VOC对室内空气品质的影响和控制方法

VOC对室内空气品质的影响和控制方法摘要：挥发性有机化合物(VOC)是影响室内空气品质的重要因素，建筑和装饰材料及生活办公用品是室内VOC的主要来源。绝大部分具有刺激性、毒性，对室内人员的健康有着潜在的危害。文中整合了室内VOC的影响因素，检测和评价方法以及最为重要的有关VOC的控制去除方法，让人们对室内VOC有个更加全面的认识，以减少或者避免其对人们产生的危害。关键词：VOC，室内空气品质，影响因素，检测评价方法，控制去除方法TheImpactofVOConIndoorAirQualityandControllingMethodsAbstract：Volatileorganiccompounds(VOC)aretheimportantfactorthataffectsindoorairquality.BuildinganddecorativematerialsandofficesuppliesinlifeisthemajorsourceofindoorVOC.Mostwithirritating,toxiccharacterarepotentiallyharmfultothehealthyofindoorworkers.ThispaperintegratesthefactorsofinfluencingindoorVOC,testingandevaluatingmethodsandthemostimportant,controllingandremovingmethodsonVOC,sothatpeoplehaveamorecomprehensiveunderstandingofindoorVOC,forthesakeofreducingoravoidingtheharmtopeople.Keywords：VOC，indoorairquality，factorsofinfluencingindoorVOC，testingandevaluatingmethods，controllingandremovingmethods引言室内空气品质在十年前我国老百姓还不熟悉。但现在大家都知道室内空气品质不仅影响人体的舒适和健康，而且对室内人员的工作效率有显著负面作用。目前“室内空气品质”已逐渐成为室内环境的主要矛盾，成了投诉的焦点，也是关注的热点[1]。20世纪70年代能源危机以来，建筑气密性大大加强，室内新风量也减少以降低能耗，更加剧了室内空气品质的恶化[2]。在各种室内污染物中，建筑和装饰装修材料散发的挥发性有机化合物(VOC)是室内空气污染的重要源头之一，60％的室内VOC来自建材和家具，其种类繁多，目前在室内环境检测出的VOC达200多种[3,4]。室内挥发性有机物的影响主要是影响健康和舒适，释放令人讨厌的气味，污染其它的材料，导致附近的物质褪色或者是沉积在电子设备上引起运转失灵。由VOC引起的室内污染是影响室内空气品质（IAQ）的一个重要方面。室内的许多有机污染物，有的人们已经很熟悉，有的被认为是可以引起过敏、致癌的、毒害神经的、有刺激性的或者是诱发病态建筑综合症的，给人们的健康和社会经济带来了很大的影响[5]。1研究VOC的必要性1.1VOC的来源VOC的来源一部分在室外，主要来自工业废气、光化学污染和交通运输所产生的汽车尾气等；而在室内，是由建筑材料、室内装饰材料、办公用品散发出来及人类日常活动所产生的。室内VOC的来源比室外要复杂，特别是目前房屋装修的普遍化和大量新型建筑装饰材料及电器的使用，使相对密闭的室内环境遭受VOC污染的程度比室外严重得多[6]。建筑和装饰所用的高分子材料，如乙烯地板，地毯，粘合剂，墙面装饰材料，填缝剂，密封材料，隔热材料，油漆，涂料清漆，防水层和沥青乳液是建筑物中VOC排放的重要来源[7]。其中溶剂型的涂层材料早已被确认为室内环境中VOC的主要来源；因为涂料广泛用于住宅和商业建筑,覆盖的表面积通常非常大[8,9]。文献[9]中实验所测的一种油漆中,竟被检测到23种不同的VOC，由此可见其所含VOC之丰富。