（环境科学专业论文）新装修居室中木质板材甲醛释放规律研究.pdf

a b 翻r a c t a b s t r a c t n o w a 出l y si n t e o rd e c o r a t i o ni sp o p u l a r ；h o w e v e le x c e s s j v eu s eo fd e c o r a t j v e m a t e r i a l s ，e s p e c i a l l yf o r b l o c k b o a r d ，p o s s i b l yi n d u c e se x t e n s i v ei n d o o rf b 叻a l d e h y o e ( h c h o ) p o l l u t i o nw h i c hd o e sh a 咖t op e o p l e sh e a h h i ti ss i g n i f i c a n tt o r e s e a r c ht oi n d o o rh c h od 0 1 l u t i o ni n d u c e db vb l o c k b o a r d t h ec l u eo ft h i sd i s s e r t a t i o ni si n v e s t i g a t i n ga n dd e t e c t h l gt h ea c t u a lc o n d i t i o n so f i n d o o rh c h op o l l u t i o n ，s t u d y i n go nh c h oe m i s s i o nf 幻mb l o c k b o a r d ，f o u n d i n g h c h oe m i s s i o nm o d e io nb l o c k b o a r d ，t h em e a s u r e so fc o m m l i i n gi n d o o rh c h o p o l l u t i o n t bu n d e r s t a n dt l l es i t u a t i o n sa b o u ti n t e r i o rd e c o r a t i o na n di n d o o rh c h 0p o l l u t i o n ， m ep a p e ra n a l y z e dt i l r o u 曲m ei s s u a n c eo fq u e s t i o 衄a i f e sa n dt h er e s i d e n t i a lp a no f t h es j t ea n a 】y s i st e s t t h er e s u l ts h o w st h a tt h eu s e d 】o wp r j c eb l o c k b o a r di ni n t c r i o r d e c o r a t i o n 、a i s oa m o u n tu s e do v e r s i z e d c a u s e st 1 1 em a i nr e a s o nw h i c hi n d o o rh c h o e x c e e d st h es t a n d a r d i nm en e w l v d e c o r a t e dh o u s e s t 1 1 er e s u l ts h o w s 廿1 a ti n8 0 p e r c e m so fm em e a s u r e dh o u s e st h ec o n c e n t r a t i o no fi n d o o rh c h oe x c e e d st h e s t a n d a r d t h ea v e r a g ec o n c e n n a t i o ni s1 6t i m e sh i g h e rt h a nt 1 1 es t a n 出帕，w h i 】et h e m a ) 【i m u me x c e e d s3t i l n e s t h er e s u l ta l s os u g g e s t st h a tt h eb i o c k b o a r dp r i c ei s9 0 ( y i j a i l s h e e t ) a b o v e ，t h ed e c o r a t i o na m o u n to fb l o c k b o a r du s e sa b o u tt h e1 0 0 m h o u s i n gn o tt os u r p a s s3 0 ：i tc l o s ec o r r e l a t ce d u c a t i o nl e v e la n dm ei n c o m el e v e lf o r s u r v e y o r sw i t ht h ec o g n i t i o