室内甲醛污染现状及控制措施研究

摘要:随着室内装修慢慢成为热门,室内甲醛污染已经对人类的身体健康构成了严重的威胁,如何控制和治理室内甲醛污染已成为大众关心的热点问题。文章阐述了室内甲醛污染的现状及其检测状况,分析了室内甲醛污染的来源,并提出了室内甲醛污染的控制与治理的有效措施,比如通风、控制温湿度和植物净化。

关键词:室内甲醛污染;污染控制;污染治理;室内装修

中图分类号:X131文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)10-0129-03

随着人们生活水平的不断提高,室内装修慢慢成为热门。这时,人们对建筑居住环境、办公环境的舒适性、美观性等要求越来越高,装修密度越来越高,但由于装修材料、建筑材料和室内家具不合格而导致的室内空气污染问题也日趋严重。高水平的生活条件带来高档享受,同时也带来高浓度的室内空气污染。而人类由于生活和工作方式的改变,大约有70%以上的时间将是在室内度过的,婴幼儿和老人在室内度过的时间更长。因此,室内环境的好坏对人类身体的健康非常重要。通过对室内甲醛污染的调查,室内甲醛污染远高于室外,污染比室外更可怕,来自家庭和办公室的有害物质比来自其它地方的有害物质更容易引起癌症。应引起人们对室内甲醛污染的重视。

2001年12月,国家质量监督检验检疫总局了《室内装饰装修材料有害物质限量标准》,包括GB18580-2001～GB18588-2001,从建筑材料方面杜绝室内空气污染;2001年11月由建设部与国家质量监督检验总局联合了GB50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》,并于2006年进行修改再版,本规范为控制由建筑材料和装修材料产生的室内污染,对建材选择、勘察、设计、验收等工作任务及工程检测提出了具体技术要求。2002年11月,国家质量监督检验检疫总局、卫生部和国家环境保护总局共同颁布了国家标准《室内空气质量标准》,从保护人体健康角度出发,首次全面规定了室内空气的物理性、化学性、生物性、放射性四类共19个指标的限量值。

可以认为,中国政府和公众对室内空气品质的重视己经达到了相当的高度。在标准规范以后,室内空气质量受到了人们的广泛关注。所以调查和分析室内空气污染状况,对保护人体健康具有极其重要的意义。

一、室内甲醛污染现状

(一)室内甲醛污染检测概况

目前,环境检测部门普遍采用国家标准法,它是国家认可的检测方法,具有准确度高,重现性、检测数据具有法律效益等优点。根据GB/T18204.26-2000,其方法原理:空气中的甲醛与酚试剂反应生成嗪,嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化成蓝绿色化合物,根据颜色深浅比色定量。检测结果评价标准采用GB50325-2001的规定,民用建筑工程根据控制室内环境污染的不同要求,划分为以下两类:Ⅰ类民用建筑工程:住宅、医院、老年建筑、幼儿园、学校教室等民用建筑工程;Ⅱ类民用建筑工程:办公楼、商店、旅馆、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、公共交通等候室、餐厅、理发店等民用建筑工程。

Ⅰ类民用建筑工程甲醛的浓度限量≤0.08mg/m3,Ⅱ类民用建筑工程甲醛的浓度限量≤0.12mg/m3,污染物的浓度限量应以同步测量的室外上风向空气为空白值,且应采用全数比较法。

(二)室内甲醛污染状况

通过对诸多精装修房的环境检测,结果表明甲醛浓度普遍超标,如果不对其采取控制措施,将会对人体健康带来很大的危害,甲醛对人体健康影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肝功能异常和免疫功能下降等方面。而甲醛浓度为什么普遍超标呢?通过研究发现主要是来源于室内装饰板材,通过调查发现,国内生产的板材大多采用廉价的脲醛树脂胶粘剂,这类胶粘剂的粘结强度较低,但如果加入过量甲醛,可以提高其粘结强度,由于国家标准以前没有对胶合板,大芯板等人造板中的甲醛释放量进行限制,因此,许多人造板生产厂就是采用这种低成本的方法使粘结强度达标。

