空氣凈化器二次污染情況研究

焦曉蘭 徐正翱 王迪 蘇進財 李軼

JIAO Xiaolan XU Zhengao WANG Di SU Jincai LI Yi

中國家用電器研究院 北京 100053

China Household Electric Appliance Research Institute Beijing 100053

1 引言

隨著我國經(jīng)濟水平的快速發(fā)展，工業(yè)化水平的顯著提高，空氣污染問題日益突出。同時，由于住房條件得到的巨大改善，裝修污染及室內(nèi)家具污染，也成為危害室內(nèi)空氣質(zhì)量的主要原因。如何改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，獲得更加健康舒適的生活、工作環(huán)境成為了人們關(guān)注的重點?？諝鈨艋髯鳛橐环N可以對空氣中顆粒物、氣態(tài)污染物、微生物等一種或多種有害物質(zhì)具有一定去除能力的家用電器，成為了人們治理室內(nèi)空氣污染的主要選擇。

目前市場上常見的空氣凈化器，對顆粒物的凈化方式主要分為兩類：一是依靠高效過濾器（HEPA）濾網(wǎng)對空氣中的微粒進行過濾；另一種是利用靜電使空氣中的微粒帶電，再通過集塵裝置捕集帶電粒子，從而達到凈化的目的。對氣態(tài)污染物的凈化方式較多，較為主流的凈化方式是通過活性炭等具有較大比表面積的材料，對氣態(tài)污染物進行物理吸附或化學(xué)吸附。此外，等離子及其協(xié)同技術(shù)、金屬氧化物催化分解技術(shù)、光催化氧化分解技術(shù)[1]等也被應(yīng)用于空氣凈化器對氣態(tài)污染物的凈化方法中。但是隨著空氣凈化器的使用，各類污染物在凈化器內(nèi)富集，這些污染物可能會被空氣凈化器再次釋放，形成二次污染。凈化器產(chǎn)品銷售中，容易被投訴的使用后濾網(wǎng)產(chǎn)生異味的問題，就是一種典型的空氣凈化器二次污染。[2]

2 二次污染成因分析

從空氣凈化器所去除的污染物種類分析，空氣凈化器產(chǎn)生的二次污染可能來自于三個方面。一是過濾網(wǎng)富集的顆粒物等固態(tài)污染物，在空氣凈化器風(fēng)機的作用下，可能會從濾網(wǎng)邊框未與空氣凈化器緊密貼合的部分再次泄露。雖然使用靜電式凈化器可以避免顆粒物在濾網(wǎng)上的富集而產(chǎn)生的二次污染，但是靜電技術(shù)在使用中會產(chǎn)生臭氧，同樣會對室內(nèi)空氣造成了污染。二是凈化器濾網(wǎng)通過物理吸附的氣態(tài)污染物達到飽和，可能會將濾網(wǎng)上的有害氣體再次釋放。而使用化學(xué)吸附方式雖然可以有效減少氣態(tài)污染物再次釋放，但是化學(xué)吸附的方式是在活性炭等載體上加載化學(xué)試劑，對載體進行改性，如果選用的化學(xué)試劑不當，會將新的污染物引入空氣凈化器所在環(huán)境中。例如過濾網(wǎng)上對活性炭改性殘留的化學(xué)溶劑、組裝時使用的膠黏劑等都可能會散發(fā)異味。尤其是在夏季，室內(nèi)溫濕度較高的條件下，容易使濾網(wǎng)上的化學(xué)物質(zhì)釋放到室內(nèi)，造成污染。三是富集在濾網(wǎng)上的微生物，在濾網(wǎng)上大量繁殖并產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，這些有害物質(zhì)可能再次釋放到環(huán)境空氣中，對使用者的健康造成不利影響。

3 空氣凈化器二次污染測試

參考現(xiàn)有標準GB 21551.3-2010《家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能 空氣凈化器的特殊要求》中空氣凈化器有害物質(zhì)的測試方法，測試空氣凈化器開啟后，距離出風(fēng)口一定距離的污染物濃度。標準規(guī)定了不同污染物的測試距離，本試驗挑選最不利條件，以出風(fēng)口5cm處作為測試距離。根據(jù)實際環(huán)境中主要存在的氣體及固體污染物，選取PM10、PM2.5作為固態(tài)污染物測試對象，選取裝修中普遍存在的甲醛及常見異味氨作為氣態(tài)污染物測試對象。測試地點：北京市西城區(qū)，測試時間：2018年4～6月，室內(nèi)溫度：18～25℃，相對濕度在20～50%。

