（环境工程专业论文）校园内不同场所室内空气中的vocs污染特性研究.pdf

北京工商大学硕士学位论文 摘要 本文以北京工商大学校园内的教室、实验室、图书馆、办公室四类不同功能的公共 场所为研究对象，分别对这四类场所室内空气中v o c s 的污染状况、v o c s 来源和室内 v o c s 浓度的影响因素进行了实测分析。结果表明，不同功能场所的污染物种类和主要 污染物及污染程度都不同。 校园内室内空中v o c s 的主要来源是室内装修材料、人体自身的新陈代谢和室内物 品。室内装修材料能释放出大量苯系物和酯类物质；人体自身的新陈代谢产生产生较多 的醛类物质；来源于室内物品的v o c s 则与室内物品本身的特性有关，在研究中发现， 书籍和电脑都是芳香族化合物的重要来源。 室内通风条件对室内空气中v o c s 的浓度有很大的影响，研究表明强制通风和自然 通风都能有效的降低室内空气v o c s 的污染，提高室内空气质量。 通过研究醇酸油漆，内墙涂料中v o c s 的种类和v o c s 的释放以及释放过程和规律， 建立了室温下湿性材料中v o c s 释放的理论模型：c 。一c 。o o e 厨) 。在该模型中，e 表示释放系数，c 么d 表示湿性材料中所含的v o c s 的总量。 实验表明，传质模型能够较好的预测在室温条件下醇酸油漆v o c s 释放过程和 t v o c 的释出浓度，经过适当修正也可用于内墙涂料中v o c s 释放的预测。该模型的实 际意义在于在已知v o c s 总量的情况下，可以预测各个不同阶段时室内空气中v o c s 的 浓度，为v o c s 的污染控制提供理论支持。 在以上研究的基础上，本研究还借鉴了室内空气质量评价的客观评价方法和灰色理 论评价方法对校园内室内空气中的v o c s 污染状况进行评价。结果表明，根据客观评价 的方法，可以对室内空气中v o c s 污染水平进行总体的评价，还可以确定室内空气中不 同种类v o c s 的污染情况从而判定室内空气中的主要污染物；根据灰色理论的评价结果， 能较好的对室内空气中v o c s 的污染水平进行等级划分；而且能反映处于同一级别污染 水平的室内空气中的v o c s 差异。 关键词：室内空气v o c s 污染特性 校园内不同场所室内空气中的v o c s 污染特性研究 a b s t r a c t t h i sp a p e rc h o o s e st h ed i f f e r e n tp u b l i cp l a c ew i t hs p e c i a lf u n c t i o ni nt h ec a m p u sa st h e s t u d yo b j e c t s c l a s s r o o m ，l a b ，l i b r a r ya n do f f i c e w e r et e s t e di nf i e l d i nt h ep a p e r , t h e m e a s u r e m e n td a t aw e r ea n a l y z e d t h es o u r c eo ft h ev o c sa n dt h em a i nf a c t o r sw h i c he f f e c t t h ev o c sc o n c e n t r a t i o n ，s u c ha st h ed e c o r a t i v em a t e r i a l s ，h u m a na c t i v ea n dt h eg o o d s i n d o o re c t ，w e r em a d ec e r t a i n i ti sc e r t a i nt h a tt h ev e n t i l a t i o nc o n d i t i o nh a sg r e a te f f e c tt ot h e v o c sc o n c e n t r a t i o ni nd i f f e r e n tp l a c e t h i sp a p e re x p l o r e st h ee m i s s i o nb e h a v i o r so fv o c s r e l e a s i n gf r o mi n t e r i o rw a l lc o a t i n g a n do i lp a i n tu n d e rd i f f e r e n te x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s ；t h em a t h e m a t i c a lm o d e lo fv o c s ( c 。一c 。