大学校园室内BTEX浓度水平变化规律及健康风险

第11期目前人的一生80%的时间都在室内生活[1]，室内污染愈加引起了人们的重视。

随着现代化工产业的迅猛发展，经济水平与房屋装修审美观的不断提高，随之而来的环境问题逐渐严重的影响着人们的生活质量。

据加拿大卫生组织调查显示，人们68%的疾病都与室内空气污染有关。

而作为室内空气污染物的一类，苯系物（BTEX ）更是引起人们的极大关注[2-4]。

BTEX （苯、甲苯、乙苯、间/对-二甲苯和邻二甲苯）属于单环芳烃类物质，对人体危害很大，长期接触苯可引起骨髓与遗传损害、再生障碍性贫血、甚至白
血病，吸入高浓度的二甲苯可造成肝肾损害[5-6]。

由于
油漆、涂料、粘结剂等各种稀释溶剂的广泛使用，室内建筑及装饰材料、办公设备、家用电器及其他日用品中的苯系物已成为密闭环境中的主要污染源[7]。

作为公共场所，校园室内空气质量关系到教师、学员的身体健康甚至生命安全。

目前国内外对校园室内空气BTEX 的研究报道很少[8-10]，鉴于近年来这类化合物进入环境系统中的数量急剧增加，监测其在环境中的分布特点及浓度，对于控制这类化合物对环境的污染，修复这类化合物已经污染的环境，以及评价
《环境科学与技术》编辑部：（网址）ｈｔｔｐ：／／ｆｊｋｓ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ（电话）************（电子信箱）ｈｊｋｘｙｊｓ＠１２６．ｃｏｍ
收稿日期：2012-02-28；修回2012-05-04
作者简介：冯利（1968-），女，学士，高级工程师，主要研究方向为环境监测，（电子信箱）*******************；*通讯作者，博士，硕士生导师，（电子信箱）
*********************。

Environmental Science &Technology
第35卷第11期2012
年11月Vol.35No.11
Nov.2012
冯利，黄慧，Ｃｈｕｌ－ｈｏＳｈｉｎ，等．大学校园室内ＢＴＥＸ浓度水平变化规律及健康风险［Ｊ］．环境科学与技术，２０１２，３５（１１）：１９１－１９４．Ｆｅｎｇｌｉ，Ｈｕａｎｇｈｕｉ，Ｃｈｕｌ－ｈｏＳｈｉｎ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｖａｒｉａｔｉｏｎａｎｄｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＢＴＥＸｉｎｔｈｅｉｎｄｏｏｒａｉｒｏｆａｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｃａｍｐｕｓ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，３５（１１）：１９１－１９４．
大学校园室内BTEX 浓度水平变化规律及健康风险
冯利1，黄慧2，Chul-ho Shin 3，吴桂萍2，崔龙哲2*
（1.湖北省环境监测中心站，湖北武汉
430072；2.中南民族大学化学与材料科学学院，湖北
武汉430074；
3.Seohae Enviromment Science Institute ，Korea ，565854）
摘
要：采用Tenax-TA 吸附/热脱附-气相色谱法（TD-GC ）对大学校园室内外空气中5种苯系物（BTEX ，苯、甲苯、乙苯、间/对-二
甲苯和邻二甲苯）的平均浓度进行了检测。

