西安地區(qū)新裝修住宅冬季室內(nèi)有害氣體檢測(cè)分析研究

■趙西平，王嘉明, 金世杰，張?zhí)扃?/p>

(1.西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院，陜西西安 710055；2.西安建筑科技大學(xué)藝術(shù)學(xué)院，陜西西安 710055）

隨著人們對(duì)于新裝修住宅的要求和裝修品質(zhì)的提高，室內(nèi)裝飾裝修過(guò)程中大量使用新型裝修材料、制品、人造板材及家具，而市場(chǎng)裝修材料良莠不齊，大部分材料存在較多有機(jī)性揮發(fā)物，裝修結(jié)束后經(jīng)常造成室內(nèi)空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情況[1-2]。部分居民在裝修后短時(shí)間就選擇入住，致使入住者身心受到嚴(yán)重?fù)p害，尤其是嬰幼兒與弱勢(shì)群體，甚至?xí)T發(fā)各種身體不適反應(yīng)與病癥。就目前來(lái)看，造成新裝修室內(nèi)環(huán)境污染的污染物包括：甲醛、苯、揮發(fā)性有機(jī)物、氨等等，尤其以甲醛污染最厲害[3-4]。

甲醛是具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，揮發(fā)周期長(zhǎng)達(dá)3-15年，裝修過(guò)程中廣泛應(yīng)用于合成樹(shù)脂、油漆、涂料、人造板材、人造纖維、壁紙中，常常作為粘合劑大量使用，為第一類(lèi)致癌物，對(duì)人體免疫系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)，生殖系統(tǒng)都有危害。苯系物一般包括苯、甲苯、二甲苯，其中苯的毒性最大。室內(nèi)裝修過(guò)程中常用做涂料、油漆、膠黏劑、壁紙、地毯、合成纖維以及各種裝修材料的稀釋劑等。苯作為高毒致癌物質(zhì)對(duì)人體危害主要是神經(jīng)系統(tǒng)及造血系統(tǒng)的損害?？倱]發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)是指室內(nèi)有機(jī)化合物的總和，TVOC主要來(lái)源于建筑涂料、裝飾材料、家具、烹飪等排放過(guò)程的散發(fā)。其中建筑涂料、裝飾材料包含較多溶劑，包含有甲苯二異氰酸酯、丙烯酸、苯乙烯等等有害物質(zhì)，在裝修后釋放大量污染物，會(huì)損害人體神經(jīng)系統(tǒng)，嚴(yán)重會(huì)造成眼睛不適、眩暈、呼吸難受、頭暈等癥狀，也會(huì)引發(fā)免疫系統(tǒng)失調(diào)，甚至肝臟損傷。

研究表明，室內(nèi)裝修結(jié)束導(dǎo)致甲醛、苯系物、揮發(fā)性有機(jī)物等污染物濃度較高，危害性大，揮發(fā)周期長(zhǎng)，嚴(yán)重影響人們身體健康與住宅環(huán)境，對(duì)于居住后的人們甚至引發(fā)一系列呼吸道疾病、過(guò)敏性疾病甚至白血病等等，由于建筑物內(nèi)空氣污染、空氣交換率很低，以致在該建筑物內(nèi)活動(dòng)的人群產(chǎn)生了一系列自覺(jué)癥狀，如：昏睡；乏力；惡心甚至嘔吐等身體反應(yīng)，而離開(kāi)了該建筑物后，癥狀又會(huì)消退長(zhǎng)期居住也可能患有不良建筑綜合癥(sick building syndrome,SBS)，亦稱(chēng)為病態(tài)建筑物綜合[5-6]。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)控制，國(guó)內(nèi)對(duì)于室內(nèi)空氣品質(zhì)設(shè)定了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[7-8]，張婧等人分析了2019 年我國(guó)發(fā)布的新版GB/T50378—2019《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，研究表明基于對(duì)室內(nèi)健康舒適與空氣品質(zhì)改善的要求，國(guó)內(nèi)對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)權(quán)重占比更多，也對(duì)裝飾裝修建材有害物質(zhì)限量和種類(lèi)做出了明確規(guī)定[9]。陳鳳娜等人研究了溫度對(duì)于材料甲醛釋放有著正向影響關(guān)系。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于新裝修室內(nèi)空氣品質(zhì)研究主要集中在裝修時(shí)間、濕度、溫度以及通風(fēng)等影響因素對(duì)比以及控制研究上，而對(duì)于裝修結(jié)束不同裝飾裝修材料等污染源對(duì)比的影響作用分析較少[10-13]。因此，本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于分析污染源即裝修材料的類(lèi)型及使用量對(duì)濃度的影響規(guī)律，考慮到檢測(cè)的室內(nèi)裝修情況各不相同，因此將材料做系統(tǒng)歸類(lèi)劃分且符合統(tǒng)計(jì)意義，我國(guó)嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)城市住宅室內(nèi)污染受采暖影響較大，本文對(duì)西安市新裝修住宅室內(nèi)污染物濃度進(jìn)行冬季檢測(cè)，目的是探究污染物暴露水平現(xiàn)狀與溫度、濕度、裝修費(fèi)用、通風(fēng)、綠化、裝修材料等因素的關(guān)系。以期為后期裝修材料選擇與室內(nèi)空氣品質(zhì)改善提供建議。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象的選擇

