多种具有挥发性有机化合物的混合物简称总挥发性有机化合物（TVOC)。联合国**卫生组织将挥发性有机物（VOC)定义为在常压下、沸点为50 ~ 260 °C 的各种有机化合物。由于其单组份浓度低, 因此常用TVOC来表示其总量。TVOC大多数都有毒性，其对人体危害主要包括：散发不适臭味、引起炎症与过敏反应以及具有神经毒性等。空气中多种VOC的存在也可能发生相互作用，这样会对直接暴露在其中的人体健康带来更大危害。
GB/T 18883 -2002《室内空气质量标准》是国内针对建筑工程室内空气中总挥发性有机化合物 (TVOC)的检测标准，它适用于气相色谱仪对空气中VOCs浓度范围为0. 5 ~ 100 pg/m3之间的测定，采用的色谱柱为非极性石英毛细管柱。该国标方法能够很好分离TVOC混合标准品溶液中7种组分，但其分析时间为长达52min。为了提高工作效率，滕州市鲁创分析仪器有限公司色谱实验室在国标方法的基础上，通过改变气相色谱仪的色谱分析条件，将分析时间缩短为26. 1 min，而且其分析精密度和准确度均达到了**对室内空气中TVOC分析的要求，精密度相对标准偏差为0.4% ~2.8% ，总不确定度为8.9%。
1、实验部分
1.1 仪器与试剂
1.1.1分析仪器
气相色谱仪（GC-9860）；气相色谱工作站；热解析仪；毛细管色谱柱：OV-1，50m X0.32 mm X0.25um；TDP - 1000B 型空气样品采样器。
1.1.2 试剂
浓度分别为1.0 mg/mL(浓度1)、0.1 mg/mL(浓 度2)、0. 01 mg/mL (浓度3)的TVOC混合标准品溶液(TVOC组分分别为苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二 甲苯、间二甲苯、乙酸丁酯、苯乙烯，标准品溶液中的各组分浓度相同）。
1. 2 色谱分析条件
本公司使用0. 25 um液膜厚度的OV - 1非极性毛细管柱对国标方法进行改进，只考察不同的柱箱升温条件对7种TVOC物质的分离效果。
仪器条件：检测器温度250°C ；热解吸温度280°C ；分流比30：1；载气：N (99. 99%)，载气柱前压： 0.08 MPa。
改变柱箱初始温度、保持时间、升温速率，分别进行探索，共对12组条件进行了优化实验。
2、实验内容与结果
探索1 ：采用一阶程序升温法，只改变升温速率，通过提高升温速率来缩短分析检测时间，其他条件与国标相同不变。
柱箱：初始温度为50 °C ，初始时间10 min，升温速率8 /min，终止温度250，终止时间2 min。整个谱图分析时间为37 min。
数据分析与思考：由分析图谱可以发现，在提高升温速率后标准溶液中各物质均能正常出峰，且邻二甲苯出峰后，后续谱图杂峰较少，因此可通过适当提升升温速率来缩短样品分析时间。在四连峰后可进一步提升升温速率，但数据处理后，苯乙烯的分离度较低，应对实验方案继续改进。
探索2：采用二阶程序升温法。**阶升温过程至四连峰完全走出，**阶适当提高升温速率至终止温度，其他条件与国标相同。
柱箱：初始温度50 °C，初始时间10 min，一阶段升温速率8 °C/min，终止温度150°C，终止时间1 min。二阶段升温速率20°C/min，终止温度250°C ，终止时间2 min。谱图分析时间为30. 5 min。
数据分析与思考：条件2的谱图与条件1的谱图基本相同，而且表中主要标准物质的保留时间和分离度基本相同，这验证了二阶升温的可行性，但苯乙烯的分离度依然较低，温度影响物质在色谱柱中的停留时间，因此可以适当降低一阶段升温速率，来达到更好的分离效果。
探索3：采用二阶程序升温法。一阶段升温速率较条件2低，根据四连峰出峰时间，一阶段终止温度相应降低，其他条件与国标条件相同。
柱箱:初始温度50 °C，初始时间10 min，一阶段升温速率6 °C/min，终止温度120°C ，终止时间1 min.。二阶段升温速率20°C/min，终止温度250 °C ，终止时间2 min。谱图分析时间为31.2 min。