检测结果显示，5种苯系物的平均浓度均低于国家标准值。

被测空气的苯系物中甲苯所占比例最大，为27.9%~32.0%。

室内BTEX 浓度稍高于室外，多数采样点的室内浓度与室外浓度比值（C I /C O ）大于1.0。

通风可有效降低空气中苯系物浓度。

大学校园室内空气中的苯对学生的致癌风险为3.67×10-7~1.09×10-6。

关键词：室内空气；苯系物；热脱附-气相色谱；健康风险中图分类号：X820.4
文献标志码：A
doi ：10.3969/j.issn.1003-6504.2012.11.040
文章编号：1003-6504(2012)11-0191-04
Concentration ，Variation and Risk Assessment of BTEX in the
Indoor Air of a University Campus
FENG Li 1，HUANG Hui 2，Chul-ho SHIN 3，WU Gui-ping 2，CUI Long-zhe 2*
（1.Hubei Envirommental Monitoring Central Station,Wuhan 430072,China ；
2.School of Chemistry and Material Science ，Central South University for Nationalities ，Wuhan ，430074,China;
3.Seohae Environment Science Institute ，Korea ，565854）
Abstract ：Average concentrations of five BTEX compounds including benzene,toluene,ethylbenzene,m,p-xylenes and o-xylene in indoor and outdoor air samples collected from a university campus were determined by thermal desorption and gas chromatography (TD-GC)coupled systems .Results showed that all concentrations of benzene,toluene and the xylenes met the indoor air quality standard of China.Average concentrations of toluene accounted for the largest percent （27.9%~32.0%）of the 5compounds determined ．The indoor concentrations of BTEX were a little higher than their outdoor counterparts ．The ratios of indoor/outdoor (I/O)BTEX concentrations were more than 1.0in most sampling sites.The BTEX pollution attribute to ventilation helps to reduce BTEX concentration in air.The cancer risk of BTEX in university campus was ranged from 3.67×10-7to 1.09×10-6.Key words ：indoor air ；BTEX ；TD-GC ；health risk
第35
卷
这类化合物对环境系统所造成的生态影响，具有重要的科学参考价值和现实意义。

1
实验部分
1.1分析仪器
实验所用主要仪器设备包括气相色谱仪（岛津GC2010岛津国际贸易（上海）有限公司），QUI-0002热脱附仪（Agilent 科技有限公司）和便携式大气采样器（TH-110F 武汉市天虹仪表有限责任公司）、Tenax-TA 吸附管等。

1.2样品采集
在武汉市某大学校园建筑中选择苯系物监测点，并对一些场所的室外环境做了分析，以便了解污染源情况。

其中室内环境包括宿舍、教室、食堂、体育馆，并对教室进行了跟踪监测。

采样时间宜选择天气晴朗、光照充足的白天。

采样时间为2011-06-20至2011-08-30。

采样时，各室内场所均保持其日常状况。

采样器
距离地面1.5m ，
采样时间10min ，气体流量0.1L/min 。

采样完毕，密封采样管两端，立即带回实验室处理。

采样时同步记录温度、湿度、采样时间、天气状况、人群
活动等信息。

1.3分析方法
携带流量计与采样管到所选取的采样点污染源处采取一定量的气体带回实验室。

采样后，将采样管放入热解析器中，300℃下热解析10min ，进行气相色谱分析。

以保留时间定性，峰面积定量。

气相色谱分析条件：色谱柱，30m ×0.25mm 非极性石英毛细管柱；气体流速，N 230mL/min ，H 240mL/min ，空气400mL/min ；检测器温度320℃；柱温，初始温度40℃（5min ），以5℃/min 升温至140℃（停留2min ），
再以10℃/min 升温至270℃
（停留5min ）。

1.4健康风险评价
苯易挥发，具有强致癌性，其蒸气吸入或经皮肤吸收都可引起中毒。

长期接触存在致癌风险。

呼吸作用是苯进入人体的有效途径，占人体每天摄入量的95%以上。

假定吸入体内的苯90%被吸收，则其致癌风险可用式（1）计算：
R =I ×PF （1）
式（1）中，PF 为斜率因子（(kg ·d)/mg ），对于苯，其值为0.0273；I 为苯的人体吸入量（mg/(kg ·d)），用式（2）计算：
I =（C ×Q ×D ×F ×L ）×0.9/（W ×Y ×365）（2）式（2）中，C 为污染物浓度（mg/m 3）；Q 为吸入空气量（m 3/h ），人体每分钟吸入的空气量约为4.5L ；D 为暴露时间（h/d ）；F 为暴露频率（d/a ）；L 为暴露期（a ）；W 为暴露者体重（kg ），男性取65kg ，女性取55kg ；Y 为平均暴露年限（a ），对于致癌物质，为人群平均寿命，取70a 。