對(duì)西安市2019 年新裝修住宅進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查獲得裝修情況，調(diào)研地點(diǎn)主要集中于碑林區(qū)、雁塔區(qū)、蓮湖區(qū)、長(zhǎng)安區(qū)、鄠邑區(qū)?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查期間，獲取了新裝修住宅建筑特性（建設(shè)年代、房間面積、樓層、地板材料和墻面材料等）和相關(guān)的居民生活習(xí)性（清潔習(xí)慣和通風(fēng)習(xí)慣）等信息，由此獲得住戶(hù)主觀評(píng)價(jià)的信息，并對(duì)21戶(hù)新裝修結(jié)束3-6個(gè)月之內(nèi)的住宅進(jìn)行污染物濃度檢測(cè)和裝修情況統(tǒng)計(jì)。選取21戶(hù)因其建設(shè)年代、使用面積相近，裝修時(shí)間相差不大，統(tǒng)計(jì)裝修數(shù)據(jù)相似并做了詳細(xì)匯總。其中同一小區(qū)檢測(cè)相同建筑面積，不同樓層住宅并記錄裝修材料、裝修費(fèi)用、室內(nèi)通風(fēng)與綠化情況。

1.2 取樣方法

研究采用長(zhǎng)春泰宜康公司開(kāi)發(fā)的多模式室內(nèi)空氣監(jiān)測(cè)儀（分光光度計(jì)）。檢測(cè)甲醛、苯系物、TVOC，誤差均≤5 %，檢測(cè)儀器型號(hào)：ZNSK-202K4,包括恒流采樣器（流量范圍0-1L/min）、分光光度計(jì)。采樣、檢測(cè)所使用儀器均定期經(jīng)國(guó)家相關(guān)計(jì)量院檢定，符合我國(guó)相關(guān)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求。

1.2.1 選點(diǎn)要求與位置

監(jiān)測(cè)點(diǎn)按照房間面積設(shè)置，房間使用面積小于50m2時(shí)，設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。房間使用面積50-100m2時(shí)，設(shè)2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。房間使用面積大于100m2時(shí)，設(shè)置3～5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。當(dāng)室內(nèi)有兩個(gè)及以上監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)取各點(diǎn)檢測(cè)的平均值作為該房間的檢測(cè)值。檢測(cè)室內(nèi)空氣污染物時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)距內(nèi)墻墻面不小于 0.5米，距地面高度0.8～1.5米（圖 1）。監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)均勻布置，避開(kāi)通風(fēng)道和通風(fēng)口[14]。

1.2.2 時(shí)間條件與采樣條件

檢測(cè)自然通風(fēng)的房間時(shí)，應(yīng)提前關(guān)閉門(mén)窗12小時(shí)后進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)集中空調(diào)的房間時(shí)，應(yīng)在空調(diào)正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下進(jìn)行。每戶(hù)住宅現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和取樣3次，并記錄采樣點(diǎn)溫度、濕度及大氣壓力，測(cè)量結(jié)果取平均值?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和取樣期間為獲得室內(nèi)污染物濃度的真實(shí)暴露水平，均要求未入住人員保持正常通風(fēng)情況，已入住人員保持正常生活習(xí)慣[15-16]。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)我國(guó)GB/T18883—2002《室內(nèi)空氣衛(wèi)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，常規(guī)性的檢測(cè)項(xiàng)目有甲醛、苯系物、氨氣、總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)、一氧化碳、二氧化碳、臭氧、氡、可吸入顆粒物(PM10)、菌落總數(shù)等，室內(nèi)空氣中污染物的濃度限值分別為甲醛 ≤0.10 mg/m3, 苯 ≤0.11 mg/m3,甲苯 ≤0.20 mg/m3, 二甲苯 ≤0.20 mg/m3 ，TVOC ≤0.60 mg/m3。考慮到新裝修主要污染來(lái)源，氨氣檢測(cè)數(shù)據(jù)表明絕大多數(shù)新裝修住宅均未超標(biāo)?，F(xiàn)場(chǎng)僅檢測(cè)甲醛、苯以及總揮發(fā)性有機(jī)化合物。

