建筑室内环境污染物甲醛全过程控制研究

潘 艳，张 飞

（马鞍山十七冶工程科技有限责任公司，安徽 马鞍山 243000）

0 引言

随着国民经济的发展和人民生活水平的快速提高，人们对建筑室内空气品质的要求也不断提高，各类装修材料种类与品牌层出不穷，室内装修风格也逐渐复杂多样，室内环境污染物浓度却仍维持在较高水平。其中，甲醛是我国室内环境污染物的首要污染物，甲醛是一种无色具有强烈刺激性气味的有机物，长时间接触高浓度甲醛严重危害人体健康。世界卫生组织将甲醛列为一类致癌物质［1］，住宅中甲醛超标会严重危害人们的身体健康。因此，室内环境污染物甲醛浓度的控制研究具有十分重要的社会意义。

为了更好地了解当前社会室内环境污染情况，笔者于 2020 年调研了马鞍山市 20 户住宅室内环境污染物甲醛的污染水平，马鞍山市位于长三角地区，属于“夏热冬冷”地区的典型代表，经济水平中等。所调研的住宅室内均进行了装饰装修，检测时间为装修结束后 3～6 个月，甲醛的检测方法为 GB/T 16129－1995《居住区大气中甲醛卫生检验标准方法分光光度法》中规定的 AHMT 法［2］。图 1 所示为马鞍山市 20户住宅室内甲醛浓度调查结果，从图中可以看出，甲醛浓度超过 0.07 mg/m3比例达到 60 %。其中甲醛浓度最高的为第 4 户住宅卧室，浓度高达 0.184 mg/m3，远超过 GB 50325－2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》（以下简称“GB 50325－2020”）规定的Ⅰ类民用建筑工程中要求［3］，为标准限值的 2.63 倍，此房间装修材料使用量较多，包括人造板、复合地板、墙布等，且房间通风换气能力较差。此外，还可以看出约 80 % 的卧室中甲醛浓度比客厅高，这是由于卧室空间较小，装修材料使用量占空间比例较大，而客厅一般空间大，装修较简单。若能在装修前的设计阶段对装修方案进行预评价，控制装修材料使用量，就会在一定程度上避免污染物浓度超标情况发生。

图1 马鞍山市 20 户住宅室内甲醛浓度调查结果

1 事前装修设计阶段预评价

室内环境控制的强制性标准为 GB 50325－2020，项目建设单位与政府监管部门依据该标准对新建、改建与扩建项目进行验收与监督。当室内环境污染物出现超过标准限值问题后处理比较麻烦，前期建筑设计阶段缺少对室内空气质量进行预评价，后期控制需要投入更多的人力、物力与财力，且耽误工期。当前，国家对于装修材料的环保要求越来越严格，但是装修结束后室内空气污染物浓度超标仍然很严重，这是由室内装修材料使用“负荷量”较大造成的。因此，在装修施工前对装修设计方案室内空气污染程度进行科学的预测对于控制污染物浓度具有重要意义。在进行装修前对装修设计方案进行预评价，即根据设计方案内容，使用科学的评价方法，对室内空气污染物甲醛进行分析和预测，得到预测结果后进行反馈调整，对设计方案进行修改完善，室内空气污染物浓度可以得到有效控制。

图2 装修设计阶段的预评价流程图

以某医院病房为研究对象，对装修设计方案进行预评价，对室内甲醛浓度进行科学的预测。研究对象为新建的某妇幼保健院综合楼工程，选取该妇幼保健院综合楼的普通病房为例进行分析，室内面积为 24 m2，装修设计方案显示，房间地面为塑胶（PVC）地板，墙面为壁纸装饰，顶面为铝扣板集成吊顶，室内安装了人造板制作的储物柜。经分析发现该病房中对甲醛浓度贡献较大的材料为人造板、壁纸、塑胶地板。因此，本研究选取主要装修材料：人造板、壁纸、塑胶地板。房间尺寸规格与主要材料用量如表 1 所示，由表 1 可知人造板、壁纸、塑胶地板的使用面积均比较大。

