室内挥发性有机化合物及其控制方法初探

刘伟娟 白 莉

(吉林建筑大学 市政与环境工程学院,长春 130118)

近年来,我国室内装修业发展迅速,人们居住环境也有了极大地改善，但室内环境污染日益严重.研究表明,人们在室内时间占80%～90%,室内空气污染与室外相比高达5倍以上.另外，有关人们疾病问题的报道层出不穷.美国环保署和世界卫生组织的联合调查表明,人们健康问题与室内生活环境空气污染息息相关[1].而挥发性有机化合物(Volatile Organic Compound,英文缩写VOC)便是形成室内环境污染的罪魁祸首.

1 VOC的概述

世界卫生组织将VOC界定为室温下饱和蒸汽压高于133.322Pa，沸点在50℃～260℃之间的易挥发性有机化合物[2].国家《室内空气质量标准》对总挥发性有机化合物(TVOC)的定义:利用Tenax GC(2,6-二苯基对氧化次苯颗粒状多孔聚合物)和Tenax TA(2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂)采样,非极性色谱柱(极性指数小于10)进行分析,保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物[3].

VOC成分种类繁多,一般学术界认为主要成分有:苯类化合物、有机氯化物、胺类化合物、醇类化合物、醚类混合物、酯类有机物、氟利昂类化合物、有机酮、酸和石油烃化合物等.生活中常见的VOC一般包含苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醛、乙醛、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯和二异氰甲苯酯等.

2 室内VOC源

VOC属于低浓度但对人体危害大的污染物.人造板、人造板家具、油漆、壁纸、化纤地毯等装饰材料是室内VOC主要来源.国家卫生、建设、环保部门联合对市场上的人造板类材料、内墙乳胶涂料、塑料贴面等材料进行抽样调查,检测出300多种VOCs,如甲醛、苯、二甲苯等.结果表明，68%的样品中有害物质含量超标.

(1) 人造板材及家具. 郑允玲[4]等人对胶合板VOC释放特性进行研究分析,发现该VOC的成分主要是烷烃和芳香烃,醛酮类、酯类、烯烃,正丁基醚;赵扬[5]等对3层实木复合地板的挥发物进行检测,发现由于有机溶剂的使用,导致挥发出了酯类和芳香烃类化合物;孙宏娟[6]等对北京地区板式儿童家具进行了抽样检测,在环境舱实验条件下获得了60多种挥发性有机化合物,其中苯含量普遍较低,75%样品中苯挥发量小于限量值0.09mg/m3,而100%的样品中,舱内TVOC的浓度都超过了标准限量值0.5mg/m3;人造板释放VOC引起的室内污染给人类带来了许多疾病,如呼吸道疾病、慢性肺病、气管和支气管,造成死亡人数超过11.1万人[7].

(2) 涂料. 某项研究表明[8]，水溶性涂料含有乙二醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、1,2-丙二醇等有机化合物;张凡[9]等人发现涂料中所含的6种邻苯二甲酸酯类化合物; 何国山[10]等人在对聚氨酯类防水涂料的检测分析中,发现该样品中含有8种芳香族化合物;杜陇[11]等人也在一些涂料中发现了苯、甲苯、乙苯、对间二甲苯、苯乙烯和邻二甲苯.

(3) 地毯. 地毯主要由毛毡制备、涂胶定型、PE(聚乙烯)淋模压成型工艺复合而成，背衬材料使用水溶性乳胶粘接,该合成胶会散发出大量的酚、甲醛、苯乙烯、甲苯和乙苯等有机污染物[12].

3 VOC对人体健康的危害

现代医学研究表明，VOC对人体健康有巨大影响.因此,GB50325-2010[13]对室内污染物的含量有明确的规定:住宅、医院、学校建筑等Ⅰ类建筑,甲醛含量不得超过0.08mg/m3,苯含量小于0.09mg/m3,氨含量不大于0.20mg/m3,TVOC的含量需小于0.5mg/m3.办公室、商店、旅馆等Ⅱ类建筑,甲醛含量不超过0.10mg/m3,苯含量和氨含量与Ⅰ类建筑要求一样,TVOC含量不超过0.60mg/m3.医学研究表明，室内VOC浓度在低于0.3mg/m3时,对人体健康大致没有影响,一旦超过相应污染物的限值,人体健康就会承受一定的风险了.有关研究显示，室内VOC对人们健康的危害可归为三种：一是轻度危害主要指异味或刺激性气体对人体嗅觉的影响;二是粘膜刺激以及毒性导致的病态,高浓度的VOC环境下,VOC通过呼吸道向进入肺部进入血液,通过血液循环到达大脑,导致中枢神经系统损伤;三毒性有毒物质和添加剂等化合物会损害造血干细胞的造血机能,诱发白血病；伯醇类(甲醇除外)、醚类等对神经有损伤；苯及其衍生物以及乙二醇类呼吸多了会引起人体血液中毒；卤代烃类可造成肝脏代谢中毒；诱发肾脏中毒则多为四氯乙烷类物质.

4 室内VOC污染控制

室内污染物的控制途径较多,一般归纳为3类:污染物的源头控制;室内进行通风;室内空气进行净化[14].

(1) 源控制. 一般而言,源头控制是比较经济、环保的解决途径.为了从源头上控制VOC,世界上许多国家都创立了自己的VOC释放标准体制,例如德国的蓝天使,美国的绿色印章等.我国的人造板、涂料等室内装修材料的生产、使用已跃居世界第一[15-16],由此引起的室内污染也十分严重,因此我们可以借鉴国外的标识制度,对各种标识内容进行充分的钻研,从而制定出符合我国国情的产品标识体系.