1.4 評(píng)價(jià)與統(tǒng)計(jì)分析方法

檢測(cè)完成后對(duì)新裝修室內(nèi)空氣品質(zhì)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。客觀評(píng)價(jià)使用綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法，評(píng)價(jià)模型采用沈氏模式，兼顧最高分指數(shù)和平均分指數(shù)，使用空氣污染指數(shù)(API)表示，首先選取甲醛、苯系物、TVOC為評(píng)價(jià)因子，計(jì)算方法如下：

（1）計(jì)算i項(xiàng)污染物分指數(shù)Pi

式中：為檢測(cè)污染物濃度，mg/m3；為污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，mg/m3；

（2）計(jì)算分指數(shù)算術(shù)平均值Q

式中：n為檢測(cè)污染物個(gè)數(shù)，其他參數(shù)含義同前。

(3)綜合指數(shù)I

式中：其他參數(shù)含義同前。

將室內(nèi)空氣質(zhì)量指數(shù)范圍進(jìn)行劃分，根據(jù)指數(shù)大小分為Ⅰ～Ⅴ等級(jí)（見(jiàn)表1)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析均采用軟件SPSS22.0來(lái)完成。采用多因素方差分析冬季不同因素以及不同裝修情況下對(duì)于污染物濃度均值差異在統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性檢驗(yàn)。

表1 IAQ分級(jí)與評(píng)價(jià)

2 結(jié)果與討論

2.1 室內(nèi)污染物總體分布狀況

對(duì)西安市冬季室內(nèi)21戶(hù)污染物檢測(cè)分析，表2，表3結(jié)果表明：甲醛超標(biāo)檢出率為47%，其均值為0.10mg/m3，最大檢出值為0.21mg/m3,苯系超標(biāo)檢出率為86%，為西安市冬季新裝修室內(nèi)檢出率最高的污染物，均值為0.26mg/m3,最大檢出值為0.21mg/m3,總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)超標(biāo)檢出率為47%，其均值為0.59mg/m3，最大檢出值為1.18mg/m3。西安市新裝修住宅冬季室內(nèi)污染甲醛與總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）超標(biāo)值較小，均為11戶(hù)室內(nèi)未超標(biāo)，而苯超標(biāo)嚴(yán)重，超標(biāo)值較高，未超標(biāo)住宅僅有2 戶(hù)。由公式1，根據(jù)表4污染物檢測(cè)結(jié)果對(duì)新裝修室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：21戶(hù)新裝修住宅中主要污染物為甲醛4戶(hù)，苯17戶(hù)，其中僅有2戶(hù)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)為清潔，適宜居??；輕度污染有6戶(hù)，其中1戶(hù)主要為甲醛污染，5戶(hù)為苯污染；中度污染有3戶(hù)，其中1戶(hù)主要為甲醛污染，2戶(hù)為苯系物，重度污染有8戶(hù)，均為苯污染嚴(yán)重。

表2 冬季新裝修室內(nèi)污染物總體分布狀況

表3 通風(fēng)前后有害物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

表4 冬季新裝修室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)