表1 某医院普通病房的设计信息

分别制取 1m2的人造板、壁纸、塑胶地板试样，进行甲醛释放量测试。测试条件如下：测试空间为 1m3、测试环境温度为 23±2 ℃、测试环境相对湿度为 50±5 %；空气置换率为 1 次/h；甲醛浓度检测采用 AHMT 法。在测试壁纸与塑胶地板时，使用面积为 1 m2的洁净不锈钢板进行模拟施工，制备试样。制备时采用与实际施工工艺相同的方法进行模拟铺设粘贴，铺设施工时采用与现场同类型、同厂家、同批次的辅料。模拟施工过程制备完成的试样即为测试试样，此试样可以减少施工中使用胶粘剂等辅料带来的影响。

图 3 所示为单位面积人造板的甲醛释放量随时间变化图，由图可知 7 d 内人造板甲醛释放量稳定，甲醛释放量为 0.099～0.102 mg/m2，7 d 后随着放置时间的增加甲醛释放量呈现缓慢下降趋势，下降幅度较小，第 15 d人造板的甲醛释放量为 0.092 mg/m2。图 4 所示为单位面积壁纸的甲醛释放量随时间变化图，由图可知 9 d 内甲醛释放量稳定，甲醛释放量为 0.023～0.025 mg/m2，9 d 后随着放置时间的增加甲醛释放量呈现缓慢下降趋势，下降幅度较小，第 15 d 壁纸的甲醛释放量为 0.020 mg/m2。图 5 所示为单位面积塑胶地板的甲醛释放量随时间变化图，由图可知 12 d 内甲醛释放量稳定，甲醛释放量为 0.062～0.066 mg/m2，12 d 后随着放置时间的增加甲醛释放量呈现缓慢下降趋势，下降幅度较小，第 15 d 塑胶地板的甲醛释放量为 0.059 mg/m2。

图3 单位面积人造板甲醛释放量随时间变化

图4 单位面积壁纸甲醛释放量随时间变化

图5 单位面积塑胶地板甲醛释放量随时间变化

笔者对 3 种材料的甲醛释放量进行了曲线拟合，相关系数均能达到 0.9 以上，可根据曲线方程对 3 种材料的甲醛释放量进行预测。综上所述，装修材料会在较长的一段时间内向环境释放甲醛，造成空气质量下降，这是由于装修材料生产或施工中会使用胶粘剂，建筑材料中通常使用酚醛树脂与脲醛树脂作为胶粘剂［4］，酚醛树脂与脲醛树脂在使用时会向空气中释放甲醛，释放甲醛的周期及胶黏剂使用量与使用方式相关。装饰材料产生的游离甲醛逐渐释放进入环境中，释放速率随材料内游离甲醛含量减少而逐渐降低［5］。

根据上述测试结果，对室内污染物甲醛浓度进行预测，预测假设条件为如下：室内空气均匀分布，室内环境温度为 23±2 ℃、环境相对湿度为 50±5 %；空气置换率为 1 次/h。室内空气污染物甲醛浓度计算见式（1）：

式中：c为室内甲醛浓度预测值，mg/m3；ai为第i种材料的单位面积甲醛释放量，mg/m2；si为第i种材料在装修设计方案中的使用面积，m2；S0为房间室内面积，m2；H0为房间室内高度，m。

根据公式（1）对该医院普通病房进行污染物甲醛浓度进行计算预测。图 6 所示为室内污染物甲醛评价预测值随时间变化图，由图可知室内污染物甲醛的浓度范围在 0.054～0.061 mg/m3，符合标准 GB 505325－2020中对Ⅰ类民用建筑的要求（≤0.07 mg/m3）。从图中还可以看出，随着时间的增加，室内污染物甲醛浓度缓慢降低。本案例中通过分析主要材料的甲醛释放量，经过计算得到待装修室内甲醛浓度的预测结果，预测结果符合标准要求，说明设计方案中选材与材料用量合理，室内环境污染物甲醛预评价顺利通过，可进行后续施工过程。

图6 室内环境污染物甲醛浓度预测值随时间变化

2 事中样板间控制

对于较大规模建设项目，许多房间内装修具有标准化、统一化特点。建筑室内在事前即使进行了设计评价分析，但施工过程存在复杂性，例如材料批次、材料生产时间、施工工艺都会影响最终的室内空气中甲醛浓度。在设计预评价之后，大范围建筑工程装饰装修前，打造样板间，对样板间室内空气质量进行检测分析，若存在问题可以进一步对设计方案与施工方案进行适当调整。样板间的污染物浓度更具有代表性，利用样板间可以精准预测后续施工的标准间污染物浓度。因此，合理的利用样板间工程，对控制室内环境污染物浓度具有重要作用，可以避免大批量工程完工后室内空气污染超标的情况发生，而导致更大损失［6］。

