室内甲醛污染的危害及测定方法的研究

摘要：对甲醛的性质、室内甲醛的来源、甲醛影响人体健康的症状表现、测定室内甲醛含量的方法进行了分析和探讨。

关键词： 甲醛；测定方法；室内空气污染

文章编号：1005－6629(2007)01－0008－03中图分类号：G633.8 文献标识码：C

世界卫生组织有关资料表明：全球每年因室内空气污染死亡的人数达到280万！我国每年由室内空气污染引起的死亡人数达11.1万。专家提示：装修污染被称为“隐形杀手”。在现有的诸多装饰材料中，含有大量长期发散的严重危害人体健康的有毒气体，主要有甲醛、苯、氨、氡、挥发性有机化合物(VOC)等。其中甲醛是室内环境的主要污染物。我国规定：居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m3。本文拟对甲醛的性质、室内甲醛的来源、甲醛影响人体健康的症状表现、测定室内甲醛含量的方法进行分析和探讨。

1甲醛的性质

甲醛的分子结构：分子式CH2O，结构简式HCHO，结构式见下图，空间构型为平面结构，即四个原子在同一平面内。官能团是醛基。羰基中的碳氧双键可描绘为：氧的2p轨道和碳的sp2杂化轨道重叠形成α键，碳原子未杂化的轨道与氧原子的2p轨道形成π键一起组成双键(氧原子剩下2s和一个2p轨道)见图1.1-1。

甲醛是一种无色、具有特殊刺激性气味、有毒的气体。它易溶于水。熔点-92℃，沸点-21℃。35%-40%的甲醛水溶液称为福尔马林，有凝固蛋白质的作用。具有防腐性能，常作为浸渍标本的溶液。甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位。

2 室内甲醛的来源

2.1 来自室内本身的污染

甲醛主要用于建筑材料、装修用品及生活物品等。甲醛是不少粘合剂的必加成份，同时具有加强板材的硬度和防虫、防腐之功能，因此目前市场上的各种刨花板、中密度纤维板、胶合板中均使用以甲醛为主要成分的脲醛树脂作为粘合剂，因而不可避免的会含有甲醛。另外新式家具、墙面、地面的装修辅助设施中都要使用粘合剂，因此凡是有用到粘合剂的地方常会有甲醛气体的释放，对室内环境造成危害。由于由脲醛树脂制成的脲－甲醛泡沫树脂隔热材料有很好的隔热作用，因此常被制成建筑物的围护结构，使室内温度不受室外的影响。此外甲醛还可能来自化妆品、清洁剂、杀虫剂、消毒剂、防腐剂、印刷油墨、纸张、纺织纤维、各种服装等多种化工轻工产品。由于胶粘剂中的甲醛释放期很长，一般长达15年，导致甲醛成为室内空气中的主要污染物。

2001年8月消协公布了一项惊人的调查结果，在北京和杭州分别对居室内空气抽样检测后显示，甲醛浓度超标的分别达到73.3%和79.1%，最高的超标达到四十多倍。一般新装修的房子其甲醛的含量可达到0.40mg/m3，个别则有可能达到1.50mg/m3。经研究表明甲醛在室内环境中的含量和房屋的使用时间、温度、湿度及房屋的通风状况有密切的关系。在一般情况下，房屋的使用时间越长，室内环境中甲醛的残留量越少；温度越高，湿度越大，越有利于甲醛的释放；通风条件越好，建筑、装修材料中甲醛的释放也相应地越快，越有利于室内环境的清洁。实测数据说明，一般正常装修的情况下，室内装修5个月后，甲醛的浓度可低于0.1毫克／立方米；装修7个月后可降至0.08毫克/立方米以下。日本的研究表明，室内甲醛的释放期一般为3至15年。

2.2甲醛的散发途径：1)木材本身在温度和湿度作用下散发极微量甲醛。2)脲醛树脂在制胶过程中不可避免地残留一部分游离甲醛向外散发。3)人造板在固化过程中，一部分线性树脂未形成网状结构从而分解成自由状甲醛向外界散发。4)部分固化不完全的树脂在热和水分的作用下发生分解而形成游离甲醛向外散发。

3甲醛污染对人体健康的危害

甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。甲醛对皮肤和黏膜有强烈的刺激作用，可使细胞中的蛋白质凝固变性，抑制细胞机能。对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。其浓度在每立方米空气中达到0.06-0.07mg/m3时，儿童就会发生轻微气喘。当室内空气中甲醛含量为0.1mg/m3时，就有异味和不适感；达到0.5mg/m3时，可刺激眼睛，引起流泪；达到0.6mg/m3，可引起咽喉不适或疼痛。浓度更高时，可引起恶心呕吐，咳嗽胸闷，气喘甚至肺水肿；达到30mg/m3时，会立即致人死亡。

长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、细胞核的基因突变，DNA单链内交连和DNA与蛋白质交连及抑制DNA损伤的修复、妊娠综合症、引起新生儿染色体异常、白血病，引起青少年记忆力和智力下降。在所有接触者中，儿童和孕妇对甲醛尤为敏感，危害也就更大。世界卫生组织(WHO)工作组曾对甲醛规定了它对嗅觉、眼睛刺激和呼吸道刺激的阈值，并指出当甲醛的室内环境浓度超标10%时，就应引起足够的重视。

调查统计，全世界每年有280万人直接或间接死于装修污染，装修污染已被列为公众危害最大的五种环境问题之一。据中国预防医学科学院提供的资料，人们在家中度过的时间平均占66%，因此不良室内空气环境将对人的健康造成最直接的伤害。据中国室内装饰协会室内污染检测观察中心了解，在众多装饰材料中，有毒材料占68%，会产生300多种挥发性有机化合物(VOC)，并可引发30多种疾病。

