（分析化学专业论文）室内空气中主要污染物的测试分析及其对室内空气品质的影响.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 随着人们生活水平的提高，室内装饰装修造成的室内空气污染，己成为影响 人们健康的一大杀手。 本文总结了国内外对室内空气污染的研究情况、室内空气品质的概念及影响 室内空气品质的因素。全面分析了室内空气中主要污染物甲醛、氨、苯、总 挥发性有机化合物( t v o c ) 、氡的来源及危害。详细介绍了此四种污染物的采 样方法、检测依据、原理、实验分析方法和步骤。 本文通过对泰安市居民装修住宅情况的调查分析，得出了目前泰安市居民住 宅室内装修的总体特征：( 1 ) 采用铝合金门窗，封闭阳台，住宅气密性高；( 2 ) 大量 使用人造板材制造的家具；( 3 ) 采用各种新型建材、装饰材料、涂料；( 4 ) 地暖开始 普及，冬天在一定程度上加速了木地板中有害物质的释放。并通过对2 0 户住宅 总计6 0 个房间的室内空气中甲醛、氨、苯、总挥发性有机化合物( t v o c ) 、氡 的检测分析，找出了影响室内空气品质的主要污染因素甲醛。 本文还研究了甲醛的年变化规律，为住户提供了最佳的装修时间及安全入住 时间。 关键词：室内空气品质室内空气污染甲醛氨苯总挥发性有机化合 物( t v o c )氡 山东大学硕士学位论文 a b s t 从c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to f p e o p l e sl i f e ，i n d o o ra i rp o l l u t i o nh a sb e e nk n o w na sa k i l l e rt op e o p l e sl i f e t h i s p a p e rs u m m a r i z e dt h ei n d o o ra i rp o l l u t i o nr e s e a r c ho fi n t e r i o ro fo u r c o t m t r ya n do v e r s e a s ，t h ed e f i n i t i o no fi n d o o ra i rq u a l i t y , a n dt h ef a c t o r st h a ti n f l u e n c e t h ei n d o o ra i rq u a l i t y i ta n a l y z e dt h es o u r c ea n dt h eh a mo ft h ef i v em a i nf a c t o r s - - 一f o r m a l d e h y d e ，a m m o n i a ，b e n z e n e ，t v o ca n dr a d o nt h a ti n f l u e n c et h ei n d o o ra i r q u a l i t ym o s t ，a n di n t r o d u c e dt h ee x p e r i m e n tt h a ti n c l u d i n gt h es a m p l i n gm e t h o d ， e x a m i n ef o u n d a t i o n ，p r i n c i p l e ，a n a l y z i n gm e t h o da n dp r o c e d u r e b a s i n go nt h ei n v e s t i g a t i o no ft h eh o u s ed e c o r a t i o ni nt a i a n ，t h et o t a lf e a t u r e w a sf o u n d ：( 1 ) t h eb a l c o n yw a ss e a l e d ；( 2 ) l a r g e q u a n t i t ym a l l m a d ep l a n k i n gw a s u s e d ；( 3 ) b u i l d i n gm a t e r i a l s ，d e c o r a t e dm a t e r i a l sa n dp a i n t so fn e wp a t t e r nw a su s e d ； ( 4 ) h e a t i n gt h r o u g ht h ef l o o rw a sp o p u l a ru s e d b a s i n go nt h e t e s ta n da n a l y s i so ft w e n t yf a m i l i e s i n d o o ra i rp o l l u t a n t s ： f o r m a l d e h y d e ，a m m o n i a ，b e n z e n e ，t v o ca n dr a d o n ，w ef i n dt h ef o r m a l d e h y d ei s t h em a i nf