李金格 胥加強(qiáng) 張彭義 武 朦 王 珊 高樂(lè)樂(lè)

(1.南京宇杰環(huán)境科技有限公司，南京 210014；2.北京中弘科技有限公司，北京 101199；3.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100084)

人們每天80%以上的時(shí)間都在室內(nèi)度過(guò)，因此良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)于人的身心健康至關(guān)重要。甲醛是室內(nèi)空氣中常見的污染物，也是近年來(lái)最受人們關(guān)注的室內(nèi)空氣污染物。我國(guó)和世界衛(wèi)生組織(WHO)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限定甲醛濃度不得超過(guò)0.1 mg/m3，一些發(fā)達(dá)國(guó)家室內(nèi)甲醛濃度限值更為嚴(yán)格[1]。如圖1所示，芬蘭室內(nèi)甲醛濃度限值為0.03 mg/m3，法國(guó)室內(nèi)甲醛濃度限值低至0.01 mg/m3[2-4]。室內(nèi)裝修使用的材料，如人造板及其制品、膠黏劑、內(nèi)墻涂料、溶劑型木器涂料、地毯及地毯用膠黏劑、壁紙以及實(shí)木家具等都可能或多或少散發(fā)甲醛。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為應(yīng)對(duì)氣候變化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，“低能耗”“節(jié)能”建筑進(jìn)程加快，建筑物的氣密性要求大大提高，因而空氣中的甲醛不易通過(guò)通風(fēng)排到室外。人們長(zhǎng)時(shí)間處于高甲醛濃度的環(huán)境中，會(huì)引發(fā)不同程度的呼吸道疾病，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起多種器官損壞。2004年國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)將甲醛確定為一類致癌物質(zhì)，并有足夠的證據(jù)證明甲醛能引起鼻咽癌、白血病[5-6]。

圖1 各國(guó)和世界衛(wèi)生組織室內(nèi)甲醛濃度限值

了解住宅室內(nèi)甲醛的污染狀況，可以幫助人們判斷是否需要采取治理措施。2015年，張金萍等人[7]對(duì)北京3種類型公共場(chǎng)所室內(nèi)甲醛濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，發(fā)現(xiàn)包含木質(zhì)家具的功能區(qū)域、針織品區(qū)域和化妝品區(qū)域甲醛污染尤為嚴(yán)重，其中服裝區(qū)域超標(biāo)率達(dá)71.15%。呂天峰等人[8]對(duì)2007年1月-2015年12月北京市新裝修的390套民居中室內(nèi)空氣進(jìn)行采樣分析，發(fā)現(xiàn)甲醛超標(biāo)率達(dá)50.8%，其中最高濃度超標(biāo)12.9倍。甲醛在室內(nèi)環(huán)境中的濃度與溫度、濕度等環(huán)境因素有密切的關(guān)系。Liang等人[9]在一間實(shí)驗(yàn)房中持續(xù)兩年多跟蹤考察了中密度板材在不同溫、濕度條件下甲醛的釋放規(guī)律，發(fā)現(xiàn)甲醛釋放量在高溫高濕的夏季是冬季的20倍。

關(guān)于室內(nèi)甲醛污染的治理研究，國(guó)內(nèi)外的報(bào)道主要集中在源頭控制和末端治理上，源頭控制主要針對(duì)污染源本身進(jìn)行研究，如材料的釋放規(guī)律，采用封閉劑減少釋放或反應(yīng)劑(如：氨基衍生物、光催化劑等)去除表面將要遷移到空氣中的甲醛，從根本上減少甲醛的釋放量；另一種末端治理主要分為兩類：一是加強(qiáng)通風(fēng)，加速室內(nèi)甲醛向戶外排放；二是采用凈化產(chǎn)品將空氣中甲醛去除。目前甲醛的凈化材料主要分為兩類：一是吸附，以活性炭及改性活性炭為代表的吸附材料，主要采用吸附的方式去除室內(nèi)甲醛，其特點(diǎn)為見效快，但容易引發(fā)二次污染且材料使用壽命短，難以達(dá)到較好的凈化效果；二是催化，以光催化劑、室溫催化劑為主，光催化劑以二氧化鈦為主在紫外光激發(fā)下可以起到較好的凈化效果，然而紫外光的引入不僅增加了能源消耗，也易產(chǎn)生臭氧、有機(jī)物降解副產(chǎn)物等有害氣體對(duì)人體造成危害；室溫催化劑以錳氧化物為代表，日本Sekine考察了一系列金屬氧化物，如氧化銀、氧化銅、氧化鈷、氧化鋅、二氧化鈦、三氧化二鐵和二氧化錳等在室溫下對(duì)甲醛的去除效果，發(fā)現(xiàn)常溫下二氧化錳對(duì)甲醛有較高的去除活性[10]。Chen等人[11]制備了不同孔道結(jié)構(gòu)的錳氧化物，結(jié)果表明錳氧化物的結(jié)構(gòu)不同對(duì)甲醛的催化活性有明顯的差異。我們研究組也開發(fā)了一種室溫下快速分解甲醛的活性錳材料，可將甲醛徹底分解為二氧化碳和水，具有使用壽命長(zhǎng)、無(wú)須光照、不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)[12-13]。