(2) 通风. 通风是去除VOC污染物最有效的方式.通风分自然通风和机械通风.自然通风简单实用,由于风量小,风速低,驱除污染物效果不明显；机械通风风量大、风速高,但是投资、运行管理维护费用高.因此,通风方式应视具体情况而定.郑晓红[17]等人在研究通风与室内VOC浓度分布关系时发现，换气次数从0.1次/h增大到10次/h时,原本需要2 000h室内VOC浓度才降到10μg/m3,现在只需要250h.

(3) 空气净化. 空气净化也是控制室内VOC的方式之一，是通过物理方法或者化学方法将空气中的污染物束缚起来或降解.吸附法和光催化氧化法算是目前人们研究较多两种净化方式.

吸附法是选用孔隙多的固体吸附剂将污染物聚集在固体表面上,分类方法有很多,按吸附原理可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附.物理吸附是依靠物质之间的范德华力,无选择性吸附,在低温下进行,易平衡,无化学变化,属于可逆吸附；化学吸附依靠化学键,有选择性,中间发生化学反应,温度的升高有助于加快吸附速率.在静电作用下,吸附质离子被吸附在吸附剂表面的带电点上这种吸附方式被称为离子交换吸附,也就是说离子所带的电荷越多,吸附本领也就越强.吸附剂种类繁多,如活性炭、改性活性炭纤维(ACF)等.蔡健[18]等人研究ACF,发现使用H2O2对其进行处理后,ACF吸附甲醛的能力明显增大.

光催化法是采用新型复合的纳米材料,让某一波长的光对其进行照射,产生一种不会危害人体的高能粒子,从而可以把室内空气中的甲醛等污染物通过一系列反应氧化还原成CO2，H2O等对人体不会产生危害的物质.光催化剂有很多种类,其中光催化活性最高的要数锐钛矿型的TiO2[19].文献[20]的实验中,在紫外灯的照射下,对涂有纳米材料的样本进行检测,发现净化甲醛的效率能达到69%.

5 结语

本文对室内VOC的分类、源进行了初步探讨，并提出相应的控制方法.首先,在装修时要选用既环保又健康的材料;其次,装修后必须加强通风换气,注意室内环境的绿化;最后,科学使用空气净化装置,防止引进污染源.室内环境好坏直接影响人们生产生活,因此，严格控制室内VOC源至关重要.

[1] 王高超.室内装饰材料甲醛、VOC释放与检测分析[D].哈尔滨:东北林业大学,2014.

[2] 张文超.室内装饰用饰面刨花板释放特性的研究[D].哈尔滨:东北林业大学,2011.

[3] 室内空气质量标准(GBT18883-2002)[S].北京:中国标准出版社,2003.

[4] 郑允玲,赵杨,朱美潼,于敏,王启繁,沈隽.胶合板VOC释放特征及规律的快速检测方法[J].东北林业大学学报,2015,43(6):120-123.

[5] 赵杨,沈隽,崔晓磊.3层实木复合地板VOC释放及快速检测[J].林业科学,2015,51(2):99-104.

[6] 孙宏娟,王彦君,汤跃庆.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[J].中国建材科技,2012(1):1-7.

[7] 孙世静.人造板释放影响因子的评价研究[D].哈尔滨:东北林业大学,2011.

[8] 崔伟伟.不同前处理条件对水性涂料中VOC测定结果的影响[J].工程质量,2014,32(3):22-23.

[9] 张凡,刘倩,梁庆优.GC-MS同时测定涂料中6种邻苯二甲酸酯类化合物[J].广州化工,2009,39(3):157-168.

[10] 何国山,叶元坚,曹志祥,潘永红,蔡锦安,吴玉銮.气相色谱-质谱联用法测定聚氨酯类防水涂料中8种芳香族化合物[J].分析测试学报,2012,31(12):1540-1544.

[11] 杜陇,曹京宜,李亮,白守礼,陈霭璠.气相色谱-质谱联用外标法测定硅藻泥涂料与其他涂料中的苯系物含量[J].中国涂料,2015,30(9):66-69.

[12] 胡友玲.浅谈地毯、地毯衬垫及地毯胶粘剂有机化合物释放量的测定[J].轻纺工业与技术,2012,41(5):69-72.

[13] 民用建筑工程室内环境污染控制规范(GB50325-2010)[S].北京:中国计划出版社,2011.

[14] 程静,占建波,唐岱琨,王萍,梅勇.室内空气中总挥发性有机物污染防治研究进展[J].公共卫生与预防医学,2011,22(2):66-68.

[15] 康勇军,王莹莹,迟诚.我国人造板总产量稳居世界第一[N].中国绿色时报,2008-04-22(A01).

[16] 张红.我国涂料产量首次位居世界第一[N].中国建材报,2010-04-08(001).

[17] 郑晓红,钱华,王如竹,代彦军.烘焙和通风对室内VOC浓度分布的影响及预测[J].东南大学学报:自然科学版,2009,39(5):978-982.

[18] 蔡健,胡将军,张雁.改性活性炭纤维对甲醛吸附性能的研究[J].环境科学与技术,2004,27(3):16-19.

[19] 张一兵,陈博,谈军.铁掺杂二氧化钛的结构及其可见或紫外光下对有机物催化降解的行为分析[J].稀有金属,2013,37(1):92-96.

[20] 宋瑞金,崔九思,陈烈贤.纳米光催化涂料去除空气污染物净化效果的评价[J].环境与健康杂志,2004,21(4):231-232.