2检测结果与讨论
2.1
苯系物的浓度水平及来源
不同公共场所苯系物的浓度水平见表1。

结果表明，武汉某大学校园室内空气中BTEX 的浓度范围为31.03~192.34μg/m 3，平均浓度为85.36~179.68μg/m 3，其中苯的平均浓度为5.40~43.63μg/m 3、甲苯为18.32~
86.56μg/m 3、
乙苯为7.45~70.64μg/m 3、间对位二甲苯为4.32~54.30μg/m 3、
邻二甲苯为9.34~37.65μg/m 3。

教室内苯系物的浓度以甲苯的浓度最高，浓度从高到低依次为甲苯、乙苯、苯、邻二甲苯、间对位二甲苯。

室内空气的∑BTEX 及单个苯系物的平均含量比室外对应的高（教室的邻二甲苯，寝室的苯除外）。

表1
大学校园室内外环境中苯系物浓度水平
Table 1BTEX concentrations in campus indoor and outdoor air
(μg/m 3)
苯
甲苯乙苯间/对-二甲苯邻二甲苯∑BTEX 教室（n =15）均值
18.4121.5817.7212.9714.6885.36范围 5.40~28.4018.32~42.547.45~39.63 5.34~28.409.34~38.3231.03~102.70C I /C O 1.85±0.56 1.57±0.79 2.38±1.77 1.61±1.430.97±0.73 1.49±1.33食堂（n =6）均值32.6960.7440.9226.1519.18179.68范围18.67~38.3832.14~86.5619.72~70.6411.89~42.38 5.67~37.65151.25~192.34C I /C O 1.78±1.52 2.14±1.09 2.16±2.35 1.18±1.13 1.03±0.61 2.16±1.34体育馆（n =5）
均值28.4344.7033.4528.6722.17157.42范围16.84~43.6323.39~72.2014.67~51.2216.87~54.3014.80~32.45146.72~173.81C I /C O 1.83±1.23 1.41±0.67 2.00±1.25 3.12±1.06 1.72±0.98 2.03±1.42寝室（n =15）均值18.2631.0726.9110.4126.47113.12范围8.60~37.121.82~53.410.24~39.8 4.32~29.6810.13~47.878.85~145.4C I /C O
0.73±0.52
2.07±1.43
1.54±1.06
2.58±2.04
1.93±1.54
1.74±0.85
１９２
第11期
室内与室外∑BTEX的浓度比值的平均值为（C I/C O）为1.49~2.16，单个BTEX化合物的（C I/C O）为0.73~3.12，所有采样点（教室，体育馆采样点的苯除外）的（C I/C O）均大于1.0，尤其是体育馆间/对-二甲苯。

公共场所BETX的来源包括室外源和室内源。

室外源主要是汽车尾气等产生的污染物通过空气对流的形式进入到室内，其对公共场所室内空气中BTEX 浓度的贡献率可通过室内外浓度的比值（C I/C O）来评价，若（C I/C O）小于l或接近于l，则表明室外源是室内污染的主要来源；若（C I/C O）远大于1，则表明其污染主要来自于室内含苯物质的挥发以及人类的一些活动[11-12]。

结果表明，室内空气中BTEX的含量高于室外，可能与存在的一些室内源（如建筑装饰材料的释放、抽烟、烹饪及一些装修材料的挥发等）有关[13-14]。

值得注意的是，有的单个化合物和∑BTEX的（C I/C O）接近1.0，说明该教室内、外空气受BTEX的影响接近。

这反映出通风的重要作用。

教室门窗经常打开着，有利于室内BTEX向室外扩散[15]。

2.2苯系物污染特征
校园内4个采样点中，食堂的污染最重，苯、甲苯、
乙苯和二甲苯的浓度均高于其它采样点，尤其是甲苯，其浓度比教室高了2.9倍，其次为体育馆和寝室，教室的污染最轻（见图1）。

