室内空气污染及防治研究

李忠民，周 杭

(吉林大学环境与资源学院，吉林 长春 130012)

1 引言

随着经济和现代工业的迅速发展，室内装修水准越来越高，各种新型材料被用于建筑材料、装修材料和饰品中，因此而引起的空气污染对人体健康的影响越来越为人们所关注。室内空气污染是指来自建筑装修材料、燃料燃烧、吸烟和人体呼出气体中的有害化学性因子、物理性因子和生物性因子进入室内空气并对人体身心健康产生直接或间接，短期或长期，或者潜在毒性作用的影响。调查显示，人的一生约有70%～90%的时间是在室内度过的，婴幼儿和老弱残疾者在室内的时间更长［1］。因此，室内空气质量的好坏对人体健康的影响更大。据加拿大卫生组织调查显示，当前人们68%的疾病都与室内空气污染有关［2］。室内空气污染已经成为诱发白血病的主要原因，世界银行也已把室内环境污染列为全球四个最关键的环境问题之一［3］。室内空气污染给人体健康带来了巨大的损失，据经合组织(OECD)2007年7月17日宣布的《OECD中国海军绩效评估》报告，到2020年，由于室内空气污染，我国预计在城市地区约有60万人过早死亡，每年2000万人患上呼吸道疾病，550万人患上支气管炎，总的健康损失占GDP的13%。

2 室内空气污染物的主要类型

2.1 无机气体污染物

室内无机气体污染物包括 CO、CO2、NO2、SO2、NH3、O3等，主要来自燃料的燃烧和建筑装修材料的释放。无机气体污染物主要来源见表1。

表1 主要的无机气体污染物及其来源

氨是一种无色而具有强烈刺激性气味的碱性气体，对接触到的皮肤组织有腐蚀和刺激作用，可以吸收皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，并使脂肪皂化，破坏细胞膜结构。氨极易溶解，对动物和人的上呼吸道产生刺激和腐蚀作用，减弱抵抗力。浓度过高时还可通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停搏和呼吸停止。

氨主要来自建筑施工中使用的混凝土外加剂，一种是在冬季施工过程中，混凝土中加入的防冻剂;另一种是为了提高混凝土的凝固速度而使用的高碱混凝土膨胀剂和早强剂。

2.2 挥发性有机污染物

挥发性有机物是指在空气中存在的蒸汽压大于1mm Hg(1 mm Hg=133.32 Pa)的有机物，如苯、甲苯、二氯乙烷等;多环芳烃、杀虫剂、多氯化二苯和呋喃在室温下，其蒸汽压为10－7～1mm Hg，称为半挥发性有机化合物［4］。挥发性有机物在居室中普遍存在，荷兰学者Edwards等2001年在对赫尔辛基居室和工作场所的有机物调查中共检测到了323种挥发性有机物［5］。

室内VOCs主要来自燃料的燃烧、烹调、采暖、吸烟等产生的烟雾，建筑和装饰材料、家具、清洁剂和家用电器等的缓慢释放，另外，人体自身也会排放一定量的VOCs。几种主要挥发性有机物的来源如表2所示。［5］

表2 几种室内VOCs的主要污染源

2.2.1 甲醛

甲醛无色，具有强烈刺激性气味，是一类重要的挥发性有机物，是制造合成树脂、油漆、塑料以及人造纤维的原料，也是人造板工业制造尿醛树脂胶、三聚氰胺树脂胶和酚醛树脂胶的重要原料。室内空气中的甲醛主要来自人造板材、涂料、地毯、家具等，建筑装修材料中的甲醛的释放期一般长达3～15年，产生慢性毒性。

甲醛对皮肤和粘膜有很强的刺激作用，且具有潜在的致癌性，能够对神经系统、呼吸系统和消化系统产生毒性，并对胎儿有致畸作用。

2.2.2 苯系物

苯系物(苯、甲苯、二甲苯)是具有芳香气味的液体，易挥发，在工业上用途很广，接触的行业主要有染料工业，以及作为农药生产和香料制作的原料，又作为溶剂和黏合剂用于油漆、涂料、防水材料等。