o ( 1 一e d ) ) e m i s s i o nf r o mi n t e r i o rp a i n tw a sp r o p o s e d t h em o d e lc a nu s e d t o p r e d i c t t i n gt h ec o n c e n t r a t i o no ft h ev o c s i nt h em o d e le m e a n sr e l e a s em o d u l u s ，c 么d m e a n st v o cc o n t a i n si nt h ew e tm a t e r i a l s t h em o d e lc a na p p l yt o p r e d i c tt h e c o n c e n t r a t i o no ft h ev o c sa st h et v o c0 ft h em a t e r i a li sk n o w n i nt h i sp a p e ri n d o o rv o c s s o n a l i t yv a l u em e t h o da n di n d o o rv o c ss y s t e mt h e o r yv a l u e m e t h o da r ep u tf o r w a r d v o c sl e v e li nt h es c h o o lp u b l i cr o o m sw a sv a l u a t e da c c o r d i n gt h e s e m e t h o d s t h er e s u l ts h o w sb o t hm e t h o d sc a nu s e di n t ov a l u a t ev o c sl e v e li n d o o ra i r k e y w o r d s ：i n d o o ra i rv o c sc h a r a c t e r i s t i co fp o l l u t i o n l i 北京工商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的研究工作所 取得的研究成果。除了文中已经注明引用的内容外，论文中不包含其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果完全由本人承担。 二、p 学位论文作者签名：p 7 阁日期：瑚8 年j 月“日 北京工商大学学位论文授权使用声明 本人完全了解北京工商大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生 在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京工商大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复 制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 学位论文电子版同意提交后，可于口当年口一年口二年后在学校图 书馆网站上发布，供校内师生浏览。 学位论文作者签名：坐! 盟导师 、1p 签名：靴吼湖脚月；日 北京工商大学硕士学位论文 第一章绪论 室内空气环境是人们接触最频繁，最密切的环境之一，人们约有8 0 以上的时间是 在室内度过的，与室内空气污染物的接触时间多于室外。因此，室内空气质量的优劣能 够直接关系到每个人的健康。 随着人们住宅条件和空间的改善，人们开始越来越普遍的使用大量装饰材料和家具 涂料。这些材料中有害物质的释放，严重的污染了住宅室内空气质量，危害着人们的身 体健康。据世界银行估计，我国每年因室内空气污染造成的经济损失约1 0 6 亿美元【1 1 。 另据调查统计，世界上3 0 的建筑物中存在着有害于健康的室内空气。室内空气中的有 害气体已引起全球性的人口发病率和死亡率的增加。室内空气污染已被列入对公众健康 危害最大的五种环境因素之一【2 】。国际上一些环保专家已将“室内空气污染”列为继“煤 烟型 、“光化学烟雾型 污染之后的第三代空气污染问题。 发达国家从6 0 年代就开始关注认o ( i n d o o ra i ro u a u t y ) 问题，但早期 研究以s 0 2 、n o x 、c o 、t s p 等无机污染为主 3 1 。近些年来，可挥发性有机化合物( v o c s ) 在室内空气中污染影响日趋普遍，这些污染物易通过消化道，呼吸道和皮肤进入人体而 产生毒害。主要可引起人体感官刺激以及其他许多不适症状：长期受其影响对人体有致 畸，致突变和致癌等作用；是产生病态建筑综合症( s i c kb u i l d i n gs y n d r o m es b s ) 的主要原因之一。美国环保署( e p a ) 制定的大气有毒污染物名单种就有5 0 种是v o c s n ， 因此，v o c s 浓度成为评价室内空气质量的重要指标。深入细致的开展室内空气中的 v o c s 的污染研究，对优化生活环境、提高室内空气质量、保护人体健康具有十分紧迫 和重要的意义。 1 1 可挥发性有机化合物对室内空气质量的影响 1 1 1 室内空气中v o c s 的来源及危害 w h o 将v o c s ( v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s ，挥发性有机化合物) 定义为室温下饱 和蒸汽压超过1 3 3 3 2 p a 的挥发性化合物。其主要成分为烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃、 硫烃类、低沸点的多环芳烃类等。