為了了解實(shí)際環(huán)境中的甲醛污染水平，根據(jù)甲醛的釋放規(guī)律有效通風(fēng)或治理，有必要探明新裝修住宅室內(nèi)甲醛的污染水平與溫度、濕度、房屋類型、裝修后空置時(shí)間等因素的關(guān)系。本研究征集了北京市新裝修6個(gè)月以內(nèi)的46個(gè)房間作為調(diào)查對(duì)象，分析了高溫、高濕和新裝修后空置時(shí)間對(duì)室內(nèi)甲醛濃度的影響，對(duì)新裝修家庭合理防治室內(nèi)甲醛污染具有重要的指導(dǎo)作用。

1 樣品采集和測(cè)定

在2018年2月-2018年8月期間選擇北京市新裝修6個(gè)月以內(nèi)的46個(gè)居民房間作為檢測(cè)對(duì)象，包括15間客廳、14間臥室、6間書房、4間兒童房和7間廚房。

按照《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18883—2002)[1]和《室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T167-2004)[14]的技術(shù)要求：樣品采集在關(guān)閉門窗12 h后進(jìn)行；采樣點(diǎn)數(shù)量：通常小于50 m2的房間布設(shè)1個(gè)點(diǎn)，50～100 m2的房間布設(shè)1～3個(gè)點(diǎn)，100 m2以上至少布設(shè)5個(gè)點(diǎn)，在對(duì)角線或梅花式均勻分布;采樣高度為 0.5～1.5 m；采樣時(shí)避開通風(fēng)口，離墻壁距離大于0.5 m。甲醛濃度、室內(nèi)溫度和濕度均采用英國(guó)PPM-HTV甲醛檢測(cè)儀檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 甲醛污染總體情況

對(duì)46個(gè)北京市新裝修房間進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試房間包含不同的房間類型、不同裝修時(shí)間和不同溫濕度，樣本選擇主要集中在高溫、高濕、新裝修的房間，檢測(cè)結(jié)果見表1。結(jié)果表明，有56.5%的房間室內(nèi)甲醛超過(guò)了《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的甲醛濃度限值，甲醛平均濃度為0.13 mg/m3，所測(cè)試的房間中甲醛最高水平達(dá)到0.29 mg/m3，約為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值(0.1 mg/m3)的3倍，存在較高的健康隱患。

表1 測(cè)試房間室內(nèi)甲醛檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2.2 室內(nèi)氣溫的影響

室內(nèi)甲醛污染的形成是裝修、裝飾材料和木質(zhì)家具中潛在甲醛釋放的結(jié)果，甲醛的釋放量和室內(nèi)空氣中甲醛的濃度直接相關(guān)。甲醛的沸點(diǎn)非常低(-19.5℃)，通常隨溫度的升高甲醛的釋放量增加[15]。這些材料散發(fā)甲醛大多是因使用的脲醛樹脂作為黏結(jié)劑，脲醛樹脂由甲醛和尿素反應(yīng)制得，脲醛樹脂中可能存在未反應(yīng)的游離甲醛，當(dāng)溫度升高游離甲醛分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，快速向空氣中釋放，與此同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致脲醛樹脂可逆反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)一步產(chǎn)生游離的甲醛不斷釋放。圖2所示，隨著室內(nèi)溫度的升高，室內(nèi)甲醛平均濃度也呈上升趨勢(shì)，室內(nèi)溫度不超過(guò)25℃時(shí)，甲醛平均濃度均低于0.1 mg/m3。室內(nèi)溫度高于30℃的有35個(gè)樣本。由表2可見，其中有23個(gè)房間超標(biāo)，平均濃度達(dá)0.14 mg/m3，占總超標(biāo)房間的88%。