nc o n d i t i o no fh c h op o l l u t i o na n dm ee x p e n s e t e n d e n c y f o rh c h 0e m i s s i o nf r o mw o o d b a s e db o a r d s 、t h es c a l ec o l l o c a t i o nm e t h o da n d t h ec n v i r o n m e n t a lc h a m b e rw a sa d o p t e df o r 也es i m u l a t e ds m d yo ne m i s s i o nr u l eo f h c h o 仃o mt h ee x p e r i m e n tp i e c e sw i t ht h ec h a n g e so ft ，r ha n da e r i tw a sf o u n d i nt h es t u d y 廿l a ta tf i x e dta 1 1 dr h ，w i t l lj n c r e a s eo fa e r ，伽eb a l a j l c ec o n c e n t r a t j o n o f h c h oi nc h a m b e rd e c r s e s ，a n di t sv 0 1 a t i l i z i n gr 8 t ei n c r e a s e s t h ec o n c e n t r a t i o n w o u i dd e c r e a s et ob e i o wt 1 1 en a t i o n a is t a l l d a r d sw h e na e ri si o h a tf i x e da e r a n dr h ，w i t hi n c r e a s eo f t e m p e r a t u r e ，m eh c h ob a l a n c ec o n c e n t r a t i o na n dv o l a t i l i z i i a b s 廿a c t i n gr a t ei nc h a r n b e ri n c r e a s e b e c a u s eh c h o i sw a t e 卜s o i u b i i h y ，a t 血e da e ra 1 1 dt ， t h eb a l a n c ec o n c e n 仃a t i o no fi tj n c r e a s e sw i t hi n c r e a s eo fr h t0 rr h sa m e n d a b l e v a i u ew a se d u c e da c c o r d i n gt oe x p e r i m e n t a ir e s u i t s t a k e 也e1 a wo fc o n s e r v 撕彻o fm a n e ra 1 1 dt 1 】eg a sd i 行h s i o n 九j 1 ea s 山et 】1 e o r y b a s i s ，w i t ht 1 1 ee n v i r o m e n t a ic h a m b e re x p e r i m e n t s ，o b t a i n st ob ea b l et of o r e c a s t w e l l 廿l eb i gc i r c u i tb o a r dt 1 1 eh c h os e n d i n go u te q 伍l j b r j 啪c o n c e n t r a t j o nm o d e l ，i t c a na n a i y z es e v e m if a c t o r s ，f o re x a m p i et ，r h ，a e r ，a n dt h ei o a d i n gf a c t o r ，t o i n n u e n c eo f t l l eh c h oe m i s s i o n f i n a i l v ，t h ec o n t r 0 im e m o d sf o rh c h op o l l u t i o nw e r es u m m a r i z e d 行o mt h r e e a s p e c t sf o rt h es o u r c eo fp 0 1 l u t i o nc o n 仃o l ，t h es c i e n t m ca 1 1 dr a t i o n a li n t c r i o r d e c o r a t i o na 1 1 dt l ec h a n g ei n d o o re n v i r o n m e n tf a c t o rr e g u i a t i o nh c h o p o i l u t i o n k e y w o r d s ： f o m a i d