v o c s 是室内外空气中普遍存在而且组成复杂的一类 有机污染物。多梦v o c s 的单种化合物浓度很低一f 舻不超过5 0 # g m 3 1 5 】但有些化合 校园内不同场所室内空气中的v o c s 污染特性研究 物，如甲醛和苯系物等具有普遍性，在多数住宅和办公楼室内环境中基本都能检测出， 浓度也较高。一般对人体危害较大的室内常见v o c s 见表1 1 表1 - 1 室内空气中常见v o c s 污染物种类及成分 v o c s 种类检出物质 脂肪烃雾嚣鬟芝氅震、庚烷、辛烷、壬烷、葵烷、卜烷、十二烷、2 呷基乙烷、 卤代烃氯1 , 4 曩弥戳滤纸煦燃“1 卜黧磷朋乳铱赫、 含氧烃吡啶、甲基毗啶、尼古丁 萜烃铲蒎烃、莱烃 其他甲醇、z 醇、2 一丙醇、甲醛、z 醛、己醛、2 一丙酮、2 一t 酮、z 酸乙酯、币z 酸丁酯 ( 一) 室内空气中v o c s 的来源 v o c s 的来源一般认为可分为3 类。 1 建筑装饰、装修材料及生活日用品 建筑装饰、装修材料中除了原料本身释放出有机污染物外，还含有因建筑装修需要 而加入的作为添加剂使用的许多有机化合物。这些有机化合物在常温下即可向室内释 放，使室内挥发性有机化合物的污染加剧。 张卫国等人在调查中发现，居室装修中使用的人造板材、人造板家具和溶剂型涂料 是室内空气中t v o c 的主要来源。功能各异的各种装修材料如油漆、涂料、木质板材、 贴面纸、壁纸等在使用过程中不断释放v o c s ，给室内空气带来严重污染，对人体健康 造成严重危害。材料中的v o c s 的一大来源是涂料中的有机溶剂。一般合成的涂料树脂 中含有5 0 左右的有机溶剂，这些有机溶剂绝大部分都是v o c s 。这些v o c s 不仅直接 刺激人的眼睛和呼吸道，引起皮肤过敏，使人产生头痛、咽喉痛、乏力等症状，而且 v o c s 挥发到室外空气中还能引发光化学污染【引。胶合板、纤维板、油漆、涂料、粘合 剂、地板砖、水泥制品等装饰材料中的主要有毒有害成分见表1 - 2 7 1 。 2 北京工商大学硕士学位论文 表1 2 常用装饰材料中主要有害物质成分 名称成分 醇酸调合漆 无光调合漆 地板背底胶 地板 彩色涂料 墙壁纸 壁纸、壁布 胶合板 地板砖 绝缘材料 地板革 石棉制品 癸烷、二甲基癸烷、十一烷、二甲基十一烷 乙苯、二甲苯、异丁烯苯、对甲基异丙苯、癸烷 乙酸乙烯酯 蜡癸烷、十一烷、十二烷 甲苯、乙苯、二甲苯、壬烷、癸烷 甲醛 甲醛、甲苯、二甲苯、乙苯等 甲醛、苯、甲苯、乙氧基乙酸等 甲醛、乙醛、癸烷、十一烷等 甲醛、甲苯、二甲苯、乙苯、四氯乙烯等 甲苯、二甲苯、乙苯、乙酸乙酯 石棉尘 w i e s l a n d e r 等对新油漆过的住宅研究发现，脂肪烃( c 8 c 1 1 ) 、t x i b ( 是指苯、甲 苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯) 浓度明显升高，甲醛浓度也明显升高 8 3 0b r o w n 等对 各种办公家具中v o c s 的含量及释放的研究表明，密度纤维板释放的v o c s 较低，而粒 子板释放v o c s 较高，层压板释放的v o c s 最高哼1 。人们日常接触的报纸、杂志和印刷 物是c 8 芳香族v o c s 暴露的来源 1 1 1 01 9 8 8 年e p a 调查表明，使用新地毯是使室内空 气v o c s 浓度增加的主要因素。石油及其燃烧产物是室内空气中苯、乙苯和二甲苯等 v o c s 的上个主要来源。有研究报道，在使用煤油炉的厨房内可检测到正己烷、苯、庚 烷、间对二甲苯葵烷等物质阻2 1 。 2 吸烟、人自身的新陈代谢 吸烟是室内空气中v o c s 的一个重要来源，孙永梅等对香烟烟雾中的挥发性有机物 的研究表明，香烟烟雾中含有烷、烯、炔、单环芳烃、多环芳烃、杂环、醛、酮、醇、 酸、酯、酚、多酚、醌等各类有机物，多达7 8 种。这些挥发性有机物主要是低分子有 机物n 引。此外，人类自身的新陈代谢也是室内v o c s 的一个来源。梁宏等对密闭环境 中受试者汗液中的v o c s 进行了检查。8 4 名受试者汗液中存在9 种其所在环境中未检测 到的v o c s ，且离开密闭环境后，其汗液中的v o c s 增加到2 3 种，有1 1 种与密闭环境 空气中的v o c s 相同。它们是甲苯、乙苯、二甲苯、萘、三甲苯、异丙苯、异丁苯、苯 甲胺和硫代苯乙酸甲酯及乙二醇 1 4 1 0f e n s k ej d 等测定人体呼出气体中的v o c s 主要有 橡胶基质、丙酮、乙醛、甲醇和其它醛类c 1 5 1 0 微生物也可产生多种v o c s 。e l k e 等在床 垫灰尘中检测到许多v o c s ，如3 甲基丁烷1 酚、药酮、1 萜品醇等n 6 乞： 3 校园内不同场所室内空气中的v o c s 污染特性研究 3 室外来源 汽车尾气、工业污染物的释放和燃料的燃烧都能产生多种v o c s ，它们进入室内， 造成室内空气中的v o c s 的污染。由燃油汽车引起的室内空气污染主要是产生少量的橡 胶基质和较多的烷烃及烷基苯。