食堂空气中BTEX的浓度波动范围远大于其它公共场所，这主要与其装修材料及通风情况有关。

武汉市某校园的室内空气与浙江大学[16]相比，甲苯和邻二甲苯的浓度水平相当，间/对-二甲苯的浓度略低，但苯和乙苯浓度高了31.45%和84.97%。

2.3苯系物浓度时间变化特征
以各时间苯系物的平均质量浓度对时间作图，得到苯系物的日变化曲线，图2、图3分别为教室通风前后的苯系物日变化曲线。

结果显示，几种苯系物呈现类似的日变化趋势。

相关的研究也表明[18-20]：一定时期后挥发性有机物的挥发量减少幅度与挥发性有机物的性质、时间长短、室内通风状况等有关。

通风前，苯系物在16时左右时浓度较低，可能是由于它们在强光下会发生光化学反应得到降解。

苯系物在22时浓度较高，这时是一天中温度最低的时候，缺乏日照，且室内空气扰动小，苯系物不易分解扩散。

BTEX浓度整体呈现升高趋势，这可能是因为长时间关闭，室内装修材料中BTEX的挥发造成苯系物的进一步增多，使苯系物整体处于不断累积的状态，出现最高峰。

通风后，随着时间推移，室内BTEX的质量浓度持续下降，最后与室外浓度慢慢达到了平衡。

比较通风前后教室内的苯系物日变化曲线可以看出，通风相当于增大了大气容量，教室中苯系物浓度较通风前显著降低（近52%）。

进一步说明污染物可能来源于室内，目前在美国[16]和日本[17]关于居民区内不同污染物浓度的相关研究发现，污染物的室内浓度常高于室外浓度，表明对于BTEX而言室内排放源的影响强于室外源的渗透作用，而室内主要的排放源为吸烟、空气芳香剂及其他消费品。

2.4健康风险评价
相对于食堂、体育馆而言，人们在教室、宿舍的暴露时间更长，教室、宿舍空气质量的好坏对人们的身体健康有着极大的影响。

根据学生在不同场所停留时间的调查结果及公式（1）和（2），估算了教室、寝室中苯对学生的健康风险（表2）。

结果表明，教室中苯对男性和女性的最高致癌风险值分别为3.67×10-7和
冯利，等大学校园室内BTEX
浓度水平变化规律及健康风险１９３
第35
卷
4.97×10-7，均在美国EPA 制定的人体致癌风险值1×10-6范围内；寝室中苯对学生的致癌风险较高，女性的致癌风险值为1.09×10-6，超过美国EPA 制定的人体致
癌风险值。

大学校园室内BTEX 污染对人体健康造成很大威胁，必须采取一定的措施（如增加通风量）来减少污染。

3结论
通过对武汉市某大学校园各室间外空气中苯系物定性与定量分析，得到如下结论。

（1）大学校园室内各种苯系物平均浓度均在国家
室内空气质量标准的范围内。

多数采样点室内污染物浓度高于室外，甲苯的浓度最高，均低于国家室内空气质量标准。

（2）室内源是其BTEX 污染的主要来源：室内与
室外∑BTEX 的浓度比值的平均值为
（C I /C O ）为1.49~2.16，单个BTEX 化合物的（C I /C O ）为0.73~3.12，所有采样点（教室，体育馆采样点的苯除外）的（C I /C O ）均大于1.0，尤其是体育馆间/对-二甲苯。