在使用过程中,人造板材中残留的和未参加反应的甲醛会逐渐向周围环境释放,就是室内空气中甲醛主体的形成过程,由于人造板中甲醛的释放时间较长,释放量较大,因此,它对室内空气中甲醛的超标起着决定性的作用。某部门对某建材市场的人造板材的甲醛浓度进行抽样调查表明,板材密度越大,所含甲醛浓度越高,这主要是因为板材密度相对较低时基本保持木材原来的状态,内部空隙率相对较大,气体扩散阻力小,有利于甲醛气体的扩散,所以板材在生产出来以后,里面的甲醛很容易就散发出来。正常条件下,甲醛的散发速度很慢,人造板材在投入使用的10年内都会持续不断的向外散发甲醛。

二、室内甲醛污染的来源

室内空气甲醛主要来源于室内装修材料、家具和涂料,尤以人造板为甚。甲醛释放途径:一方面来自木材自身的释放;另一方面更主要的是人造板中胶粘剂释放甲醛。

室内空气中甲醛的来源主要有以下几个方面:(1)室内装饰的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等人造板材;(2)用人造板制造的家具含有甲醛成分并有可能向外界散发的其他各类装饰材料。比如贴墙布、贴墙纸、化纤地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等;(3)燃烧后会散发甲醛的某些材料,比如香烟及一些有机材料;(4)涂料。

三、室内甲醛释放的影响因素

(一)室内建材的原强度指标

甲醛含量:人造板所用胶粘剂中的游离甲醛含量越高,板中甲醛含量就越高,人造板释放的甲醛也就越多。

施胶量:用胶量越多,甲醛释放越多。

木材树种:不同树种对板子中甲醛的释放有一定影响,如橡树刨花板的甲醛释放量明显低于松木刨花板,而且人造板生产过程中所选用的木材部位以及加工后的原料形态都与其产品的甲醛散发量有一定的联系。刨花越小,总表面积越大,甲醛释放量越高。由于不同树种的木材,其化学组成不同,在相同生产条件下,松木刨花板的甲醛释放量明显高于橡树刨花板,桦木刨花板比云杉刨花板的甲醛的释放量高,云杉刨花板比栋木刨花板高。

含水率:含水率越高,板子的甲醛释放量越大。板子含水率对甲醛散发量有着重要的影响,而且近似成线性关系。板子含水率高意味着施胶后的刨花含水率高以及热压时从板子中释放到大气中的水蒸气少。

热压温度和热压时间:热压温度的升高,热压时板的甲醛释放量呈直线增加,而成品板中由于增加了胶的交联度,甲醛释放量减少,延长热压时间同样会减少板中甲醛的释放量。

成品堆放:刨花板冷却至60℃～70℃时,堆放对降低甲醛含量效果较好。

固化剂性质及用量:用氯化铵作固化剂时,将消耗板中的游离甲醛,人造板的甲醛释放量随氯化铵用量的增加而减少。

板材的影响:在胶合板、细木工板、刨花板和中密度纤维板中,胶合板的甲醛散发量相对较高。

(二)室内温度及相对湿度的影响

升高温度尤其30℃以上时,会引起固化后的脲醛树脂分解而放出甲醛,并且随处理温度的上升而加剧分解的力度。最理想的温度是在20℃左右。高的相对湿度可以促使甲醛从众多的污染源中释放出来。因为甲醛的聚合物在湿度大的环境中会逐步水解,水解过程中会释放大量甲醛。高温高湿条件下,木材半纤维素分解反应,释放出甲醛,高的湿度也会促使己经固化的脲醛树脂的水解。

白雁斌在自制的模拟舱内设置不同温度29℃～34℃条件下研究分析纯甲醛释放规律。其结果表明甲醛的扩散与温度成正相关,随温度的升高释放量依次增加。在初始阶段甲醛的释放速率非常快,在短时间内(8h)即可释放总量的80%以上,该阶段对外界温度变化最敏感,是甲醛扩散的最主要阶段,随着时间的延长扩散速率逐渐减慢并逐步趋于平缓,在一定的空间内达到动态平衡。