2.2 室內(nèi)污染物濃度與影響因素關(guān)系

統(tǒng)計(jì)檢測(cè)濕度、溫度為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；裝修時(shí)間均為 2019年3月至10月期間內(nèi)，使用面積為100m2左右。21戶(hù)住宅均未進(jìn)行入住，以自然通風(fēng)為主，裝修費(fèi)用分為：10～15萬(wàn)，15～20萬(wàn)，20萬(wàn)以上；綠化以株計(jì)算，分為：10株以下，10～20 株，20株以上；通風(fēng)檢測(cè)以密閉檢測(cè)結(jié)束后3小時(shí)通風(fēng)檢測(cè)為準(zhǔn)。利用相關(guān)分析去研究甲醛, 苯, TVOC分別和濕度、溫度、費(fèi)用、綠化、通風(fēng)共5項(xiàng)之間的相關(guān)關(guān)系（見(jiàn)表5），使用Pearson相關(guān)系數(shù)去表示相關(guān)關(guān)系的強(qiáng)弱情況，分析可知：冬季新裝修室內(nèi)污染物甲醛、苯、TVOC與濕度之間均呈現(xiàn)出顯著性(p<0.05)，相關(guān)系數(shù)值分別是 0.468 、0.463 、0.708。意味著三種污染物濃度與濕度之間有著正相關(guān)關(guān)系。其中TVOC與濕度顯著性最高（p<0.01）。郭艷、何倫發(fā)等人研究表明不同相對(duì)濕度污染水平無(wú)差異，這與其研究結(jié)果不一致。將濕度作為自變量，而將TVOC作為因變量進(jìn)行線性回歸分析，模型R方值為0.502，意味著濕度可以解釋TVOC的 50.2 % 變化原因。對(duì)模型進(jìn)行F檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)模型通過(guò)F檢驗(yàn)(F= 19.117，p<0.05)，也即說(shuō)明濕度一定會(huì)對(duì)TVOC產(chǎn)生影響關(guān)系，以及模型公式為T(mén)VOC=-1.361 + 0.055×濕度。最終具體分析可知：濕度的回歸系數(shù)值為 0.055 (t=4.372，p<0.01)，意味著濕度會(huì)對(duì)TVOC產(chǎn)生顯著的正向影響關(guān)系。同時(shí)，通風(fēng)對(duì)甲醛（p<0.01）以及TVOC(p<0.05)也有顯著影響，通過(guò)配對(duì)t檢驗(yàn)分析，具體對(duì)比差異可知，密閉12小時(shí)檢測(cè)甲醛的平均值0.95mg/m3，會(huì)明顯高于通風(fēng)后檢測(cè)甲醛的平均值0.03mg/m3。TVOC的平均值0.59mg/m3，會(huì)明顯高于通風(fēng)后檢測(cè)TVOC的平均值為0.12mg/m3。

表5 室內(nèi)污染物濃度與影響因素的相關(guān)關(guān)系

測(cè)試前未考慮室外污染物對(duì)室內(nèi)的誤差影響，但整體測(cè)試結(jié)果與其他通風(fēng)凈化效應(yīng)的研究結(jié)果一致[17]。而溫度, 費(fèi)用, 綠化與污染物濃度并不會(huì)呈現(xiàn)出顯著性。與其他研究結(jié)果存在差異，原因主要為：冬季采暖期室內(nèi)溫度相差不大，且測(cè)試期間西安市試行低溫供暖，因此室內(nèi)污染物與溫度未呈現(xiàn)顯著性[18]。而對(duì)于不同新裝修室內(nèi)部分居民冬季使用加濕器，造成冬季室內(nèi)濕度存在差異。綠化與污染物濃度無(wú)顯著相關(guān)性，因?yàn)闄z測(cè)住宅使用面積為80～100 m2 ，綠植樣本少約10株左右，且植物種類(lèi)、生長(zhǎng)情況、植株大小均不相同，密閉12小時(shí)后檢測(cè)短期凈化效果不明顯，導(dǎo)致實(shí)際效應(yīng)沒(méi)有顯示出來(lái)，分析結(jié)果具有偶然性，存在不足之處。

2.3 室內(nèi)污染物濃度與裝修材料關(guān)系

利用多因素方差分析地板裝修材料、墻面裝修材料、家具、凈化設(shè)施,共 4項(xiàng)對(duì)于甲醛、苯及TVOC的差異關(guān)系，表6分析可知。

