图1. Gerstel热提取器以其大尺寸的提取管可对不同类型和数量的样品进行取样。
用于室内的建筑材料可能危害人的健康。本文介绍了德国地板系统研究所(TFI)如何采用热脱附—气相色谱/质谱检测方法对可能存在的VOC/SVOC进行分析。
建筑产品可能通过其所含的挥发性有机化合物(VOC/SVOC)污染室内空气。为了保护居住者、从业者以及建筑物使用者的健康,需要按照现行的有关释毒行为规范对用于室内的建筑材料进行检验。原则上采用德国建筑产品健康评价委员会(AgBB)的规范,其主要内容是结合采用吸附剂预先富集分析物质的实验箱检测法,进行热脱附气相色谱/质谱检测分析。该方法通过热提取方法为研究建筑产品的释毒行为提供了有用信息,从而用于建筑产品质量的控制。
建材成为潜在释毒源
室内空气中的挥发性有机化合物可能使居住者或室内工作者受到危害。在入住新建、翻修或刚进行过卫生消毒的房屋时,一旦出现以下症状:例如头痛、粘膜发炎、疲惫、过敏反应、免疫力下降、传染病频发、气喘加重、支气管炎、急性呼吸困难、精神抑郁、经常感觉不舒服或者体能下降等,有经验的医生在诊断这种所谓的病态建筑综合征时,便会将诱因之一归结为建筑产品的VOC/SVOC释毒。
许多建筑产品被视为潜在的VOC(C6-C16)和SVOC(>C16-C22)释毒源,除了地板之外,还包括敷设材料、颜料、油漆、木材防护剂、墙体和屋顶护层、密封剂、涂墙灰泥、砖块和混凝土等。同时,根据国家建筑规范,所有建筑设施的兴建和维护都不得危及人们身体健康以及自然生态基础(§3 示范性建筑规范,[MBO 2002])。
德国环保局进一步指出:“用来建造房屋或者已经用其建成房屋的建筑产品必须满足特定要求,亦即通过化学、物理或者生物处理,使之不产生危险或者以后不会产生污染(§16 MBO)”。鉴于建筑产品与人们健康息息相关,欧盟特制定了欧盟建筑产品的相关规范,该规范1992年在德国通过相应的建筑产品法律(BauPG1992)和国家建筑规范形式转化为公民的权利,并于1989年生效,规范中将建筑物使用者的健康置于中心地位。
图2. 一种地板瓷砖的 VOC/SVOC-放毒行为(上图):色谱图中第10~14min有强烈信号;下图为进行产品优化,在制造地板瓷砖时加入辅料的热提取色谱图。
统一的评估流程
仅仅制定一些法规远远不能解决室内建材的释毒问题,值得注意的是,建筑产品的质量如何按照统一的重现性方法加以检验?为此,AgBB特地制定了一种评价挥发性有机物的流程,由德国纺织物与地面敷设材料研究所(TFI)负责其中的地板系统释毒检验。 该研究所的Gerd Bittner博士称:“在地面敷设材料的检验判据中,AgBB规定了一个首次许可检验,但其检验结果还要通过建筑产品的年度监测加以控制。”TFI对VOC的检验是按照 DIN EN ISO16000-9、DIN EN ISO 16000-11以及DIN EN ISO 16000-6的标准,借助于检验箱测试法进行的,这些标准严格规定了利用检验箱检验各种地面敷设材料的条件以及VOC/SVOC的分析测定方法。根据AgBB的规定,3~28天后通过利用适当的吸附剂(通常为泰力斯Tenax)进行实际取样,经过热脱附系统(Gerstel-TDS)后,采用气相色谱/质谱检测(GC/MS)进行分析测定。建筑产品的VOC/SVOC的AgBB评价图式中(2008标准),为了将单一材料列入保留范围,C6-C16和 >C16-C22采用了非极性色谱分析柱,对单一材料采用全部鉴定而不只是鉴定化合物。
此外,AgBB评价流程规定,基本上统一的检测下限定为1 μg/m3,以便首先从定性上得到尽可能完全的放毒谱图,然后视要求对所有单一材料进一步定量分析。当一种浓度达5μg/m3以上时,就不能仅作为单一材料在总和中加以考虑。欧盟分类中1和2类致癌材料例外,具有NIK值(毒物学上最低限浓度值,高于此限即为有毒)以及致癌性物质须按照专门的物质分类进行跟踪,不具有NIK值性质的以及未能鉴定的物质(未知物)则按折算的甲苯当量进行跟踪。
图3. 一种地板瓷砖按照热提取法(TE)取样,TDS-GC/MS分析,结果显示,第10~14min具有强烈释毒效应,发现这种放毒后,将产品进行了置换,最终产品显示出明显的效果。
快速热提取法
Gerd Bittner博士称:“AgBB所要求的1个月的检验时间足以完成起内容广泛的释毒分析工作。”不过对于工业界,尤其是新开发的产品来说,需要提前检验或在临近生产时进行产品评估或优化,这就存在市场化的时间问题。只有满足AgBB评价判据的产品才适于在室内应用。评估根据典型的峰型通过记录与比较进行,可对物质进行定性比较、对关键成分进行鉴定以及通过加入内标物质实现定量分析。检验箱测量法耗时多,工作量大,费用高。因此TFI 多年来一直借助于热提取法实行快速检测,以此来适应产品开发、产品和批次控制以及涉及退货索赔检验和鉴定的要求。
已经投入应用的Gerstel热提取器(TE)以其大尺寸提取管(内径14mm,长177 mm,其中75 mm 为样品空间)可实现对不同类型和数量的样品取样。将样品加热,通过吸附剂对分析物质进行富集,最后按照AgBB 规范采用 TDS-GC/MS 方法分析。
“通过将释毒检验箱测试法的各种测试条件应用到热提取法中,在释毒以及典型峰型的可比性方面均取得令人满意的一致性。”Gerd Bittner博士进一步补充。因此,热提取测定法是对释毒检验箱测试法的一种有价值的补充。”
关于建筑产品健康评价委员会(AgBB)
德国建筑产品健康评价委员会(AgBB),系1997年通过国家最高健康署(AOLG)的联邦州工作组——环境相关的健康保护组织(LAUG)宣告成立。在AgBB成员中,除了国家最高健康署,还有下列代表机构:联邦环保局(UBA)、德国建筑技术研究所(DIBt)、建筑部顾问室、城建顾问室、建筑和住房部部长、联邦州参议员(ARGEBAU)、联邦材料研究和检验局、联邦风险评估研究所、德国工业标准 DIN(DIN-KOA 03)标准委员会中的卫生、健康和环保协调委员会。
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