继续以装修设计方案预评价阶段的医院病房为研究对象，对该医院普通病房进行样板间装修。样板间装修完工 7 d 后，对室内空气进行采样检测空气中的甲醛浓度，检测结果为 0.065 mg/m3，结果符合标准要求。此结果与装修设计阶段室内环境污染物甲醛浓度预测值相比稍大，这是因为装修中使用了多种辅料，例如门窗安装使用的胶粘剂也会增加空气中的甲醛浓度。总的来说，检测值与预测值比较接近，证明预评价方法行之有效。

3 事后污染物控制处理

由于人们对于事前与事中的源头控制普遍存在不重视的情况，新装修完工的房间，大都存在室内空气污染物甲醛浓度超标的问题，人们更加重视“后治理”模式。近些年，大量文献报道集中在如何处理与控制室内空气中甲醛的污染。此类“后治理”模式对室内污染物浓度的控制效果有限，却是最常使用的方法。事后控制方法较多，效果较好的方法主要有通风换气、物理吸附技术、化学处理技术等。

3.1 通风换气

室内通风换气是治理甲醛污染最常用的方法，该方法简单易行，且效果较好。研究表明当空气中甲醛达到一定浓度后，会趋于稳定，利用自然通风或者换气设备对室内空气进行换气可以迅速降低室内甲醛的浓度，加速污染源中甲醛的释放［7］。据研究，在通风时提高室内环境温度可以促进材料中的甲醛挥发释放［8］。因此，在通风换气过程中，适当提高环境温度有利于快速降低室内空气中甲醛浓度。

3.2 物理吸附技术

物理吸附是利用多孔材料的孔结构特点，吸附空气中的污染物［9］。活性炭、多孔黏土类物质等都是常用的空气污染物吸附材料。此类物质比表面积大，具有多孔结构。目前，活性炭是市场上吸附剂中最常见的材料，使用简单方便，但是由于物理吸附要通过空气缓慢扩散，导致吸附速度较慢。吸附总量与吸附材料的特点有关，不同的活性炭材料产生的吸附能力也不同，吸附易达到饱和状态，饱和状态后需要对吸附材料进行活化或者更换，否则易成为污染源产生二次污染情况［10］。ZOU 等［11］使用高锰酸钾对活性炭进行改性处理，使活性炭的表面更易吸附甲醛，吸附率与普通活性炭相比提升了 1 倍。当前关于此类技术的研究热点主要集中在制备比表面积大且吸附能力强的材料或对现有材料进行改性处理以产生优异的吸附能力。

3.3 化学处理技术

化学处理技术是利用化学物质与甲醛发生化学反应，如氧化还原反应、加成反应等，对甲醛进行分解转化为水、二氧化碳或其他产物［12］。光催化技术是常用的方法之一，光催化技术采用纳米级 TiO2颗粒，通过紫外线照射催化对甲醛产生氧化作用［13］，将甲醛氧化分解成 CO2和 H2O。传统的 TiO2光谱作用限制较窄，必须依赖紫外光，由于室内紫外线照射较少，故实际使用中分解效率较低。后来，许多学者采取金属掺杂、半导体复合等方法，致力于使光催化反应发生在可见光的条件下。此外，化学处理技术喷洒的试剂药水容易对家具和装修产生损伤，施工时必须采取一定的保护措施。

4 结论

本文研究了建筑室内环境污染物甲醛全过程控制方法，调研了当前甲醛污染情况，根据污染特点，提出对装修设计方案进行预评价，科学的预测室内甲醛浓度。针对可能出现的污染情况，分析总结了事中样板间控制与事后污染物控制方法。综上所述，室内环境污染控制是一个复杂的过程，涉及各类装修材料、建筑通风、施工等行业［14］。当前行业缺乏统一认识、共同控制，导致室内污染物水平居高不下，甲醛的“后治理”模式仍然是人们普遍关注的重点。若要彻底解决室内环境污染问题不仅需要重视“后治理”模式，更加需要全局把控，破除行业壁垒，采取预评价+样板间+后治理方案，多维度、全过程协同控制，这样才能起到 1+1＞2 的控制效果。Q