a c t o rw h oi n f l u e n c et h ei n d o o ra i rq u a l i t ym o s t t h ec h a n g i n gt r e n do fi n d o o rf o r m a l d e h y d ec o n c e n t r a t i o n 、析t hay e a ri sa l s o i n v e s t i g a t e d t h er e s u l ti sh e l pf o ru st oc h o o s et h ea p p r o p r i a t et i m ef o rh o u s e d e c o r a t i o n ，a n dt oc h o o s et h es a f et i m et om o v ei nt h eh o u s e k e y w o r d s ：i n d o o ra i rq u a l i t y ，i n d o o ra i rp o l l u t i o n ，f o r m a l d e h y d e ，a m m o n i a ， b e n z e n e ，t o t a lv o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d ( t v o c ) ，r a d o n n 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责 任由本人承担。 论文作者签名： 丕睦垒& 日期：型乏墨：夕 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：丕睦坌导师签名： 班毕 山东大学硕士学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 自2 0 世纪8 0 年代以来，我国人民的物质文化生活水平随着改革开放步伐的 加快，普遍得以大幅度提高，办公和居住场所的装修水准越来越高，新兴建筑材 料特别是化学合成建材被广泛使用：高档家具，家用电器，纷纷进入家庭和办公 室；香料、化妆品、上光剂、空气清新剂、防虫剂、杀虫剂、洗涤剂等也成了人 们生活中必不可少的用品；为了节约能源，现代建筑物密闭化程度增加，由于其 中央空调换气设施不完善，致使室内污染物不能及时排出室外，造成室内空气质 量的恶化。这些因素都导致了室内空气中有害物质无论从种类上或数量上不断增 加。生活水平提高的同时，健康水平日益成为人们关注的大事。 许多国家都在耗费巨资治理大气污染、改善人类赖以生存的环境，并初见成 效。然而，国内外大量调查资料都证实了这样一个令人不安的事实：室内空气污 染程度往往比室外还高，室内空气污染比大气污染更为严重，继“煤烟型”、“光 化学烟雾型污染后，现代人已进入以“室内空气污染 为标志的第三污染时期。 室内空气污染已被世界银行列为全球四个最关键的环境问题之一，全球每年因此 而导致死亡的人数达2 8 0 万人【1 3 】。 现代人平均有9 0 的时间生活和工作在室内，6 0 以上的时间在家里。m 1 尤其是在城市，室内空气污染的程度则比室外高出许多倍! 更为糟糕的是，经常 在室内并受到室内空气污染和危害最大的是那些儿童、孕妇、老人和慢性病人。 特别是儿童，因为他们的身体正在成长发育中，呼吸量按体重比计算比成人高 5 0 ，而且，儿童生活在室内的时间在8 0 以上，所以，比成年人更容易受到 室内空气污染的危害【5 6 】。 室内空气污染严重影响人们的生活质量，与室内空气污染有直接关系的各种 疾病不仅给患者本人和家庭造成巨大痛苦和负担，也给社会、国家造成很大的负 担和巨大经济损失。几乎我们每一个人都是室内污染的受害者，所以室内空气质 量不仅是环境专家们研讨的焦点，也已经成为社会普遍关注的热点。 人民日报2 0 0 0 年1 月7 日以“谨防误人室内装修盲区为题发表署名 文章，指出“消费者极少想到室内装修材料中对人体的非健康因素”，“不合格装 1 山东大学硕士学位论文 修材料可引起身体不适甚至致癌 。河南日报2 0 0 0 年8 月5 日在显要位置刊 载文章，题目是“专家提醒：莫让装修害自己省人民医院近日接诊中毒性心 肌炎患者增多。文中称，近期接诊一、二十名被确诊为心肌炎的人( 儿童居多) ， 经仔细检查和分析，发现“元凶”是家庭装修材料所散发的有毒气体。人民日 报2 0 0 0 年1 1 月1 日又以“家庭装修不少，各种纠纷真多”为题发表署名文章 说：据中国消费者协会提供的材料，住宅装修业1 9 9 7 年为第二不满意服务行业； 1 9 9 8 年对家庭装修质量的投诉为全国消费者投诉第二大热点；1 9 9 9 年，该问题 仍是投诉十大热点之一，其中，相当一部分投诉内容即为装修引起的污染问题。 中国消费者协会2 0 0 1 年8 月初公布了对北京3 0 户装修后的家庭进行室内空气情 况调查的结果，多数消费者反映眼睛、鼻子和呼吸道不适，分析原因，主要是由 于装修中使用的劣质涂料、油漆、板材等释放甲醛、苯等物质引起的。盯3 室内空气质量的优劣，关系到人民群众的身心健康，很大程度上也关系到人 民群众的生活质量。