e h y d e ( h c h o ) b l o c k b o a r d ，e n v i r o n m e n t a ic h 哪b e r e n v h d n m e n t a lf a c t o r ， e m i s s i o nr u l e ，e m i s s i o nm o d e l i i i 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫捕、数字化或其它手段保存论文i 学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：韶 矽5 年岁月l 口 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 解密时间：年 月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下 ：内部5 燕( 最长5 年，可少于5 年) 秘密1 0 年( 最长1 0 年，可少于】0 年) 机密2 0 年( 最 圭2 0 年，可少丁2 0 年) 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 曲本人承担。 学位论文作者签名：茴芟i 珈6 年 月弓1 日 第一章引言 第一章引言 第一节研究背景 1 1 1 装饰装修材料产生的污染 现代人8 0 9 0 的时间都在室内度过，室内装修随着人们生活水平的提 高也变得如火如荼，作为室内装修必不可少的各种涂料、木质板材、油漆等用 量也大幅度增加，而这些材料都不可避免的会释放各种污染物1 1 】 有研究表明1 2 许多地方室内空气中的污染物浓度要高于室外2 5 倍，因此室内装饰装修材料 造成的室内空气污染，已引起人们的极大关注。 装饰装修材料是指用于建筑物表面( 墙面、柱面、地面及顶棚等) 起装饰 效果的材料，也称饰面材料。一般它是在建筑主体工程( 结构工程和管线安装 等) 完成后，在最后进行装饰装修阶段所使用的材料。 用于装饰的材料很多，例如木质板材、地板砖、地板革、地毯、壁纸、挂 毯等。随着建筑业的发展以及人们审美观的提高，各种新型的建筑材料和装饰 材料不断涌现。人们的居住环境是由建筑材料和装饰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。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。下表1 1 【3 】列出了几种常用装 饰材料对室内环境空气质量的影响。 表1 1 各种不同建材排放的污染物 室内主要污染物建材名称 酚醛树脂脲醛树脂 甲醛涂料( 含醛类消毒、防腐剂水性涂料) 复合木材( 纤维板，细术工板，刨花板等各种贴面板，密度板) 壁纸壁布家具人造地毯泡沫塑料胶粘剂 氨高碱混凝土膨胀剂一水泥加快强度剂( 含尿素混凝土防冻剂) v o c涂料中的溶剂、稀释剂、胶粘剂、防水材料、壁纸和装饰品等 氡砖石、水泥、建筑陶瓷、卫生洁具 第一章引言 由此可见，很多装饰装修材料都含有种类不同、数量不等的各种污染物。 其中大多数是具有挥发性的，可造成较为严重的室内空气污染，通过呼吸道、 皮肤、眼睛等对室内人群的健康产生很大的危害。 在这些室内空气污染物中，甲醛与其他室内有机污染物相比，其来源与影 响在装饰装修室内环境中最为突出，也因此引起人们广泛的重视。造成室内甲 醛污染的主要原因是装修时使用大量木质板材，由于人造板材及人造板家具是 室内装饰装修的重要组成部分，人造板材在生产过程中需要加入胶粘剂进行粘 结，而这些人造木质板材使用的脲醛树脂等胶粘剂，会释放大量甲醛，引起室 内甲醛污染，严重危害人体健康。 1 1 2 甲醛的来源及危害 1 1 2 1 甲醛的来源 甲醛分子式为h c h o ，又称蚁醛，是无色有强烈刺激性气味的气体，分子 量3 0 0 3 ，气体的相对密度1 0 6 7 ( 空气中) ，略重于空气，易溶于水、醇和醚， 水溶液的最高含量可达5 5 ，其3 0 4 0 的水溶液称为福尔马林液【9 l 。甲醛 易聚合成多聚甲醛，其受热易发生解聚作用，并在室温下可缓慢释放甲醛。 甲醛是一种来源广泛的空气污染物，自然界中的甲醛是甲烷循环中的一个 中间产物。背景值低，一般小于o 0 3 m m 3 ，城市空气中甲醛平均浓度约为 0 0 0 5 o 0 1 m g m 3 。但是有大量研究表明【2 】，新装修居室内甲醛普遍超标，造 成室内甲醛污染的主要来源是装修材料及新的组合家具；而罪魁祸首是人造板 材的粘合剂预热、潮解时甲醛释放出来，成为室内最主要的甲醛释放源。此外， 各种纺织品也会释放少量的甲醛，成为甲醛污染源之一。 甲醛因其化学反应强烈，价格低廉，在一百多年前就广泛用于工业生产， 但腺醛树脂粘合板材发明之初并没有得到大量而广泛的使用，可是由于其具有 反应性能活泼、价格低廉等优良的特性，越来越引起人们的广泛注意和大量使 用。甲醛在化工工业上的用途主要是作为生产树脂的重要原料，例如脲醛树脂、 三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂等，这些树脂主要用作粘合剂和涂料中的基料。 