另外，意外失火也可产生大量的v o c s ，a u s t i n 等测定 建筑物等在着火时主要可产生1 4 种v o c s ，包括二甲苯、甲苯、乙苯、苯、丙烯、丙烷、 1 ，2 丁二烯、萘、苯乙烯、环戊烯、2 甲基丁烷、1 甲基环戊烯、异丙基苯和1 丁烯2 甲基丙烯1 刀。 ( 一) 室内空气中v o c s 的危害 v o c s 的毒性主要表现在可能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出 现头痛、头晕、嗜睡、无力、胸闷等症状：还会影响消化系统，出现食欲不振、恶心等 症状；严重时可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应【1 8 】。v o c s 是造成s b s 的主要原因 之一。s b s 的主要症状表现为：眼、鼻、咽、喉部有刺激感、头疼、易疲劳、呼吸困难、 皮肤刺激、嗜睡、哮喘等非特异症状。v o c s 还可能具有胚胎毒性，据调查在怀孕期间 接触v o c s 的职业妇女，其胎儿的畸形发生率是非暴露组的8 。1 3 倍，胎儿流产率增加 2 5 ，低出生体重儿的发生率是控制人群的5 倍多。b o v e 的报告结果也显示妇女在怀孕 期间接触v o c s 有可能发生某些出生缺陷病。更严重的是，目前，经过专家研究论证确 认室内v o c s 中有2 0 多种为致癌物或致突变物质。 鉴于v o c s 对人体健康的种种损害，许多人提出用总挥发性有机物t v o c ( t o t a l v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s ) 来衡量v o c s 联合作用对人体健康的影响。有研究者提出 暂定的非职业环境的t v o c 浓度为3 m g m 3 。1 9 9 0 年，丹麦学者d r l a r sm o l h a v e 进行了 控制暴露试验，并结合流行病学研究资料，定出了v o c s 的试验性剂量反应关系，见 表1 - 3 表1 3m o l h a v e 定出的v o o s 的试验性剂量反应关系 由于v o c s 是多种气体的混合物，而不同种类的可挥发性有机化合物对人体的影响 都具有其特征性效应。通常认为苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙酸乙酯是室内空 气中常见的主要有害v o c s 污染物。 4 北京工商人学硕上学位论文 1 苯 苯为无色、有芳香气味、易挥发、易燃的液体，被国际癌症研究机构确认为致癌物 质。苯以蒸气的状态存在于空气中，属于中等毒性物质。中毒作用一般是由于吸入蒸气 或是皮肤吸收所致。大多数中毒者是由于吸入了苯而产生的。急性中毒主要对中枢神经 系统有毒害，慢性中毒主要对造血组织及神经系统有损害。在急性中毒的情况下，苯有 麻醉作用，而慢性中毒的特点则是会造成造血组织的损伤和机体某些器官( 包括淋巴结) 的变化。对接触苯的工人来说长期吸入2 1 0 p p m 的苯，就会造成血液病。另外，苯还能 诱发染色体畸变，也能使皮肤脱脂和产生皮炎。 表1 4 苯吸入对人体的危害 做为一种常用的有机溶剂，苯大量存在于各种建筑装饰材料中。如装修中使用的胶、 油漆、涂料、各种油漆的添加剂和稀释剂、一些防水材料的添加剂等。 2 甲苯 甲苯是无色透明的液体，有特殊的气味。它能被无损伤吸收，有普通的毒性作用和 刺激作用。接触高浓度的甲苯可导致急性中毒，也可产生麻醉作用。吸入不同浓度的甲 苯对人体所产生的健康效应见表1 5 。 表1 5 不同甲苯浓度的健康效应 空气中甲苯浓度p p m 健康效应 1 0 0 2 0 0 2 0 0 5 7 0 对人产生心理影响， 对人的神经中枢发生作用。 对眼睛粘膜和上呼吸道的刺激。 甲苯主要来源于一些溶剂、香水、洗涤剂、墙纸、胶粘剂、油漆等。在室内环境中 吸烟产生的甲苯量也是十分可观的。据美国e p a 统计数据显示，无过滤嘴香烟，主流 烟中的甲苯含量大约是1 0 0 - 2 0 0 ug ，侧主流烟甲苯浓度比值为1 3 。 3 二甲苯 二甲苯包括邻、间、对三种异构体，以间位比例最大，可达6 0 7 0 ，对位含量 很佤。 5 校园内不同场所室内空气中的v o c s 污染特性研究 二甲苯对人体的具体危害表现在： ( 1 ) 二甲苯可经呼吸道、皮肤及消化道吸收。其蒸气经呼吸道迸入人体，有部分 经呼吸道排出，吸收的二甲苯在体内分布以脂肪组织和肾上腺中最多，后依次为骨髓、 脑、血液、肾和肝。对心、肾也会有损害。 ( 2 ) 吸入高浓度的二甲苯可使食欲丧失、恶心、呕吐和腹痛，有时可引起肝肾可 逆性损伤。同时二甲苯也是一种麻醉剂，长期接触可使神经系统功能紊乱。 二甲苯来源于溶剂、杀虫剂、聚酯纤维、胶带、胶粘剂、墙纸、油漆、湿处理影印 机、压板制成品和地毯等。油性多彩涂料中甲苯和二甲苯的含量占2 0 5 0 ，品质较好 的聚氨酯油漆，其溶剂也是二甲苯。 4 苯乙烯 苯乙烯有芳香味，具有刺激性。接触苯乙烯可严重刺激或损伤人的眼睛；也可以对 呼吸器官造成刺激；还能导致皮炎和心情抑郁。不同浓度的苯乙烯给人体健康带来不同 的影响，详见表1 - 6 。 表1 6 不同苯乙烯浓度的健康效应 空气中苯乙烯浓度p p m 健康效应 对眼睛有短时间的刺激 环境中人的中枢神经系统会受到损害 3 0 m i n 会使人死亡 5 甲醛 甲醛又叫蚁醛，是一种无色有强烈刺激性气味的气体，对空气的比重为1 0 6 ，略重 于空气，易溶于水、醇和醚。