3.1 測試設(shè)備

粉塵測定儀：TSI 8530；

紫外可見分光光度計：島津 UV-2600；

大氣采樣器：Gilian IAQ-Pro-II；

微生物采樣器：北京明杰藍天科技有限公司 FA-1。

3.2 試驗藥品

酚試劑(MBTH)：AR；硫酸鐵銨[FeNH4(SO4)]：

AR；

水中甲醛溶液標準物質(zhì)（BW20040-100-W-20）：

100mg/L；

氨(GBS 0 4-2831-2011)：10 0 0μg/m l；硫酸（H2SO4）：AR；

亞硝基鐵氰化鈉[Na2Fe(CN)5·NO·2H2O]：AR；水楊酸[C6H4(OH)COOH]：AR；

氫氧化鈉（NaOH)：AR；次氯酸鈉溶液（NaClO）：AR；氯化鈉（NaCl）：AR；

蛋白胨：BR；牛肉浸膏：BR；瓊脂：BR。

3.3 二次污染測試

圖110臺空氣凈化器污染物釋放的濃度

選取10臺不同品牌、過濾方式的空氣凈化器樣機放置于同一空間內(nèi)，打開門窗，開啟空氣凈化器最大檔位，每天運行8h。該空間內(nèi)甲醛濃度長期處于0.01～0.02mg/m3，氨濃度長期處于0.07～0.09mg/m3。凈化器運行期間，PM2.5濃度平均值為50μg/m3，PM10平均濃度為72μg/m3。

定期對空氣凈化器出風(fēng)口5cm處的PM2.5、PM10、甲醛、氨濃度進行測試，每種污染物每次平行采集3個樣品進行測試，結(jié)果取平均值。測試方法依據(jù)GB/T 18204.2-2014《公共場所衛(wèi)生檢驗方法 第2部分：化學(xué)污染物》中規(guī)定的相關(guān)方法進行。PM2.5及PM10的測定，采用光散射法；甲醛的測定采用酚試劑分光光度法；氨的測試采用靛酚藍分光光度法。

4 測試數(shù)據(jù)與結(jié)果分析

對10臺空氣凈化器在初始狀態(tài)（全新凈化器）下及在實際環(huán)境下運行30天，60天，90天時的出風(fēng)口5cm處污染物濃度進行測試，每次測試空氣凈化器不運行時的環(huán)境本底濃度及空氣凈化器開啟最大風(fēng)速檔位時的濃度，空氣凈化器污染物釋放結(jié)果見圖1。從圖中可以看出，10臺空氣凈化器在初始狀態(tài)下，幾乎不釋放污染物。隨著使用時間的增加，10臺空氣凈化器向外釋放的污染物濃度逐漸增加，氣態(tài)污染物的釋放濃度明顯高于固態(tài)污染物。10臺空氣凈化器釋放出的4種污染物中，氨的濃度最高，可以推斷出空氣凈化器的濾網(wǎng)對氨的吸附能力較差，容易達到飽和狀態(tài)，產(chǎn)生氨二次污染的風(fēng)險較高。而固態(tài)污染物的釋放在3個月內(nèi)保持較低的濃度，可以推斷出，空氣凈化器產(chǎn)生顆粒物二次污染的風(fēng)險相對較低。

表1 10臺空氣凈化器出風(fēng)口5cm處釋放菌落總數(shù)

為了驗證空氣凈化器釋放的固態(tài)污染物中是否存在微生物，試驗組又對空氣凈化器開啟90天時出風(fēng)口5cm處的菌落總數(shù)進行了測試，每次測試空氣凈化器不運行時的環(huán)境本底菌落總數(shù)及空氣凈化器開啟最大風(fēng)速檔位時的菌落總數(shù)，測試方法參照GB/T 18883-2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》附錄D，測試結(jié)果見表1。通過表中數(shù)據(jù)可知，10臺樣機釋放的菌落總數(shù)相差較大，其中3號樣機菌落總數(shù)釋放量明顯大于其他凈化器。由于3號樣機的凈化方式為靜電集塵式，當集塵極上附著的污染物沒有被及時清理時，上面附著的顆粒物、微生物等可能隨凈化器產(chǎn)生的氣流再次釋放到空氣中，導(dǎo)致二次污染的發(fā)生。

5 結(jié)論

通過對二次污染成因的分析及對10臺空氣凈化器運

行3個月期間出風(fēng)口污染物濃度的測試，證明了空氣凈化 器在使用中存在二次污染風(fēng)險，且氣態(tài)污染物更易發(fā)生二次污染情況。目前我國凈化器相關(guān)標準中，僅對未使用的全新空氣凈化器進行有害物質(zhì)釋放的評價，而沒有對使用后的凈化器可能產(chǎn)生的二次污染建立相關(guān)測試評價方法。為了消費者在使用空氣凈化器過程中，一直可以獲得安全衛(wèi)生的室內(nèi)空氣質(zhì)量，應(yīng)在空氣凈化器標準中加入對二次污染的測試及評價方法，如在試驗室內(nèi)用幾種特征污染物代表實際環(huán)境中的存在的各類污染物，加快濾網(wǎng)對污染物的富集速度，最終形成快速、普適的空氣凈化器二次污染測試方法。以此督促空氣凈化器生產(chǎn)企業(yè)改進濾網(wǎng)配方、制作工藝，減少二次污染的產(chǎn)生，為消費者提供更加安全健康的空氣凈化器產(chǎn)品。