《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2022)检验方法的制修订研究

张海婧 1 陆一夫 1 王秦 1 杨艳伟 1 李韵谱 1 武云云 2 丁珵 1 常君瑞 1 朱英 1 徐东群 1 1中国疾病预防控制中心环境与人群健康重点实验室 中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所,北京 100021 2中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室,北京100088
Zhang Haijing 1 Lu Yifu 1 Wang Qin 1 Yang Yanwei 1 Li Yunpu 1 Wu Yunyun 2 Ding Cheng 1 Chang Junrui 1 Zhu Ying 1 Xu Dongqun 1 1China CDC Key Laboratory of Environment and Population Health/National Institute of Environmental Health, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100021, China 2China CDC Key Laboratory of Radiological Protection and Nuclear Emergency/National Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100088, China
朱英,Email:zhuying@nieh.chinacdc.cn Zhu Ying, Email: zhuying@nieh.chinacdc.cn

《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)(简称“2002年版标准”)发布实施距今已有 20 年时间,在这期间我国经济和社会快速发展,为应对我国室内空气污染的新变化,适应人民群众健康防护实践发展的新需求,新修订的《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2022)(简称“新版标准”)已于2023年2月1日开始实施,与标准配套的检验方法经修订后检验方法相关内容主要以规范性附录形式纳入标准,包括室内空气质量指标检测技术导则以及甲醛、苯、甲苯、二甲苯、总挥发性有机化合物、可吸入颗粒物中苯并[a]芘、可吸入颗粒物、细颗粒物、细菌总数、氡指标的检验方法,未按完整检验方法以附录形式纳入标准的指标可参考已发布的国家标准或行业标准。本文就新版标准检验方法的修订过程、修订原则、新旧标准主要差异、部分关键指标的检验方法技术要点进行了梳理,以方便标准使用者更好地理解和应用新版标准。

一、修订原则

2002年版标准推荐的检验方法距今已有20年,很多方法已不再适用,新版标准的检验方法在修订过程中重点考虑了方法的适用性、先进性、可行性、便利性等特点,并遵循以下原则:(1)检验方法与指标要求相匹配:新版标准共涉及22项指标,每项指标均要有至少一种配套检验方法,检验方法的灵敏度、检出限等方法学特性应满足指标要求。(2)满足室内空气质量检验需求:采样方法及检验方法应满足室内空气质量检验需求,优先使用低噪音设备,尽量缩短采样时间,不使用实验过程繁琐、试剂材料不易购置的方法,便于方法推广和不同级别实验室的使用。(3)准确性优先于便利性:便携式仪器分析方法的采纳优先考虑方法的准确性,如光离子化气相色谱法、化学发光法、紫外荧光法等,须经过方法适用性评估、方法确认及验证比对后采纳,确保方法的准确性和便利性;部分目前使用比较普遍但准确性尚不能满足检测需求的便携式仪器分析方法不予采纳。(4)传统方法与先进方法兼顾:保留分光光度法等传统的经典方法,同时增加先进的采样技术、前处理技术及分析技术,如直接采用商品化的衍生化采样管、增加固体吸附/热解吸技术、采用毛细管色谱柱代替填充柱、引进气相色谱质谱法等。

二、新版标准和2002年版标准检验方法的主要差异

2002年版标准检验方法包括4个附录,附录A相当于总则,用于指导室内空气检测,附录B、C和D分别对应苯、总挥发性有机化合物和菌落总数的检验方法;新版标准检验方法包括8个规范性附录,附录A为室内空气质量指标检测技术导则,附录B~H分别为甲醛、苯系物(苯、甲苯、二甲苯)、总挥发性有机化合物,可吸入颗粒物中苯并[a]芘、可吸入颗粒物和细颗粒物、细菌总数、氡的检验方法。

(一)技术导则主要变化

2002年版标准检验方法的检测技术导则涉及10项内容,包括点位布设、采样时间和频次、采样仪器、采样方法、采样记录、样品运输和保存、检验方法、质量保证措施、结果计算及表述、实验室安全。新版标准检验方法主要补充及调整如下内容:

1.采样环境要求:采样前关闭门窗、空气净化设备及新风系统至少12 h,以使污染物释放充分并达到平衡。采样期间,保持正常室内工作、生活环境,但空气净化设备及新风系统均需关闭,保持室内空气污染物浓度不受室内外空气交换或空气净化设备的影响。在有中央空调的室内环境或正在采用空调制冷(热)的居室,且空调无空气净化功能的,在采样时可继续空调运转的方式,以保持常规的工作或生活状态。物理性指标的测量和室内氡累积测量(固体核径迹测量方法),以及其他未能满足前述要求情况下的测量,应在房屋正常使用状态下进行。

2.采样布点要求:考虑到室内房间面积的实际情况,细化了小面积房间的布点要求,采样点数量修订为“单间小于25 m2的房间应设1个点;25~50 m2的房间应设2~3个点;50~100 m2 应设3~5个点;100 m2以上应至少设5个点”。布点方式增加了“离门窗距离应大于1 m”等具体内容,使标准的实施更具可操作性。另外,根据现场采样的实际情况及健康影响的评价需要,要求室内空气采样点高度原则上和成人的呼吸带高度保持一致,并考虑到成人和儿童在室内的不同高度,在房间立、坐或卧位的时间长短,补充了“在有条件的情况下,考虑坐卧状态的呼吸高度和儿童身高,增加0.3~0.6 m相对高度的采样”。采样时间和频次中,明确年平均浓度采样应涵盖冬季,以满足涵盖污染最严重时间段的要求。同时参考生态环境部《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中污染物浓度数据有效性的最低要求,以24 h平均浓度评价的指标,将2002年版标准检验方法中平均浓度至少采样18 h,调整为至少采样20 h1

3.采样仪器和方法:采样仪器的要求与2002年版标准检验方法基本保持一致,针对室内颗粒物滤膜法采样,补充“如噪声过大,应通过安装消音盒等方式减少室内噪声”的具体解决方案,尽量减少颗粒物采样泵噪声对室内工作、生活的影响。采样方法中提出了一般要求,即“各类指标的采样方法参照检验方法中的具体规定,在经过方法适用性验证的基础上,可适当调整采样方法参数,包括采样体积、采样流量和采样时间,以满足室内空气质量指标检测要求”。补充筛选法采样和累积法采样的具体要求,针对采用直读仪器的指标,如CO、CO2等,提出监测的时间间隔、监测次数等,便于现场实际操作。针对氡的筛选法采样,按照不同检验方法要求,明确连续采样至少24 h(连续测量方法)或累积采样2~7 d(活性炭盒测量方法)。

4.样品运输和保存:本次修订新增内容,主要目的是强调样品运输和保存的重要性。样品按采样记录清点后由专人运送,运送过程中做好有效处理和防护,防止因物理、化学、生物等因素的影响,使组分和含量发生变化。样品运抵后要与接收人员交接并登记,注意保存条件,并及时进行实验室检测。

5.检验方法:增加检验方法的选择和使用原则。一个指标有多个检验方法的,应根据不同的适用范围选择对应的检验方法,若适用范围相同,可根据实验室的实际情况选择合适的检验方法,第一法为仲裁法。若使用本标准指定的检验方法,使用前应进行方法验证,若使用本标准未指定的检验方法,使用前应进行方法确认,并与指定检验方法进行比对,以保证不同检验方法获得的检验结果的一致性。

6.质量保证措施:补充了现场仪器校准、现场空白、平行样检验等具体要求。关于采样器的流量校准,2002年版标准检验方法要求使用皂膜流量计,但实际采样过程中很难在采样现场进行,只能在与现场相近的温度及压力下校准,可操作性较差。本次修订要求用检定合格的流量计进行校准,并尽可能在采样现场实施。这是因为目前电子流量计广泛使用,且可经高一级流量计校准溯源,因此采样现场也可使用电子流量计校准。本次修订还细化了对现场空白样品的准备及具体数量,如“现场采样时,至少留两个采样管(膜)、一组(六块)培养平板不采样”。增加了平行样的采样数量要求,即“平行样数量不得低于10%,至少应采集1个平行样”。