我国脲醛胶树脂的年产量为4 0 万吨，约占整个人造板( 胶合板、刨花板和纤维 板) 用胶量的8 0 ，因此在室内装修中大量人造板材的使用使得甲醛成为一种 普遍存在的挥发性室内污染物。 2 第一章引言 1 1 2 2 甲醛的危害【8 】 甲醛是具有强烈刺激性的气体，是一种挥发性有机污染物，可经呼吸道吸 收，已被世界卫生组织确定为可疑致癌和致畸形物质。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、肝功能异常及免疫功能异常等， 可以分为以下三方面的危害： ( 1 ) 刺激作用 甲醛对人的眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用，这是它对皮肤粘膜的刺激 表现。甲醛可以跟人体的蛋白质相结合，其危害程度与它在空气中的浓度和接 触时间密切相关。长期接触低浓度的甲醛会引起流泪、打喷嚏、咳嗽甚至出现 眼结膜炎、鼻炎、支气管炎等。此外，甲醛还是致敏物质，它对皮肤有很强的 刺激作用，能引起皮肤过敏；低浓度的甲醛能抑制汗腺分泌，使皮肤干燥、开 裂。 ( 2 ) 毒性作用 甲醛能使蛋白质变性，对细胞具有强大的破坏作用。动物实验表明，大鼠 短期暴露于含有7 2 5 m g m 3 甲醛的空气中，可产生鼻黏膜组织的改变，如细胞 变性、发炎、坏死等。人类长期慢性吸入0 4 5 m g ，m 3 的甲醛，可导致慢性呼吸 道疾病的增加，出现肺功能显著下降、头疼、衰弱、焦虑眩晕、神经系统功能 降低等症状。 ( 3 ) 致癌作用 甲醛是导致癌症、胎儿畸形和妇女不孕症的潜在威胁物。流行病学家发现 长期接触高浓度甲醛的人，可引起鼻腔、口、咽喉部癌、消化系统癌、肺癌、 皮肤癌和白血病，还发现甲醛能在实验室里诱发许多微生物的基因突变。在1 9 9 5 年，甲醛被国际癌症研究机构( i a r c ) 确定为可疑致癌物，目前，世界卫生组 织( w h o ) 和美国环境保护局( e p = a ) 也将甲醛列为潜在危险致癌物与重要的 环境污染物。 通常情况下，人们在居室内接触的一般为低浓度的甲醛，但长期接触低浓 度甲醛，虽然引起的症状强度较弱，但也会对人的健康有严重的影响。赵淑华， 李景舜等【5 】研究了不同甲醛浓度的健康效应，见下表1 2 ： 第一章引言 表1 2 不同甲醛浓度的健康效应 浓度( m g m 3 ) 效应 浓度( m m 3 ) 效应 0 0 5脑电图改变 1 o 组织损伤 0 0 6眼刺激闽 6 o 肺部刺激 o 0 6 0 2 2嗅觉刺激阈6 0肺水肿 0 1 2上呼吸道刺激阈1 2 0死亡 0 4 5呼吸道疾病增加 因此，室内甲醛的污染已经在室内空气污染中排第一位，近几年来，相关 标准陆续建立，相关研究越来越多，人们也越来越重视室内甲醛污染。 1 1 3 甲醛相关标准 由于对甲醛危害的认识，国内外颁布的一系列室内空气质量相关标准用中 无例外都把甲醛作为一个重要的指标加以限制，有关标准如下表1 3 ： 表1 3 甲醛的国际现有相关法规标准 国家或组织 甲醛浓度( p g m 3 ) 来源 w h o1 0 0 ( 3 0 m i n ) w h o ( 1 9 8 7 ) 美国2 0u s e p a ( 1 9 9 6 ) 加拿大1 2 0h e a 蛐a n dw e 】f 抽c a n a d “】9 8 9 ) 澳大利亚1 2 0 芬兰1 5 0 ( s 3 ) 、7 0 ( s 2 ) 、3 0 ( s 3 ) f i s i a q ( 1 9 9 5 ) 德国1 2 0 b g a f l9 9 3 ) 新加坡 1 2 0 ( 0 1 p p m ) e n v ( 1 9 9 6 ) 中国香港1 0 0 ( s 3 ) 、5 0 ( s 2 ) 、3 0 ( s 1 )e h sc o n s u l t a n t sl i m n e d 中国8 0 ( o0 8 m g m 3 )居室空气中甲醛的卫生标准 g b t 】6 】2 7 1 9 9 5 此外，室内装饰装修材料种类繁多，它含有和释放出多种有害物质，是造 成室内空气污染的主要来源。为此2 0 0 1 年9 月，卫生部颁布了室内空气质量 卫生规范，木质板材中甲醛卫生规范等，同年11 月，建设部颁布了g b 5 0 3 2 5 2 0 0 l 民用建筑工程室内环境污染控制规范；1 2 月国家质检总局颁布了 4 第一章引言 g b l 8 5 8 0 1 8 5 8 8 2 0 0 1 及g b 6 5 6 6 2 0 0 l 等1 0 项室内装饰材料中有害物质 限量标准，这些标准都对甲醛释放量进行了规定。 人造板是造成室内空气中甲醛超标的主要原因，世界上不少国家都对人造 板的甲醛散发值做了严格的规定，国家标准是穿孔测试值必须小于1 0 m g 甲醛 1 0 0 9 板。还有，中华人民共和国国家标准实木复合地板规定：a 类实木复 合地板甲醛释放量小于和等于9 m 1 0 0 9 ；b 类实木复合地板甲醛释放量大于 9 m g 小于4 0 m g ，1 0 0 9 。