板式儿童家具中挥发性有机物（TVOC）对室内空气质量影响的研究

孙宏娟 王彦君 汤跃庆（中国建筑材料科学研究总院，北京 100024）

（中国建筑材料检验认证中心有限公司，北京 100024）

近年来，随着国家提高了对室内装饰装修材料及室内空气中甲醛、苯等有害组分的控制限量指标，以及室内空气净化治理技术的逐渐提高，室内空气中甲醛、苯的合格率明显提升[1]，但TVOC的合格率则未有明显改善，转而成为室内空气质量超标的最为重要的因素。

众所周知，室内空气中TVOC的组成极其复杂，其中除醛类外，常见的还有苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、三氯甲烷、萘、二异氰酸酯类等，通常认为其主要来源于各种涂料、粘合剂、家具及各种人造板材料等各类装饰装修材料。

近来，有关消费者对家具引起的室内空气污染的投诉和相关咨询越来越多。最为常见，却又难以解决的问题是装修后室内环境合格，家具检测合格，而搬入家具后，家具所在室内的空气质量超标，因此，为避免不必要的纠纷，很多装修公司被廹在摆入家具前后分别进行两次空气质量检测，用以证明装修工程过程对室内环境污染控制。这样不但增加了检测工作量，也耽误了工期。

造成这种现象其主要原因是：1)现行标准《室内装饰装修材料木家具中有害物质限量》（GB18584-2001）[2]的检测方法存在弊端，检测结果不能代表整套家具的检测结果，也仅对甲醛及铅、镉、铬、汞等有害物质进行限定。美国等发达国家对室内装饰装修材料及产品（包括家具）的检测一般采用环境舱法，目的是尽量模拟材料的使用条件，测量材料的有害物质释 放 量。 如ASTM.D 5116-2010[9]和ASTM.D 6670-01(Reapproved 2007)[10]分别用小环境舱和大环境舱测量室内材料及制品的挥发性有机物释放量，美国环境保护协会（U.S.EPA.）建议采用大舱法测量建筑材料及其制品挥发性有机物和醛类的释放量[11]。2)由于成品家具是多种材料组合产品，基材中的有害物质含量影响着成品家具有害物质释放量。很多学者对家具基材的有机物释放量及含量进行了大量研究，如韩艳霞等[3]认为家具基材及涂饰工艺也是室内空气中有害组份的根源及途径，刘玉等[4]研究了不同热压工艺参数对刨花板TVOC 释放的影响；黄燕娣[5]、李信等[6]对人造板及其制品挥发性有机物(TVOC) 进行了定性识别；王冬云、时真男等[7-8]对油漆涂料中TVOC 进行了定性实验研究。但是整体家具对室内空气污染尤其是TVOC的贡献作用的研究资料很少。

因此，为了解家具有机挥发物释放量情况，及其对室内空气质量影响，本研究以儿童家具为例，对北京流通领域内的儿童家具进行抽样，参照ISO16000-9[12]，采用30 立方米环境舱法，对抽查样品进行非破坏性的有机挥发物释放量检测分析。

1 实验

1.1 实验原理

样品处理：4组家具样品拆除包装，放置至少7 天[13]，然后将成品家具整体置于30 立方米环境舱中,至少平衡12 小时后[14]进行采样分析[15]。

根据菲克定律和气体扩散原理，在一定的实验条件下，家具板材中所含有的挥发性有机物会通过家具表面从内而外释放到试验舱中，并在一定时间达到相对平衡。从而确定实验条件下家具有机气体释放量(TVOC)[16]（yangxudong,1993）。

1.2 实验仪器与设备

QP2010 型气质联用色谱仪、Tenax 管、IAQ-PRO 恒流空气采样泵、温度湿度测试仪、风速计、洁净度仪、电子流量计。

30 立方米环境舱：不锈钢内壁，有独立温湿度控制系统见图1。

1.3 实验条件

温湿度可控房间中，放置自行研制的低本底、30 立方米的环境试验舱，环境舱温度：23±2℃；环境舱湿度：50±5%。

2 实验结果与分析

2.1 TVOC组分种类及其释放量差异显著

本实验通过QP2010 型气质联用色谱仪，对可识别的TVOC 成分进行了全分析计算。实验结果表明，各样品中TVOC组成较为复杂，分别包括25-30 种挥发性有机化合物，可识别出的VOC 种类共计多达61 种（见表1，图2），涵盖有酸、醛、醇、芳香烃、烷烃等多种类型，还出现了氯、溴等成分。本次实验结果VOC 种类明显多于Research Triangle Institute1999年USEPA项目中办公家具TVOC 测试结果[11]，成分也更为复杂。并且4组样品的总TVOC 释放量变化范围从0.505mg/m3至3.047mg/m3，变化范围非常大，反映了家具生产工艺和用材对总TVOC 释放量的复杂影响性。

