北京市新裝修住宅室內(nèi)甲醛污染研究

李金格 胥加強 張彭義 武 朦 王 珊 高樂樂

(1.南京宇杰環(huán)境科技有限公司，南京 210014；2.北京中弘科技有限公司，北京 101199；3.清華大學環(huán)境學院，北京 100084)

人們每天80%以上的時間都在室內(nèi)度過，因此良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量對于人的身心健康至關重要。甲醛是室內(nèi)空氣中常見的污染物，也是近年來最受人們關注的室內(nèi)空氣污染物。我國和世界衛(wèi)生組織(WHO)室內(nèi)空氣質(zhì)量標準限定甲醛濃度不得超過0.1 mg/m3，一些發(fā)達國家室內(nèi)甲醛濃度限值更為嚴格[1]。如圖1所示，芬蘭室內(nèi)甲醛濃度限值為0.03 mg/m3，法國室內(nèi)甲醛濃度限值低至0.01 mg/m3[2-4]。室內(nèi)裝修使用的材料，如人造板及其制品、膠黏劑、內(nèi)墻涂料、溶劑型木器涂料、地毯及地毯用膠黏劑、壁紙以及實木家具等都可能或多或少散發(fā)甲醛。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，為應對氣候變化，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，“低能耗”“節(jié)能”建筑進程加快，建筑物的氣密性要求大大提高，因而空氣中的甲醛不易通過通風排到室外。人們長時間處于高甲醛濃度的環(huán)境中，會引發(fā)不同程度的呼吸道疾病，嚴重時還會引起多種器官損壞。2004年國際癌癥研究機構將甲醛確定為一類致癌物質(zhì)，并有足夠的證據(jù)證明甲醛能引起鼻咽癌、白血病[5-6]。

圖1 各國和世界衛(wèi)生組織室內(nèi)甲醛濃度限值

了解住宅室內(nèi)甲醛的污染狀況，可以幫助人們判斷是否需要采取治理措施。2015年，張金萍等人[7]對北京3種類型公共場所室內(nèi)甲醛濃度進行監(jiān)測和分析，發(fā)現(xiàn)包含木質(zhì)家具的功能區(qū)域、針織品區(qū)域和化妝品區(qū)域甲醛污染尤為嚴重，其中服裝區(qū)域超標率達71.15%。呂天峰等人[8]對2007年1月-2015年12月北京市新裝修的390套民居中室內(nèi)空氣進行采樣分析，發(fā)現(xiàn)甲醛超標率達50.8%，其中最高濃度超標12.9倍。甲醛在室內(nèi)環(huán)境中的濃度與溫度、濕度等環(huán)境因素有密切的關系。Liang等人[9]在一間實驗房中持續(xù)兩年多跟蹤考察了中密度板材在不同溫、濕度條件下甲醛的釋放規(guī)律，發(fā)現(xiàn)甲醛釋放量在高溫高濕的夏季是冬季的20倍。

關于室內(nèi)甲醛污染的治理研究，國內(nèi)外的報道主要集中在源頭控制和末端治理上，源頭控制主要針對污染源本身進行研究，如材料的釋放規(guī)律，采用封閉劑減少釋放或反應劑(如：氨基衍生物、光催化劑等)去除表面將要遷移到空氣中的甲醛，從根本上減少甲醛的釋放量；另一種末端治理主要分為兩類：一是加強通風，加速室內(nèi)甲醛向戶外排放；二是采用凈化產(chǎn)品將空氣中甲醛去除。目前甲醛的凈化材料主要分為兩類：一是吸附，以活性炭及改性活性炭為代表的吸附材料，主要采用吸附的方式去除室內(nèi)甲醛，其特點為見效快，但容易引發(fā)二次污染且材料使用壽命短，難以達到較好的凈化效果；二是催化，以光催化劑、室溫催化劑為主，光催化劑以二氧化鈦為主在紫外光激發(fā)下可以起到較好的凈化效果，然而紫外光的引入不僅增加了能源消耗，也易產(chǎn)生臭氧、有機物降解副產(chǎn)物等有害氣體對人體造成危害；室溫催化劑以錳氧化物為代表，日本Sekine考察了一系列金屬氧化物，如氧化銀、氧化銅、氧化鈷、氧化鋅、二氧化鈦、三氧化二鐵和二氧化錳等在室溫下對甲醛的去除效果，發(fā)現(xiàn)常溫下二氧化錳對甲醛有較高的去除活性[10]。Chen等人[11]制備了不同孔道結(jié)構的錳氧化物，結(jié)果表明錳氧化物的結(jié)構不同對甲醛的催化活性有明顯的差異。我們研究組也開發(fā)了一種室溫下快速分解甲醛的活性錳材料，可將甲醛徹底分解為二氧化碳和水，具有使用壽命長、無須光照、不產(chǎn)生二次污染等特點[12-13]。

