室内空气中甲醛的快速检测

综述与专论

室内空气中甲醛的快速检测

王丽杰

蔡丽娟白亚梅琳琳

１

（哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院哈尔滨５００８０）

摘要针对室内空气中甲醛的危害及其常规检测方法进行概括，论述甲醛快速检测的必要性。探讨分析光谱法、传感器法、检测管法以及试纸测试法等用于室内空气中甲醛浓度快速测定的检测方法，对比国内外典型的甲醛快速检测仪器的性能指标，指出室内空气中甲醛快速检测的研究方向及发展趋势。关键词

甲醛快速检测

甲醛检测仪

试仪器就变得十分必要。近年来，国内外出现一些用于快速检测室内空气中甲醛含量的测量方法，主要包括光谱法、传感器法、检测管法以及试纸测试法等。

１．１

引言

近年来，随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，室内装修已经成为时尚。伴随而来的就是大量含有甲醛的装修、装饰材料纷纷进入室内，产生以甲醛等有毒气体为主要污染源的室内污染。目前我国城市６０％－９４％新装修房间内甲醛浓度超过国家标准，且平均浓度为国家卫生标准０．０８ｍｇ／ｍ３的３～１０倍，不但远远高于西方发达国家水平，也高于发展中国家水平。居室空气中甲醛的最高容许浓度为０．０８ｍｇ／ｍ３。当甲醛含量为０．１ｍｇ／ｍ３时，就有异昧和不适感；浓度再高可引起恶心、呕吐、咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿；当含量达到３０ｍｇ／ｍ３时，便可致人死亡［１】。目前，世界卫生组织已经确认甲醛为致畸、致癌物质，是变态反应源，长期接

光谱法

２００７年１月，程望斌等设计一套光栅式光谱

检测系统【２】。该系统基于酚试剂分光光度法原理，利用光谱进行分析测定。检测系统示意图（见图１）。

兆！隹系统

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照明系统

色散

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通信

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图１光谱检测系统

触将导致基因突变。因此，实时陕速地检测室内空

气中的甲醛含量并适时采取措施进行预防是关系到国计民生的重要课题。

１

溴钨灯发出的光导人甲醛分析液（甲醛与酚试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物，其颜色深浅与甲醛含量成正比），产生的透射光被色散系统分光后，投射到光电倍增管上，由光电倍增管进行光电转换并送出相应的模拟信息。模拟信号经前置放大滤波电路进行信号放大和高频滤波后进入Ａ／Ｄ转换模块，模拟信号转换成数字信号并送入单片机系统存储，通过与计算机进行串口通信，数字信号送入计算机，最后由驱动程序将数字信号转换成光谱，显示在计算机上。通过分析反映吸光度的光谱图，建立甲醛分析液浓度与对应分析液吸光度之间的线性模型，即可求出室内空气中的甲醛含量。１．２传感器法

采用传感器法快速测定室内空气中甲醛含量可分为电化学传感器测定法和生物传感器测定法２种。

１．２．１

甲醛快速检测方法

甲醛的国家标准检测方法可概括为化学法和

仪器法。化学法（分光光度法）主要有酚试剂法、乙酰丙酮法、变色酸法、盐酸副玫瑰苯胺法、４２氨基２３２联氨２５２巯基２１，２，４２三氮杂茂（简称ＡＨＭＴ）法等。仪器法主要包括气相色谱法、液相色谱法、离子色谱法、示波极谱测定法等。

作为标准检测方法，甲醛的上述测定方法测量准确度较高，并在不同程度上体现出各自的优点和特色。但是，由于上面两类方法均需先在监测现场采集气体样品，再回实验室分析，分析周期长、成本高、步骤繁琐，不能实时地反映室内空气甲醛污染的状况及满足现场大批测点的监测需求。所以，研究室内空气中甲醛的快速检测方法并开发相应测

电化学传感器法

电化学传感器法依据电

化学反应原理，即仪器通过电压型传感器在控制扩

９

万方数据　

现代仪器（ｗｗｗ．ｍｏｄｅｒｎｉｎｓｔｒｓ．ｏｒｇ．ｃｎ）

激豹条件下进行王律。当祥气的气体分子被暖渡裂电化学敏感电极，经过扩散介质后，在适当的敏感电极电位下气体分子发生电化学反应，产生一个与气体浓度成正比的电流，这一电流转化为电压德并输送给仪表读数载记录。鬟民用建筑工程市志环域污

