（环境科学专业论文）杭州市室内典型ovcs浓度水平的影响因素研究.pdf

a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，t h e r eh a sb e e ng r o w n ga t t e n t i o nt oi n d o o rr e n o v a t i o n ，l e a d i n gt o i n c r e a s i n gi n d o o ra i rp o l l u t i o nf r o mav a r i e t yo fr e n o v a t i o nm a t e r i a l s d e t e r i o r a t i n gi n d o o r a i rq u a l i t yh a sa t t r a c t e dw i d ea t t e n t i o nf r o mu r b a nr e s i d e n t sa n ds c h o l a r s e m i s s i o nf r o m b u i l d i n gm a t e r i a l s ，f u r n i t u r e ，e r e ，t o m lv o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s ( t v o c ) ，b e n z e n e ，a n d f o r m a l d e h y d ea r ew i d e l yu s e da sk e yi n d i c a t o r so fi n d o o ra i rq u a l i t y d u et oi t sp o t e n t i a l h e a l t he f f e c t s ，t l l e ya r el i s t e da sp o l l u t a n tf o rp r i o r i t yc o n t r o la c t i o n st oi m p r o v et h ei n d o o r a i rq u a l i t yb yw o r l dh e a l t ho r g a n i z a t i o n ( w h o ) ，u s n a t i o n a la c a d e m yo fs c i e n c e s ， n a t i o n a lr e s e a r c hc o u n c i l ( n a s n r c ) a n do t h e ra g e n c i e s i nt h i st h e s i s ，t h er e v i e wo fv o c s ，b e n z e n e ，a n df o r m a l d e h y d ep o l l u t i o n si nf a m i l i e s w a ss u n f f n a r i z e d i t sf o c u so nt h ed e s c r i p t i o no fc o n c e n t r a t i o n ，a n di t si m p a c tf a c t o r so f t v o c ，b e n z e n e ，a n df o r m a l d e h y d e 2 3 0 2i n d o o ra i rs a m p l e si nh a n g z h o uc i t yw e r ec o l l e c t e d t oa n a l y z et h ec o n c e n t r a t i o n so ft v o ca n di t sr e l a t i o n s h i pw i t ht h ep o t e n t i a li n f l u e n c i n g f a c t o r s a l ls a m p l e sw e r ec o l l e c t e df r o mt h er o o m s ( s l e e p i n g ，s i t t i n g ，a n ds t u d yr o o m s ) r e n o v a t e dw i t h i no n ey e a rf r o m2 0 0 7t o2 0 0 9 c o n c e n t r a t i o nl e v e lo ft v o c ，b e n z e n e ，a n d f o r m a l d e h y d ew a su n i v e r s a l l yh i g h e rt h a nt h es t a n d a r dl e v e li nm a n yh o