氣態(tài)樣品采集新方法研究及應(yīng)用.pdf

1、環(huán)境污染是現(xiàn)代人類共同面臨的問題，其中氣態(tài)污染物的控制和消除在目前中國社會尤其引人關(guān)注，相對于其它環(huán)境介質(zhì)，氣態(tài)污染物監(jiān)測是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)性的工作。氣態(tài)樣品采集和分析前處理是樣品檢測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文選取這個問題作為研究內(nèi)容。主要進(jìn)行了兩方面的研究，一是圍繞真空環(huán)境中氣態(tài)污染物的采集和檢測開展研究，二是利用氣態(tài)揮發(fā)物檢測開展個體健康評價方面的研究，具體內(nèi)容如下:
　　1.真空環(huán)境污染物采樣、檢測及其轉(zhuǎn)化機(jī)制研究
　　隨著航天等現(xiàn)

2、代工業(yè)的快速發(fā)展，真空裝置應(yīng)用地越來越廣泛，對真空裝置真空度的要求也越來越高。真空中氣態(tài)污染物的存在對真空裝置是個威脅，因?yàn)殡S著時間的累積，揮發(fā)出來的污染物會沉積在設(shè)備表面，造成設(shè)備損壞。因此對真空中污染物的采集、檢測以確定其組成、來源對于控制這些污染物具有很重要的意義。真空氣態(tài)樣品采集研究的主要目的是查明真空污染物的污染源頭，通過對污染物的轉(zhuǎn)化和空間分布等的研究，可以為減少和消除污染提供科學(xué)的指導(dǎo)。具體研究內(nèi)容分為以下四個方面。

3、>　　(1)采樣器件研制及真空中污染物采樣及檢測方法研究
　　真空污染物一個顯著的特點(diǎn)是量很少而成分復(fù)雜。真空這一特殊環(huán)境也給采樣帶來了難題，為克服已有的采樣方法的不足，本文研制了真空采樣富集器件。富集器由外殼和內(nèi)置的吸附材料組成，外殼是由彎曲的非直型孔洞金屬材料制作而成，孔洞直徑50μm，能夠保證污染物分子能夠自由通過。通過與現(xiàn)有的吸附材料如活性炭、活性碳纖維、碳納米管和Tenax等材料對比，本文選用納米纖維作為吸附材料，其不僅

4、在吸附性能上有優(yōu)勢，在形貌結(jié)構(gòu)上也占據(jù)優(yōu)勢，比顆粒型材料可操作性強(qiáng)。本文所用納米纖維用靜電紡絲技術(shù)制備。
　　(2)真空污染物模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境建立
　　為了更好的探索真空污染物來源，有必要建立一個模擬的已知污染源的真空環(huán)境開展研究工作。為了提供一個緩慢釋放的污染源，本文首先研制了一種可緩慢釋放污染物的樣品。該樣品是一種膜狀物，其可釋放的污染物選用真空常見的污染物——鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)，膜基質(zhì)選用聚苯乙烯。本文重點(diǎn)研究了膜

5、片制備方法，包括聚苯乙烯和DBP的比例;制備時DBP的量對膜片形態(tài)的影響;膜片厚度對DBP在介質(zhì)中釋放量和釋放速率的影響。將制成的樣品膜片放入潔凈的真空艙中即可構(gòu)建一個真空模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在真空設(shè)備中采用單一污染源進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)研究，可以了解污染物釋放及其轉(zhuǎn)化機(jī)理和空間分布等方面的信息。
　　(3)樣品膜片釋放的DBP在強(qiáng)光照射下的轉(zhuǎn)化機(jī)制研究
　　真空裝置用途之一在激光工程方面，高真空而且有強(qiáng)光照射的環(huán)境，污染物的釋放和轉(zhuǎn)化更

6、加復(fù)雜。本文利用自建的真空污染物模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，針對DBP這一單一污染源，用納米纖維富集器采樣，用氣相色譜-質(zhì)譜法檢測了不同真空度和光強(qiáng)條件下空氣污染物的種類，對DBP的釋放和轉(zhuǎn)化基質(zhì)進(jìn)行了研究探討。
　　(4)富集器采樣和檢測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
　　污染物在真空中的空間分布也是一個污染物控制需要了解的信息。影響真空環(huán)境污染物空間分布的主要因素有兩個:污染源頭和出氣口。研究污染物的空間分布，了解污染物的釋放路徑和擴(kuò)散路線，對污染控

7、制和消除具有很好的指導(dǎo)作用。本文利用自建的納米纖維富集器采樣技術(shù)采集真空中污染物，用氣相色譜一質(zhì)譜法檢測不同位點(diǎn)的真空污染物，初步描繪出污染物釋放后其空間分布狀況。
　　2.利用氣態(tài)揮發(fā)物檢測進(jìn)行個體健康評價研究
　　揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds)，又稱VOCs，是指常溫下以蒸汽形式存在于的一類有機(jī)物。大量研究表明呼吸氣體VOCs與人體健康狀況相關(guān)，例如慢性阻塞性肺病、糖尿病、乳腺癌

8、、肺癌等與人體呼吸氣體具有相關(guān)性，呼吸氣體VOCs與人心理變化相關(guān)性卻鮮有報道。
　　針對人體呼吸氣體VOCs含量、難以檢測的困難，本文考察了不同吸附材料吸附能力對溫度變化的特異性，選用納米纖維作為吸附材料，研制了呼吸氣體采樣裝置，建立一個可行的呼吸氣體采樣方法，將新建立的方法用于人體心理應(yīng)激實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)對象為14個健康受試者，以演講為心理應(yīng)激源，通過檢測應(yīng)激前后個體的呼吸氣體變化，結(jié)合量表數(shù)據(jù)分析，考察應(yīng)激反應(yīng)中呼吸氣體變化與人格