苯是一种强烈的致癌物质，可以引起白血病和再生障碍性贫血，急性毒性表现为中枢神经麻醉的症状，轻者头晕、恶心、胸闷、乏力，严重的会出现昏迷甚至呼吸衰竭而死亡;慢性中毒会对皮肤、眼睛和上呼吸道有刺激作用，长期吸入苯会导致再生障碍性贫血甚至白血病。

2.2.3 苯并芘

苯并芘是一种多环芳烃类化合物，主要来自吸烟烟雾和多次使用的高温植物油、煮焦的食物和油炸过的食品。

苯并芘可以通过呼吸道、消化道和皮肤而被吸收，是一种高活性致癌剂，对机体脏器如肺、肝、食道、胃肠等都有强烈的致癌性［6］。

2.3 可吸入颗粒物

可吸入颗粒物(inhalable particulate，IP)是指空气动力学直径不大于10μm的颗粒物，即PM10，可以到达呼吸道深处而对人体健康造成严重损害。

PM10的主要来源有自然地球化学源和人为排放源两种，前者包括菌类、藻类、动物毛屑、风起扬尘、火山灰、森林大火等。后者包括燃料燃烧、汽车尾气、道路扬尘等［7］。人类活动、燃料燃烧、吸烟等是室内可吸入颗粒物的主要来源。

石棉是各种天然的纤维状的硅酸盐类矿物的总称，可以分为蛇纹石棉和角闪石棉两大类，蛇纹石棉分为温石棉和硬蛇纹石棉两种;角闪石棉分为蓝石棉、铁石棉、直闪石棉、透闪石棉和阳起石棉。这些矿物质在不同程度上都会表现出高抗张力性、高耐热性和耐化学腐蚀的特征［8］，主要应用于防火、绝缘和保温材料、保护避免摩擦材料、水泥管中强化剂、棚顶或地板材料等。

世界上使用的石棉绝大多数是温石棉，其纤维可以分裂成极细的元纤维，元纤维的直径一般为0.5μm，长度在5μm以下，在大气和水中能悬浮数周到数月之久，并持续造成污染。原纤维可以到达呼吸道深处并沉积在肺部，造成肺部疾病，石棉具有致癌性，可以引发肺癌、肠胃癌、间皮癌和石棉沉着病等。

2.4 生物性污染物

在通风不良、人员拥挤的情况下，病源微生物通过空气传播，使易感人群致病，导致呼吸道和皮肤过敏症状。生物性污染是由一些活性有机物造成的，包括细菌、病毒、真菌、芽孢、霉菌、螨、动物身上掉下的角质层和皮屑等。生物性污染能引起咳嗽、发烧、哮喘、发烧等症状。如著名的军团成员病、高敏感性肺炎和增湿热等。

2.5 放射性气体污染物

氡是一种具有放射性的室内空气污染物，被世界卫生组织列为使人致癌的19种主要物质之一，也是我国规范控制的对人体健康影响较大的5种室内污染物之一，是仅次于吸烟的第二大致癌诱因［9］。氡进入人体后会破坏血液循环系统，如使白细胞和血小板减少，导致白血病，还会影响人的神经系统、生殖系统和消化系统。