各类新闻媒体的大量报道，以及室内空气污染问题引起的民 事纠纷日益增多，引起了国务院及各有关部门的高度重视，相关技术质量标准和 检查监督、惩处办法相继出台。解决室内空气污染问题，刻不容缓1 1 2 国内外研究进展 1 2 1 国内研究进展 我国最初大规模出现室内空气污染是在2 0 世纪8 0 年代，单元式居民楼在各 地大规模兴建，空调也渐渐进入百姓家庭。在居住条件大幅度改善的同时，室内 空气品质却不断恶化。目前国内室内空气污染研究主要包括以下几个方面： ( 一) 制定全面科学的室内空气质量标准。我国目前已经制定了相当一部分 的室内污染物控制标准，而全面、科学地制定标准需要进行大量的现场调研以确 定室内污染物的种类、发生率及平均的污染水平，了解暴露一效应关系，确定可 接受的效应水平，以确定适合我国国情的室内空气质量标准。 ( 二) 污染源控制。这是我国目前室内空气污染研究的一个热点问题。对于 目前问题较为严重的建筑主体材料和建筑内部装饰材料，一方面，要通过立法在 生产过程中尽量控制这些材料的污染物含量，使得有害物质含量低的产品进入市 2 山东大学硕士学位论文 场；另一方面，需要对室内究竟有哪些污染源、这些污染源可能产生什么样的污 染物以及这些污染物的释放特征进行研究，这样就可以在装修过程中对有可能造 成室内空气污染的污染源进行控制。 ( 三) 各种污染物的监测方法。由于不同材料含有的污染物种类不同，而且 不同污染物向空气中释放的时间、过程、方式等都不同，这就为准确监测某一些 室内环境污染物的浓度造成了难题。因此，如何更方便、快捷又准确地监测室内 空气污染物，建立适合室内环境监测的方法还在进一步的研究过程中。 ( 四) 室内空气质量评价。对室内空气质量进行评价大多采用主观评价和客 观评价相结合的方法，客观评价一般是在现场取样后进行化学分析；主观评价常 采用对大量人群进行调查。 ( 五) 建筑物综合症。建筑物综合症主要产生于使用空调系统的长期封闭的 环境中，由于建筑物新风量供给严重不足，造成室内空气不新鲜，进而引起人体 不适。 ( 六) 空气净化技术研究。研究工作在两方面展开，一是发展高效吸附剂； 二是开发新技术。在清除有害气体方面，近年来许多工作集中在光催化氧化技术 上，该技术是在光的照射下( 如3 6 5 n m 的紫外线) ，在催化剂( 如二氧化钛) 表 面将有机物氧化为二氧化碳和水，其有效性已为许多实验所证实。 ( 七) 污染物对健康的影响。主要集中在生物标示物的研究和协同效应研究 上。由于个体差异，每个人受室内污染物的影响可以有所不同，生物标示物研究 将更准确有效地反映出有关人员的暴露水平，可以更科学地评价污染物的危害； 有些环境检测出的污染物可达数百种，它们浓度不同，对人体的毒性各异，各类 污染物间的协同效应时有发生，因此还必须对协同效应进行研究。 一 ( 八) 放射性污染。目前作为室内环境中放射性污染评价指标主要为氡气浓 度。氡广泛存在于人类的生活和工作环境中，由于氡是一种无色无味的气体，人 们不易感觉到它的存在，因此当人感到不适的时候，此时机体内可能已经受到了 损伤，因此，快速、准确地确定环境中的氡浓度水平具有重要的意义。硌母3 我国 已经开展了对环境氡的来源、水平、转移规律、危害程度和防治措施等的研究， 并在定程度上形成了“氡热 。 山东大学硕士学位论文 1 2 2 国外研究进展 国外大规模出现装修热是在2 0 世纪6 0 年代。装修导致的室内空气污染问题 也逐步显现，引起了人们的关注。8 0 年代开始美国、日本、加拿大和欧洲各国 的报纸杂志上频繁出现s b s 、b r i 和m c s 三个英文缩写，分别代表室内空气污 染引发的三种疾病名称，即病态建筑综合症( s i c kb u i l d i n gs y n d r o m e ，s b s ) 、 建筑相关疾病( b u i l d i n g - - r e l a t e dl l l n e s s ，b r i ) 和化学物质过敏症( m u l t i p l e c h e m i c a ls e n s i t i v i t y ，m c s ) 们。北大西洋公约组织在1 9 8 9 1 9 9 3 年间进行了来 自1 5 个国家的2 0 0 名专家参与的有关室内空气方面的调查研究，1 9 9 1 年 a s h r a e 与国际建筑研究学会( c i b ) 联合召开了首次健康建筑与i a q 国际会 议。在相关研究成果的基础上，世界卫生组织于1 9 8 9 年提出了空气有机污染物 的分类，指出包括沸点在5 0 1 0 0 。c 和2 4 0 - - 2 6 0 。c 之间的挥发性有机物( v o c ) ， 研究中采用的典型采样介质为t e n a x 、石墨碳黑或炭黑等具有较高吸附值的材 料，同时报道了各种v o c 的浓度分布，并得出了v o c 对人类危害的实验性结 果 1 1 1 0 目前国外室内空气污染研究主要包括以下几个方面： ( 一) 空气净化技术。由于许多室内空气污染现象已经存在，因此，如何通 过净化技术改善室内空气污染是国外室内污染问题的研究热点。目前，日本生产 的净化器大都不是采用单一技术手段而均采用复合式，常用的技术有过滤、静电、 吸附、催化、等离子体、负离子、增湿等技术。