u s e s s o m er o o m s w e r eh e a v i l yp o l l u t e db yt h e s ep o l l u t e n t s ar e l a t i o n s h i pm o d e lb e t w e e nc o n t a m i n a t i o n c o n c e n t r a t i o n sa n dt h ef i v e ( t e m p e r a t u r e ，h u m i d i t y , s o u r c ea n dt h et w ot i m e sa b o v e m e n t i o n e d ) w e r ee s t a b l i s h e dt oq u a n t i f yt h e i ri m p a c to nt h ec o n c e n t r a t i o n t h ee m i s s i o n s o u r c ei st h em o s ti m p o r t a n ti m p a c tf a c t o rt ot v o cc o n c e n t r a t i o n s w h i c hm a k e su p4 3 8 o ft h a t t e m p e r t u r ea n dh u m i d i t ym a k eu pm o r et h a n5 0 o fa l lt h ei m p a c tt ot h e f o r m a l d e h y d ep o l l u t i o n s 。a tl a s t ，is t u d i e dt h ec o m b i n e da c t i o no ft e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y o nt h ec o n c e n t r a t i o no ff o r m a l d e h y d e s y n e r g i s t i ca c t i o no ft e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t yw a s f o u n di nt h ep r o c e s so ff o r m a l d e h y d ee m i s s i o nf r o mt h e $ o u r s e a n dan e wc o n c e p t i o n t e m p e r a t u r e - h u m i d i t ye f f e c to fi n d o o rf o r m a l d e h y d ep o l h t i o n w a sr a i s e d r e s u l t so ft h i ss t u d ya r eb e l i e v e dt oe n r i c ht h ed a t a b a s e so fi n d o o ra i rp o l l u t i o n m o n i t o r i n g ，h e l pu n d e r s t a n dt v o c a n df o r m a l d e h y d ee m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c 1 1 1 es c i e n t i f i c b a s i sa n dt h e o r e t i c a ls u p p o r tf o rc o n t r o l l i n gi n d o o ra i rp o l l u t i o n sa n di m p r o v i n gi n d o o ra i r q u a l i t yc o u l db ep r o v i d e db yo u rr e s u l t s ，t o o l a s tb u tn o tl e a s t , i tc o u l dh e l pr e s i d e n t st o d e t e r m i n ear e a s o n a b l et i m et om o v ei nan e w l yr e n o v a t e dr o o m k e y w o r d s ：t v o c ，b e n z e n e ，f o r m a l d e h y d e ，c o n c e n t r a t i o n ，a n a l y s i so fi n f l u e n c i n g f a c t o r s m 本论文承 国家留8 6 3 刀项( 2 0 1 0 a a 0 6 4 9 0 2 ) 资助 国家翻8 6 3 刀项 j ( 2 0 0 7 a a 0 6 1 4 0 3 ) 资助 国家自然科学基金( 2 0 9 7 7 0 7 5 ) 资助 国家自然科学基金( 2 0 6 7 7 0 4 8 ) 资助 致谢 所有亲爱的师长，亲人和朋友们： 两年半的浙大求学生涯即将走完，它在我的人生旅途上画下了浓重的一笔，一路 上的点点滴滴就此沉淀。