1.2VOC的种类与危害VOC包括苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等，并且大都是微量或少量，容易被人们忽视。但它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味，会影响人的皮肤和黏膜，对人体产生急性或慢性的损害，而且有些化合物还具有基因毒性[6]。比如建筑物内最普遍的VOC——甲醛，会刺激皮肤粘膜，浓度高时会使呼吸道严重刺激、水肿、支气管哮喘、头痛。油漆、含水材料、化妆品、洗涤剂、壁纸、化纤制品等产生的VOC浓度过高将直接刺激人的嗅觉等感官，造成过敏和毒性作用[10]。另外值得注意的两点是：一，VOC的释放是连续不间断地，可能存在于建筑物内数年[7]；二，VOC之间可能存在着相关性，当几种VOC混合存在时可能会发生化学反应，从而产生刺激性和危害性。已有实验表明，臭氧能与某些不饱和有机化合物发生反应，产生强烈刺激眼睛和呼吸道的物质[11]。目前相关的研究机构认为：VOC能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等症状；还会影响消化系统，严重时可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应等[6]。1.3室内空气品质问题带来的损失空气污染可以有多种分类方式，把室内空气的污染物分为四类，即微生物粒子，可呼吸颗粒，气态物质污染及汽态物质污染。空气中负离子的减少也应该认为是一种污染。我国目前关于IAQ问题所带来的损失报道极少，因空气微生物的污染造成呼吸道感染率最高，给人民健康造成极大的灾难和损失。据统计，我国每年发生感染病例500万，损失超10亿元。在美国IAQ问题已变成一个主要的环境问题并已有立法要求业主对该问题负责。美国环保局1989年给国会的报告指出估计由于室内空气污染而引起的医疗费用年平均为10亿美元，生产效率的降低导致的损失为47～54亿美元[12]。所以，生产建筑使用材料的VOC排放控制日益成为设计中一个重要的考虑因素[7]。世界卫生组织(WHO)、美国国家科学院，国家研究理事会(NAS/NRC)等机构也一直强调VOC是一类重要的空气污染物，控制VOC是提高室内环境质量的主要手段之一[6]。2国内外有关VOC的研究与控制2.1VOC浓度的影响因素结合国内外有关研究发现，室内VOC浓度主要受室内通风状况、温度、湿度以及所使用装饰涂层的厚度的影响。文献[13]中作者以两个热带地区的办公楼为研究对象，测试了在其通风系统正常运转和完全关闭两种情况下的室内VOC浓度变化。经过比较发现，在后一种情况下，室内的大部分VOC浓度呈上升的趋势。文献[14]采用计算流体力学(CFD)方法对新装修过的办公室，在改变送风量和室内布局的情况下对房间内的三维速度场和VOC的浓度分布进行了数值模拟分析，采用VB模型来模拟建筑材料的污染物散发过程。通过对模拟所得结果的分析得出，增大送风量可以在很大程度上降低室内VOC的浓度，使室内达到较好的空气品质；同时室内布局的改变对室内污染物的分布也有着较大的影响。王军，张旭在改变因素：入室新风品质、新风量大小、室内温度水平以及汇与源作用面积比的条件下。通过研究结果表明，入室新风品质降低和新风量增大对材料散发强度与汇效应作用强度具有相反影响，但前者会使室内VOC平均浓度水平增大而后者会使其减小；同时，室内温度水平对材料散发强度和室内VOC平均浓度水平的影响以及汇与源作用面积比对汇效应作用强度和室内VOC平均浓度水平的影响具有同向性[15]。随着室内装修日益普遍和高档化,甲醛污染越来越严重,通风成为公认的保障人体舒适度和提高室内空气品质的可行性控制方法。付腾,唐中华则在过渡季节进行通风实验,比较了不同风量时甲醛浓度的降低效果及其变化规律[16]。文献[17]中通过对五种建筑材料：乳胶的尼龙地毯，PVC地板，复合地板上涂漆，填充剂和溶剂型外墙油漆，所释放的其中两种最受关注的VOC的测量研究。