针对所需去除污染物的种类，将 各种技术进行了优化组合。 ( 二) 改善空调系统以解决室内空气污染问题。能源危机使得人们为了节能 而进一步提高建筑物的密闭性和绝热性，建筑物透气性变差，换气量变少，造成 室内空气中的污染物大大超过标准，如何处理节能和空气污染问题需要进一步的 研究。 ( 三) 防控室内空气二次污染。由于检测技术的不断提高，室内可检出的污 染物越来越多，既然室内环境中存在着各种各样的污染物，这些污染物是否会发 生反应而产生新的污染物，这些新的污染物会不会对人类的健康带来更大的危 害? 危害的程度有多高? 这些都是室内环境污染研究者需要解决的问题。 4 山东大学硕士学位论文 1 3 国内外相关法律法规及标准 1 3 1 国内相关标准 为了有效地控制室内空气污染，切实保障人民身体健康，我国相继出台了一 系列室内环境质量的标准，表1 1 是我国以前颁布的空气质量标准： 表1 1 室内空气质量的标准 t a b l e l 1s t a n d a r do fi a q 标准名称允许浓度标准号 居室空气中甲醛的卫生标准 0 0 8 m g m 3 g b t1 6 1 2 7 1 9 9 5 住房内氡浓度控制规范 10 0 b q m 3 g b t1 6 1 4 6 1 9 9 5 ( 新建房) 2 0 0 b q m 3 ( 已建房) 室内空气中氮氧化物卫生标准 o 1 0 m g m 3 g b t1 7 0 9 6 1 9 9 7 室内空气中二氧化碳卫生标准 0 1 0 g b t1 7 0 9 4 1 9 9 7 ( 2 0 0 0 m g m 3 ) 宰肉卒气中二氧化硫1 丁牛标准 0 1 5 m g m 3 g b t1 7 0 9 7 1 9 9 7 室内空气中细菌总数卫生标准4 0 0 0 c f u m 2g b t1 7 0 9 3 1 9 9 7 室内窄气中可吸入颗粒物卫牛标准 0 1 5 m g m 3 g b t1 7 0 9 5 1 9 9 7 室内牢气中臭氧卫牛标准 0 1 0 m g m 3 g b t1 8 2 0 2 2 0 0 0 但是，当时还没有制定一部综合性的室内环境空气质量标准。为此国家有关 部门进行了认真的组织和工作又制定了一些与室内环境有关的综合性标准，主要 有： 1 国家卫生部2 0 0 1 年9 月制定的室内空气质量卫生规范。 2 为了预防和控制新建、扩建、改建的民用建筑工程室内环境污染，国家 建设部2 0 0 1 年11 月2 6 日制定并发布，2 0 0 2 年1 月1 日实施的民用建筑工程 室内环境污染控制规范；对建筑工程室内氡、甲醛、苯、氨、总挥发性有机化 合物含量的控制指标作了规定。这是我国第一部控制室内环境污染的工程建设强 制性标准。 3 国家环保局2 0 0 1 年制定的室内环境质量评价标准。 4 2 0 0 1 年1 2 月国家质量监督检验检疫局、卫生部和国家环保局制定的室 内空气质量标准。 其中，民用建筑工程室内环境污染控制规范g b 5 0 3 2 5 2 0 0 1 ( 注：2 0 0 6 年 山乐大学硕士学位论文 又进行了修订) 是我国建筑工程控制规范中第一次涉及室内空气污染控制。在此 之前，由于建设单位很难介入室内环境污染和建材卫生标准的制定和管理，其他 部门在制定这类标准时，也很少听取建设单位的意见，因此尽管早就有了建材放 射性、聚乙烯缩甲醛胶粘齐j j ( 1 0 7 胶) 甲醛含量、人造板甲醛含量和室内空气中氡、 甲醛等有害物质限量标准，但这些标准要么材料指标不合理，互相矛盾，要么只 考虑室内空气指标，不管材料和工程是否能达到规定要求，加上检测方法混乱， 无法实际操作，致使标准形同虚设，对日益严重的室内空气污染无能为力。更为 严重的是，即使选用有害物质含量合格的建筑装修材料，严格按要求施工，也会 在脱离建筑正常通风换气条件，关闭门窗2 4 小时的不合理检测条件下被测定为 室内空气污染超标。这样一来，给建设单位造成很多麻烦，给正常的建筑市场秩 序造成混乱【1 2 1 。g b 5 0 3 2 5 2 0 0 1 较好的解决了这些问题。 1 3 2 国9 1 $ g 关法律法规 国外对装修引起的室内空气污染的研究早于我国，已经建立了相对比较完备 的法律及各项污染物的卫生标准。美国e p a 和“美国测试和材料协会 ( a s t m ) 对如何健康地使用建筑装修材料和室内产品都有明确的规定。1 9 7 3 年，日本制定 了关于限制有害物质的家庭用品的法律，由厚生省指定加以限制禁止使用的 有害物质，制定含有害物质的家庭用品的控制标准，并负责家庭用品安全的监督和 指导。欧洲联盟“议会管理委员会 ( c o u n c i ld i r e c t i v ec o m m i t t e e8 9 1 0 6 ) ，负责 执行会员国与建筑产品相关法律、管理条例和管理规定。德国在建筑装修和室内 产品的管理方面最为成功，自1 9 7 8 年发布了世界上第一个环境标志“蓝色 天使”以来，世界上已有2 0 多个国家和地区对建筑、装修材料实行了环境标志， 如瑞典对室内建筑材料实施安全标签制，丹麦、挪威制定了“健康建材”标准，规 定涂料、油漆等在使用说明上除标明性能外，还必须标明健康指标。