回顾这一程求学路，有老师们的悉心指导，有同学们的快乐 相伴，有朋友们的关心帮助，有亲人们的默默支持，在此向你们表达最诚挚的感谢。 首先我要向我的导师沈学优教授致以深深的敬意。这两年多里，给我印象最深的 就是沈老师如师如父般的倾心教导! 您诲人不倦的作风将使我终身受益，您平易近人 的外表我将铭记于心。正是在沈老师的悉心指导下，智粗识浅的我才得以在科研的道 路上移步并日趋正途。您为我们创造了舒适的科研环境和广阔的交流平台，大大开阔 了我的视野，使我最终得以完成此篇论文。沈老师严谨的治学态度、渊博的知识和敏 捷的学术思想永远是我日后工作和学习的努力方向。我以作为沈老师的学生而无比自 豪! 滴水之恩定当涌泉相报。 环境化学课题组的朱利中教授以其严谨的治学态度和不拘一格的思路为我的科研 道路树立了榜样，令我受益匪浅；感谢林道辉教授给予我的指点以及对我论文的斧正； 还要感谢环境科学系陈宝梁教授、杨坤教授、周文军副教授、黄益丽副教授、陈曙光 老师等这两年给予的诸多帮助；感谢师姐李爽、黄文飞、陈坤洋、师兄陈侠胜对我的 关心和指引，感谢同窗白鸽、师妹林梅娇、郭敏、师弟裴小强的关心和支持；感谢姜 霄棠和叶芳在样本数据统计和数学分析中的帮助；感谢张磊、金鹏希、黄佳聪等同学 在采样过程中所做的工作。在此，我郑重承诺，您们的帮助我永生不忘 本文中2 0 0 7 年一2 0 0 9 年居民家庭的空气样本数据由郭伟强教授的多普环境工程有 限公司提供，在此表示感谢! 我还要深深地感谢我的父母，是您们在我的成长过程中付出了无尽的心血，含辛 茹苦地把我培育成人，并在前进的道路上一次次为我铺平道路。感谢您们! 并祝二老 身体健康、万事如意! 最后，对将参加本论文答辩、评审和对本论文提出宝贵意见的所有老师表示衷心 的感谢! 刘建磊敬上 2 0 1 1 年5 月于浙江大学 插图清单 图2 1 环境舱示意图k 1 5 图2 2f l e c 外部结构图16 图2 3f l e c 内部结构图1 6 图2 4 t e n a x - t a 采样管结构示意图1 7 图2 5 热解析法t v o c 标样气相色谱图1 8 图2 6 环境舱实验示意图2 2 图3 12 0 0 7 0 1 - - 2 0 0 9 1 2 t v o c 浓度平均水平和超标率变化趋势图。2 7 图3 2 t v o c 浓度水平和超标率的季节变化规律。2 9 圈3 3 苯浓度水平的季节变化规律3 1 图3 4 2 0 0 7 0 1 2 0 0 9 1 2 甲醛浓度平均水平和超标率变化趋势图3 2 图3 5 甲醛浓度水平和超标率的季节变化规律3 3 图4 1 模型预测结果与实际检测结果的关系图4 0 图4 2 模型预测结果与实际检测结果的关系图4 4 图4 3 权重分析过程运算次数与拟合优度的关系图4 5 图4 4 权重分析过程运算次数与拟合优度的关系图4 5 图5 1 相对温湿系数与甲醛浓度超标率关系图5 1 图5 2 柏时不同湿度的甲醛释放曲线5 2 图5 31 5 湿度时不同温度的甲醛释放曲线5 3 图5 44 0 湿度时不同温度的甲醛释放曲线5 3 图5 5 6 5 湿度时不同温度的甲醛释放曲线5 3 图5 6 9 0 湿度时不同温度的甲醛释放曲线5 3 图5 7i o c 时不同湿度的甲醛释放曲线5 4 图5 82 0 时不同湿度的甲醛释放曲线5 4 图5 93 0 c 时不同湿度的甲醛释放曲线5 4 图5 1 0 4 0 c 时不同湿度的甲醛释放曲线5 4 图5 1 1 不同湿度下甲醛散发量的等温线5 6 v 浙江大学硕士学位论文 图5 1 2 不同温度下甲醛散发量的等湿线5 6 图5 1 3 温湿系数与甲醛散发量的拟合结果。5 8 图5 1 4 温度的季节平均值变化图5 9 图5 1 5 湿度的季节平均值变化图5 9 图5 1 6 门窗封闭时间季节平均值变化图5 9 图5 1 7 装修等级的季节平均值变化图。5 9 图5 1 8 装修时间的季节平均值变化图5 9 v i i i 附表清单 表2 1t v o c 分析方法的特征l9 表2 2 甲醛标准系列2 0 表2 3 不同标准溶液的量所对应的甲醛溶液浓度2 1 表2 4 样本采集时间分布表2 4 表2 5 各类微环境的样本量2 5 表2 6 各种影响因素统计表2 5 表3 1 近3 年t v o c 的浓度水平和超标率2 7 表3 2 各类房间中t v o c 的浓度水平和超标率2 8 表3 3t v o c 样本在各浓度区间的分布情况2 8 表3 4 国内外家庭的t v o c 浓度水平比较2 9 表3 5 近三年苯的浓度水平和超标率3 0 表3 6 3 类房间中苯的浓度水平和超标率3 0 表3 7 近三年甲醛的浓度水平和超标率3 1 表3 8 三类微环境中甲醛的浓度水平和超标率3 2 表3 9 甲醛样本在各浓度区间的分布情况3 3 表3 1 0 白胶中游离甲醛含量3 4 表3 1 l 墙纸胶和胶粉中游离甲醛含量。