表2 室內(nèi)氣溫對(duì)甲醛濃度的影響

圖2 室內(nèi)溫度和甲醛平均濃度關(guān)系曲線

2.3 相對(duì)濕度的影響

除室內(nèi)氣溫外，室內(nèi)相對(duì)濕度也是影響材料中甲醛釋放量的重要因素之一[9]，較高的濕度也會(huì)加快材料中甲醛的釋放速率，促使室內(nèi)甲醛濃度升高。如圖3所示，隨著室內(nèi)相對(duì)濕度的升高，甲醛平均濃度也逐漸升高，相對(duì)濕度超過(guò)60%時(shí)開始出現(xiàn)室內(nèi)甲醛超標(biāo)現(xiàn)象。甲醛易溶于水，如果室內(nèi)濕度大，空氣中的水分會(huì)吸附材料中的甲醛，有利于甲醛向空氣中釋放。Liang等人[16]研究了濕度對(duì)中密度板材釋放甲醛的影響，發(fā)現(xiàn)濕度從20%上升至80%，甲醛釋放量升高2.97倍。如表3所示，在濕度高于75%的有27個(gè)測(cè)試房間，有22個(gè)房間甲醛濃度超標(biāo)。而室內(nèi)濕度低于60%時(shí)，沒(méi)有甲醛超標(biāo)的房間。

表3 室內(nèi)濕度變化對(duì)甲醛濃度的影響

圖3 室內(nèi)相對(duì)濕度和甲醛平均濃度關(guān)系曲線

2.4 家具材質(zhì)和裝修后空置時(shí)間

室內(nèi)裝修、裝飾材料是甲醛引入室內(nèi)的主要源頭，裝修裝飾材料中甲醛限量雖有標(biāo)準(zhǔn)約束，但是如果室內(nèi)這些材料用量過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致甲醛的累積釋放造成室內(nèi)甲醛超標(biāo)。表4為家具材質(zhì)對(duì)室內(nèi)甲醛濃度的影響，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)以板材家具為主的房間超標(biāo)率達(dá)86.36%，而以實(shí)木家具為主的房間超標(biāo)率僅有29.17%，由此說(shuō)明室內(nèi)家具選材對(duì)室內(nèi)甲醛污染水平起著主要作用。

表4 房間中家具材質(zhì)對(duì)甲醛濃度的影響

了解新裝修后室內(nèi)甲醛的污染水平，對(duì)新裝修家庭合理安排入住時(shí)間具有重要的指導(dǎo)意義。本研究考察了46間新裝修6個(gè)月內(nèi)的房間，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)(表5)裝修后空置3個(gè)月內(nèi)的27個(gè)房間有19間超標(biāo)，超標(biāo)率達(dá)70%；而裝修后空置4～6個(gè)月的19間房間有7間超標(biāo)，超標(biāo)率約37%。

表5 裝修后空置時(shí)間對(duì)室內(nèi)甲醛濃度的影響

2.5 房間類型

用戶對(duì)不同類型房間的裝修風(fēng)格和裝修裝飾材料使用量有所不同，檢測(cè)結(jié)果表明(圖4)主臥室和客廳甲醛平均濃度較高，其主要原因是大多數(shù)家庭這兩類房間裝修比較豪華。然而，兒童房卻是超標(biāo)率最高的房間，書房的平均濃度和超標(biāo)率均最低。雖然很多用戶很注重兒童房的選材，但因?yàn)閮和康拿娣e普遍較小，板材容積率較高，所以是最易超標(biāo)的房間。

圖4 不同房間甲醛平均濃度及超標(biāo)率

3 結(jié)論

對(duì)裝修后6個(gè)月內(nèi)的46間房間的室內(nèi)甲醛濃度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)溫度高于30℃、濕度高于75%時(shí)新裝修的房間極易超標(biāo)；裝修3個(gè)月內(nèi)的房間，超標(biāo)率高達(dá)70%，且甲醛平均濃度較高不適宜人們?nèi)胱。话宀募揖咻^多的房間越容易引發(fā)甲醛污染，建議有條件的用戶盡量選購(gòu)環(huán)保等級(jí)較高的裝修材料和家具。兒童房板材容積率高，最易超標(biāo)。處于生長(zhǎng)發(fā)育階段的兒童呼吸系統(tǒng)較為敏感且免疫力較低，因此建議選擇更環(huán)保的材料，或者減少兒童房板材使用量，以降低兒童房?jī)?nèi)甲醛超標(biāo)的概率。高溫高濕有利于甲醛的釋放，建議居民入住前盡量利用高溫高濕條件及必要的通風(fēng)加速室內(nèi)甲醛的釋放，以使得室內(nèi)空氣盡早達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。