為了了解實際環(huán)境中的甲醛污染水平，根據(jù)甲醛的釋放規(guī)律有效通風或治理，有必要探明新裝修住宅室內(nèi)甲醛的污染水平與溫度、濕度、房屋類型、裝修后空置時間等因素的關系。本研究征集了北京市新裝修6個月以內(nèi)的46個房間作為調(diào)查對象，分析了高溫、高濕和新裝修后空置時間對室內(nèi)甲醛濃度的影響，對新裝修家庭合理防治室內(nèi)甲醛污染具有重要的指導作用。

1 樣品采集和測定

在2018年2月-2018年8月期間選擇北京市新裝修6個月以內(nèi)的46個居民房間作為檢測對象，包括15間客廳、14間臥室、6間書房、4間兒童房和7間廚房。

按照《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》(GB/T18883—2002)[1]和《室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術規(guī)范》(HJ/T167-2004)[14]的技術要求：樣品采集在關閉門窗12 h后進行；采樣點數(shù)量：通常小于50 m2的房間布設1個點，50～100 m2的房間布設1～3個點，100 m2以上至少布設5個點，在對角線或梅花式均勻分布;采樣高度為 0.5～1.5 m；采樣時避開通風口，離墻壁距離大于0.5 m。甲醛濃度、室內(nèi)溫度和濕度均采用英國PPM-HTV甲醛檢測儀檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 甲醛污染總體情況

對46個北京市新裝修房間進行檢測，測試房間包含不同的房間類型、不同裝修時間和不同溫濕度，樣本選擇主要集中在高溫、高濕、新裝修的房間，檢測結(jié)果見表1。結(jié)果表明，有56.5%的房間室內(nèi)甲醛超過了《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》規(guī)定的甲醛濃度限值，甲醛平均濃度為0.13 mg/m3，所測試的房間中甲醛最高水平達到0.29 mg/m3，約為標準規(guī)定值(0.1 mg/m3)的3倍，存在較高的健康隱患。

表1 測試房間室內(nèi)甲醛檢測結(jié)果統(tǒng)計表

2.2 室內(nèi)氣溫的影響

室內(nèi)甲醛污染的形成是裝修、裝飾材料和木質(zhì)家具中潛在甲醛釋放的結(jié)果，甲醛的釋放量和室內(nèi)空氣中甲醛的濃度直接相關。甲醛的沸點非常低(-19.5℃)，通常隨溫度的升高甲醛的釋放量增加[15]。這些材料散發(fā)甲醛大多是因使用的脲醛樹脂作為黏結(jié)劑，脲醛樹脂由甲醛和尿素反應制得，脲醛樹脂中可能存在未反應的游離甲醛，當溫度升高游離甲醛分子熱運動加劇，快速向空氣中釋放，與此同時也會導致脲醛樹脂可逆反應的進行，進一步產(chǎn)生游離的甲醛不斷釋放。圖2所示，隨著室內(nèi)溫度的升高，室內(nèi)甲醛平均濃度也呈上升趨勢，室內(nèi)溫度不超過25℃時，甲醛平均濃度均低于0.1 mg/m3。室內(nèi)溫度高于30℃的有35個樣本。由表2可見，其中有23個房間超標，平均濃度達0.14 mg/m3，占總超標房間的88%。