3 4 表4 1t v o c 浓度水平与乃，乃r 和兄h 的相关性分析3 6 表4 2 苯的浓度水平与其影响因素的相关性分析3 7 表4 3 甲醛浓度水平与其影响因素的相关性分析3 7 表4 4 t v o c 浓度与t 、兄h 、7 i 和乃的拟合结果3 8 表4 5 t v o c 浓度与t 、r b 、乃、乃和d 的拟合结果。3 9 表4 6 苯浓度与r 、乃和乃的拟合结果4 l 表4 7 甲醛浓度与t 、r h 、2 1 和乃的拟合结果。4 2 表4 8 甲醛浓度与t 、r h 、乃、乃和d 的拟合结果4 3 表4 9 近3 0 年杭州市月平均温度、湿度统计4 6 i x 表4 1 0 装修后不同条件下t v o c 浓度水平达标所需的时闻4 6 表4 1 lt v o c 浓度和门窗封闭时间的量化关系4 7 表4 1 2 三类房问在不同季节的甲醛浓度预测值4 8 表5 12 3 2 4 个数据的尺掰值统计表5 0 表5 2 不同温湿度条件下的甲醛散发量5 5 表5 - 3 温度和湿度变化对甲醛释放量影响统计表5 7 表6 15 类徼环境中苯的浓度水平、超标率和人体年暴露时间6 1 x 缩写、符号清单，术语表 最小值 最大值 平均值 标准差 温度 湿度 大气压力 门窗封闭时间 装修完毕到采样的时间 标准曲线的拟合度 采样效率 吸光度 甲醛标准曲线的计算因子 气体或标样中污染物浓度 显著水平 相关系数 t 检验结果 模型的可决系数 ，检验的结果 装修等级 权重 温湿系数 相对温湿系数 甲醛散发量 苯系物的致癌风险值 x i 如 r 肘 只 n 允户 叩a 风c 尸 r 馆屠雎 d w 册 细 朋 尺 引言 室内典型v o c s 浓度水平的影响因素研究 1 引言 随着生活水平的提高，人们越来越重视室内装修，由各种装饰装修材料带来 的室内空气污染问题也越来越多。加之现代住宅与传统住房相比，其密闭性更好， 气态污染物在室内更易聚集，且随着生活方式的改变，人们在室内停留的时问越 来越长( 据调查，人的一生中有7 0 9 0 的时间均在室内微环境中度过) ，在 居住环境中暴露于空气污染的危险不断增大。2 0 0 5 年世界卫生组织发布的室 内空气污染与健康报告显示，全世界每年因室内空气污染和使用固体燃料导致 的肺炎、慢性呼吸道疾病、肺癌造成约1 6 0 万人死亡，平均每2 0 秒就有1 人死 亡。由此，室内空气污染问题逐渐引起城市居民和学者们的广泛关注。 室内空气中的主要污染物有：挥发性有机污染物( v o c s ，v o l a t i l eo r g a n i c c o m p o u n d s ) 、氮氧化物( n o x ) 、硫氧化物( s o x ) 、一氧化碳( c o ) 、氨( n i t 3 ) 、 颗粒物以及各种细菌等。其中v o c s 含量过高是造成室内空气品质( i a q ) 低劣 的主要原因，如甲醛、苯、甲苯、醚类、酯类等。部分v o c s 对人体的呼吸系统、 中枢神经系统和心血管系统会产生明显的不良影响，甚至还会致癌f 1 巧】。人们已 经在室内空气中检测出5 0 0 多种挥发性有机污染物，其中2 0 多种有“三致作 用【6 1 。此外，过高的室内v o c s 浓度还有可能引发病态建筑综- f f 症( s b s ) 3 ，7 捌。 世界卫生组织( w h o ) 、美国国家科学院国家研究理事会( n a s n r c ) 等机构一直 强调v o c s 是一类重要的空气污染物，控制v o c s 是提高室内环境质量的重要手 段之一。 室内空气中的v o c s 来源广泛( 油漆、涂料、人造板材、胶类、地毯等【9 】) 作用时间长，污染浓度高和释放周期长等特点决定了其污染的严重性和复杂性。 了解室内空气中v o c s 及其中典型单一污染物的浓度变化规律，是大气环境污染 研究的重要课题。 本章综述了室内空气中v o c s 的研究历史，国内外污染现状和相关环境质量 标准，重点介绍v o c s 释放规律和浓度预测模型的研究进展，并涉及其对人体的 引言 健康风险评价。 1 1v o c s 的研究历史 v o c s 的概念最早见于2 0 世纪7 0 年代，由国际室内空气科学学会 ( i n t e r n a t i o n a la c a d e m yo f i n d o o ra i rs c i e n c e ) 提出。