设置了三个参数：风速（1cm/s—9cm/s）、温度(23、35、60℃)、湿度(0%、50%)。通过改变参数变量发现，风速对VOC的释放影响不大，但温度、湿度对VOC的释放速率有明显的影响。在Wan-KuenJo和Kun-HoPark有关于TiO2的光催化法去除室内VOC的一项研究中，也提到了湿度对于其催化作用的影响[18]。文献[19]中作者采用多平衡态回归法测量了常温下密度板中可散发甲醛含量,并与国标方法萃取法所测结果进行对比。发现材料中的可散发甲醛含量远小于萃取法所测得的总含量,说明建材中的甲醛很大一部分在常温下无法释放出来。DafniA.Missia等人通过实地研究表明，接近40%的室内空气污染来源于建筑装饰材料[20]。通过对一种广泛应用于香港建筑材料中的涂饰油漆的实验研究，测试了在三种不同的油漆厚度的情况下：35.2、69.9和107.3微米，室内的6种VOC的浓度和释放速率。结果表明，VOC浓度在最初几个小时内增长很快，而后随着释放速率的下降而降低。油漆厚度越大，VOC的释放量就越大；油漆厚度对室内VOC浓度和释放有很大影响[21]。此外，韩国的研究学者也通过小室模型实验，发现了油漆厚度对室内VOC浓度的影响[22]。2.2VOC的检测与评价方法2.2.1检测方法室内空气中VOC的检测标准方法主要以气相色谱法为主，还有现场检测使用的配有光离子化检测器（PID）的VOC的测定仪测定法。目前检测甲醛的方法有实验室检测方法和现场检测方法两类。其中，实验室检测的标准方法有：分光光度法、酰丙酮分光光度法、气相色谱和液相色谱法。现场检测多使用基于恒电位电解法原理的便携式甲醛测定仪[23]。在有关饮用水中的VOC的提取和分析研究表明，固相微萃取法和气相色谱法是种灵敏、快速的技术方法[24]。通过对室内不同建筑材料所释放的VOC的采样分析，也证实了这种方法的实用和省时的优点[25]。2.2.2评价方法室内空气品质评价的目的在于：①掌握室内空气品质状况，以预测室内空气品质的变化趋势；②评价室内空气污染对人体健康的影响以及室内人员的接受程度，为制定室内空气品质标准提供依据；③了解污染源（如建材、涂料）与室内空气品质状况的关系，为建筑设计、卫生防疫和控制污染提供依据。当前，室内空气品质评价一般采用量化监测和主观调查相结合的方法进行。其中，量化监测是指直接测量室内污染物浓度来客观了解、评价室内空气品质，称为客观评价。而主观评价是指利用人的感觉器官进行描述与评判工作。即采用数量化的手段对室内环境诸要素进行分析，综合主、客观评价对空气品质进行定量的描述。客观评价方法包括：①室内空气污染物的检测评价方法；②模糊评价方法；③灰色理论评价方法；④暖体假人评价方法[23]。客观评价方法包括：①嗅觉评价方法；②应用分贝概念的评价方法；③其他主观评价方法。2.3VOC的控制方法针对以上提到的VOC来源对症下药，并结合文献[6,26]所总结的方法，可以通过以下措施来达到控制和消除室内VOC的目的。即，使用绿色环保建筑材料和装饰材料；通风控制方法；化学控制方法；植物净化法；吸附技术；催化氧化技术等。2.3.1环保材料法由上面介绍的室内VOC的来源知，建筑材料和装饰材料的使用是室内VOC的主要来源。传统的建筑材料和装饰材料能释放大量有害物质，成为室内空气最主要的污染源之一。因此在建筑材料和装饰材料的选择上，应考虑选用有害物含量低的绿色环保材料。如果能采取合理的方法控制甚至排除污染源，这要比等到污染物进入空气环境以后再加以治理的效果要好得多[26]。2.3.2通风控制法通风能稀释和排除室内空气污染物，用通风方式是减少室内空气污染物浓度有效的方法和主要的途径之一，利用通风控制方法能有效地提高室内空气品质。文献[13~16]中都有涉及有关通风对室内VOC的影响，研究了通风对室内VOC浓度的降低效果和变化规律，表明了增大通风量有利于室内VOC浓度的降低。2.3.3化学控制法化学控制方法主要是向空气中或含污染物材料喷洒某种化合物，它能与某种有害气体产生化学反应，从而达到消除该有害