这些举措已 成功用在建筑材料和室内产品的管理方面，并被其他国家所借鉴，正是由于制定 了大量较完备的法律规范，使得国外目前可以较好地从源头控制室内空气污染。 f 1 3 1 6 山东大学硕士学位论文 1 4 本文研究的意义目的 研究室内空气污染具有及其重要的意义，其主要原因有以下几点： 1 室内环境是人们接触最频繁、最密切的环境之一。随着人们工作、生活 和居住条件的大幅度提高，建筑、装饰装修、家具和现代家电与办公器材造成的 室内环境污染，已成为人类健康的一大杀手。人们在室内接触有害物质的种类和 数量比以往明显增多，室内空气质量的优劣直接关系到每个人的健康，尤其是老 弱病残幼孕等体弱人群，室内空气质量对他们更为重要。 2 由于我国关于建筑装修引起室内空气污染的研究起步较晚，对于室内空 气污染方面的研究还处于探索阶段，与国外相比，技术相对落后。尽管近年来， 我国在室内空气污染检测防治方面的各项研究取得了显著发展，并且不断改善施 工工艺，完善室内空气质量相关法规，但是室内空气污染问题仍然十分严峻，由 于室内空气污染引起的事故时有发生，加强对建筑装修导致空气污染的系统研 究，将有助于了解居室或其它建筑物内的空气污染状况及其对人体健康的影响情 况，向建筑、装修材料和其它室内用品生产的单位，提供其释放有害物质及危害 人体健康的资料，促进绿色建材的研制和开发。同时，为制定室内空气的相关卫 生标准提供依据，促进检测、评价建筑装修材料的机构的建立和发展，对建筑室 内设计、建筑材料的选择、施工工艺的改进、施工管理的加强等方面都有着指导 作用，及时地将研究成果投入生产管理，对于促进我国装饰装修行业的发展，保 证广大人民群众的身体健康都有着重要意义。 1 5 本文研究的内容 主要针对民用建筑工程( 无论是土建还是装修) 的室内空气污染，不包括室 外，也不包括诸如水塔、蓄水池等构筑物，以及医院手术室等有特殊卫生净化要 求的房间。本文所称室内空气污染指由建筑主体材料和装修材料产生的室内空气 污染，至于工程交付使用后的生活环境、工作环境等室内空气污染问题，如由燃 烧、烹调和吸烟等所造成的污染不在本文讨论范围。 本文研究内容如下： ( 1 ) 通过对室内空气中主要污染物甲醛、氨、苯、总挥发性有机化合物 7 山东大学硕士学位论文 ( t v o c ) 、氡的检测分析，得出其对室内空气品质的影响，探讨室内装修影响 室内空气品质的主要因素； ( 2 ) 研究室内空气中主要污染物的年变化规律，为住户提供最佳的装修时间 及安全入住时间，指导人们有效控制室内空气污染，享受健康生活。 山东大学硕士学位论文 第2 章室内空气品质 2 1 室内空气品质定义 室内空气品质( i n d o o r a r i q u a l i y t ，t a q ) 是指在某个具体的环境内，空气中某 些要素对人群工作、生活的适宜程度，是为反映人们具体要求而形成的一种概念 【1 4 1 。良好的室内空气环境应是一个为大多数室内成员认可的舒适的热湿环境，同 时也能够为室内人员提供新鲜宜人、激发活力并且对健康无负面影响的高品质空 气，以满足人体舒适和健康的需要【1 5 1 。 近2 0 年来，室内空气品质的定义经历了许多变化【1 6 】。最初，人们把室内空 气品质几乎完全等价为一系列污染物浓度的指标。近年来，人们认识到这种纯客 观的定义已经不能完全涵盖l h q 的内容，于是，对室内空气品质的定义进行了 不断的发展。 在1 9 8 9 年室内空气品质讨论会上，丹麦哥本哈根大学教授p 0 f n a g e r 提出： 品质反映了满足人们要求的程度，如果人们对空气满意，就是高品质；反之，就 是低品质。英国的c i b s e ( c h a r t e r e di n s t i t u t eo fb u i l d i n gs e r v i c e se n g i n e e r s ) 认为： 如果室内少于5 0 的人能觉察到任何气味，少于2 0 的人感觉不舒服，少于1 0 的人感到粘膜刺激，并且少于5 的人在不足2 的时间内感到烦躁，则可认为 此时的室内空气品质是可接受的【1 7 1 。这两种定义的共同点是都将室内空气品质完 全变成了人们的主观感受。 近年来，在a s h a r e 标准6 2 1 9 8 9 r 中首次提出了可接受的室内空气品质 ( a c c e p t a b l ei n d o o r a i rq u a l i t y ) 和感受到的可接受的室内空气品质( a c c e p t a b l e p e r c e i v e di n d o o ra i rq u a l i t y ) 等概念【1 8 】。其中，可接受的室内空气品质的定义如下： 空调房间中绝大多数人没有对室内空气表示不满意，并且空气中没有己知污染物 达到了可能对人体健康产生严重威胁的浓度。感受到的可接受的室内空气品质定 义如下：空调房间中绝大多数人没有因为气味或刺激性而表示不满。它是达到可 接受的室内空气品质的必要而非充分条件。由于有些气体，如氡、一氧化碳等没 有气味，对人也没有刺激作用，不会被人感觉到，但却对人危害很大，因而仅用 感受到的室内空气品质是不够的，必须同时引入可接受的室内空气品质。 