另外国家环境标志产品技术要求一人造木质板材也规 定：人造板材中甲醛释放量应该小于o 2 0 m g m 3 ；木地板中甲醛释放量应该小 于0 1 2 m g m 3 。 根据自2 0 0 2 年1 月1 日起实施的室内装饰装修材料人造板及其制品中甲 醛释放限量国家标准的要求，直接用于室内的细木工板的甲醛释放量必须小 于每升1 5 m g ；甲醛释放量小于等于5 m g 的产品，必须经过饰面处理后方可允 许用于室内。规定同时要求，从2 0 0 2 年7 月1 日起，市场上停止销售不符合该 国家标准的产品。但是2 0 0 5 年 4 6 1 ，中国消费者协会发布了对北京市场上销售的 3 3 种牌号细木工板的比较试验报告，报告显示，甲醛释放量小于每升1 5 m g 的 只有1 个牌号的样本；在5 1 0 m g 的有8 个牌号的样本；在1 0 1 9 9 m g 的有1 4 个牌号的样本；而大于2 0 m 2 的有1 0 个牌号的样本。 以上可以看出，虽然有关甲醛的各类标准或规范己相继制定并实施，但是 现在板材市场仍然良莠不齐，还有即使板材甲醛达标，如果室内装修板材量使 用过大，也会导致室内甲醛超标。 1 1 4 板材的分类及品种 1 1 4 1 板材的分类 ( 1 ) 按材质分类：可分为实木板和人造板两大类，目前除了地板和门扇使 用实木板外，一般装修使用的板材都是人工加工出来的人造板。 ( 2 ) 按成型分类：可分为实心板、夹板、纤维板、装饰面板、防火板等。 1 。1 4 2 板材的品种 ( 1 ) 实木板 ( 2 ) 夹板：也称胶合板，行内俗称细芯板。由三层或多层一毫米厚的单板 5 第一章引言 或薄板胶贴热压制而成，是目前手工制作家具最为常用的材料。夹板一般分为 3 厘板、5 厘板、9 厘板、1 2 厘板、1 5 厘板和1 8 厘板六种规格( 1 厘即为l m m ) 。 ( 3 ) 装饰面板：俗称面板，是把实木板精密刨切成厚度为0 2 m m 左右的微 薄木皮，以夹板为基材，经过胶粘工艺制作而成的具有单面装饰作用的装饰板 材。它是夹板存在的特殊方式，厚度为3 m m 。装饰面板是目前有别于混油做法 的一种高级装修材料。 ( 4 ) 细木工板：行内俗称大芯板，是由两片单板中间粘压拼接木板而成。 细木工板的价格比细芯板要便宜，其竖向( 以芯材走向区分) 抗弯压强度差，但 横向抗弯压强度较高。可以做家具和包木门及门套、暖气罩、窗帘盒等。 ( 5 ) 刨花板：是用木材碎料为主要原料，再渗加胶水，添加剂经压制而成 的薄型板材。按压制方法可分为挤压刨花板、平压刨花板二类。此类板材主要 优点是价格极其便宜。其缺点也很明显：强度极差。一般不适宜制作较大型或 者有力学要求的家具。 ( 6 ) 密度板：也称纤维板，是以木质纤维或其他植物纤维为原料，施加脲 醛树脂或其他适用的胶粘剂制成的人造板材，按其密度的不同，分为高密度板、 中密度板、低密度板。 ( 7 ) 防火板：是采用硅质材料或钙质材料为主要原料，与一定比例的纤维 材料、轻质骨料、黏合剂和化学添加剂混合，经蒸压技术制成的装饰板材。 这里主要来了解一下本文的研究重点，即作为人造板材之一的细木工板【4 6 1 ， 俗称大芯板，由于价格相对便宜，性能较好，是家具制造、室内装饰装修等行 业需求量最大的种人造板材。据有关部门不完全统计，截止2 0 0 3 年底，我国 有各种规模的细木工板生产企业几千家，年总产量达到一千多立方。这些生产 企业中，设备先进、质量保证体系完备、产品质量合格率较高的占较小的比例， 大部分是个体家庭作坊式的，缺少专业技术人员和质量检验设备，产品质量极 不稳定。近年来，消费者对细木工板的质量投诉也一直居高不下。本文选择细 木工板来进行研究，因为制作过程中使用胶粘剂，而脲醛树脂胶粘剂( 甲醛的 主要来源) 相对于别的胶粘剂来说价格便宜且粘合结实。 1 1 5 板材中甲醛释放机理 尽管含有甲醛的各类装饰材料如壁纸、化纤地毯、泡沫塑料、油漆和涂料 6 第一章引言 等都可能向外界散发甲醛，但其散发量远远低于人造板材尤其细木工板的甲醛 散发量。从人造板材内释放甲醛主要是因为脲醛树脂、酚醛树脂等胶粘剂的使 用，虽然近年来对胶粘剂的改性，以及使用其它的胶粘剂，但是由于成本等原 因，我国板材的生产，尤其细木工板的生产9 0 以上仍采用脲醛树脂作为胶粘 剂，但是该树脂的耐酸性、耐水耐湿性、耐候性以及耐久性等性能都较差，在 板材的生产和使用过程中，会缓慢释放出甲醛气体，对人们的身体健康造成很 大危害。 有研究表明陆6 ，板材中甲醛散发主要有以下四个方面： ( 1 ) 木材本身散发出的甲醛：木材是人造板的集材，无论是单板制造胶合 板，用刨花制造刨花板，还是用纤维制造中密度纤维板，都需要对木材进行剖 解、分离和干燥，在这些过程中木材本身产生的甲醛会向外逸出。特别是在热、 水和酸的作用下，木材本身的降解会导致甲醛生成和外逸； ( 2 ) 胶粘剂中未参与反应的游离状甲醛：游离状甲醛通常是指存在于树脂 中未参与反应的甲醛，游离甲醛量因制胶时采用不同的配方和工艺而异，通常 在1 5 左右； ( 3 ) 热压时未完全固化产生的甲醛：在制胶结束时形成的脲醛树脂仍是线 型结构的物质，当线型树脂涂刷到单板上或喷洒到刨花或纤维上以后，再送入 压机进行加温加压，在温度达到一定值并保持一定时间后，原来呈线状的树脂 就成为不溶的网状结构或称为体型结构。