图2 4个样品总离子流图（TIC）

表1 实测的有机物组分

注1：/ 代表该成分未检出注2：表格中数值单位mg/m3

2.2 测试结果讨论

通过此实验方法，结合实际工作中环境检测工程实例，对本次实验结果进行讨论：

1）TVOC 种类复杂，释放量变化较大，形成和释放机理有待进一步深入研究。

尽管4组家具采用统一固定统一规格（见表2），但各生产厂家为了达到家具的艺术、文化及使用效果，所用基材、饰面漆膜和施胶的种类与工艺等都不尽相同，造成释放的有机物种类及浓度差别较大。如本次实验中，共同组分仅有14 种（见表3），并且各样品中最高释放量的VOC 种类也不尽相同。如X-006 号样品的邻苯二甲酸二异辛酯可达到1.17mg/m3，X-004 号样品中仅为0.18mg/m3，而在X-007，X-008样品中则未检出。所以单纯地依据GB18584 标准是无法准确全面表征整体成品家具中有害物质TVOC的种类和释放量。因此，加强对家具用材及生产工艺的深入研究，是准确研究家具有害物质释放机理的前提，通过釆取有效控制工艺，才能从源头上控制家具有害物质释放量。

表2 本实验家具规格表

表3 几种家具中共同含有的有机物组分

2）关于TVOC 计算方法，当最高峰为未知峰，且值很大时，GB50325 标准中规定计算方法误差较大，GB/T 18883 方法中值得借鉴及参考。

GB50325标准规定识别8种VOC成份，即苯、甲苯、乙酸丁酯、乙基苯、对间二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、十一烷，依据标准要求，利用气相色谱分析方法进行分析，以保留时间定性、峰面积定量。上述8 种成份可以准确计算。但对于未识别峰，标准要求以甲苯来计算。

而在GB18883 标准中，TVOC 计算方法要求，根据单一的校正曲线，对尽可能多的VOCs 进行定量，至少应对10个最高峰进行定量，最后与TVOC 一起列出这些化合物的名称及浓度。

因此，当依据GB50325 标准测试分析时，其它成分如均以甲苯计算，3 种方法结果获得的TVOC 值很不一致。尤其最高峰为GB50325 标准规定的未识别峰时，此种计算方法的误差比较显著。在本次实验结果中，由表4 可以看出，本次质谱所有成分分析计算，与GB50325的计算方法，及GB/T18883 计算方法，同样对于x-006 样品，由于最高峰为邻苯二甲酸二异辛酯，并且最高值达 到1.17mg/m3，GB50325 方 法 与GB/T18883方法测得的TVOC 值绝对误差达1.372mg/m3。这种情况下，GB18883 方法更接近于质谱全谱分析的计算结果。由此可以看出，以GB18883 规定的方法，对至少10个最高峰的识别，是可以较大程度地接近由质谱全分析获得的结果。

3）放置家具的实验舱内，苯浓度偏低，基本达到室内空气质量标准要求，而TVOC 浓度普遍超出标准限量要求。家具是造成室内环境中TVOC 超标的重要因素。

实验结果显示，本次实验中3个样品中苯含量普遍较低，测量值分别为0.017mg/m3，0.006mg/m3，0.007mg/m3，而不论是GB50325标准，还是GB/T18883 标准，其限量值均为0.09mg/m3，合格率达到75%，同时，对于X-008 样品，舱内TVOC 浓度（3.047mg/m3）超出标准限量（0.5mg/m3）高达6 倍时，苯值仅为0.187mg/m3，可见，经过几年国家与社会的努力，儿童家具中的苯含量控制效果显著。而TVOC 浓度普遍超出标准限量要求，最低值0.505mg/m3而最高竟然达到3.047mg/m3。实验结果可以看出：除样品X-007 舱内空气中VOC 值接近标准限量外，其它产品的VOC 释放量均已超标。也就是说，在30 立方米空间，约12 平方米的环境中，放置一张儿童床及一组标准儿童衣柜，导致室内空气质量超出国家标准的可能性非常大。加之其它装饰装修材料对室内环境空气质量的叠加作用，即在购买板式儿童家具安装并放置7 天后，立刻入住的环保风险是很大的。家具是造成室内环境中TVOC 超标的重要因素。