但因为室内挥发性有机物成分 繁多，难于检测，所以直到1 9 9 3 年第六届国际室内空气质量和环境大会，还没 有任何国家或组织制定并通过v o c s 的室内空气浓度的统一质量标准。即使到目 前为止，国际上也还没有形成一个正式的官方v o c s 标准，究其原因是v o c s 中各种化合物之间的相加、协同、相乘、拮抗和独立等作用较难确定。只是各个 国家制定了自己的一些控制指标，如德国卫生协会将控制限值定为0 3m g m 3 ( 7 5 p p b ) ，美国卫生协会将其定为小于1m g m 3 ( 2 0 0p p b ) ，澳大利亚国家健康协会定 为0 5m g m 3 ( 1 0 0p p b ) ，日本在2 0 0 2 年修订了建筑标准中v o c s 的浓度限值为 0 4m g m 3 1 1 0 1 。 国外对空气中v o c s 的研究起步相对较早，初期主要是对住宅、办公室、商 场、饭店等实际环境中v o c s 进行调查研究，以了解这些环境的污染情况。之后 将重点逐渐转移到分析室内空气中v o c s 的来源及其贡献率上，并在环境舱实验 条件下对各种装饰装修材料的散发特性进行研究。目前的研究主要是在前面工作 的基础上通过建立物理模型或是经验模型掌握v o c s 的散发规律，以及各种污染 物的治理方法探讨。同时，v o c s 的毒理研究一直都是此领域的重点也是难点。 v o c s 污染主要是由于大规模的袭修和使用空调引起的，因此我国室内 v o c s 污染问题日渐突出始于2 0 世纪8 0 年代。此后，室内空气污染继“煤烟型 污染”和“光化学烟雾性污染”，成为人类所经历的第三个污染时期的代表。国 内也做过大量的室内检测工作，调查了部分城市家庭、办公室、商场、饭店等的 v o c s 污染情况。由于研究起步较晚，目前国内学者对v o c s 的研究主要是从源 解析的角度来进行，如：胶合板中主要含甲醛、苯系物等2 0 多种v o c s ；壁纸 中主要含有甲醛、甲苯、乙苯等3 5 种v o c s ；更进一步的研究是v o c s 的扩散 系数、初始含量以及对流传质系数对房间内v o c s 浓度的影响。此外，国内部分 学者利用人工环境气候箱对板材中的甲醛，油漆、涂料中的可挥发性有机物的释 放特征展开了广泛的研究。 2 引言 我国政府自2 0 0 1 年7 月起着手制定相关法规。国家建设部制定的“民用建 筑工程室内环境污染控制规范”( g b5 0 3 2 5 ) 已于2 0 0 2 年1 月1 日正式实施；由 国家质量监督检验检疫局、国家环保总局、卫生部制定的我国第一部室内空气 质量标准也于2 0 0 3 年3 月1 目正式实施。这两部规范中规定了甲醛、苯系物 及t v o c 的标准值。“室内建筑装饰装修材料有害物质限量 1 0 项国家标准( g b 1 8 5 8 x - 2 0 0 1 ，g b 6 5 6 6 2 0 0 1 ) 也属强制性国家标准，标准中规定了人造板、油漆、 壁纸等的散发限值【l l 】。矗室内空气质量标准”、国家标准委以前发布的“民用建筑 室内环境污染控制规范”以及十种“室内建筑装饰装修材料有害物质限量”共同 构成我国一个比较完整的室内环境污染控制和评价体系。 随着v o c s 研究的深入，目前为止，其定义共有以下4 种说法： ( 1 ) v o c s 是指沸点在5 0 1 0 0 。c 至2 4 0 2 6 0 之间、室温下饱和蒸汽压超过 1 3 3 3 2 2 p a 的易挥发性化合物。其主要成分为烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及 硫烃类、低沸点的多环芳烃类等，是室内外空气中普遍存在且组成复杂的一类有 机污染物【1 2 1 。 ( 2 ) v o c s 在广义上是指在大气主流温度和压力下会自然挥发的任何有机 液体和( 或) 固体。在美国政府法规中，术语v o c s 仅限于能在大气中发生光化学 作用的挥发性有机化合物，任何其它化合物则被定义为免除化合物，即在计算 v o c s 含量时要扣除的化合物【1 3 】。 ( 3 ) v o c s 是指环境监测中以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类物质的总称， 其中包括含氧烃类、含卤烃类，广义场合包括甲烷、丙烷、氯烃、氟烃及醇、醚、 酯、酮、醛等含氧烃、胺等含氮烃、二硫化碳等含硫烃【h 】。 ( 4 ) 室内空气中挥发性有机化合物总的质量浓度称为总挥发性有机化合物 ( t v o c s ，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 s ) 。