染控制规范》中规定，凡使用仪器在Ｏ曲．０６０ｍｇ／ｍ３测定范围内的不确定度＜５％，都可用于空气中甲

醚浓度检测。如英国ＰＰＭ４００型手持式现场Ｅｆｌ醛测定仪、美匿ＩＮＴＥＲＳＣＡＮ公蠲的４１６０甲醛测定｛义和西本ＣＯＳＭＯＳ公司兹ＸＰ３０８帮ＸＰ３０８１Ｉ垄甲醛测定仪。这类仪器检测耗时一般不超过５ｍｉｎ，监测范围宽、测量精度高。使用这类仪器检测前，被测房间的门窗瑟密闭２４ｈ以上，空气取样进气墨至少离建露５０ｃｍ以上。

英国ＰＰＭ公司生产的手持式４００型甲醛测定计基于电化学传感器原理，由两个贵金属电极和适擞的电解质组成，内置采样系统，传感器产生的电压与空气中学醛的浓度成正毙，可测定０．０７ｍｇ／ｍ３的甲醛。该仪器对甲醛测定专一性不强，其他物质如酚、醛类和醇类会干扰测定结果，但操作简单，可用于空气中甲麟的快速半定爨测定。

２００６年，爨稿红等采用国标“乙酰丙酮分光光度法”和４１６０１Ｉ型现场蘸测仪法进行对照实验，结果表明２种方法无显著性差异ｐ】。美豳产４１６０Ⅱ型甲醛检测仪是专门用于检测空气中甲醛含量的数字式宣读仪器，其传感器采用电化学气体

捡溅器，仪器蠢内置果群泵、电化学传感器、显

示器等组成。采样时用泵吸入方式，样气进入传

感器后转换成电信号，电信号与样气浓度成正比，Ｅｌｌ显示器显示其浓度值。该检测仪检测元件潜命长，可靠性高。对低浓度警醛测定灵敏度较高，澳｜｜量范围耻１９．９ｐｐｍ，分辨率０．０１ｐｐｍ，测量准确度

鬟０．０２ｐｐｍ。

２００７年，薛刚等对国标“ＧＢ／Ｔ１８２０４．２６－２０００瓣试剂比色法”翔ＸＰ一３０８型攀醛分析仪进行样箍的对鲍实验分辑及显著性检验，得鑫ＸＰ一３０８黧甲醛分析仪与酚试剂比色法２种方法无显著性差异的

结论【４】。日本新宇宙公司生产的ＸＰ一３０８型甲醛分

析仪以直读形式来测定公共场所空气中的甲醛浓

度，其操作篱便、快速。仪器瓣攒气泵、电漶、定

电位电解传感器组成。由泵抽入的气体通过定电位

电解传感器，定电位电解传感器在特定的电位将气

体进行电解，通过测定电解气体所产生的电流而测

褥气体浓度。该仪器的检测范溯为Ｏ－－３ｐｐｍ，簸小

１０

万　

方数据显示攀位是０。Ｏｌｐｐｍ，最小检测浓度是０。０５ｐｐｍ。

２００７年４月，陈晓龙等研究一种便携式室内

甲醛气体实时检测系统。该系统以ＡＴ８９Ｓ５ｌ单片

机为核心，选用瑞士Ｍｅｍｂｒａｐｏｒ公司生产甲醛电化学传感器井设计采集遘遭，通讯方式采蘧ＲＳ２３２串日，控裁面板用ＬａｂＶｉｅｗ开发，最后在控制面

板上最示甲醛气体浓度曲线【５】。同年７月，崔玉玲

等也报道利用ＡＴ８９Ｓ５１单片机、电化学式甲醛传

并根据用户设定的报警值相应进行脓控报警。

基于电化学原理的便携式甲醛分析仪体积小巧却不逶仑对室逛空气审的低浓度甲黧进行测定；其１。２．２生物传感器法１９８３年，Ｇｕｉｌｂａｕｌｔ将甲醛ｕ

ｇ／ｍ’－１３ｍｇ／ｍ’。

１９９６年，Ｈａｒｍｍｅｒｌｅ等研制出用透析膜隔成两１。３检测管法

检测管法是用化学试剂浸泡过的载体徽指示或被动的取样方式，将现场空气以一定的速度抽过先制作的标准比色板比较确定空气中甲醛浓度（比

色检测），或者根据指示粉变色长度来确定被检测空气中甲醛的含量（比长检测）。

采逶气体检测管法梭测擎醛含量，梭测速度较

感器检测室内空气的研究结果嘲，该测试仪可同时检测室内空气中的瀑度、湿度、甲醛、ＣＯ：的含量，

便于携带，操作简单，可以直接测定甲醛浓度。但次在受到湿度、共存干扰物质影响的情况下，也无法得出比较准确地测蹙数据；同时仪器的传感器使用寿命也对甲醛测定结果带来较大影响，长时间使用会造成仪器的稳定性下降。

