建筑室内材料和物品VOCs、SVOCs污染源散发机理及控制技术——推动室内装修环保控制模式新突破

梅一飞(中国建材检验认证集团股份有限公司,北京 100024)

建筑室内材料和物品VOCs、SVOCs污染源散发机理及控制技术
——推动室内装修环保控制模式新突破

梅一飞(中国建材检验认证集团股份有限公司,北京 100024)

1 研究意义

随着我国新型城镇化进程的推进和建材行业的迅猛发展，室内环境保障面临着巨大挑战，众多的科研工作者为此开展了大量的工作。目前我国虽然在室内材料和物品污染物散发特性检测和控制方法研究领域取得了较大进展，但在污染物散发检测标准和散发标识体系方面与欧美发达国家相比仍存在较大差距。主要表现在：欧美国家最早通过颁布室内材料和物品标识体系（欧洲AgBB、CESAT、ICL等，美国BIFMA、Indoor airPLUS等，加拿大CRI Green Label Plus、Greenguard等）的方法实现室内材料污染源头控制，但由于我国室内材料与物品的配方与生产工艺的复杂性和特殊性，其指标体系和检测方法并不适用；针对室内材料和物品污染物散发规律的研究多从宏观层面展开，对材料内部污染物扩散传质模式尚缺乏有效手段进行微介观层次的研究；环境舱法作为建材产品污染物散发特性研究通用方法，在实际应用中面临持续低本底控制、高沸点残留物去除、高精度环境参数控制等诸多难题；针对材料污染物散发现场测试，还缺乏有效的污染物加速发生、采集及原位检测的装备及方法。

项目牵头单位中国建材检验认证集团股份有限公司多年开展室内材料和物品VOCs、SVOCs释放量检验，对各种建材产品的生产工艺和环保特性有着深刻认识。其建立的集“材料源头控制-成品环保评估-建筑施工控制-空气质量评价”于一体的“高环保、无异味”高端装修控制标识体系已在2008年北京奥运会场馆、2014年北京APEC会议场馆和2016年G20主会场等重大工程中成功应用，可为污染物散发标识体系建立及应用提供有力保障。北京科技大学、北京建筑大学、北京市劳动保护科学研究所、钢研纳克检测技术有限公司、天津市环境保护科学研究院等16家参与单位在污染物气味散发的嗅觉分析方法和电子鼻检测系统、基于MEMS技术的微型GC-PID检测仪和基于高灵敏传感器的智能在线空气质量监测系统、复合催化降解技术等方面有着多年研究基础和创新性研究成果，可为项目相关新方法、新技术、新设备的研发提供有效的技术支持。基于此，针对室内环境保障这一事关国计民生的实际需求及科学问题，项目将重点研究散发特性参数与材料特性、污染物特性、环境参数的关系，研究典型室内材料污染物散发速率预测模型和污染物散发控制技术，开发针对污染物释放速率和气味散发的新型环境舱系统和气味快速检测技术，系统构建具有我国特色的室内材料和物品VOCs、SVOCs散发特征数据库和污染物散发标识体系。

2 总体目标

项目实施将围绕“VOCs、SVOCs微介观散发机理及释放速率预测模型研究、污染物散发特性准确快速检测技术及装备开发、污染物散发标识体系建立、基于材料散发特性参数调控的建材产品改进技术研究”四个关键科学问题，针对室内材料和物品散发的挥发性及半挥发性有机化合物（VOCs、SVOCs）威胁人们身体健康的问题，揭示室内材料和物品VOCs、SVOCs散发机理，发展室内材料和物品VOCs、SVOCs污染散发特性检测系列技术及装置，完善相关室内材料和物品的污染物限值和检测相关标准，构建具有我国特色的室内材料和物品VOCs、SVOCs散发标识体系，为有效控制室内VOCs和SVOCs污染和促进建材行业产品转型升级提供科技支撑。

3 研究内容

项目将深入挖掘室内材料和物品污染物散发与控制领域的新机理、新技术、新装备、新标准，具体开展以下四个方面的研究内容：

（1）基于逸出因子和阻隔因子的污染物微、介观散发机理及预测模型研究。

提出用逸出因子和阻隔因子直观表达影响材料中VOCs、SVOCs散发的逸出因素和阻隔因素，研究典型室内材料VOCs、SVOCs释放速率随时间的变化规律，构建基于逸出因子和阻隔因子的室内材料污染物散发速率预测模型；基于材料内部孔隙的三维结构特征和连通延伸方式，建立气体分子扩散通道模型揭示VOCs、SVOCs传质扩散模式，研究材料特性、污染物特性和环境参数对逸出因子、阻隔因子的影响机制。