7.结果计算及表述:2002年版标准检验方法的质量保障措施中提出了采样体积换算成标准采样体积的要求,本次修订将这部分内容放到结果计算及表述中,并参照生态环境部《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)1,明确气态污染物(如二氧化硫、二氧化氮、臭氧等)的浓度是指参比状态下的校正浓度,其他污染物(如PM10、PM2.5、苯并[a]芘等)的浓度则为监测时大气压力和温度下的浓度,并修改了气态污染物的采样体积换算公式。本次修订还增加了结果表述部分,有利于规范测量结果的表述;也增加了检验过程中实验室安全相关要求。

(二)检验方法的主要变化

新版标准检验方法包括了新版标准中全部22项指标的检验方法。其中,温度、相对湿度、风速、新风量、臭氧、二氧化氮、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、氨、甲醛(分光光度法)11项指标同步采纳已发布的国家标准或行业标准,没有列出具体检验方法,只推荐适用于室内空气检测的采样方法参数供参考;甲醛(高效液相色谱法)、苯、甲苯、二甲苯、总挥发性有机化合物、苯并[a]芘、可吸入颗粒物、细颗粒物、细菌总数、氡10项指标,列出完整检验方法;三氯乙烯和四氯乙烯的检测可直接参照总挥发性有机化合物的检验方法。见表1

10.3760/cma.j.cn112150-20230330-00244.T001

《室内空气质量标准》(GB/T18883-2022)检验方法的主要调整情况

序号 指标 2002年版标准 2022年版标准 主要调整情况
1 温度 玻璃液体温度计法;数显式温度计法 玻璃液体温度计法;数显式温度计法 同步采纳旧版方法并更新为现行有效版本
2 相对湿度 通风干湿表法;氯化锂温度计法;电容式数字温度计法 电阻电容法;干湿球法;氯化锂露点法 同步采纳并更新为现行有效版本;根据使用的普遍程度,推荐电阻电容法为第一法、干湿球法为第二法、氯化锂露点法为第三法
3 风速 热球式电风速计法;数字式风速表法 电风速计法 同步采纳并更新为现行有效版本,更名为电风速计法;
4 新风量 示踪气体法 示踪气体法;风管法 同步采纳并更新为现行有效版本,增加风管法;两个方法适用范围不同,示踪气体法适用于非机械通风且换气次数小于5次/h的场所(无集中空调系统),风管法适用于使用机械通风的场所
5 臭氧 紫外光度法;靛蓝二磺酸钠分光光度法 靛蓝二磺酸钠分光光度法;紫外光度法 同步采纳并更新为现行有效版本;将靛蓝二磺酸钠分光光度法指定为第一法,主要是考虑到第二法为直读法,使用前须用第一法进行校准
6 二氧化氮 改进的Saltzman法 改进的Saltzman法;Saltzman法;化学发光法 保留原方法,并增加Saltzman法和化学发光法,均同步采纳并更新为现行有效版本
7 二氧化硫 甲醛溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法 甲醛溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法 同步采纳并更新为现行有效版本
8 二氧化碳 不分光红外线气体分析法;气相色谱法;容量滴定法 不分光红外分析法 删除气相色谱法和容量滴定法,只保留不分光红外分析法,同步采纳并更新为现行有效版本
9 一氧化碳

非分散红外法;不分光红外线气体分析法;气相色谱法

汞置换法

不分光红外分析法 删除气相色谱法和汞置换法,合并同原理方法,只保留不分光红外分析法,同步采纳并更新为现行有效版本
10 靛酚蓝分光光度法;纳氏试剂分光光度法;离子选择电极法;次氯酸钠-水杨酸分光光度法 靛酚蓝分光光度法;纳氏试剂分光光度法;离子选择电极法 删除同原理的次氯酸钠-水杨酸分光光度法,保留靛酚蓝分光光度法、纳氏试剂分光光度法、离子选择电极法,同步采纳并更新为现行有效版本
11 甲醛

AHMT分光光度法;酚试剂分光光度法;气相色谱法;