由于板坯加压时大多采用压板接触， 在板坯厚度方向上存在着表面到芯层温度逐步降低的梯度曲线，或者说板坯芯 层含水率稍高不利于胶粘剂固化。因此，在板坯内部，尤其在芯层，就存在着 一些未发生固化反应的线型结构树脂，当它们应用到室内环境中时很容易分解 出甲醛而释放到空气中； ( 4 ) 人造板在使用过程中结构降解释放甲醛：人造板在使用过程中，板内 原先未固化的树脂会发生降解释放甲醛，即使完全固化的甲醛也会离析导致甲 醛散发。 呈网状结构的脲醛树脂在后续使用过程中，会发生降解，缓慢的释放出甲 醛气体。脲醛树脂的体型结构中，含有相当数量的醚键( 一c h 2 0 c h 2 一) ，在 酸性条件和富湿环境中，会发生分解重组，生成甲醛并向外界散发： r c h 2 一o c h 2 r + r c h 2 一r + h c h of 脲醛树脂的网状结构体系中，也有部分的一羟甲醛( h o c h 2 n h c o n h 2 ) 、 7 第一章引言 二羟甲醛( h o c h 2 n h c o n h c h 2 0 h ) 及其羟甲基( 。c h 2 0 h ) 会分解产生甲醛： r c h 2 0 h - r h + h c h of 人们在实验中发现，历经长时间使用的人造板与刚刚热压成型的同类型人 造板的甲醛散发量相差不大，有时甚至有所增加，这表明人造板甲醛散发的长 期性和顽固性。 通常所说的“人造板甲醛释放”指的是成品板中残留的游离甲醛，以及板 中脲醛树脂降解产生的甲醛，而已前者为主。在常温、干燥及中性环境中，短 期内可以认为板材甲醛散发仅由游离部分引起，而游离状态的甲醛气体的散发 符合气体扩散规律。因此，本文研究只考虑人造板材内残留的游离甲醛释放规 律。 第二节国内外室内甲醛释放研究现状 1 2 1 国内研究现状 国内在9 0 年代初期开始室内甲醛污染方面的研究，对室内甲醛释放的研究 主要集中在对新装修居室的现场调查以及装修后浓度随时间变化测定【，如 刘玉芬等【坦】对1 6 户新装修住宅室内空气中甲醛消长规律进行了研究，作了为期 一年的追踪调查，结果显示室内空气中甲醛浓度装修后高出装修前3 2 7 5 倍， 6 个月后可降至0 0 8 m g ，m 3 以下，但还是有少量超标；卢网珍对室内装修后空 气中甲醛浓度的变化趋势进行了研究，选择装修后不同时间段的居民住宅5 4 家 进行室内空气中甲醛浓度的测定，得到甲醛浓度在居民住宅装修1 年之内的超 标率为7 9 9 8 5 4 ，1 年2 年之间的超标率为5 0 0 ，2 年后为1 8 3 ，3 个时间段甲醛浓度超标率差异有显著性( p 口k ，气相阻力起主要作用。此时可 忽略疗k ，则： s = 吒( c 一e ) ( 1 1o ) 根据传质理论，对于紊流传质过程，跏m = ，( r e ) ，函数，( r e ) 取决于 流体的流态。对于室内空气流动情况，可按平板上的单向流来处理，则： 当r e 5 0 0 0 0 0 时，| s a = 0 0 3 r e o 8s c l73 式中：跏= 七。三d ，r e = 三印，= p o 毋) 这里，是污染源的特征长度； d 是污染物扩散系数； v 是污染源上气体速度； p 是气体密度 1 2 第一章引言 是气体粘度。 对于一定的室内污染源，在求出传质系数后，便可确定污染物的散发量。 本论文的第三章所建立的模型便是以对流传质为理论基础之。 第三节室内甲醛污染研究的不足 近年来，装修导致室内甲醛污染的研究很多，也取得了很大的成果。首先 提出了室内甲醛污染比室外严重，进而发现大量装修板材在室内的运用是工程 竣工后室内甲醛污染形成的主要原因阢3 6 】，同时研究人员进行大量的甲醛污染 检测，并量化评价室内甲醛的污染程度。最近几年来，更多专家开始研究室内 甲醛污染的净化技术，也取得了极具价值的研究成果，但是对于装修导致甲醛 污染的研究也存在一些不足之处： ( 1 ) 对于室内装修竣工后室内甲醛污染的研究大多停留在静态的浓度检 测，有的只是简单计算出被测住宅室内甲醛浓度的超标率和超标倍数，研究装 修材料甲醛的释放机理和甲醛污染的变化规律较少，这无助于详细了解甲醛污 染的特性，更无法采取有针对性的措施治理装修导致的室内甲醛污染。 ( 2 ) 有不少研究也提出室内温度、湿度和通风状况很大程度上影响着室内 甲醛浓度的高低【3 3 ，”，但没有具体量化分析这种影响的程度和规律，很少有利 用这一显著特性来影响并控制室内甲醛污染。 ( 3 ) 有关v o c 的释放模型研究 3 4 】较多，但是有关甲醛释放模型的研究较 少，有的虽然建立了释放模型，但是由于参数难以确定，使得其实用性不强。 ( 4 ) 现今更多的研究人员热衷于室内甲醛污染净化技术的研究，但有些技 术在吸收甲醛的同时又生成了新的污染物，形成室内空气的“二次污染”，而 且有的净化技术并不稳定，对甲醛污染的长期治理效果不佳。 ( 5 ) 虽然有关标准对装修材料甲醛含量进行了限定，更多的绿色环保材料 应用到装修工程中，但是没有对装修规格进行限制或建议，但是有关研究很少 涉及到通过装修材料施工工艺的改进来控制竣工后室内甲醛污染，这却是在装 修甲醛污染形成的关键阶段采取的防患于未然的有效方法。 综上可知，现阶段关于装修导致甲醛污染的研究还存在很多不足之处，要 想有效治理装修导致的甲醛污染，就必须掌握产生甲醛污染的根本原因，释放 甲醛的主要污染源人造板材释放甲醛的规律，并从多个方面采取必要措施，综 第一章引言 合控制装修导致的室内甲醛污染。 第四节研究目的、内容及意义 1 4 1 研究日的 新装修居室中甲醛如何才能达标已成为人们关注的热点，新装修居室内甲 醛的释放规律研究成为研究的重点，甲醛污染主要来源于居室装修所采用的木 质人造板材，而细木工板( 俗称大芯板) 由于价格相对便宜，性能较好，是家 具制造、室内装饰装修等行业需求量最大的一种人造板材。因此，细木工板作 为室内甲醛污染的罪魁祸首，其在室内环境下的释放规律研究非常重要，本文 以细木工板为研究对象展开研究。 1 4 2 研究内容 本文以细木工板为主要研究对象，研究的总体思路见图1 2 图1 2 论文结构框架图 研究内容主要包括四部分： ( 1 ) 居室中甲醛的污染调查与检测 ( 2 ) 细木工板中甲醛释放规律研究 1 4 第一章引言 ( 3 ) 细木工板释放甲醛模型建立 ( 4 ) 室内甲醛污染控制 1 4 3 研究意义 由于甲醛对人体危害很大，研究也较多，本文对实际居室中甲醛的调查和 检测，人造板材在环境因素改变下释放规律的研究，并在此基础上建立甲醛释 放模型，用来预测板材释放，对室内板材的用量、室内甲醛污染控制措施等将 会有很大的实际意义，并且可以用来预测新装修居室室内甲醛的浓度变化，指 导用户减少居室装修产生的甲醛对人们健康的危害具有积极的意义。 对实际居室中甲醛的调查和检测可以为环境舱模拟提供装载量、研究对象 以及与环境舱的试验数据进行对比分析，具有一定的必要性和实际意义。 采用环境舱模拟室内微环境，以细木工板作为研究对象，探讨空气交换率、 相对湿度、温度等因素对室内甲醛释放的影响，得出室内甲醛释放规律。研究 成果对预测室内甲醛浓度，建立室内甲醛释放模型，以及减少甲醛危害等有重 要意义。 1 5 第二章居室中甲醛的污染调查与检测 第二章居室中甲醛的污染调查与检测 为了了解居室装修中细木工板的使用造成室内甲醛污染的状况，采用问卷 调查的方式，考查了居室装修中细木工板的使用情况，购买细木工板的价格， 人们对人造板甲醛污染的认知状况以及被调查者对居室空气的主观评价等；并 从被调查者中选择l o 家装修结束三个月内的居室进行现场检测，得出细木工板 使用量以及细木工板价格与室内甲醛污染的大致关系。 2 1 1 调查目标和方法 第一节室内甲醛的污染调查 2 1 1 1 调查目标 ( 1 ) 居室装修中细木工板的用量 ( 2 ) 影响居民对人造板甲醛污染认知状况以及消费倾向的因素 ( 3 ) 控制室内甲醛污染采取的措施 2 1 1 2 调查问卷的设计 调查问卷内容包括： ( 1 ) 被调查者的基本情况( 性别、年龄、学历、收入水平) ； ( 2 ) 装修情况( 住房建筑面积、细木工板用量及购买价格) ； ( 3 ) 对人造板甲醛污染认知状况及消费倾向进行调查( 是否知道人造板会 释放甲醛、是否知道人造板释放甲醛对人体有害、购买人造板时是否以环保为 主要考虑因素、是否更愿意购买有权威部门认可的环保标识的人造板，以及可 能采取的措施) 。调查问卷见附录a 。 2 1 1 3 调查实施 2 0 0 5 年1 0 月对天津市某住宅小区新装修居室( 装修结束年之内) 的2 0 0 户居民发放调查问卷，并当场填写收回，有效问卷1 7 6 份，数据录入e x c e l 表， 并对该问卷进行统计分析。 1 6 第二章居室中甲醛的污染调查与检测 2 1 2 调查结果分析 2 1 工1 被调查人群情况 被调查人群n = 1 7 6 人的性别、年龄、受教育程度以及收入水平构成见图 2 1 图2 4 ： 图2 1 性别构成 图2 2 年龄构成 图2 - 3 受教育程度构成 】7 第二章居室中甲醛的污染调查与检测 图2 4 家庭收入水平构成 从图2 1 图2 4 可以看出，性别构成与我国人口的性别构成相近，年龄构 成基本呈正态分布，3 0 5 0 岁人占6 0 以上，受教育程度中大专以上占6 2 ， 而家庭月平均收入在4 0 0 0 元以上的约占8 5 ，这些说明调查对象具有一定的 代表性。 2 1 2 2 调查房屋装修情况 所调查住房的建筑面积情况，见图2 5 ： 图2 5 住房建筑面积情况 装修时细木工板的使用情况如图2 6 ( 数据见附录b 中表b 1 ) 1 8 第二章居室中甲醛的污染调查与检测 图26 细木工板使用情况 由图2 5 和2 6 可知，被调查者8 0 以上住房建筑面积在8 0 1 2 0 m 2 之间， 而建筑面积在8 0 1 0 0 m 2 时，细木工板使用量平均在3 0 张左右，建筑面积在 1 0 0 1 2 0m 2 时，细木工板使用量6 0 以上在3 1 4 0 张之间。此外，所调查居 室均为公寓式住宅，居室顶高均在2 7 0 2 8 0 m 之间。 