它是利用t e n a xg c 或t e n a xt a 采样，非极性色谱柱( 极性指数小于1 0 ) 进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷 之间的挥发性有机化合物。这个指标是由丹麦学者1 a r sm o l h a v e 于1 9 8 6 年首先 提出的，借以评价室内空气中挥发性有机化合物的总水平。t v o c 的最大特点是 便于化学检测，故在本领域的研究中得到广泛的应用 1 5 1 。 本文采用第四种定义，将t v o c 作为v o c s 的总的质量浓度来进行研究。 引言 w o n g 等【埔】对室内多种污染物的分析结果显示，t v o c 是室内空气污染中的重要 代表性污染物之一。 苯是v o c s 中的一种典型污染物，它是1 8 6 5 年从煤焦油中提炼制得，并应 用于工业生产。之后，其用途不断拓展，1 9 3 0 年苯成为世界十大吨位产品之一。 d e l o 一17 】等人在1 9 2 8 年报道了首个接触苯的人患急性淋巴性白血病的病例。人 们逐渐认识到了苯对空气的污染和对人体的毒害作用。之后，国内外学者将其作 为苯系物的一种，进行了浓度水平，来源和毒理作用等各个方面的研究，取得了 很多研究成果。 v o c s 另有一种典型污染物甲醛。甲醛一词是1 8 5 5 年由俄罗斯科学家 a l e x a n d e r 提出。德国化学家a u g u s t 在1 8 6 7 年用甲醇脱水反应合成了此物质， 后来被广泛的应用于化工领域。1 9 0 0 年到1 9 3 0 年期间甲醛基的合成树脂成为重 要的板材粘合剂。1 9 5 0 年开始，人造板大量应用于家具制造业。2 0 世纪六十年 代中期才出现有关室内甲醛污染危害人体健康的报道，主要是对人的眼睛和上呼 吸道有较明显的刺激作用。后来发现室内甲醛主要来自脲醛树脂胶的释放。因此 前德联邦政府健康机构建议室内甲醛最高浓度为0 1p p m 。1 9 7 7 年，德国和丹麦 首先制定了室内甲醛浓度的国家标准。美国在1 9 8 5 午前后也制定了相应的标准。 而我国则是在2 0 0 2 年。之后，国内外学者在甲醛的室内浓度水平、来源、释放 规律、预防和控制以及毒理作用等各方面展开了诸多研究。 1 2 居民家庭中v o c s 及其典型污染物的污染现状 1 2 1国外v o c s 的污染现状 1 9 6 8 年，l o n n e m a n 掣1 8 首次监测了美国洛杉矶城市空气中苯系物的浓度。 之后，空气中v o c s 污染的研究逐渐成为热点。七十年代初，有学者分析了苏黎 世、多伦多、巴黎等城市空气中v o c s 的浓度水平【1 9 之1 1 。前苏联的i o f f e 等口2 1 在 七十年代末采样和分析了列宁格勒等6 个城市空气中的1 4 6 种碳氢化合物的污染 情况。s i n g l l 等【2 3 在1 9 7 9 1 9 8 4 年间连续监测了美国1 2 个城市苯系物的浓度。美 国e p a 用总暴露量评价方法( 盯认m ) 测定了1 9 7 9 1 9 8 5 年6 5 0 个家庭中十几种 v o c s 的室内外空气浓度、个体接触量以及呼出气浓度。结果表明，室内v o c s 4 引言 明显高于室外，呼出气中v o c s 的浓度与个体接触量具有极显著的相关性，而与 室外空气中v o c s 的浓度没有显著相关性。之后，德国( 5 0 0 个家庭，7 5 种v o c s ) 和芬兰( 3 0 0 多个家庭，4 5 种v o c s ) 的调查证实了t e a m 的研究成果。b o u h a m r a 等【矧于1 9 9 4 - 1 9 9 6 年对科威特不同地区的9 9 户住宅进行了实测，结果发现室内 v o c s 浓度与地理位置有关，且冬季室内浓度远远高于夏季，分析认为可能与当 地生活习惯( 取暖、门窗封闭时间等) 有关。r a m s t r o m l 等 2 5 1 在1 9 9 7 年测试了 1 6 户新建住宅中的v o c s 及醛类物质，尽管这些住宅建在伦敦郊区，均使用的 低挥发性建筑材料且采取了有利于提高室内空气品质的措施，仍然检出9 种 v o c s 和8 种醛、酮。结果表明，装修期间使用油漆会大幅度提高室内v o c s 的 浓度。1 9 9 7 。1 9 9 9 年r o w 等 2 叼对8 7 6 户英国家庭中t v o c 和甲醛的浓度水平检 测发现，刚装修好的房间内两种污染物可能超标几十倍，且污染可能会持续数周 甚至数月。2 0 0 2 年b r o w n 等【9 】的分析了墨尔本的新、旧居室中t v o c 的浓度发 现，新建或新装修家庭中t v o c 浓度明显高于旧房间，它们一般会超标数周， 且之后很长一段时间都会有v o c 的低浓度释放。p a r k 等( 2 刀在2 0 0 0 - 2 0 0 3 年间连 续监测了韩国2 5 1 个家庭中甲醛和t v o c 的浓度变化情况，结果显示，第一年 衰减幅度较大，甲醛比其它v o c 衰减更慢，污染时间更久。