甲醛易聚合成多聚甲醛，聚甲醛受热易发生解聚作用，在 室温下即可缓慢释放甲醛。 甲醛对人的眼睛、鼻子、呼吸道有刺激性。空气中的甲醛浓度若是超过国家规定的 卫生标准，会对人体健康造成不同程度的危害。李淑华，李景舜等在居室空气甲醛污 染及对健康的影响中研究了室内空气中甲醛的健康效应，见表1 8 表1 7 不同甲醛浓度的健康效应 甲醛浓度m 砂n 3 健康效应甲醛浓度m 耐健康效应 0 0 5 脑电图改变 1 o组织损伤 0 0 6眼刺激阈6 0肺部刺激 0 0 6 加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 o 4 5 呼哆道疾病增加 6 m础 伯 啪 3 2 北京工商大学硕士学位论文 国际癌症研究机构( l 堰c ) 认为甲醛属致癌物质，实验表明甲醛可共价结合于d n a 上，表现为单股d n a 破坏。甲醛还能对小鼠产生显性，致死性突变。大鼠吸入高浓度 甲醛可诱发鼻鳞状细胞癌。 此外，甲醛还属于神经毒物，可引起神经系统的变性坏死，d n a ，r n a 合成减少。 通过对长期从事解剖工作人员的研究发现，长期接触甲醛，可以发生不同程度的头疼， 记忆力减退和睡眠障碍等症状。甚至可引起灵敏度，平衡功能，协调功能等出现不同程 度的降低。 6 乙酸乙酯 乙酸乙酯是无色澄清液体，有芳香气味，易挥发。经过皮肤、呼吸系统、消化系统 进入人体，对眼、鼻、咽喉有刺激作用，高浓度吸入可引起进行性麻醉作用、急性肺水 肿、肝、肾损害；持续大量吸入，可致呼吸麻痹；误服者可产生恶心、呕吐、腹痛、腹 痛、腹泻等。有致敏作用，可致湿疹样皮炎。还可能引起由于血管神经障碍而致的牙龈 出血。 慢性影响：长期接触本品有时可致角膜混浊、继发性贫血、白细胞增多等。 1 1 2 室内空气中v o c s 的污染特点 室内空气中的v o c s 污染与室外大气中的v o c s 污染由于所处的环境不同，其污染 特征也不同，室内空气中的v o c s 污染具有如下特征： 1 环境背景污染源种类和强度决定了室内v o c s 的污染程度。 现代合成建材、装饰材料的不合理使用是导致室内环境空气中的v o c s 偏高的首要 决定因素。家具、油漆、涂料、粘合剂等许多装修材料表面释放出的甲醛、苯、甲苯等 污染物是目前室内最明显的v o c s 污染源：由室外汽车尾气和饮食业废气所排放的苯系 物、低碳数烷烃、甲醛和多环芳烃等污染物对临街建筑物室内的v o c s 有较多的浓度贡 献；还有来自于室内人员吸烟、烹饪或使用化学用品等产生的有机废气污染。污染程度由 室内人员活动强度决定，豪华装修、临近交通干道的建筑物室内v o c s 污染较严重。室 内人员吸烟、烹饪等活动会明显增加其污染强度。 2 累积性 室内环境是相对封闭的空间，其污染形成的特征之一是累积性【1 9 刎。从污染物进入 室内导舅浓摩升赢，到排出室外浓度渐趋于零，尢都需黟经过较长的时间。室内的各种 7 校园内不同场所室内空气中的v o c s 污染特性研究 物品，包括建筑材料、家具、地毯、复印机、打印机等都可能释放出一定量的化学物质。 如不采取有效措施，它们将在室内逐渐累积，导致污染物浓度增大，构成对人体的危害。 3 多样性 随着现代建筑业和化学工业的不断发展，装饰装修材料和家用化学品的种类日益繁 多，使室内污染源和污染物呈现多样性的特点。不同的污染物在室内条件下，又可以相 互作用生成新的污染物，使污染物的种类进一步增加。人类长期接触后，对人体造成的 危害也呈现多样性。 1 1 3 室内空气中v o c s 的质量标准 因为室内空气中的v o c s 成分复杂繁多，难于检测，所以直到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，但有不少学者发表了他们的推荐意见。 德国学者b e r n d s e i f e r t 于1 9 9 0 年推荐了一套v o c s 的室内空气浓度指导限值，推 荐指导限值为3 0 0 z g m 3 ，其中单个化合物的质量浓度不超过所属分类的5 0 ，也不超过 t v o c 的1 0 ( 这一指导性浓度限值不适用于致癌性化合物的评价，同样不包括甲醛) 【2 1 1 ， 详见表1 8 ： 表1 8b e m ds e i f e r t 推荐的室内空气v o c s 浓度指导值 1 9 。 v o c s 的化学分类推荐浓度限值恤g 心 烷类 芳烃类 萜烯类 卤烃类 脂类 醛类和酮类 其他化合物 t v o c 1 0 0 5 0 3 0 3 0 2 0 2 0 5 0 3 0 0 挪威学者e l m u n ds k a r c t 在此基础上，推荐出一套建筑物设计目标要求【2 2 1 ，详见表 表1 9e l m u n ds k a r e t 推荐的室内空气v o c s 浓度要求 要求水平 室内v o c s 浓度楼板v o c s 释放量墙壁v o c s 释放量 室内通风量 g m 3 纽加m 2 肛加m 2 】喹竺2 一 典型本底水平 麟计目标范嗣 3 0 0 3 0 0 1 0 0 ，5 0 0 0 2 v 也e c 2 0 - 1 0 0 0 4 0 - 1 0 0 0 1 - 4 6 8 北京工商大学硕士学位论文 注：其中0 7 0 为北欧建筑法规委员会( n k b b ) 的推荐值 瑞典学者u i f g e n h o l t 2 3 】提出了另一种分类的指导限值： 一类空气质量：t v o c = o 2 m g m 3 ； 二类空气质量：t v o c = o 5 m g m 3 。 