周秉明对同处一地使用不同涂料装饰内墙的居室刚装修完毕以每套居室室温状态测得的甲醛浓度为本底值,采取对整个居室进行单一增温,单一增湿,同时增温、增湿种方式进行甲醛释放试验。其结果涂有不同涂料的室内甲醛浓度都随温度增高或湿度增高而室内甲醛浓度增高。

据报道刨花板在通常气候条件下,温度提高5℃～8℃,空气中的甲醛浓度提高1倍;相对湿度增加12%,甲醛释放量将增加15%～20%,同时增温、增湿甲醛浓度,明显大于单一升温和单一升湿过程的甲醛浓度,在温度范围为10℃～38℃,相对湿度为55%～85%的区间内,温度升高,湿度增大,对甲醛释放有协同作用。

(三)时间对甲醛释放的影响

白雁斌试验中发现当试验温度保持恒定后,随着时间的延长,甲醛的扩散逐步趋于平稳,最后达到动态平衡。据有关资料,在对近20个现代装饰家庭,在12个月内甲醛释放进行跟踪检测,分别取装修后第5天、1个月、6个月、1年后的时间里进行取样测试,室内甲醛平均含量分别为2.402,0.874,0.251,0.087由此得出室内甲醛浓度随释放时间的延长而逐渐降低的结论。

(四)室内换气数的影响

一日之内开窗通风时间可根据住房大小、人口多少、起居习惯、室内污染程度以及天气情况进行安排。通风有利于稀释室内甲醛的浓度和吸入外来的新鲜空气,随通风速率的提高,甲醛浓度降低。

(五)室内建材的装载度的影响

过度装修的房子室内甲醛的浓度较高,各种材料的甲醛释放率会有叠加效应。装修程度越复杂,甲醛室内浓度消除到安全范围的时间越长。胡晓玲的研究表明装修2个月后,简单装修和精装修的甲醛浓度均有下降,简单装修的室内浓度下降了50%左右,而精装修则下降了25%左右,一年后精装修者室内浓度才下降了近50%。

综上所述,甲醛虽然从不同的载体中释放出来,但释放规律是一致的,释放随环境温度的升高其释放量增加,室内装修材料中游离甲醛含量越高,所释放的甲醛越多材料中甲醛随室内环境湿度增加,释放量加大,室内甲醛浓度增高。当环境温度、湿度同时增加时,对甲醛产生协同效应。在环境温度、湿度保持相对稳定状态时,甲醛的释放随时间的延长经过初始阶段、平缓阶段和稳定阶段,而这种状态下的甲醛释放动力主要来自浓度梯度。初始阶段扩散的速度最快,释放的浓度最高,造成的污染最严重。

四、甲醛污染控制及治理研究现状

利用自然条件所进行的控制。由于甲醛的释放是一个长期的过程,日本横滨国立大学研究表明,室内甲醛的释放期一般为3～15年,且其与室内的温度、相对湿度、室内换气数、室内建材等有关,合理控制室内环境可降低甲醛浓度。

(一)通风

室内通风是清除甲醛行之有效的办法,可选用空气换气装置或自然通风,这样有利于室内材料中甲醛的散发和排放。室内通风要注意根据季节、天气的差异和室内人数的多少来确定换气频度,通常在春、夏、秋季都应留适当的通风口,冬季每天至少开窗换气30min以上,但其只用于污染较轻的场合。控制室内甲醛污染,首先应尽可能改善通风条件,减轻空气污染的程度。开窗通风能使室内甲醛浓度显著降低。所以通风是最好、最简单的降低室内污染。

(二)控制温湿度

经研究发现,甲醛的释放随着湿度的增大而增加,随温度升高而增大。温度由30℃降到25℃可降低甲醛50%,相对湿度由70%降到30%时甲醛量降低40%,温度和湿度效应降低室内甲醛量主要是靠降低污染源的扩散。要使室内材料中的甲醛尽快释放,就应增加其温湿度,因此,一般在刚刚装修的房中采取烘烤的方法或在室内摆放一盆清水可使甲醛加快释放。要控制室内甲醛浓度就要降低其温湿度。