2 0 0 4 2 0 0 5 年间， m a r c h a n d 等【2 8 】检测了法国斯特拉斯堡市1 6 2 户家庭中醛类气态污染物含量，通二一 过变量分析发现室内甲醛浓度与天花板和家俱的使用时间呈不显著的负相关关 系。h u n 纠2 9 】最近调查了1 7 9 户家庭的甲醛污染现状发现，主要来自室内装修的 甲醛污染可能在居民家庭长期存在，甚至长达整个房屋使用周期。 1 2 2 国内v o c s 的污染现状 国内从上个世纪8 0 年代开始逐渐关注v o c s 的污染问题。比较早的是段秀 琴等【3 明在1 9 8 8 1 9 8 9 年检测了兰州市三种不同住宅类型的共2 l 户家庭中甲醛的 浓度水平。结果显示，甲醛是居室中仅次于总悬浮颗粒物( t s p ) 的污染物；一 年中夏季甲醛超标率最高：一天内中午甲醛的浓度最大；甲醛浓度在新建居室中 明显高于普通居室，且室内普遍高于室外。由于学者们最初认为v o c s 的污染主 要来自工业释放和交通运输，所以初期都比较关注室外v o c s 的污染，如吉林大 学l i u 等【3 1 】在1 9 9 7 1 9 9 8 年间检测了长春市5 个功能区的v o c s 浓度；陈迪云等 5 引言 f 3 3 】于2 0 0 0 年9 月调查研究了广州市各类建筑内v o c s 的污染情况，共检出5 2 种挥发性有机化合物，其总挥发性有机化合物( t v o c ) 浓度范围为0 1 5 4 - 2 1 8 9 m g m 3 ；其中以卤代烷烃和卤代芳香烃为最多，共2 4 种；在检出物中，甲醛、 甲苯、二甲苯、1 3 一丁二醇、二氯甲烷、三氯乙烷、四氯化碳、三氯乙烯、节 基氯、1 ，4 一二氯苯等1 2 种属于美国清洁空气法优先控制污染物。l e e 等 3 2 】调 查了香港城市的室外v o c s 浓度，认为机动车是室外苯和甲苯的主要来源。2 0 0 2 年c h a r t 。等【3 4 1 对香港的路边微环境中v o c s 的浓度水平调查发现，除机动车尾气， 建筑行业有机溶剂的大量使用也是室内v o c s 的重要来源。2 0 0 3 年司马冰等【3 5 】 对深圳市的8 户居民住宅和1 9 家行政、企事业单位共4 5 个房间进行了空气检测， 共检出2 0 种v o c s ；甲醛、甲苯、二甲苯、苯和乙苯的检出率依次为1 0 0 ，9 7 8 ， 9 7 8 。8 8 9 和8 8 9 ；甲醛平均浓度最高，达0 6 1 6m g m 3 ，之后甲苯、二甲苯、 苯、乙苯浓度依次递减；结果表明，检测房间的甲醛浓度已远远超过民用建筑工 程( g b 5 0 3 2 5 2 0 0 1 ) i 类和i i 类标准，己检出的v o c s 平均浓度也已超过民用建 筑工程标准许多。徐东群等【3 6 】调查了2 0 0 2 2 0 0 4 年国内2 6 个城市中1 2 4 1 户家 庭的室内空气污染状况发现，住宅室内装修污染的主要污染物为甲醛、苯系物和 t v o c ，甲醛、t v o c 的总体平均浓度分别为o 1 6 4 - 0 1 6 m g m 3 , 2 1 8 4 - 1 2 9 4m g m 3 。 g u o 等【3 7 】调查了1 0 0 户香港家庭中的污染情况发现，3 7 户甲醛超标，未发现 t v o c 超标现象。王欣欣等【3 8 2 0 0 7 年选择了择北京市共3 5 处家居和3 4 处办公 室，采集分析了苯、甲醛和t v o c 等室内常见有害气体。结果表明：苯属轻度 污染，超标率8 6 ；家庭环境中甲醛和t v o c 的超标现象严重，分别为5 9 5 和5 0 。 1 3影响v o c s 释放的各种因素的研究进展 影响室内v o c s 浓度水平的因素较多，一般分为源因素和环境因素两个方面。 源因素又可分为室内源和室外源。本文所探讨的家庭装修污染主要来自可释放 v o c s 的建材家俱等室内涮2 6 ，3 9 1 。建材家俱等的用量、环保等级以及v o c s 在材 料内部的分布情况等本文中称之为源特征。环境因素主要包括温度、湿度、大气 压及通风状况等。 6 引言 1 3 1实际房间中v o c s 浓度水平影响因素的研究进展 自上个世纪9 0 年代以来，很多学者对室内污染情况进行检测分析的同时也 推测了室内部分污染物的可能来源和影响因素。r a w 等【2 6 1 研究认为，室内t v o c 和甲醛浓度最重要的影响因素是释放源。而减少污染的最有效措施就是减少 v o c s 的释放源。但人造板材中甲醛往往是缓慢释放，p a r k 等f 2 7 1 跟踪调查了家庭 装修后3 年的甲醛污染情况发现，装修第一年甲醛释放相对较快，之后逐渐缓慢， 且易发生波动。同时，开窗通风只能稀释室内甲醛浓度，对甲醛的释放周期并无 显著影响。