数据分析与思考：一阶段升温速率降低后，标准溶液中的各物质分离度有所上升。二阶段出峰较少，二阶段升温速率可进一步提升，但当升温速率过大时对分析效率的提高无明显影响。
探索4：采用二阶升温法，在条件3的基础上二阶段升温速率更改为25°C/min，其他条件与国标条件相同。
柱箱：初始温度50°C，初始时间10 min，一阶段升温速率6°C/min，终止温度120°C，终止时间1 min。二阶段升温速率25°C/min，终止温度250°C，终止时间2 min。谱图分析时间为29. 9 min。
数据分析与思考：数据处理后可知，苯乙烯在条件4下分离度依然达不到理论要求，可尝试改变其他色谱条件。二阶程序升温法可一定程度缩短 TVOC标准溶液的分析分离时间，但实际样品中含有较多未知物质，若二阶段出峰物质较多时二阶段升温速率较高适用性不好。
探索5：采用二阶程序升温法，在条件4基础上，二阶段升温速率改为15°C/min，其他条件同国标方法。
柱箱：初始温度50°C，初始时间10 min， 一阶段升温速率6/°Cmin，终止温度120°C，终止时间 1 min.。二阶段升温速率15°C/min，终止温度250°C，终止时间2 min。谱图分析时间为25.3min。
数据分析与思考：目前TVOC检测的物质，在本实验中主要集中在**阶段出峰，因此二阶段升温速率大小，对TVOC主要物质检测影响不大，因此可先采用二阶段程升°C/min进行后续色谱条件探索。
探索6：采用二阶程序升温法，一阶段和二阶段升温速率可采用条件4中使用的速率，然后再通过缩短初始时间，提高分析效率。其他条件同国标方法。
柱箱：初始温度50 C ，初始时间5 min，一阶段升温速率6 C/min，终止温度120 C ，终止时间 1 min.。二阶段升温速率25 C/min，终止温度250°C。
数据分析与思考：减少初始时间，使升温过程提前，各物质出峰时柱箱内的温度高于初试时间为10 min的对应温度，导致分离效果降低分离度减小。 一阶段升温结束时间为7min，此时苯乙烯和邻二甲苯尚未出峰，且苯乙烯的分离效果较差，所以在较短初始时间下，可适当延长一阶段升温时间，来提高分离效果。
探索7：采用二阶程序升温法，在条件6基础上，设定较短初始时间，提高一阶段终止温度，确保四连峰在一阶段全部出峰，其他条件同国标方法。
柱箱：初始温度50 C ，初始时间5 min，一阶段升温速率6 C/min，终止温度140 C ，终止时间1 min。二阶段升温速率25C/min，终止温度250 C , 终止时间2 min。谱图分析时间为27. 4 min。
数据分析与思考：一阶段终止温度提高后对分离效果的提升不太明显，反而增加了分析测试时间， 因此可再适当改变一阶段终止温度，另外实验过程中存在不稳定因素，导致苯、甲苯等物质分离度的改变，但多次实验峰面积基本相当，实验过程操作较标准。
探索8 ：采用二阶程序升温法，在条件7的基础上，将一阶段终止温度修改为130 °C，其他条件同国标方法。 柱箱：初始温度50 C ，初始时间5 min，一阶段升温速率6 C /min，终止温度130 C ，终止时间 1 min.。二阶段升温速率25 C/min，终止温度250 C ，终止时间2 min。谱图分析时间为26. 1 min。
数据分析与思考：修正后，测试结果相对于条件 7，保留时间、峰面积等参数基本变化不大，可继续修正初始时间，来改变分离度RR的值。
探索9 ：采用二阶程序升温法，在一阶段升温速率为6 C/min，二阶段升温速率为15 C/min的条件下，设定初始时间为8 min，然后选定适当一阶段终止温度，确保一阶段程序升温在邻二甲苯出峰后结束。其他条件同国标方法。
柱箱：初始温度50 C ，初始时间8 min，一阶段升温速率6 C/min，终止温度120 C ，终止时间 1 min.。二阶段升温速率25 C/min，终止温度250 C ，终止时间2 min。谱图分析时间为27. 9 min。