所购细木工板的价格调查见图2 7 ： 图2 7 所购细木工板的价格分布 装修所使用的细木工板7 0 以上价格在7 0 9 0 元之间，有文献报导【4 3 】了 热销的细木工板价格与甲醛释放浓度之间的关系，得出价格在9 0 1 0 0 元之间 的细木工板含甲醛量相对较低，而本调查显示使用价格在9 0 1 0 0 元之间细木 工板装修的仅占1 8 1 8 。因此调查研究表明购买细木工板的价格偏低，而价格 1 9 第二章居室中甲醛的污染调查与检测 低的细木工板甲醛释放量大都不达标，会导致室内甲醛超标。 2 1 2 3 调查人群对人造板甲醛污染认知状况以及人造板消费倾向 把被调查人群的性别、年龄、收入水平和受教育程度作为自变量分析以下 几个问题：( 1 ) 是否知道人造板会释放甲醛：( 2 ) 是否知道人造板释放甲醛对 人体有害；( 3 ) 购买人造板时是否以环保为主要考虑因素；( 4 ) 是否更愿意购 买有权威部门认可的环保标识的人造板，统计分析结果见附录b 中的表b 2 b 5 。 数据分析表明，对人造板甲醛污染认知情况以及人造板消费倾向与性别、 年龄的差异不显著，而知情程度和消费倾向与收入水平和受教育程度相关，下 图2 8 和2 9 分别对收入水平和受教育程度与知情情况以及消费倾向的关系进行 分析： 图2 8 收入水平与知情情况及消费倾向的关系 从图2 8 可以看出，对人造板释放甲醛并且甲醛对人体有害的知情情况与 收入水平有一定的相关性，而收入水平与消费倾向则密切相关。收入在6 0 0 0 元 以上的被调查者有9 0 以上会在购买人造板时以环保为主要考虑因素，并且在 购买时会首选权威部门认可的环保标识的人造板，受价格影响较少。随着收入 降低，受价格影响会很明显，收入在2 0 0 0 元以内的被调查者虽然有6 0 以上 知道板材会释放甲醛，但是仍然以板材价格为主要考虑因素。 第二章居室中甲醛的污染调查与检测 图2 9 受教育程度与知情情况及消费倾向的关系 从图2 9 可知，学历在高中以上的8 7 以上知道人造板会释放甲醛认知状 况良好，而学历在初中以下的仅有5 0 左右有良好认知；对释放的甲醛对人体 有害的认知差别更大。考虑以环保为主和关注环保标识的情况与被调查者的受 教育程度密切相关，学历在大专以上的被调查者7 5 以上会考虑环保因素，而 学历在高中以下的对环保考虑则在4 0 以下。 2 1 2 4 控制室内甲醛污染采取的措施 对了解人造板释放甲醛对人体有害的1 6 0 份被调查的问卷进行分析，有9 2 个被调查者认为自家甲醛浓度会对健康有害。对这9 2 份问卷进行分析，见表 2 1 ： 表2 1 控制室内甲醛污染可能采取的措施 采取措施开窗通风 喷洒光触媒使用空气净化器 养植物 是 9 2 ( 1 0 0 )9 ( 97 8 )2 1 ( 2 2 8 3 )5 7 ( 6 1 9 6 ) 否o8 3 ( 9 0 2 2 )7 1 ( 7 7 1 7 )3 5 ( 3 8 0 4 ) 总计( n = 9 2 )9 2 ( 1 0 0 )9 2 ( 1 0 0 )9 2 ( 1 0 0 )9 2 ( 1 0 0 ) 从表2 1 可以看出，通常人们都会采取开窗通风的措施，使用养花草的方 法来净化室内空气占6 0 以上，而使用空气净化器的则仅约占2 0 ，喷洒光触 媒的1 0 都不到。说明人们对空气净化器和光触媒的了解还很有限，对它们的 净化效果仍持怀疑态度。 2 1 第二章居室中甲醛的污染调查与检测 第二节现场检测 选择1 0 户装修时所购买的细木工板价格在9 0 元左右，装修结束三个月内 的住宅进行现场检测。通过对有效检测数据的分析得出相关结论。 2 2 1 室内甲醛的采样 采集室内空气的气体样品是测定室内空气中甲醛浓度的第一步，它直接关 系到测定结果的可靠性。此次采样是在每个家庭选择两个采样点即客厅和主卧 室进行采样检测分析。 采样点位置：采样点应避开通风口，离墙壁或家具的距离应大于0 5 m 。本 次研究的采样点设在居室的中间位置。 采样点高度：采样点高度原则上与人的呼吸带的高度相一致，我们的采样 点高度设在了1 o 1 5 m 的高度上。 采样时间：在门窗关闭4 小时以后进行采样，每次采样时间为4 0 m i n 。 2 2 2 室内甲醛的检测方法 按照g b t 1 8 2 0 4 2 6 2 0 0 0 ，公共场所空气中甲醛测定方法的规定，采用 乙酰丙酮分光光度法进行检测。 2 2 3 室内甲醛的检测结果 对1 0 家居室室内甲醛浓度进行检测以及细木工板用量调查的结果见表2 2 第二章居室中甲醛的污染调查与检测 表2 2 室内甲醛检测结果 采样 住宅面温度 相对湿细木工板 使用量空气中甲醛浓 堡昱堡! 生! !壁! 堑! 旦墨! 鲞! 整! 堡!鏖! 罂丝：! 0 11 2 4 3 52 74 94 5o 3 60 2 2 4 0 28 4 2 0 0 38 4 2 0 0 4 1 0 26 5 0 51 0 2 6 5 0 61 1 2 5 0 78 7 6 0 0 88 7 6 0 0 91 0 5 3 4 0 2 5o 0 8 5 0 3 30 1 7 8 o 2 40 0 6 9 0 3 10 1 1 6 o 3 40 2 1 5 0 3 1o 1 2 5 0 2 5o