表2 室內(nèi)氣溫對甲醛濃度的影響

圖2 室內(nèi)溫度和甲醛平均濃度關系曲線

2.3 相對濕度的影響

除室內(nèi)氣溫外，室內(nèi)相對濕度也是影響材料中甲醛釋放量的重要因素之一[9]，較高的濕度也會加快材料中甲醛的釋放速率，促使室內(nèi)甲醛濃度升高。如圖3所示，隨著室內(nèi)相對濕度的升高，甲醛平均濃度也逐漸升高，相對濕度超過60%時開始出現(xiàn)室內(nèi)甲醛超標現(xiàn)象。甲醛易溶于水，如果室內(nèi)濕度大，空氣中的水分會吸附材料中的甲醛，有利于甲醛向空氣中釋放。Liang等人[16]研究了濕度對中密度板材釋放甲醛的影響，發(fā)現(xiàn)濕度從20%上升至80%，甲醛釋放量升高2.97倍。如表3所示，在濕度高于75%的有27個測試房間，有22個房間甲醛濃度超標。而室內(nèi)濕度低于60%時，沒有甲醛超標的房間。

表3 室內(nèi)濕度變化對甲醛濃度的影響

圖3 室內(nèi)相對濕度和甲醛平均濃度關系曲線

2.4 家具材質(zhì)和裝修后空置時間

室內(nèi)裝修、裝飾材料是甲醛引入室內(nèi)的主要源頭，裝修裝飾材料中甲醛限量雖有標準約束，但是如果室內(nèi)這些材料用量過大也會導致甲醛的累積釋放造成室內(nèi)甲醛超標。表4為家具材質(zhì)對室內(nèi)甲醛濃度的影響，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)以板材家具為主的房間超標率達86.36%，而以實木家具為主的房間超標率僅有29.17%，由此說明室內(nèi)家具選材對室內(nèi)甲醛污染水平起著主要作用。

表4 房間中家具材質(zhì)對甲醛濃度的影響

了解新裝修后室內(nèi)甲醛的污染水平，對新裝修家庭合理安排入住時間具有重要的指導意義。本研究考察了46間新裝修6個月內(nèi)的房間，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)(表5)裝修后空置3個月內(nèi)的27個房間有19間超標，超標率達70%；而裝修后空置4～6個月的19間房間有7間超標，超標率約37%。

表5 裝修后空置時間對室內(nèi)甲醛濃度的影響

2.5 房間類型

用戶對不同類型房間的裝修風格和裝修裝飾材料使用量有所不同，檢測結(jié)果表明(圖4)主臥室和客廳甲醛平均濃度較高，其主要原因是大多數(shù)家庭這兩類房間裝修比較豪華。然而，兒童房卻是超標率最高的房間，書房的平均濃度和超標率均最低。雖然很多用戶很注重兒童房的選材，但因為兒童房的面積普遍較小，板材容積率較高，所以是最易超標的房間。

圖4 不同房間甲醛平均濃度及超標率

3 結(jié)論

對裝修后6個月內(nèi)的46間房間的室內(nèi)甲醛濃度進行檢測，發(fā)現(xiàn)溫度高于30℃、濕度高于75%時新裝修的房間極易超標；裝修3個月內(nèi)的房間，超標率高達70%，且甲醛平均濃度較高不適宜人們?nèi)胱?；板材家具較多的房間越容易引發(fā)甲醛污染，建議有條件的用戶盡量選購環(huán)保等級較高的裝修材料和家具。兒童房板材容積率高，最易超標。處于生長發(fā)育階段的兒童呼吸系統(tǒng)較為敏感且免疫力較低，因此建議選擇更環(huán)保的材料，或者減少兒童房板材使用量，以降低兒童房內(nèi)甲醛超標的概率。高溫高濕有利于甲醛的釋放，建議居民入住前盡量利用高溫高濕條件及必要的通風加速室內(nèi)甲醛的釋放，以使得室內(nèi)空氣盡早達到標準。