a s h a r e 标准6 2 1 9 8 9 r 中对i a q 的描述相对于其它定义，最明显的变化是 o 山东大学硕士学位论文 它涵盖了客观指标和人的主观感受两个方面的内容，比较科学和全面。例如， c i b s e 便指出自己的相关定义中，没有考虑到诸如电磁波等无异味，但可能对人 体有潜在危害的物质。这从某种意义上也反映了大多数组织和学者对a s h a r e 标准6 2 1 9 8 9 r 中两类定义的认同。 2 2 影响室内空气品质的因素 室内空气品质是系列因素综合作用的结果，这些因素包括：室内污染源及 其散发强度、室外空气质量、建筑围护结构及通风系统设计等。目前，关于室内 空气品质影响因素的研究着重有以下几个方面： ( 一) 室内污染物的影响 室内污染物是引起室内空气品质问题的主要原因，其主要来源是建筑材料和 装饰材料、燃料燃烧、烹饪、吸烟、家用化学品等。广义上的污染物包括固体颗 粒、微生物和有害气体，其中微生物多依附于固体颗粒或液滴传播。颗粒污染物 根据其粒径的大小，分别会感染人体的呼吸道和肺部。附着在颗粒上传播的各种 微生物和菌类也会造成呼吸道感染，产生如流行性感冒、结核等症状。气态污染 物种类繁多，除h n 3 、c o 、c 0 2 、氮氧化物和氨等人们熟知的气体之外，还有 甲醛等挥发性有机化合物。一般认为它们会对人体的呼吸系统、心血管系统及神 经系统有较大影响，有些甚至还会致癌【1 9 1 。但是，根据测定，室内的有害气体有 数百种，将它们跟人体的不适感科学地联系起来是一项长期而艰苦的工作。另外， 许多调查都显示，即使人们抱怨很频繁，在很多情况下并没有哪一种污染物单独 超标。这一结果的最好解释是由于多种而不是单独某一种污染物的影响才导致了 对i a q 的抱怨，同时也使得人们对现有污染物浓度指标的科学性和全面性提出 怀疑。 固体颗粒污染除从室外和空调系统带入外，室内的燃料燃烧、二次扬尘等也 是其产生的原因。各种微生物污染大多跟室内湿度和空调系统凝水等状况有关。 当前人们主要采用避免扬尘、增加过滤、控制湿度等方式来避免这方面的污染。 相对而言，气态污染物的产生要复杂得多。除室外带入外，室内人体的新陈代谢 会产生c 0 2 和一些异味，建材、装饰材料会散发出n h 3 、氡以及甲醛、苯等挥 l o 山东大学硕士学位论文 发性有机化合物。对目前来说，调查室内有哪些主要污染源，了解各个污染源产 生的污染强度有多大，研究污染物间如何相互作用等是解决室内空气污染的关键 【2 0 l 。从传统上来讲，控制污染源是避免污染的最好方式，但对有害气体的污染控 制很难采用这种方式，这就需要研究污染物的释放规律，以利于采用其他手段。 ( 二) 通风气流组织 在暖通空调系统的设计中，与室内空气品质关系十分密切的就是气流组织的 设计。气流组织设计得好，不仅可以将新鲜空气按质按量地送到工作区，还可及 时地将污染物排出，大大提高室内空气品质。 近年来，建筑空间日趋复杂化、大型化和多样化，设计人员在传统的设计方 法下，难以预料不同通风方式下的气流组织情况，因而导致室内空气分布不合理 的现象大量存在，这是产生室内空气品质问题的一个很重要的原因。随着计算机 的发展，利用计算流体力学对气流组织进行数值模拟的方法应运而生，用于分析 速度场、温度场、污染物浓度场等。目前，国外数值模拟方法在暖通空调领域应 用较多，国内也正在开展此种方法的研究。 ( 三) 新风问题 新风量和新风清洁程度是新风问题中的两个方面。新风量大小是空调设计规 范中有关i a q 考虑最多的一个问题。在a s h a r e 标准6 2 1 9 8 9 r 中，认为用以 确定新风量的污染物来自人员和室内气体污染源两个方面，这说明传统的仅根据 人员数来确定新风量的设计会导致新风不足。新风清洁程度近来也受到人们的关 注，国内有些学者提出新风三级过滤的设想。需要指出的是，目前新风过滤主要 考虑室外颗粒污染物的去除，而室内空气品质更多的是受室内气体污染物的影 响，因此，新风三级过滤对i a q 问题的解决到底起多大作用，仍然有待进一步 的讨论。 第3 章室内空气污染物分析 3 1 室内环境的污染物分类 室内环境污染物按其来源可以分为以下几类： 1 室内装修材料及家具的污染。这些是造成室内空气污染的主要因素，油 漆、胶合板、刨花板、泡膜填料、内墙涂料、塑料贴面等物品均会挥发甲醛、苯、 甲苯、氯仿等有害气体，且具有一定的致癌性。 2 无机建筑材料的污染。例如，北方地区在冬季施工中，为了改善混凝土 的防冻性能而加入尿素，在建筑的使用中会渗出有毒气体氨气。由地下土壤和建 筑物墙体材料和装修石材、地砖、瓷砖中的放射性物质释放的氡气污染。 3 室外污染物的污染。室内空气来自室外，当室外空气受到污染后，污染 物通过门窗直接进入室内，影响室内空气质量。特别是居住在工厂周围，公路附 近的建筑受到这种危害最大。 4 燃烧产物造成的室内空气污染。做饭和吸烟是室内污染的主要污染，厨 房中的油烟和香烟中的烟雾成分极其复杂，目前已分析出3 0 0 多种不同物质，它 们在空气中以气态、气溶胶态存在，其中气态物质占9 0 ，许多物质具有致癌 性。 5 人体自身的新陈代谢及各种生活废弃物的挥发成分也是造成室内空气污 染的一个原因。