g i l b e r t 等【柏】检测了9 6 户居民家庭的甲醛浓度水平发现：甲醛的浓度 水平与室内的换气速率负相关；用电取暖、摆放了1 年以内的木质家俱、1 年内 刷过油漆或清漆的家庭比其它家庭甲醛浓度明显偏高；家俱密集、通风差的教室 中甲醛浓度也相对较高。之后，陆续有学者通过实验验证了室内甲醛浓度与室内 - ： 换气速率负相关这一理论【4 1 。4 2 】，因此，保证新装修房间的通风量是降低室内污染 的有效方法。同时，很多研究人员发现，夏季室内v o c s 的浓度明显比其他季节 高，后来的很多研究都证实室内甲醛和部分v o c s 的浓度确实与季节、温度和湿 度等因素有关 4 3 - 4 5 】。但这种季节规律并不具普遍适用性，s c h n e i d e r 等f 硐研究了 德国东、西部两个城市共4 0 5 户家庭起居室和卧室空气中苯、甲苯、乙苯及二 k 甲苯的浓度，并分析了其季节变化规律：冬季室内浓度高于夏季。王欣欣等【3 8 】。 对北京市3 5 个家庭和3 4 处办公室的检测结果也显示，甲醛浓度在7 月最高，有 一定的季节性规律，但由于总挥发性有机化合物成分复杂，其浓度随季节变化的 规律性并不明显。而d i n g l e 等【4 7 1 认为室内的甲醛浓度不仅和季节有关，和房龄 也有很大关系，因为在新房中检测出的甲醛浓度更高。s o n 等【4 8 】对韩国家庭环境 中苯、甲苯、乙苯及二甲苯浓度的调查结果显示：污染物浓度与房子的年龄、类 型等多个因素有关。w o n g 等【4 9 】曾发现甲醛与其它污染物、气候因素之间的相关 关系，结果显示相关性较弱。 b r o w n 等【9 】在检测结果的基础上，通过拟合发现：新建居室内甲醛和v o c s 释放速率的衰减符合双指数模型，这就意味着，即使甲醛和v o c s 的释放高峰期 过了，之后很长一段时间内都会有v o c s 的低浓度释放；v o c s 浓度衰减与v o c s 分子量相关，即散发过程由材料内扩散过程主导。 7 引言 1 3 2 环境舱条件下影响v o c s 浓度水平的因素的研究进展 国内外学者利用环境舱做了大量的实验工作，以研究室内装修材料的散发特 性及影响散发的因素 5 3 1 。g e h _ r i g 等f 划在温度、湿度和空气交换率可控的小型 环境舱条件下用电子微探针分析( e m p a ) 法对墙漆中v o c s 的释放率进行了研 究。结果表明：墙漆中v o c s 的释放快慢与所用的墙壁材料及其结构有关。 h a g h i g h a t t 5 5 】综述了影响室内空气质量的各种影一向因素( 温度、湿度、表面空 气流速) 的研究进展，并进行了温度和相对湿度对油漆和清漆中v o c s 释放规律 影响研究的实验。结果显示，温度和相对湿度对两者都有正作用，但清漆的实验 结果与之前的文献报道不同；单个污染物的释放规律与t v o c 并不完全相同。 w o l k o f f 等【5 6 1 在实验小室中研究了温度、湿度和表面空气流速三个环境条件对尼 龙地毯、p v c 地板、地板漆、密封剂和水性墙壁涂料五种室内材料释放v o c s 特性的影响情况，结果表明：表面空气流速对材料的主释放过程影响时间很短； 温度和湿度都对v o c s 的释放有促进作用，但影响程度与材料类型和污染物种类 有关。y a n g 等【5 3 】在环境舱条件下专门研究了温度对湿性材料散发v o c s 的影响， 结果，在材料散发的不同阶段受温度的影响情况不尽相同。k i v i s t o 等【5 刀周一个 理想可控参数的小室研究了环境参数( 如温度、相对湿度、换气次数、产品载荷 及材料在小室内放置方法) 的变化对复合木质地板和墙体散发甲醛的影响。湿度 减小虽然可以降低部分污染物的释放速率，但过低的湿度会给室内空气质量 ( i a q ) 带来负面作用。最近，w o l k o f f 纠5 8 】就通过实验数据对此进行了论证， 他们认为室内相对湿度不应长期低于4 0 。此外，增加换气率虽然可以减小环境 舱内，但s a k r 等e 5 9 1 的研究就认为，这个v o c s 浓度的降低比例不能用稀释模型 估算，因为稀释的过程中可能促进v o c s 的释放速率。 从微观角度来看，材料中v o cs 的可释放本底浓度( c o ) 是影响材料中v o c s 释放的一个关键参数。我们用国标方法检测的是材料内所有v o c s 含量( 如用 g b t1 7 6 5 7 1 9 9 9 检测人造板内的甲醛等) 但并不是材料中所有的v o c s 都能 释放到室内。虽然很多学者的研究显示温度可能增加材料中v o cs 的可释放本底 浓度【删，但很难通过实验来验证。最近，x i o n g 等【6 1 发明了一种新的方法，他们 通过实验数据分析了温度对中密度板中的影响：温度升高2 5 4 甲醛可释放本 引言 底浓度增加