4 测定室内甲醛含量的几种方法

甲醛的化学性质十分活泼。因此，可采用多种定量分析方法测定甲醛。目前，空气中甲醛的测定方法有滴定分析法、分光光度法、色谱法、比色法和电化学法等。电化学分析法常存在干扰多、不稳定等问题，所以使用的较少。游离甲醛浓度较高时采用滴定分析法进行定量分析，而微量甲醛的分析则采用分光光度法、色谱法等，尤以分光光度法方便实用。

4.1 分光光度法

分光光度法包括4-氨基-3-联氨-5-巯基-1,2,3-三氮杂茂(简称AHMT)比色法、酚试剂比色法、乙酰丙酮比色法、变色酸比色法、盐酸副玫瑰苯胺比色法等化学方法。

4.1.1 乙酰丙酮分光光度法(GB/T15516-1995)

本方法检出限为0.25μg/5ml(按与吸光度0.02相对应的甲醛含量计)。当采样体积为30L时，最低检出浓度为0.008mg/m3。其最大的优点是不受乙醛的干扰，而且方法简便，选择性较好，误差小，测试成本低。缺点是形成稳定的生成物质室温下需要约600min的诱导期，灵敏度较低。该法在含SO2的环境中测定有一定影响，使用NaHSO3作为保护剂，可以消除。

4.1.2 酚试剂分光光度法

空气中的甲醛与酚试剂(MTBH)反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物，根据颜色的深浅比色定量。该方法检出下限为0.056μg，当采样体积为10L时，测定浓度范围为0.01mg/m3～0.015mg/m3。该法灵敏度高，适宜于一般情况下室内空气的检测。二氧化硫共存会使测定结果偏低，可将气样预先通过硫酸锰滤纸过滤器予以排除。

4.2 滴定分析法

我国规定：居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m3。以下用滴定分析法测定某居室空气中甲醛的含量(假设空气中无其它还原性气体)为例说明测定方法。

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4.2.1 实验目的：对新装修的室内环境中甲醛的含量进行测定

4.2.2 实验仪器：酸式滴定管，100mL注射器，广口瓶，导管，止水夹，锥形瓶，铁架台，滴定管夹，滴管，橡胶管

4.2.3实验药品：1.00×10-3mol/L的高锰酸钾溶液，6mol/L H2SO4溶液，标准草酸溶液，蒸馏水

4.2.4测定原理：KMnO4(H+)溶液为强氧化剂，可氧化甲醛和草酸，化学反应离子方程式为：

4.2.6 实验步骤：

①检查装置气密性。②用25mL的酸式滴定管准确移取25.00mL 1.00×10-3mol/L的高锰酸钾溶液(过量)于广口瓶中滴入3滴6mol/L H2SO4溶液备用。③将2.00×10-3mol/L的草酸标准溶液置于酸式滴定管中备用。④打开a，关闭b，用注射器抽取100mL新装修的室内空气。关闭a，打开b，再缓缓推动注射器，将气体全部推入酸性高锰酸钾溶液中，使其充分反应。再如此重复4次(共5次)(目的是增大甲醛的吸收量，减小测定误差)。实验时压送气体的速度要均匀。如果压送气体时速度过快，可能会使测定结果偏低(空气中的甲醛来不及被吸收就从导管放空)。⑤将广口瓶中的溶液转入锥形瓶中(润洗广口瓶2～3次，并将洗涤液全部转入锥形瓶)。如果没有润洗，所测甲醛的含量将偏高(理由是：转移进入锥形瓶中高锰酸钾的量减少，滴定消耗的草酸标准溶液也将减少。从而说明第一步反应消耗的高锰酸钾溶液增多，也即说明甲醛的含量增高了)。⑥用标准草酸溶液滴定锥形瓶中的溶液；记录滴定所消耗的草酸溶液体积。本实验不需要另加指示剂(借助高锰酸钾溶液本身的颜色变化来判断滴定终点)。⑦再重复实验2次。(4)数据处理：分别于装修完工后的第1天、第7天、第30天(室内始终保持通风状况)对室内空气进行取样，通过测定得到以下三组数据(每次实验所取的KMnO4溶液均为25.00mL)：

计算第30天室内空气中甲醛浓度为27.6mg/m3，此时主人不能入住该装修完工的新房。(超过我国规定：居室空气中甲醛的最高空气浓度为0.08mg/m3。即超标345倍)。此方法操作简单，不需要复杂的仪器，比较适于家庭测定(所需药品及仪器从市场上化学品商店均可买到)。

随着国民经济的快速发展，人民生活质量逐步提高，“重在预防”的健康理念正在普及。怎样减少或避免“隐形杀手”的攻击？笔者认为新房要实行绿色装修。即在装修中尽量使用天然材料，或被证明对人体无害的装饰材料，尤其要关注强化木地板中的甲醛含量。目前最好的办法是注意房间开窗通风。据悉，今年年底，国家质检总局将出台包括家具用材在内的人造板等10大类材料环境控制强制性标准，从源头防止室内环境污染，根本上解决居室内的“无形杀手”。

参考文献：

[1]胡冠九，尹卫萍.室内空气中甲醛的测定方法[J].环境监测管理与技术.2002，14(6).

[2]黄智勇，张剑.室内空气中甲醛测定方法研究现状[J].中国公共卫生. 2006, 22(2).

[3]王争，林永娟.室内空气中甲醛的测定方法选择探讨.上海计量测试. 2003,30,5.

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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