人在室内活动，除人体本身通过呼吸道、皮肤、汗腺可排出大量 污染物外，其它日常生活，如化妆、洗涤、灭虫等也会造成空气污染。因而，当 房间内人数过多，通风不畅时，会使人疲倦、头昏。此外，人在室内活动时会增 加室内温度，促使细菌、病毒等微生物大量繁殖。 从污染属性上来看，室内环境污染通常可以分为三大类： 1 物理性污染，如噪声、电磁波、电离辐射。 2 化学性污染，如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、氨、甲醛、 苯及其它挥发性有机物等。 3 生物性污染，各种病原菌及寄生虫等【2 1 2 2 1 。 虽然室内环境污染物的种类繁多，但从建筑工程室内环境污染控制的角度 看，由建筑材料、装修材料产生的室内空气污染，才是我们应该关注的重点对象。 1 2 山东大学硕士学位论文 3 2 建筑材料和装饰材料污染 室内环境是由建筑材料和装修材料所围成的与外环境隔开的微小环境，这些 材料中的某些成分对室内环境质量有很大影响。例如，有些石材和砖中含有高本 底的镭，镭可蜕变成放射性很强的氡，能引起肺癌。很多有机合成材料可向室内 空气中释放许多挥发性有机物，如甲醛、苯、甲苯、醚类、酯类等污染室内空气， 有调查显示室内空气中可以检测出5 0 0 多种有机化学物质，其中2 0 多种有致癌 或致突变作用。这些物质的浓度有时虽然不高，但在它们的长期综合作用下，可 使居住在被这些挥发性有机物污染的室内人群出现不良建筑物综合症、建筑物相 关疾患等疾病。尤其是在装有空调系统的建筑物内，由于室内污染物得不到及时 清除，就更容易使人出现这些不良反应及疾病，下面举出几种常用建筑材料和装 修材料对室内环境空气品质的影响。 ( 一) 无机非金属建筑主体材料和装修材料 无机非金属建筑主体材料和装修材料包括砂、石、砖、瓦、水泥、混凝土、 混凝土预制构件、新型墙体材料、石材、建筑卫生陶瓷、石膏板、吊顶材料、无 机瓷质砖粘接剂等，这类材料比较突出的问题是放射性问题，有的建筑材料含有 超过国家标准的y 辐射。由于取材地点不同，各种建筑材料的放射性也各不相同， 有些石材、砖、水泥和混凝土等材料中含有高本底的镭，镭可蜕变成氡，通过墙 缝、窗缝等进入室内，造成室内空气中氡的污染。g b 5 0 3 2 5 2 0 0 1 中对这类材料 内照射指数( i r a ) 和外照射指数( i 。) 进行了规定，对于建筑材料要求i r a 和i ， 都不得大于l ，其中内照射指数是指建筑材料中天然放射性核素镭- - 2 2 6 的放射 性比活度，除以标准规定的限量2 0 0 而得的商，外照射指数是指建筑材料中天然 放射性核素镭- - 2 2 6 、钍- - 2 3 2 、和钾- - 4 0 的放射性比活度，分别除以各自单独 存在时标准规定的限量而得的商之和，即 i 产一c r o i - 鱼+ 旦 7 3 7 02 6 04 2 0 0 式中c m , 、c t h 、c k 分别为镭2 2 6 、钍一2 3 2 、和钾4 0 的放射性比活度。对于 装修材料的放射性指标规定见表3 1 表3 1 无机非金属装修材料放射性指标限量 测定项目限量 a b 内照射指数i r a1 01 3 外照射指数i ，1 31 9 i 类民用建筑工程必须采用a 类材料，i i 类民用建筑工程宜采用a 类材料， 当a 类和b 类混合采用时应按照下式计算使用量： 毛i r a i l i - t i 1 3 式中f i 是第i 种材料总用量中所占的份额( ) ：i r 。j 是第i 种材料的内照射指 数；i y i 是第i 种材料的外照射指数。 ( 二) 人造木板及饰面人造木板 家庭装修中板材是被大量使用的装饰材料之一。人造板材在生产过程中需要 加入胶粘剂进行粘结，家具的表面还要涂刷各种油漆。这些胶粘剂和油漆中都含 有大量的挥发性有机物，在使用这些人造板材和家具时，这些有机物就会不断释 放到室内空气中。含有聚氨酯泡沫塑料的家具在使用时还会释放出甲苯二异氰酸 酯( t d i ) ，造成室内空气的污染。许多的调查都发现，在布置新家具的房间中 可以检测出较高浓度的甲醛、苯等几十种有毒化学物质。居室内的居民长期吸入 这些物质后，可对呼吸系统、神经系统和血液循环系统造成损伤。另外、人造板 家具中有的还加有防腐、防蛀剂如五氯苯酚，在使用过程中这些物质也可释放到 室内空气中，造成室内空气的污染。g b 5 0 3 2 5 2 0 0 1 中对人造板材的环境指标等 级和甲醛平衡浓度及含量限值有明确的规定，见表3 2 和3 _ 3 。 表3 2 环境测试舱法测定游离甲醛释放量限量 类别 限量( m g m 3 ) e l 0 1 2 1 4 山东大学硕士学位论文 表3 3 穿孔法测定游离甲醛含量分类限量 类别限量( m g 1 0 0 9 ，干材料) e l 9 0 e 2 9 0 ，3 0 o 规范规定i 类民用建筑工程必须采用e l 类材料，i i 类民用建筑工程宜采用 e l 类材料，当采用e 2 类材料时，直接暴露于空气的部位应进行表面涂覆密封处 理。 ( 三) 涂料 按涂料的状态分类，一般建筑涂料分为溶剂型涂料、水溶性涂料、乳液型涂 料和粉末型涂料等。涂料的组成通常包括膜物质、颜料、助剂以及溶剂，涂料的 成分十分复杂，含有很多有机化合物。