脱氢酶（ＦＡＤＨ）涂覆在压电晶体上研制出甲醛生物传感器，在ＮＡＤ＋和还原谷胱甘肽存在下，甲醛被ＦＡＤＨ催化氧化成翠酸，造成压电晶体的震荡频率在一定电场下发生变化，从两溅定空气中甲醛浓度。该传感器可稳定ｌＯｄ，对甲醛测定专一，线性范围为１３

部分觞电亿学浊甏戏的泽醛生物簧感器耵ｊ，利嫣斡酶促反应原理同上，只是ＦＡＤＨ固定在工作电极上。该传感器可存放较长时间，连续使用７ｈ无活性衰减表现，检测限为０．４ｍｇ／ｍ３，线性响应可达８ｍｇ／ｍ３。剂，将指示剂装入细长的玻璃管中，然后采用主动检测管。气体孛的甲醚分子与管中的指示裁发生化学反澎使之呈现一定的颜色，根据变惫的深浅与事

快，检测范围为０．４ｍｇ／ｍ３（ＯＥＭ贴牌生产的系列产品），但使用时需要一定的动力采样设备，易受采样地点、场所、条件的限制。１９９８年，袭著革等

研究主动式毙长型甲黪检测管、２００４年郑春生等研

综述与专论

究比色型甲醛检测管时均采用相应的动力采样器。

基于气体分子扩散和化学吸收的原理，１９９６年余倩等研究不需动力采样的集采样和分析于一体的被动式甲醛检测管。检测管内的惰性担体上浸渍酚酞一亚硫酸钠溶液，遇甲醛后显色，显色长度的平方与甲醛浓度及采样时间的乘积成线性关系。检出下限为１７０“ｇ／Ｌ（采样时间１．５ｈ）。该检测管在避光条件下保存，保存期约为３×３０ｄ。１９９７年，余倩等又研制改进型甲醛被动式检测管，吸收液以碱性

仪器中，除日本专利采用一种气固反应产生颜色长短检测甲醛外，其余全部采用电化学方法，如英国ＰＰＭ４００型甲醛测定仪、美国ＥＳＣ公司甲醛测定仪等。上述甲醛测定仪便携、分析速度快，但仪器价格较高；在受到湿度、共存干扰物质影响的情况下，准确度较低，同时，仪器的传感器使用寿命也对测定结果带来较大影响，长时间使用会造成仪器稳定性的下降。国内用于快速测定室内甲醛浓度的典型仪器如长春吉大小天鹅仪器有限公司生产的ＧＤＹ．１０１系列室内空气甲醛现场测定仪。该仪器按照国标方法（光度分析法）对室内空气中甲醛进行现场检测，其价格较低，测量准确，适用于我国国情及市场。国内外空气中甲醛测定仪性能比较（见表１）。

品红一亚硫酸钠体系取代，检出下限为１５

ｕ

ｇ／Ｌ（采

样时间为５ｈ）。该检测管制作简单、价格较低、携带方便，具有较高的灵敏度，但由于检测管的检测限较低，不适用浓度较低的操作环境；同时被动式甲醛检测管显色体系的稳定性尚有待研究，因而制约检测管的使用周期，所以其距离商品化尚有距离。

除检测管法以外，其它类似的甲醛快速检测方

法还包括试纸检测法和空气中甲醛一次性比色速测包等。这些方法均基于比色法，通过选择特定试剂作为显色剂，通过不同的取样方式，使被测样品和显色剂发生显色反应，显色剂的色阶变化与空气中

３甲醛快速检测方法的发展趋势

作为目前室内空气中的首要污染物，甲醛的检测力求快速简便。从定性或半定量的检测角度而言，基于显色物质长度变化的比长法操作简单、测试时间较短，无须动力采样系统，发展空间较大。从精确测量的角度而言，目前还没有一种较为理想的甲醛现场快速检测方法。光谱法测量准确，但由于光学器件对环境要求较高。传感器法检测甲醛研发空间较大，具有一定的应用前景，但是必须克服电化学传感器寿命短、价格较高的不足。针对目前甲醛检测技术中存在的上述问题，适时研究简便、快速，灵敏的甲醛在线检测方法，以便实时监测装修居室内的空气污染状况，保障人们身体健康将是该领域今后研究工作的重心。现有的新兴技术，如光谱分析、生物传感器等的引入为甲醛的快速检测提供更为广阔的探索空间。

的甲醛浓度成正比，通过与标准比色卡的对比，定

性或者半定量的估算出空气中甲醛的浓度。上述方法制作成本低、测定一个试样一般需要３５ｍｉｎ，操作简便，但是由于该类产品中的比色卡色阶之间相差０．２ｍｇ／ｍ３，而室内空气中甲醛浓度的限量标准是不超过０．１ｍｇ／ｍ３，因此目前只限于定性或半定量的检测，同时由于个人对颜色鉴别的个体差别性较大，也导致其测量准确性降低。