乙酰丙酮分光光度法

AHMT分光光度法;酚试剂分光光度法;高效液相色谱法 删除繁琐或不稳定的气相色谱法和乙酰丙酮分光光度法;保留AHMT分光光度法和酚试剂分光光度法,同步采纳并更新为现行有效版本;增加高效液相色谱法并以完整方法形式纳入标准
12 气相色谱法 固体吸附-热解吸-气相色谱法;活性炭吸附-二硫化碳解吸-气相色谱法;便携式气相色谱法 增加固体吸附-热解吸-气相色谱法和便携式气相色谱法,所有方法均以完整方法形式纳入标准
13 甲苯 气相色谱法
14 二甲苯 气相色谱法
15 总挥发性有机化合物 气相色谱法 固体吸附-热解吸-气相色谱质谱法 修改为固体吸附-热解吸-气相色谱质谱法,以完整方法形式纳入标准
16 三氯乙烯 - 固体吸附-热解吸-气相色谱质谱法 新增指标,方法参照总挥发性有机化合物
17 四氯乙烯 - 固体吸附-热解吸-气相色谱质谱法 新增指标,方法参照总挥发性有机化合物
18 苯并[a]芘 高效液相色谱法 高效液相色谱法 以完整方法形式纳入标准
19 可吸入颗粒物 撞击式-称重法 撞击式-称量法 以完整方法形式纳入标准
20 细颗粒物 - 撞击式-称量法 以完整方法形式纳入标准
21 细菌总数 撞击法 撞击法 以完整方法形式纳入标准
22 222Rn 空气中氡浓度的闪烁瓶测量方法;径迹蚀刻法;双滤膜法;活性炭盒法 固体核径迹测量方法;连续测量方法;活性炭盒测量方法 保留固体核径迹测量方法和活性炭盒测量方法,增加具有快速、灵敏、便携、易操作等特点的连续测量方法,删除误差大、操作不方便等问题的闪烁瓶法和双滤膜法

注:“-”表示无数据

三、部分关键指标的技术要点 (一)苯、甲苯、二甲苯

2002年版标准检验方法中苯、甲苯、二甲苯等苯系物均采用气相色谱法。本次修订在对我国现行有效且能够同时检测室内空气中苯、甲苯和二甲苯的国家标准、行业标准进行系统评估的基础上,重点参考《环境空气 苯系物的测定 固体吸附/热脱附气相色谱法》(HJ 583-2010)2、《环境空气 苯系物的测定 活性炭吸附/二硫化碳解吸-气相色谱法》(HJ 584-2010)3、《室内环境空气质量监测技术规范》(HJ/T 167-2004)4,并经过方法确认,提出了固体吸附-热解吸-气相色谱法、活性炭吸附-二硫化碳解吸-气相色谱法和便携式气相色谱法作为室内空气质量标准中苯系物的测定方法,以满足不同浓度水平及不同实验条件的检测需求。

3个方法均为气相色谱法,但前处理方法或检测器有所区别。第一法固体吸附-热解吸-气相色谱法为新增方法,可用于苯、甲苯、二甲苯的准确定量,该方法的检测灵敏度较高,能够匹配苯的新标准限值;第二法活性炭吸附-二硫化碳解吸-气相色谱法为保留的旧方法,该方法中苯的定量限与标准限值接近,实际应用过程中如果苯的测定结果接近定量限而影响结果判定,可进一步用第一法对苯进行准确定量;第三法便携式气相色谱法适用于室内空气中苯、甲苯和二甲苯的初筛,选择具体的仪器设备时,应选用基于气相色谱分离系统的仪器设备,如果初筛结果大于标准限值,应进一步用第一法进行准确定量。此外,实际应用中,如果测定结果超出标准限值并拟判定为室内空气质量不符合本标准时,建议实验室采用质谱检测器进行进一步确证,以排查可能的干扰,具体检验方法可参考新版标准检验方法“附录D总挥发性有机化合物(TVOC)的测定”。