表6 冬季新裝修室內(nèi)污染物濃度與裝修材料的相關(guān)關(guān)系

對(duì)甲醛而言，地面裝修材料、家具2 項(xiàng)均對(duì)甲醛沒(méi)有明顯差異關(guān)系。墻面裝修材料不同會(huì)對(duì)甲醛產(chǎn)生顯著性差異關(guān)系(p<0.05)，使用壁紙壁布進(jìn)行裝修,甲醛超標(biāo)率為77.8%,均值為0.13 mg/m3，主要原因?yàn)楸诩埍诓际褂么罅磕z合材料，這些膠合材料以甲醛為主要成分向室內(nèi)環(huán)境散發(fā)，使用環(huán)保漆料甲醛超標(biāo)率為28.6%，均值為0.06mg/m3。而使用其他裝修材料如：石灰、膩?zhàn)樱涑瑯?biāo)率僅為5%家具材料裝修情況雖然沒(méi)有明顯差異性，但可以看出使用合成板材為主的住宅比使用實(shí)木為主的住宅甲醛超標(biāo)率與平均濃度更高，主要因?yàn)椴糠肿≌瑢?duì)于合成板材有害限量及標(biāo)準(zhǔn)不了解，板材使用較多的是密度板、膠合板、大芯板，其中含有脲醛樹(shù)脂遇熱分解時(shí)會(huì)釋放大量游離甲醛,楊葉等人研究也證明濕度或溫度的增加會(huì)促進(jìn)板材中的甲醛釋放；對(duì)于室內(nèi)凈化設(shè)施，使用空氣凈化器比活性炭處理及未處理甲醛的房屋超標(biāo)率較低，但由于使用空氣凈化器家庭僅有3戶(hù)，其結(jié)果存在偶然性[19-20]。

對(duì)苯系物而言，地面裝修材料、墻面裝修材料、凈化裝置3項(xiàng)并不會(huì)對(duì)苯產(chǎn)生差異關(guān)系[21]。而家具選材不同都會(huì)造成苯超標(biāo)率高，產(chǎn)生顯著性差異(p<0.01)，實(shí)木家具苯超標(biāo)率為71.4%，均值為0.17mg/m3，合成板材家具苯超標(biāo)率為83.3 %，均值為0.43mg/m3，主要原因是住宅裝修過(guò)程中多數(shù)住宅沒(méi)有考慮空間承載量與通風(fēng)量，定制板材使用率高，其中主要是細(xì)木工板、膠合板、刨花板與中密度纖維板。這些材料使用的木器漆、膠粘劑中含有大量苯、甲苯、二甲苯、游離甲苯二異氰酸酯、揮發(fā)性有機(jī)化合物等有害物質(zhì)[22]。且21戶(hù)室內(nèi)受試者主觀評(píng)價(jià)中，合成板材家具表面溶劑型木器涂料氣味均較大，身體刺激反應(yīng)較明顯[23]。

對(duì)總揮發(fā)性有機(jī)物而言，家具選材不同也會(huì)呈現(xiàn)出顯著差異(p<0.01)，實(shí)木家具超標(biāo)率低于合成板材家具。主要原因?yàn)門(mén)VOC具有強(qiáng)揮發(fā)性,部分住宅裝修過(guò)程使用了大量合成板材，合成板材含有油漆、涂料與膠黏劑較多并且是TVOC主要來(lái)源，因此超標(biāo)率及濃度均值較高[24]。

3 結(jié)語(yǔ)

新裝修室內(nèi)有害污染物要從裝修前期就嚴(yán)格控制，室內(nèi)設(shè)計(jì)前要結(jié)合綠色環(huán)保裝修理念，考慮室內(nèi)通風(fēng)量與空間承載量，平衡裝修費(fèi)用前提下優(yōu)先選擇綠色裝修方案，盡量選擇符合國(guó)家有害物質(zhì)限量標(biāo)準(zhǔn)的綠色裝修材料，購(gòu)買(mǎi)時(shí)要注意有害物質(zhì)含量，倡導(dǎo)新型綠色建材，嚴(yán)格控制施工人員素質(zhì)，優(yōu)先選用污染小、影響小、少毒環(huán)保的施工工藝，對(duì)于家具材質(zhì)、膠合劑、涂料、美縫劑等污染物含量較高材料合理控制使用量。對(duì)于壁紙壁布以及大型家具等新材料可以進(jìn)行通風(fēng)及凈化處理后再進(jìn)行裝飾裝修，對(duì)于家居用品如：合成纖維、合成橡膠、塑膠制品等，定期進(jìn)行清潔、晾曬?？梢赃x擇夏季高溫高濕裝修季節(jié)裝修，有利于污染物擴(kuò)散，同時(shí)在住宅裝修結(jié)束以后，通風(fēng)對(duì)甲醛降低有顯著影響關(guān)系，經(jīng)常保持開(kāi)窗通風(fēng)可以有效減少室內(nèi)有害氣體濃度，裝修結(jié)束利用空氣凈化器和綠植凈化有害物質(zhì)，常用凈化綠植有：吊蘭、虎皮蘭、綠蘿、白掌、千年木等，室內(nèi)污染嚴(yán)重時(shí)可以使用活性炭吸附或光觸媒、甲醛捕捉劑進(jìn)行降解，待有害氣體檢測(cè)合格之后再選擇入住。