室内的氡主要由散发自泥土、岩石或用花岗岩制造的混凝土等建筑材料，从墙壁、地板或经由地面上的裂缝进入建筑物。

3 室内空气污染的特点

3.1 污染物浓度低，种类繁多

室内空气污染物的浓度往往很低，但种类繁多，有物理污染、化学污染、生物污染、放射性污染等，具有复合污染的特点，对人体产生综合毒性。

3.2 接触时间长

有些室内空气污染物会产生急性毒性作用，有些则会产生慢性毒性作用。例如，从建筑材料中释放的氡、甲醛的释放期长达十几年之久，而放射性污染的危害作用时间更长。

3.3 危害大

人们大多数的时间都是在室内度过的，因此室内空气污染对人体的危害相对于室外环境更为严重，据报道，人们在室内接受某种污染物的程度超过室外的100 倍［10］。

3.4 积累性

室内环境相对封闭，尤其是冬天门窗紧闭时容易造成污染物的积累，导致其浓度不断升高，对人体产生危害。

4 室内空气污染物的影响因素

4.1 污染物自身的性质

污染物通过自身衰减，其浓度不断降低，这个过程对有些污染物的清除起主要作用。污染物的衰减与室内空气的污染密切相关。

4.2 室内环境因素

4.2.1 温度

研究表明，甲醛的沸点为19°C，其扩散与温度成正相关，释放量随温度的升高而增加［11］。30°C时，室内有害气体的释放量最高。刘卫超等对装修后半年未使用居室进行甲醛监测，在4～14℃时甲醛的超标率为25%，26～31℃时超标率为100%［12］。

4.2.2 湿度

室内湿度的高低会显著地影响生物性污染，潮湿的空气环境促进了室内霉菌的繁殖，长期居住会使人患过敏性鼻炎、哮喘等疾病，影响身体健康［13］。

4.3 气候因素

气候变化会影响室内温度、湿度、通风以及人体在室内环境中的暴露时间，从而影响对人体的危害程度。例如夏季室内温度高，会加速污染物的逸散;冬季门窗紧闭，室内空气流通不畅，常会导致生物性污染而引发流感等疾病。

4.4 室内外空气交换率

充分的通风是保证健康室内环境的基础，借助自然通风能稀释和去除空间的污染物［14］。只要室外空气污染物浓度低于室内，那么通风就能够显著地改善室内空气质量。此外，通过室内外空气的交换，改变室内环境的湿度和热条件，可以有效地防止病源微生物的滋生，减轻生物性污染。

4.5 建筑物的结构

建筑物的结构也会影响室内空气质量，主要是房屋的朝向、光照和通风量等会影响到污染物的释放和逸散。平房和楼房室内空气污染物浓度对照如表3所示［4］。

表3 平房和楼房室内空气污染物浓度对照表

5 室内空气污染的防治措施

5.1 应用绿色建筑装修材料

选择绿色建筑装修材料是防治室内空气污染的最有效措施，从根源上消除了污染的可能性。绿色装修材料是指天然的，本身没有或极少含有有毒物质，未经污染或只进行了简单加工的装饰材料。例如为了防止甲醛污染，在选择室内饰品和家具或装修时，尽量避免使用刨花板、硬木胶合板、中强度纤维等含有甲醛的材料。

5.2 通风

江燕涛等研究表明，对于已建成并使用空调器的室内，增加通风是降低氨浓度的主要途径［15］。通风能显著地降低室内污染物浓度，且互换速率越高，效果越好。

5.3 室内空气净化

5.3.1 催化转化法

催化转化法是利用催化剂将室内空气中的一些有害物质转化为无害物质，由于室内空气污染物种类繁多，催化剂可能会使另外一些物质的毒性增强或产生少量的二次污染，因此其应用受到限制。

5.3.2 臭氧净化法

利用火花放电产生具有强氧化能力的臭氧，可以除去部分挥发性有机物。

5.3.3 吸收与吸附法

吸收法是利用一些溶液吸收空气污染物，将污染物转移到液相，这种方法适用于污染物浓度较高的情况，且污染物应当在溶液中有较高的溶解度或者能够与吸收剂发生反应。

对于室内空气轻微超标的情况，可以采用竹炭、活性炭等来吸收空气中的有害气体，这种方法成本低廉，且无副作用。

活性炭产品是目前最为有效的空气净化手段之一，具有吸附、催化性能，可以吸附装饰材料散发出来的氨、甲醛、挥发性有机物、可吸入颗粒物等，且能调节居室的空气湿度。

5.3.4 “升温”法

升高新使用建筑室内的温度，使污染物尽快散发，气温是影响室内VOCs浓度的最重要因素［16］，通过升温的方法，可以使建筑材料中的污染物加速逸散，从而减少日后的挥发量。

5.3.5 生物治理

一些植物能够有效地吸收室内空气污染物，例如，在8～10 m2的房间内，一盆吊兰能在24 h内杀死80%的有害物质，吸收掉86%的甲醛;龙舌兰可消灭70%的苯、50%的甲醛和24%的三氯乙烯。

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