我国民用建筑工程室内环境污染控制规范( 6 8 5 0 3 2 5 ) 规定对住宅，医院，教室 等类民用建筑内由建筑和装修材料产生的t v o c 浓度o 5m g m 3 ；室内空气质量标 准( g b t 1 8 8 8 3 ) 规定室内t v o c 标准值为0 6m g m 3 。 1 2 室内空气中v o c s 的研究及污染控制现状 1 - 2 1 室内空气中v o g s 的研究 目前，室内空气质量的下降已经成为全世界瞩目的环境问题。室内空气污染与健康 的关系，已经引起各国政府和公众的极大关注。国内外对室内空气中的v o c s 的研究主 要集中在以下三个方面： ( 1 ) 对住宅、办公等居住环境中的v o c s 进行污染状况研究。 ( 2 ) 用环境模拟舱研究材料散发v o c s 的特性及影响v o c s 散发的主要因素。 ( 3 ) 通过建立物理模型或是经验模型掌握其散发规律。 以下是对这三个方厩的研究进行具体的说明。 ( 1 ) 对住宅、办公等居住环境中的v o c s 进行污染状况研究。 在国外，有很多学者以家庭为单位，调查了住宅环境中的室内空气中的v o c s 污染 状况。 k r a u s e 等在德国调查了5 0 0 户家庭，测定了5 7 种v o c s 的浓度。结果表明，除甲 苯外其余单个化合物的浓度值均低于2 5 比g m 3 。t v o c 的均值为0 3 9 4 m g m 3 ； o t s o n 等随机调查了7 5 7 户加拿大住宅，也测定了5 7 种v o c s 的浓度，发现多数单 种化合物的浓度值不超过2 0 z g m 3 。但有癸烷( 5 舡m 3 ) 、甲苯以g m 3 ) 、1 , 1 ，1 三氯乙烷 ( 4 靴咖3 ) 等9 种化合物超过2 0 z g m 3 ，t v o c 的均值为o 1 1 4m g m 3 f 2 4 1 。 vmb r o w n 于1 9 9 7 1 9 9 9 年测试了英国1 0 0 0 0 户住宅内甲醛和v o c s 浓度，结果发 现各个家庭不同房间的浓度差别很小l 矧。 s sr a m s t r o m l 等于j 磐7 l 复对伦敦郊区新建1 6 户住宅进行了v o 骢：砭醛类物质的 9 校园内不同场所室内空气中的v o c s 污染特性研究 测试，共检出9 种v o c s 和8 种醛、酮；同时还人为的对住宅进行重新油漆，结果表明， 使用油漆会使室内v o c s 浓度有很大的提蒯3 1 j 。 在我国，有部分学者考察了深圳、广州、大庆等城市中v o c s 的污染状况。 司马冰等对深圳市的1 9 家行政，企事业单位和8 户居民住宅共4 5 个单元房进行了 室内v o c s 检测，共检出了2 0 种v o c s ，其中甲醛检出率为1 0 0 ，甲苯、二甲苯、苯、 乙苯的检出率分别为9 7 8 、9 7 8 、8 8 9 、8 8 9 。甲醛的平均检出浓度最高，达 6 1 6 必g m 3 。已检出的v o c s 平均浓度总和也已大幅超过民用建筑工程( g b 5 0 3 2 5 2 0 0 1 ) i 和l i 类标准【2 5 1 。陈迪云等于2 0 0 0 年9 月对广州市各类建筑进行了v o c s 调查，共检 出5 2 中可挥发性有机化合物，总挥发性有机化合物( t v o c ) 浓度在1 5 4 2 1 8 9 6 1 6 肛g m 3 范围内。在检出物中，以卤代烃和卤代芳香烃为最多，共2 4 种；其中1 ，3 丁二醇、甲 苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、二氯甲烷、三氯乙烷、四氯化碳、三氯乙烯、苄 基氯、1 ，4 二氯苯、甲醛等1 2 种属于美国清洁空气法优先控制污染物【2 6 1 。杨宝庭对大 庆市1 1 9 套精装修房屋内的t v o c 进行了检测，结果表明装修后大庆市居民室内的 t v o c 户均值范围为0 1 ，1 0 9 m g m 3 ，户均值超标率为7 3 1 ，最大超标倍数达1 7 2 倍； 超标2 倍以上的占总户数的3 9 4 。刚装修完的房屋污染最严重，超标率达9 0 1 2 7 。 还有部分学者对不同公共场所的室内空气中v o c s 污染状况进行了研究。 b r i c k u s 等研究了巴西某办公楼空气中v o c s ，结果表明：该办公搂内t v o c 浓度 在0 3 0 4 1 6 8 m g m 3 范围内，平均浓度为0 8 0 3 m g m a 。低楼层内的t v o c 浓度受室外汽 车尾气影响较大，污染相当严重；较高楼层内的v o c s 污染则主要来自装饰材料和办公 设备表面挥发物【捌。我国龚幸颐等有关室内t v o c 的研究结论为：在北大校园区室内 t v o c 约在o 2 。2 0m g m 3 范围内，主要污染源为室内装修材料和室外汽车尾气【2 9 1 。 也有很多学者对个人暴露浓度与室内空气中的v o c s 浓度的关系进行过研究。 