门窗经常打开着，有利于室内BTEX 向室外扩散。

（3）大学校园室内空气中的苯对学生的致癌风险较高，寝室中男性和女性分别为8.90×10-7和1.09×10-6。

女性致癌风险超过了美国EPA 制定的人体致癌风险
值（1×10-6
）。

[参考文献]
[1]范亚维，周启星.BTEX 的环境行为与生态毒理[J].生态学
杂志，2008，27
（4）：632-638.Fan Ya-wei ，Zhou Qi-xing.Research advances on environ －mental behavior and ecological toxicology of BTEX [J].Chinese Journal of Ecology ，2008，27（4）：632-638.（in Chi －nese ）
[2]Kostiainen R.Volatile organic compounds in the indoor air
of normal and sick houses[J].Atmospheric Environment ，1995，29（6）：603-702.
[3]Leilas R Brickus ，Jari N Cardoso ，Francisco R De Aquino
Neto.Distributions of indoor and outdoor air pollutants in Rio de Janeiro Brazil ：
Implications to indoor air quality in bayside offices[J].Environmental Science and Technology ，1998，32（22），3485-3490.
[4]彭燕，陈迪云，王伯光，等.广州市某些室内公共场所中挥发性
有机物的研究[J].重庆环境科学，2003，25（12）；68-70.Peng Yan ，Chen Di-yun ，Wang Bo-guang ，et al.Research of volatile organic compounds
（VOCs ）in some public place of Guangzhou City[J].Chongqing Environmental Science ，2003，25（12）:68-70.（in Chinese ）
[5]Read R ，Read C.Breathing can be hazardous to your health
[J].New Scientist ，1991，23（2）：34-37.
[6]吕明.室内环境空气中的有机物污染危害及对策田[J].企业
技术开发，2005，24（6）：34-39.
Lv Ming.The harm and countermeasure of organic sub －stance pollution in indoor air[J].Technological Development of Enterprise ，2005，24（6）：34-39.（in Chinese ）
[7]吕辉雄，文晟，蔡全英，等.广州市医院空气中苯系物的污
染状况与来源解析[J].中国环境科学，2008，28（12）：1127-1132.
[8]龚幸颐，白郁华，虞门平，等.北大园区室内挥发性有机物
（VOC S ）的研究[J].环境科学研究，1998，11（6）：52-54.[9]Zhong T X ，Liu J F ，Tian J.Source apportionment and pol －
lution survey of aromatic compounds in indoor air of Hangzhou[J].Environmental Monitoring in China ，2005，6（21）：66-70.
[10]郑晓虹，杜克武.福建师范大学旗山校区室内空气质量状况
监测与分析[J].福建师范大学报，2009，25（1）：73-79.[11]Guo H ，Leo S C ，Li W M ，et al.Source characterization
of BTEX in indoor microenvironments in Hongkong [J].Atmospheric Environment ，2003，37（1）：73-82.
[12]Elke llgen ，Natascha Kaefish ，Karsten Levsen ，et a1.Aro －
matic hydrocarbons in the atmospheric environment ：Part I.Indoor versus outdoor sources ，the influence of traffic[J].At －mospheric Environment ，2001，35（7）：1235-1252.[13]Peter Schneider ，Gebefugi I ，Richter K ，et al.Indoor and
outdoor BTX levels in German cities[J].The Science of the Total Environment ，2001，267（1/3）：4l-51.
[14]Jones A P.Indoor air and health[J].Atmospheric Environ －
ment ，1999，33：4535-4564.
[15]张平，陈坤洋，朱利中，等.公共场所BTEX 的污染特征、源
解析及健康风险[J].环境科学学报，2007,27（5）：779-784.
[16]李爽，陈凤君，朱利中，等.大学校园室内BTEX 的浓度水平、
来源及健康风险[J].环境科学学报，2009,29（3）：511-515.
[17]杨贤为，叶殿秀，马天健.北京地区冬春季节大气稳定度演
变特征[J].气象，2002,28（1）：43-46.
[18]钟天翔，刘谡帆，田军.杭州市居室空气中芳香族化合物污
染现状及其来源解析[J].中国环境监测，2005，21（6）：66-70.
[19]吴鹏章，张逸，牟玉静，等.光离子色谱在室内空气苯分析
中的应用[J].环境化学，2004，23（1）：21-25.
[20]闫斌，郭占景，程锦隆.石家庄市装修居室空气质量[J].环
境与健康杂志，2006，23（1）：44-45.
表2
学生在校园不同场所停留时间的致癌风险值
Table 2The cancer risk of BTEX of students in different places
评价场所性别D /h ·d －1F /d ·a -1
L /a I /mg ·kg －1·d －1R 教室
男
5.22704 1.34×10-5 3.67×10-7女 5.32704 1.82×10-5 4.97×10-7寝室
男11.32704 3.26×10-58.90×10-7女
11.7
270
4
3.99×10-5
1.09×10-6
１９４。