(三)植物净化

美国国家空间技术实验室的有关实验证明,银苞芋、吊兰、芦荟、仙人球、虎尾花、扶郎花等室内观赏叶植物对甲醛有较好的吸收效果。因此,在室内放置上述植物,既美化环境又起到净化空气的作用。

利用技术条件所进行的治理。目前,国内外采取多种方法治理室内甲醛污染,且现在已有一些产品问世。治理室内甲醛污染的空气净化技术归纳起来主要有物理吸附技术、催化技术、化学中和技术、空气负离子技术、臭氧氧化技术、常温催化氧化技术、生物技术、材料封闭技术等。

1.物理吸附技术。物理吸附主要利用某些有吸附能力的物质吸附有害物质而达到去除有害污染的目的。主要是各种空气净化器。常用的吸附剂为颗粒活性炭,活性炭纤维、沸石、分子筛、多孔粘土矿石、硅胶等。研究发现,沸石膜对室内甲醛、苯等污染物有较好去除效果。活性炭纤维是吸附剂中最引人注目的碳质吸附剂。对物理吸附技术改进主要是寻找比表面积大且具有更快的吸脱附速率的吸附剂,还有与其他技术相结合使用等。在装有活性炭的花盆中栽培具有甲醛净化性能的植物,其对甲醛去除效果比单纯的活性炭吸附要好。

2.光催化作用。催化技术以光催化为主,结合超微过滤,从而保证在常温常压下使多种有害有味气体分解成无害无味物质,由单纯的物理吸附转变为化学吸附,不产生二次污染。目前市场上的有害气体吸附器和家具吸附宝都属于这类产品。

3.化学中和技术。化学中和技术一般采用络合技术,破坏甲醛、苯等有害气体的分子结构,中和空气中的有害气体,进而逐步消除。目前,专家研制出了各种除味剂和甲醛捕捉剂,属于该技术类产品。该技术最好结合装修工程使用,可以有效降低人造板中的游离甲醛。

4.空气负离子技术。正负离子群强力杀菌技术,就是通过离子发生器高压放电,将水分子分解成正负离子。由于水分子被包裹,形成正负离子群,然后以水分子为载体,在空气中到处浮游的正负离子群遇到细菌、霉菌、病毒等有害物质,就能立即将其包围和隔离。然后,正负离子群中性能最活跃的氢氧根离子与这些有害物质进行剧烈的化学反应,最后将它们彻底分解成水分子等无害物。

5.常温催化氧化法。又称为冷触媒法,主要是利用一些贵金属特殊的催化氧化性能,使室内污染物变成为CO2和H2O。一般载体为ZrO2、SiO2、活性炭、分子筛等,经常采用的贵金属有Pb、Pt、Ru和Ir。日本近年来对低温催化剂进行了深入的研究,并有一系列的专利问世。研发的含有锰氧化物组分为的空气净化器,对刚刚装修的住宅中甲醛去除效果良好,且没有发现有害的副产品,其还可以加速材料中甲醛释放。

6.材料封闭技术。对于各种人造板中的甲醛,专家们研制出了一种封闭材料,称作甲醛封闭剂,用于家具和人造板材内的甲醛气体封闭。目前出现在我国市场上的美嘉保护盾,具有封闭甲醛的作用,可涂刷于未经油漆处理的家具内壁板和人造板,以减少各种人造板中的甲醛释放量,但其治标不治本。由于室内甲醛污染的典型特点,近来发生的室内空气污染的案例中甲醛污染都是主要污染物,因此治理甲醛污染变得刻不容缓。

参考文献

[1]罗晓良.室内甲醛释放规律及其控制研究[D].重庆:重庆大学,2006,(9).

[2]赵桂芳.室内甲醛的光催化治理及空气净化器的设计[D].大连:大连理工大学,2007.

[3]民用建筑工程室内环境污染控制规范(GB50325-2001)[S].2006.

[4]GB/T18204.26-2000公共场所空气中甲醛测定方法.

作者简介:邱娟(1983-),女,江苏睢宁人,供职于南京市建筑工程学校建材试验中心,研究方向:环境检测。