1 9 7 9 1 9 8 5 年，e p a 进行了总暴露量评价方法研究( t e m ) ，测定了6 5 0 个家庭中 的1 1 1 9 种v o c s 的室内外空气浓度、个体接触量、呼出气浓度。研究表明，室内v o c s 浓度高于室外，呼出气中v o c s 浓度与个体接触量有很大的相关性，而与室外浓度没有 相关性；2 0 0 2 2 0 0 3 年，y o s h i n o ，y u k i o 在中国三个城市( 北京、上海、成都) 的4 0 户住宅进行了1 5 种v o c s 和醛、酮的现场测试和问卷调查。其中包括室内、室外和个 人暴露浓度测试，结果表明室内浓度和个人暴露浓度有很大的相关性【3 2 l 。 由已有的研究报道可见，不同建筑物内的v o c s 的种类和浓度都不一样，并没有一 种建筑物内的v o c s 情况能代表该地区或该类型的所有建筑物；不同功能区的场所其室 1 0 北京r t 商大学硕十学位论文 内空气中的v o c s 的污染特性也大不相同。从文献中我们还可以看出影响室内空气中 v o c s 浓度的因素是复杂多样的室内装修材料，室外汽车尾气，以及人体自身的新陈代 谢等都能影响室内空气中的v o c s 浓度；正是因为影响因素众多，不同的场所，不同功 能区的室内空气中的v o c s 的种类，含量都有各自的特点，因而，对不同场所进行室内 空气中的v o c s 的污染特性进行研究，确定其污染现状是很有必要的。 ( 2 ) 通过建立物理模型或是经验模型掌握其散发规律。 一些学者还通过经验模型和传质模型建立了材料v o c s 散发数学模型。研究表明干 性材料( 木板、胶合板、抛花板) 与湿性材料散发特性不同，湿材料含v o c s 量大，散 发的初始浓度高，衰性快；干材料一般为多孔材料，散发速率小，衰性慢，容易引起二 次散发。 h o n g y uh u a n g ，f a r i b o r zh a g h i g h a t 用传质模型建立了干性材料的散发模型。通过材 料内的扩散，材料与空气间的传质及边界内的传质建立了综合模型，结果表明，当材 料本身的身的释放系数 1 0 。1 0m 2 s 时，通风量对v o c s 的释放速率有着显著的影相，释 放速率随着通风量的增加而增加；当释放系数小于或等于1 0 1 0m 2 s 时，v o c s 的释放速 率只在短期内受通风量的影响。在中期和长期，v o c s 的释放速率随着通风量的增加有 细微的增长；材料中v o c s 的最终释放量只与材料本身和它所释放的v o c s 的种类有关 1 4 0 l o c h a n g s e el e e 等建立了干湿组合材料的散发模型【4 。 x y a n g 等给出了材料双面通风且室内有吸附材料存在时的v o c s 散发模型，此模 型包括材料散发模型和吸附模型。利用材料散发模型，能够准确的预测到不同条件下材 料释放的初期材料中v o c s 的释放速率。根据此模型和小型模拟舱内的测试结果，还能 对实际建筑中的v o c s 释放进行预测f 4 2 】。在求解数学模型时，用到的主要参数是材料散 发的初始浓度c o 及材料的扩散系数d 和分区系数k e 。 利用不同类型材料的散发模型，能够预测材料中的v o c s 对室内空气质量的影响， 特别是预测新建筑内室内空气中的v o c s 浓度，为人们判定室内空气质量的变化情况提 供理论依据。 ( 3 ) 用环境模拟舱研究材料散发v o c s 的特性及影响v o c s 散发的主要因素 在利用环境模拟舱研究材料散发特性及影响散发的因素方面也有很多学者做了大 量的研究工作。 - g e h r i gr 等利用温度、湿度和空气交换率可以控制的暴露模拟舱，研究了墙漆中 校园内不同场所室内空气中的v o c s 污染特性研究 v o c s 的释放率。结果表明，墙漆中v o c s 的释放受其所用的墙壁材料和结构的影响【3 3 1 。 w o l k o f fp 在模拟舱中研究了空气流速、温度和湿度对尼龙地毯、p v c 地板、地板 漆、密封剂和墙壁涂料这五种室内材料的释放特性的影响。实验结果表明，通常主要释 放过程不受空气流速的影响【蚓。 jz e n g 等用实验模拟舱测试了温度对湿性材料( 商用木漆) 散发v o c s 的影响，结 果表明在材料散发的不同阶段温度对其散发影响不同【3 5 l 。 李春艳等人利用大型环境舱研究了温度、湿度、通风率对胶合板中甲醛和v o c s 的 释放影响，结果表明环境因素对木质胶合板中的甲醛和v o c s 的释放有显著影响【矧。 刘艳等人在环境舱中研究了室内装修中的甲醛释放规律，发现装修后室内甲醛的浓 度随装修时间的延长逐渐的降低1 3 7 1 。 还有学者利用已有的模型，研究不同因素对材料中v o c s 释放的影响，并根据结果 拟合出不同模型的实际参数值。 石克虎等利用温度、湿度、通风率可调的环境舱研究了木质人造板材中的甲醛释放 特征，实验结果表明，温度是影响甲醛释放的最主要因素；换气速率的变化会影响甲醛 的释放浓度，但对甲醛释放率的影响不大；相对湿度的改变对甲醛的释放产生轻微影响； 得出了拟合曲线方程c 一0 0 8 2 6 ( e - d - q 2 投一e 。