表4 GB50325 标准要求识别的成份测试结果

4）现有条件下，控制儿童家具单位面积有机物释放量（mg/m2）是控制家具对室内空气中TVOC 贡献的有效的方法

由于文章之前所述及的家具组件及其工艺的差异，单一控制其中的一种组成，很难控制家具总体有机挥发物的释放量，进而难以控制对室内环境的污染。本实验对家具单位面积平均释放量进行了计算（见表4）。从表中可以看出，在本次实验室条件下，4组儿童家具单位面积总有机物释放量（mg/m2）范围从1.26mg/m2至7.62mg/m2之间。而当家具单位面积释放量在1.26mg/m2时，舱内TVOC 指标基本符合室内空气质量标准的TVOC 限量要求，其它3组家具释放量较高时，舱内的空气质量均超出室内空气质量标限量要求。由此推及到实际装饰装修工程，在家具产品使用过程中，会同时累加其它装饰装修材料同时释放VOC 成分，相应造成室内空气质量污染更加严重，因此对家具单位面积释放量不应大于1.26 mg/m2。现有家具标准未对TVOC 加以控制情况下，各生产厂家及实验室，采取直接控制成品儿童家具单位面积有机物释放量（mg/m2）测量方法，是控制家具对室内空气中TVOC贡献的直接、有效的方法之一。

5）提出了家具检测可行有效的测试方案。

本次研究具体实验步骤为：

（1）参照GB 50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中的6.0.1 条款安排样品检测步骤，即样品检测日期至少在生产日期之后7 天进行。样品送至实验室后，打开包装材料，于通风良好处晾置7 天。

（2）依据GB/T18883 标准，A.4.1 条款，采样前关闭门窗12 小时，采样时关闭门窗的要求，本次实验将样品放入30 立方米环境舱中封闭12小时后，进行采样测量。

表5 单位面积有机物释放量（mg/m2）

（3）依据GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》要求，对舱内空气质量进行检测及判定。其中为了方便检测，所有检测样品均匀未组装成成品。

实验过程中，借鉴了GB50325《民用建筑工程室内环境污染控制规范》对实验样品制备及放置时间的条件，以及GB/T18883 中对TVOC 测量计算方法。同时参照了测试过程中ISO16000 标准的实验要求，使本实验过程更接近于实际住宅装饰装修工程中家具的使用条件，是一种可行有效的测试方法，本实验方案可在建筑建材行业实验室推广使用。

3 结论

采用大舱法对4 种板式儿童家具有机挥发物释放量的实验研究表明：

1）4组儿童家具的有机挥发物种类多达61种，成分复杂。

2）关于TVOC 计算方法，当最高峰为未知峰，且值较大时，GB50325 标准中规定计算方法误差较大，GB/T 18883 方法中值得借鉴及参考。

3）放置家具的实验舱内，TVOC 浓度普遍超出标准限量要求。家具是造成室内环境中TVOC超标的重要因素。控制儿童家具单位面积有机物释放量（mg/m2）是控制家具对室内空气中TVOC 贡献的直接、有效的方法之一.

4）提出了家具检测可行有效的测试方案。由于儿童家具TVOC 成分复杂，持续释放时间长，治理过程中容易形成二次污染，成为困扰治理产品工程应用的难题。

因此，很多国家对室内空气污染的关注已由建筑材料等结构性污染源控制，转向室内产品与室内活动过程污染的控制，并将高效节能净化系统作为建筑工程设计的一部分。很多学者对家具有机物释放规律及其净化机制进行了研究[17-18]，并开发了新型净化材料及其技术[19-21]，取得了一些实际应用效果。但是由于我国净化技术产业相对不完善，急需在民用建筑工程中，开发并选择恰当有效的治理设备及方案。

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