２甲醛检测仪的性能对比

近年来，一些甲醛快速测定仪相继出现，这些

表１

国内外空气中甲醛现场测定仪和甲醛检测管的性能比较

万方数据　

现代仪器（ｗｗｗ．ｍｏｄｅｒｎｉｎｓｔｒｓ．ｏｒｇ．ｃｎ）

参考文献４薛雕。ｘｐ一３０８鍪荦懿分辑纹与酚试裁法溺定空气孛甲醛

ｌ刘建昌．室内甲醛的释放规律及快速检测方法，环境，

２００６．ＳＩ：８７。８９

浓度的对比研究，建筑科学，２００７，２３（５）：５９～６０５陈晓龙，黄元庆．室内空气甲醛气体实时检测设计，中国仪器仪表，２００７，４：６４～６６

６崔玉玲，贺廉云。基于ＡＴ８９Ｓ５１的室内室气质量测试仪，农瞧装备与车赣工程，２００７，９：６０－－６１，７３

７杨秀莲・室内空气中甲醛的检定，企业标准化，２００５，６：

６０－６１

２程望斌，黄鹰．光谱法测定室内空气中甲醛浓度，应用光学。２００７，２８《１）：１０５～１０８

３銎蓓红，蓦三惠，寒麸竞等。翔纯学法纛瑗弱检测仪法测定室内空气中甲醛的对照实验，临沂师范学院学报，２００６，２８（６）：７１～７４

ＲａｐｉｄＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＦｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｉｎＩｎｄｏｏｒＡｉｒ

ＷａｎｇＬｉｊｉｅ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ

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ＢａｉＹａｍｅｉＬｉｎＬｉｎ

ｏｆＭｅａｓｕｒｅ－ＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ

ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ

１

５００８０）

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｈａｚａｒｄａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｉｎｉｎｄｏｏｒａｉｒａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．

ａｎｄｎｅｃｅｓｓｉｔｙｆｏｒｒａｐｉｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｉｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄ。Ｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｉｎｉｎｄｏｏｒａｉｒｓｕｃｈ

ａｓ

ｓｐｅｃｔｒａｍｅｔｈｏｄ，ｓｅｎｓｏｒｍｅｔｈｏｄ，ｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｕｂｅａｎｄｐａｐｅｒｍｅｔｈｏｄ

ｄｅｔｅｃｔｏｒｂｏｔｈｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ

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Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｅｓｏｆｔｙｐｉｃａｌ

ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄ

ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ

ｃｏｎｔｒａｓｔｅｄ．ａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ

ａｒｅ

ａｌｓｏｉｎｄｉｃａｔｅｄ。

Ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｄｅｔｅｃｔｏｒ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ

Ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ

Ｒａｐｉｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ

（上接第５页）

Ａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｍｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｌａｗｓｏｆ

ＰＣＢｓｉｎｎａｔｕｒａｌｗａｔｅｒｓ

ＳｈａｎｇＸｉａｏｙａｎ

ＧａｏＪｉａｎｐｅｉ

Ｐａｎ

Ｘｕｅｊｕｎ

（Ｆａｃｕｌｔｙ

ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ

ａｎｄ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００９３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｉｓ

ａｒｔｉｃｌｅｗａｓ

ａｎｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｔｈｅＰＣＢｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｏｘｉｃｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅ

ＳａｍｐｌｅＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓｏｆＰＣＢｓｉｎｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｗａｔｅｒ，ｓｅｄｉｍｅｎｔａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｇｅｎｔｓ。ＩｔａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｍｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＰＣＢｓｉｎａｑｕａｔｉｃ

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ｓｕｒｆａｃｅｗａｔｅｒ，

ｓｅｄｉｍｅｎｔａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｇｅｎｔｓ）．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ

Ａｑｕａｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ

Ｓａｍｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ

ＧＣ－－ＥＣＤ

ＧＣ・－ＭＳ

Ｍｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

（下接第｛５贾）

Ｔｈｅｒｅｓｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌｉｖｅｓｃｉｎｓｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

ＬｉＣｈａｎｇｈｏｕ

（ＲｅｓｅｒｃｈＣｅｎｔｒｅ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｉｓ

ｐａｐｅｒｇｉｖｅｓ

ｏｆＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ

ａ

２００２３３）

ｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｏｔｈｅｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＬｉｖｅＳｃｉｎｓｅＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄｉｔｓ

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄＩｔｓｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ

１２

Ｌｉｖｅｓｃｉｎｓｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

万方数据