j ，式中t 为时间，并用实验结果验证了其正 确性【3 8 1 朱明亮等人研究了装饰材料中v o c s 的散发机理，并根据散发的双指数模型和环境 模拟舱，揭示了v o c s 随着时间衰减的规律，给出了温度、相对湿度、空气流速、氧化 剂和材料的表面特性等因素对装饰材料中v o c s 散发的影响【3 9 l 。 曾海东等利用密闭小室测定了复合地板、大芯板、地板砖和地毯中的甲醛的散发特 性，并通过拟合甲醛散发曲线，得出建材的散发参数。得出了测量建材初始v o c s 的平 均浓度、分离系数k 和对流传质系数h m 的方法【删。 大量研究表明，不同的材料散发特性跟材料本身的性质有很大关系；影响v o c s 散 发的主要因素有温度、湿度、空气流速和材料的表面特性；不同材料释放的不同阶段， 主要影响因素不同；同一因素在材料中v o c s 释放的不同阶段，对释放的影响程度不同。 目前的研究主要针对材料中的甲醛，对材料中的其他v o c s 的释放研究较少。 北京工商大学硕士学位论文 1 2 2 室内空气中v o c s 污染的控制 室内空气中的v o c s 污染的控制可以从以下三个方面着手： ( 1 ) 污染源控制 建材、建筑装饰材料能散发出大量的v o c s 。鉴于此，日本，美国及欧洲的一些发 达国家对于室内建材v o c s 散发的机理和特性方面进行了大量研究并对建材及室内装修 材料的有害气体散发量制定了一些标准，一定程度上从源头上抑制了有害气体的散发。 但是在我国对建材和装饰材料有害气体散发量的限制标准刚刚开始执行，其中有一系列 问题，因此，目前要从源头上杜绝污染物散发较为困难。 ( 2 ) 通风稀释 新风的稀释是改善l a q 的有效方法之。但自7 0 年代以来，出于节能的考虑，建 筑物加强了密闭性，并减少了空调的入室新风量，因此，在新风量受限的条件下。合适 的通风方式关系到能否有效去除污染，提高新鲜空气的利用程度。在这方面，很多学者 进行了相关研究【4 6 1 。大量实践结果表明，通风方法能在一定程度上改善室内空气质量。 ( 3 ) 室内空气净化 室内空气净化是指借助特定的净化设备收集室内空气污染物，将室内空气净化后循 环回到室内或排至室外。按照作用的原理，净化分为吸附型和光催化型两种，即使用吸 附作用原理的净化空气装置和使用光催化材料的净化空气装置。 吸附是利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物，使其中一种或数种组分吸附于固体 表面上，从而达到物质分离的目的。吸附方法在环境工程中得到了广泛的应用，因为吸 附剂的选择性较高，它能分开其他方法难以分开的混合物，有效的清除浓度很低的有害 物质，净化效率高，设备简单，操作方便，所以该方法特别适合于室内空气中的v o c s 的净化。 光催化净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化能力而净化污染物的方法。 该方法可利用空气中的0 2 作氧化剂，而且反应能在常温常压下进行，在分解有机物的 同时还能杀菌和除臭。但目前对v o c s 的气相光催化产物一直存在争议，一般认为v o c s 的光催化降解比较完全，主要生成c 0 2 和h 2 0 但有越来越多的研究发现，光催化降解 有大量的副产物生成。 室内空气的v o c s 的控制主要在于防治，尽管以上介绍了几种控制方法，但由于 v o c s 种类繁多，影响不具体，因此要做到全面去除并不容易。完善对v o c s 本身的污 1 3 校园内不同场所室内空气中的v o c s 污染特性研究 染特性研究，为室内v o c s 的控制提供理论依据和数据支持，是当前室内空气污染防治 的研究的重点之一。 1 3 室内空气中v o c s 的测定及分析方法 1 3 1 采样及预处理方法 由于空气中的v o c s 具有含量低、易挥发、成份复杂等特点，因此，采样方法及预 处理方法正确与否，直接关系到测定结果的可靠性和准确性。室内空气中的v o c s 的采 样及预浓缩技术主要分为容器捕集法、固相吸附溶剂洗脱法、固相吸附热脱附法和固 相微萃取法等。 ( 1 ) 容器捕集法 容器捕集法属全空气采样。美国环保署t o 1 5 方法即容器捕集法，采用内壁经惰化 处理的不锈钢器皿( s u m m a 罐) ，将其内部抽成真空后，用解压或加压方式进行采样， 采集的试样需再用吸附剂( 如t e n a x ) 富集处理，然后导入g c m s 测赳4 6 l 。不锈钢罐 内壁经电子抛光和惰化处理，能避免光照引起的化学反应，几乎对所有空气中v o c s 都 没有吸附性，能保持样品的完整性，消除了由于现场采样引起的采样体积的不确定性， 准确性和重现性都较高。 除s u m m a 罐外，常用的方法还有：聚合袋采样和玻璃容器采样。常用的聚合袋有 聚四氟乙烯、t e l d a r 或衬铝箔t e d l a r 。它们使用方便，价格便宜，但可能因渗透或吸附 作用造成样品的损失较大；玻璃容器易碎，采样体积有限，不适合野外采样。 容器捕集法的优点在于可避免采用吸附剂采样时的穿透，解吸时的分解和损失，且 一个样品可进行多次分析，样品回收率可接近1 0 0 ；但其前期设备投入大，日常维护 费用高、操作复杂。目前国内主要是购买成套商品仪器做v o c s 的污染状况及来源分析 4 7 1 o ( 2 ) 固体吸附剂采样法 吸附剂采样由于设