂辅助蒸发法制备；
2. 多组分敏感性测试：选取10种代表性VOC，在1 m3暴露舱中调控温度（20/23°C）、湿度（50/80% RH）和时间梯度（6h-9天）。所有实验通过TD-GC/MS分析，采用EN 838标准计算不确定度（RSU_U）。

【研究结果】

1. 参考气体稳定性
   液态VOC的浓度相对标准偏差（RSD_C）多数<15%，但固体组分如n-二十二烷因冷凝效应波动达36%。D3硅氧烷因高沸点特性导致RSD_C达38%，凸显高沸点化合物发生成挑战。

2. 敏感性分析
   • 暴露时间：6h采样数据变异显著（RSD 23-48%），5-9天时U_d,eff趋于稳定（如甲苯从0.47降至0.29 mL/min）；
   • 环境参数：温湿度变化对α-蒎烯等10种VOC的U_d,eff无统计学影响，印证Tenax? TA疏水性优势。

3. 吸附速率数据库
   • 71种化合物U_d,eff不确定度<20%，其中51种<10%；
   • 首次报道D6硅氧烷（0.15 mL/min）等SVOC数据，填补空白；
   • 验证数据与Walgraeve等文献吻合，但指出ISO 16017-2苯吸附率（0.45 mL/min）存在35%高估风险。

【结论与意义】
该研究建立了目前最全面的Tenax? TA被动采样器吸附速率数据库，其创新性体现在：

1. 方法学突破：通过单组分暴露排除交叉干扰，固体组分处理方案为SVOC监测提供范本；
2. 应用价值：为GerES VI提供核心参数，确保室内VOC数据可比性，尤其修正了既往对苯等致癌物的低估风险；
3. 标准贡献：提出7天为最小暴露周期，并确立不确定度计算框架，推动被动采样标准化进程。

发表于《Indoor Environments》的这项研究，不仅解决了UBA的实际监测需求，更为全球室内空气质量研究提供了方法学标杆。后续研究可结合真实环境验证数据，并探索极端温湿度条件下的长期稳定性。