数据分析与思考：初始时间修改为8 min后，苯、甲苯、乙酸丁酯的峰分离度有所提高，但是乙苯、对 (间）二甲苯、苯乙烯和邻二甲苯的峰分离度都降低。因此后续条件可选择初始时间为5 min，条件9中在0.93 min处出现未知峰型，暂无法定性。
探索10：采用二阶程序升温法，在前期探索实验基础上，选择初始时间5 min，一、二阶段升温速率分别为6.25 C/min，一、二阶段终止温度分别为 130、250 C，然后提升初始温度为60 C。其他条件同国标方法。
柱箱：初始温度60 C ，初始时间5 min， 一阶段升温速率6 C/min，终止温度130 C，终止时间 1 min。 二阶段升温速率75 C/min，终止温度250 C ，终止时间2 min。谱图分析时间为5 min。
数据分析与思考：初始温度提升后，TVOC标准溶液中各组分出峰时间均明显提前，充分说明保留时间受温度影响较明显。但是各峰的分离度下降，说明分离效果变差，除了苯乙烯峰分离度无法达到分离要求外其他物质均在允许数值。为提升苯乙烯分离度可适当修正其他条件，未知峰型消失。
探索条件11 ：采用二阶程序升温法，在条件10 基础上，一阶段程序升温终止温度修改为140 C，其他条件同国标方法。
柱箱：初始温度60 C，初始时间5 min，一阶段升温速率6 C/min，终止温度140 C，终止时间 1 min。 二阶段升温速率2 C/min，终止温度250°C，终止时间2 min。谱图分析时间为15. 7 min。
数据分析与思考：修正后的条件各物质峰分离度有所提高，苯乙烯峰分离度依然较低，因此初始温度提升过高，应适当再降低。
探索12：采用二阶程序升温法，在条件11基础上，初始温度设定为55 C，降低初始温度延长TVOC标准溶液中各物质保留时间。其他条件同国标方法。
柱箱：初始温度55 C，初始时间5 min，一阶段升温速率6 C/min，终止温度140 C，终止时间 1 min。 二阶段升温速率25 C/min，终止温度250 C，终止时间2 min。谱图分析时间为26. 6 min。
数据分析与思考：降低初始温度后，除苯乙烯外，其他物质峰分离度有一定程度提高，苯乙烯峰分离度较低可考虑采用较高初始温度，并且降低一阶段程序升温速率，重新进行试验。
数据分析与思考：探索10至探索12试验结果，说明提高初始温度对TVOC标准溶液中各物质的分离分析均有不利影响，所以应采用较低初始温度。
鲁创色谱实验室综合以上全部实验结果分析，得出相对优化气相色谱仪分析色谱条件，即柱箱：初始温度50 C，初始时间5 min,，一阶段升温速率6 C/min，终止温度130 C ，终止时间 1 min； 二阶段升温速率25C/min，终止温度250 C ，终止时间2 min。其谱图分析时间为26. 1 min。整个分析过程比国标(52 min)缩短了25.9 min，取得不错的分析效果，值得推广使用（见下图8）。
实验所得色谱条件下对TVOC混合标准品溶液分析分离测试、各物质的峰分离度RR都大于1.3，即分离程度高于99% (国标方法中峰分离度RR这1.46)。分析时间由国标中的52min缩短为26. 1 min，取得良好的效果。
3、本方案与已有文献方法对比
将鲁创公司方案中采用的条件及方法与国内一些相关研究进行比较。例如：胡艳峰等使用HP -1非极性柱，采取一阶升温方式，所需分析时间为37 min；贾祥焱等使用SE -30毛细管色谱柱，采用二阶升温方式，分析时间为44 min；刘秀菊使用HP -5毛细管柱，采用二阶升温方式，所需分析时间为 34.5 min。可以看出以上文献中方法的分析时间明显长于本公司色谱条件所耗费的时间。张绍原等使用HP-5毛细管柱，采用一阶升温方式，所需分析时间为22. 5 min，但分析色谱图基线漂移严重。因此，鲁创分析仪器有限公司所采用的气相色谱仪方法相比国内其它同类报道的方法具有分析时间更短、基线更稳定的优点。
气相色谱仪分析方案对TVOC分析测试结果表明，各物质的峰分离度都高于99% ，而且谱图分析时间缩短为26. 1 min，比采用国标方法分析工作效率可提高1倍。