（2）开发针对污染物释放速率和气味散发的准确、快速检测技术及装备。

开发环境舱持续低本底、污染物残留快速消除、环境参数精确控制、典型污染物远程监测等关键技术，研制系列新型动态环境舱系统；研制系列VOCs标准散发源，检验动态环境舱的可靠性和一致性；建立针对室内材料和物品气味散发感官评价的嗅觉分析标准方法，研究气味定量转化模型，筛选传感器阵列并优化模式识别系统研制电子鼻气味检测单元，发展室内材料和物品气味散发快速测定新技术；针对现场材料表面污染物散发检测需求，研制内循环风室加速材料表面污染物散发采集，研制微型GCPID检测仪和甲醛、TVOC在线监测模块，结合电子鼻检测单元，建立一套用于室内材料和物品污染物散发原位智能快速检测的新型装置和技术方法。

（3）建立室内材料和物品VOCs、SVOCs散发特征数据库，构建具有我国特色的污染物散发标识体系。

深入调查市场上销售的典型室内材料和物品并进行信息整理和分类，基于动态环境舱系统、密封瓶系统对大量典型室内材料和物品进行特征污染物类别、特征组分浓度、气味特征测定；综合分类信息、特征污染物组成和化学浓度、污染物气味特征等建立室内材料和物品VOCs、SVOCs散发特征数据库软件平台；结合典型VOCs、SVOCs的污染特性、相关释放限值和室内空气质量标准，提出适合我国国情的室内材料和物品污染物散发限值体系，构建具有我国特色的污染物散发标识体系，并在典型工程中示范应用。

（4）基于材料散发特性参数调控的建材产品改进技术。

基于典型室内材料和物品污染物散发特性参数影响因素，研究微孔调节控制技术、无机阻隔控制技术、复合净化技术等建材产品改进技术；针对不同类型的室内材料和物品，研究微孔调节、无机阻隔、复合净化等多重改进技术的综合利用方法和协同作用机制，重点研究净化层和无机阻隔层的有效复合技术，确定高效组合改进技术方案，实现建材产品有效的污染物散发前端控制，并在典型建材产品中进行示范应用。

4 预期效益

在社会效益方面：①项目将建立基于环境舱法的室内建材产品污染物释放标识体系，可显著提升我国室内建材产品的环保控制水平，与国际接轨的同时也进一步提高标识体系的科学性。②项目将开发的可用于建材产品污染物释放检测的原位现场快速检测系统，可极大提高室内建材产品环保性能的评价效率。对于材料生产者，可以快速进行产品环保品质的监测，保证产品质量；对于普通消费者，可大大降低环保选材的风险性；对于工程施工方，可极大地提高材料复验和抽检效率。③项目将通过对大量典型的产品进行检测，建成信息丰富、数据可靠的室内材料和物品VOCs、SVOCs散发特征数据库，有利于揭示现有室内建材产品的环保水平现状，也为环保建材的选择提供依据。④项目将建立的标识体系和污染物散发调控技术，可以引导室内建材产品向高环保、低污染方向发展，促进我国室内建材产品环保水平的大幅度提高，既可以大大改善广大消费者生活的室内环境质量，也可以进一步提高我国建材产品的国际竞争力。

在经济效益方面：新型动态环境舱系统的研制能从根本上克服国内现有设备的诸多不足，达到国外先进产品的水平，具有广阔的应用前景。系列现场快速检测设备的开发，可极大地提高建材产品环保性能评估的效率，降低实验室检测的成本。室内材料和物品散发标识体系和材料污染物散发调控技术，以及系列新设备、新方法、数据库、标识体系可以直接用于家庭和工程装修，节约大量的装修返工、室内环境治理费用。同时由环境质量的改善带来身体健康，节约医疗成本，由此产生巨大的经济效益。

项目负责人：梅一飞（myf@ctc．ac．cn） 依托单位：中国建材检验认证集团股份有限公司“十三五”国家重点研发计划重点专项项目 项目编号：2016YFC0700600