成膜材料的主要成分有酚醛树脂、酸性酚 醛树脂、脲醛树脂、乙酸纤维剂、过氧乙烯树脂、丁苯橡胶、氯化橡胶等。这些 物质在使用过程中可以向室内空气中释放甲醛、氯乙烯、苯、甲苯二异氰酸酯、 酚类等有害气体。溶剂型涂料所使用的溶剂也是污染空气的重要来源，这些溶剂 基本上都是挥发性很强的有机物质，这些溶剂原则上不构成涂料，也不应留在涂 料中，其作用是将涂料的成膜物质溶解分散为液体，以使之易于涂抹，形成固体 的涂膜，但是，当它的使命完成以后就要挥发在空气中。因此涂料的溶剂是室内 重要的污染源。刚刚涂刷涂料的房间空气中可检测出大量的苯、甲苯、乙苯、二 甲苯、丙酮、醋酸丁酯、乙醛、丁醇、甲酸等5 0 多种挥发性有机物。涂料中的 颜料和助剂还可能含有多种重金属如铅、铬、镉、汞、锰以及砷、五氯酚钠等有 害物质，这些物质也可对室内人群的健康造成危害。 涂料中有机化合物的限量见表3 4 、3 5 。 表3 4 室内用水性涂料中挥发性有机化合物( v o c s ) 和游离甲醛限量 测定项目限量 v o c s ( g l ) 2 0 0 游离甲醛( g k g ) 0 1 山东大学硕士学位论文 表3 5 室内溶剂型涂料中挥发性有机化合物( v o c s ) 和苯限量 涂料名称 v o c s ( g l )苯( g k g ) 醇酸漆 5 5 05 硝基清漆7 5 0 5 聚氨酯漆7 0 0 5 酚醛清漆5 0 05 酚醛磁漆 3 8 05 酚醛防锈漆2 7 0 5 其他溶剂型涂料 6 0 0 5 ( 四) 胶粘剂 胶粘剂包括聚醋酸乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩甲醛、氯乙烯、 醛缩脲甲醛、合成橡胶胶乳、氯丁胶、合成橡胶胶水等。胶粘剂在建筑、家具的 制作中都有广泛的应用，胶粘剂对周围空气的污染是比较严重的，在使用过程中 可以挥发出大量有机化合物，主要种类有甲酚、甲醛、甲苯、乙醛、乙苯、苯乙 烯、丙酮、甲苯二异氰酸盐、环氧氯丙烷、乙烯醋酸酯等。各种胶粘剂中挥发性 有机化合物、苯、游离甲醛的限量见表3 6 ，3 7 。 表3 6 室内用水性胶粘剂中挥发性有机化合物( v o c s ) 和游离甲醛限量 测定项目限量 v o c s ( g l ) 5 0 游离甲醛( g k g ) 1 表3 7 室内用溶剂型胶粘剂中挥发性有机化合物( v o c s ) 和苯限量 测定项目限量 v o c s ( g l ) 5 0 游离苯( g k g ) l 1 6 山东大学硕士学位论文 第4 章室内空气中主要污染物的来源及危害 4 1 甲醛的来源及危害 甲醛( f o r m a l d e h y d e ) 是一种无色、易溶于水、具有强烈刺激性气味的气体， 略重于空气。甲醛是一种挥发性有机化合物，污染源很多，污染浓度也较高，是 室内环境的主要污染物之一。 自然界中的甲醛是甲烷循环中的一个中间产物，背景值很低。城市空气中的 年平均值大约为0 0 0 5 - 一0 o l m g m 3 ，一般不超过o 0 3 m g m 3 。甲醛有多种来源，室 外可来自工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等：室内则主要来源于建筑材料、装 饰物品和生活用品等化工产品，以及燃料和烟叶的不完全燃烧。具体地说，室内 空气中的甲醛主要来源于以下几个方面【2 3 】： ( 1 ) 室内装饰所用的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等人造板材。 因为甲醛胶具有较强的粘合性，还具有加强板材的硬度及防虫、防腐的功能，所 以目前生产人造板材使用的胶粘剂是以甲醛为主要成分的脲醛树脂、三聚氰胺甲 醛树脂、酚醛树脂等，板材中残留的和未反应的甲醛会逐步向周围环境释放，是 形成室内空气中甲醛的主体。人造板材中甲醛的释放期一般为3 1 5 年，其释放 甲醛的大致原因有： 树脂合成时，残留在板材中的未参与反应的游离甲醛会逐渐向周围环境释 放。 树脂合成时，已参与反应生成不稳定基团的甲醛，在热压过程中又会释放 出来。 树脂合成时，吸附在胶体粒子周围己质子化的甲醛分子，在电解质的作用 下会释放出来，对室内空气造成污染。 ( 2 ) 用人造板制造的家具。一些厂家为了追求利润，使用不合格的板材，在 粘接贴面材料时再使用劣质胶水，加之制造工艺也不规范，致使其生产的家具产 品成了一个小型废气排放站。 ( 3 ) 含有甲醛成分并有可能向外界散发的其他各类装饰材料，比如贴墙纸、 贴墙布、化纤地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等。 ( 4 ) 甲醛还可以来自化妆品、清洁剂、杀虫剂、消毒剂、防腐剂、印刷油墨、 1 7 山东大学硕士学位论文 纸张、纺织纤维等多种化工轻工产品；燃料、香烟燃烧后也会散发甲醛。 甲醛不仅大量存在于多种装饰物品中，也可来自建筑材料，主要是由脲醛树 脂制成的脲一甲醛泡沫树脂隔热材料( u f f i ) 。这种材料隔热性能良好，制成预 制板作为建筑物的维护结构，能维持室内温度不至于受室外气温的影响。国外的 可移动房屋就是大量使用u f f i 作为建筑材