(二)总挥发性有机化合物

2002年版标准检验方法参照的是《室内、环境和工作场所空气 吸附管/热解吸/毛细管气相色谱法采集和分析挥发性有机化合物(Indoor,ambiant and workplace air-Sampling and analysis of volatile organic compounds by sorbent tube/thermal desorption/capillary gas chromatography-Part 1:Pumped sampling)》(ISO 16017-1)5,采用吸附管-热解吸-气相色谱法,但对于可使用的吸附管、色谱柱和检测器只给出了指导性意见。考虑到总挥发性有机化合物(total volatile organic compounds,TVOC)是在特定的采样分析条件下,检出的保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物,能够检出的目标物与吸附管、色谱柱、检测器的类型密切相关,且要对尽可能多的VOC进行定性和定量分析,对仪器的定性能力要求高,本次修订参照《室内空气 第6部分:基于MS或FID检测器的Tenax TA吸附/热解吸/气相色谱法测定室内和测试舱空气中挥发性有机化合物(Indoor air-Part 6:Determination of volatile organic compounds in indoor and test chamber air by active sampling on Tenax TA sorbent,thermal desorption and gas chromatography using MS or MS-FID)》(ISO 16000-6)的现行有效版本6,提出了气相色谱质谱法。同时,作为标准方法,明确吸附管、色谱柱类型,以及质谱定性要求,优化TVOC的计算规则,给出特定目标物,提高了方法的可操作性。检验方法通过3家独立实验室的确认,以完整方法形式纳入新版标准检验方法。

(三)可吸入颗粒物和细颗粒物

2002年版标准检验方法仅纳入可吸入颗粒物(PM10)指标,本次修订增加了细颗粒物(PM2.5)。新版标准检验方法颗粒物的检验均采用撞击式-称量法。该方法是测定颗粒物质量浓度的基准方法,准确度高,是目前国内外应用最广泛的方法。光散射法可以现场直接测定散射光强度,根据其与颗粒物质量浓度的转换关系计算颗粒物浓度,但受颗粒物大小、密度、形状和光学特性、环境湿度等多种因素的影响。为保证方法的准确性,本次修订未予采纳,只给出了方法的使用原则。2002年版标准检验方法中使用的PM10切割器,采样流量为13 L/min,目前市场上已无同类型产品,考虑室内采样的噪声等实际情况,本次修订只推荐与PM10/PM2.5切割器相匹配的采样器流量范围(<30 L/min),经3家独立实验室进行方法确认,满足室内空气颗粒物24 h平均浓度评价要求,以完整方法形式纳入新版标准检验方法。

(四)氡

2002年版标准检验方法中氡的检测包括闪烁瓶法、径迹蚀刻法、双滤膜法和活性炭盒法4种方法。本次修订在参考《室内氡及其衰变产物测量规范》(GBZ/T 182-2006)7、《环境空气中氡的测量方法》(HJ 1212-2021)8和国际ISO氡测量标准9的基础上,保留了固体核径迹测量方法、活性炭盒测量方法,增加了连续测量方法,删除了存在误差大、操作不方便等问题的闪烁瓶法和双滤膜法。鉴于室内空气中氡的年平均浓度需要至少三个月或更长时间的可靠测量,长期累积氡测量是评估室内年平均氡浓度的首选方法。考虑到固体核径迹测量方法的测定时间较长,为提高可操作性,保留了需要2~7 d的活性炭盒测量方法作为筛查法,增加了能够实现24 h快速测量的连续测量方法。需要注意的是,室内氡浓度随时间变化较大,大多数情况下,短期测量的结果并不可靠,只能作为实际氡浓度的粗略估计。

四、结语与展望

新版标准检验方法给出了住宅和办公建筑物等室内空气中物理性指标(温度、相对湿度、风速和新风量)、化学性指标(臭氧、二氧化氮、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、氨、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、总挥发性有机化合物、三氯乙烯、四氯乙烯、苯并[a]芘、可吸入颗粒物和细颗粒物)、生物性指标(细菌总数)和放射性指标(氡)的测定方法,其他室内环境可参照执行。

新版标准检验方法修订过程中,根据室内空气采样特点和各项指标的检测需求,充分考虑了检验方法的先进性、快捷性和便利性等特点,但是作为国家标准,还需兼顾方法的适用性、可行性和准确性,因此一些更便捷的速测、直读以及使用到昂贵仪器的便携式方法在此次修订中并未全部纳入。随着科学技术的不断进步,自动化、智能化技术迅速发展,使用高质量便捷化的仪器设备将成为一种新趋势。因此,建议强化动态的标准制修订机制,持续开展标准实施的跟踪评价,及时发现标准实施过程中存在的问题,定期对各项指标的检验方法进行评估和修订,以保持检验方法的科学性和时效性。

参考文献
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