孔 彪

（銀川市建設(shè)工程綜合檢測(cè)站 寧夏 銀川 750002）

裝飾材料中VOCs的散發(fā)與擴(kuò)散機(jī)理探析

孔 彪

（銀川市建設(shè)工程綜合檢測(cè)站 寧夏 銀川 750002）

造成室內(nèi)空氣品質(zhì)低劣的原因主要是室內(nèi)空氣中含有揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，簡(jiǎn)稱VOCs），它是多種低沸點(diǎn)有機(jī)化合物如苯、甲苯和甲醛等的統(tǒng)稱。它們通常以氣態(tài)形式存在于建筑室內(nèi)空氣中。室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物主要來源于建筑及建筑裝飾裝修材料，如各種人造板材（膠合板、纖維板、刨花板或大芯板、密度板）、各種樹脂、粘合劑、油漆、涂料、壁紙、裝飾地毯、掛毯等揮發(fā)出的甲烷、丙烷、氯烴、氟烴、醇、醚、酯、酮、醛、氨、二硫化碳等物質(zhì)。因此，建材、家具等室內(nèi)裝飾物已被公認(rèn)為室內(nèi)VOCs的主要來源（一般認(rèn)為占60%以上），迫切需要從機(jī)理上研究室內(nèi)有害污染物散發(fā)-擴(kuò)散-傳播及分布的規(guī)律，以便對(duì)室內(nèi)污染物進(jìn)行有效的控制，為減輕室內(nèi)空氣污染提供理論基礎(chǔ)和控制手段。

檢測(cè)檢測(cè)；有機(jī)化合物；擴(kuò)散機(jī)理；室內(nèi)空氣污染；釋放速率

0 引言

近年來，隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量和舒適度的要求越來越高。由于人口數(shù)量和有限土地之間的矛盾，高層建筑物也日漸增多。新型建筑裝飾裝修材料和日用化學(xué)品的使用越來越多，使得室內(nèi)空氣中有害物質(zhì)無論從種類上或數(shù)量上都不斷增加，從而造成室內(nèi)空氣污染。

1 VOCs的來源及危害

1.1 揮發(fā)性有機(jī)化合物

室內(nèi)空氣污染物質(zhì)包括顆粒物、氣體和蒸氣，它們由空間內(nèi)居住者及其活動(dòng)產(chǎn)生或由室外帶入，取決于室內(nèi)空間屬性。室內(nèi)空氣傳播的物質(zhì)可能是：（1）由建筑材料和系統(tǒng)散發(fā)和（或）脫落產(chǎn)生；（2）由室外空氣引發(fā)；（3）由建筑運(yùn)行和維護(hù)過程中產(chǎn)生。這些物質(zhì)包括生物溶膠、顆粒物（人造玻璃纖維、燃燒核等）、揮發(fā)性有機(jī)化合物，以及無機(jī)和有機(jī)氣體。

揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）是在所有的非工業(yè)室內(nèi)環(huán)境中普遍存在的空氣污染物。VOCs的蒸氣壓力大約為13-130MPa，包括 4-到 16-碳烷、氯代烴類、乙醇、乙醛、酮、酯、萜烯、醚類和芳香烴（如苯和甲苯）及環(huán)烴類。揮發(fā)性有機(jī)化合物是指在常壓下，沸點(diǎn)范圍在50-260℃之間的各種有機(jī)化合物。VOC的特點(diǎn)是在施工中大量揮發(fā)，使用中緩慢釋放，有些具有致癌、致畸、致突變毒性，其中至少有十幾種被列入美國國家環(huán)境保護(hù)局（EPA）和我國國家環(huán)境保護(hù)總局確定的優(yōu)先監(jiān)測(cè)污染物名錄。

1.2 揮發(fā)性有機(jī)化合物的來源

室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物的來源不僅受到室外空氣污染的影響，還與復(fù)雜的室內(nèi)裝飾材料和室內(nèi)污染源的排放密切相關(guān)，主要來源于三個(gè)方面：

1）室外污染源。如工業(yè)排放的廢氣、汽車尾氣、光化學(xué)污染物、垃圾焚燒、植物等。

2）室內(nèi)污染源。室內(nèi)裝飾材料和生活及辦公使用中產(chǎn)生的有機(jī)污染物，例如：

（1）建筑裝飾材料：壁紙、其他裝飾品等；

（2）纖維材料：地毯、掛毯、化纖窗簾等；

（3）有機(jī)涂料：含水涂料、油漆、粘合劑、捻縫膠等；

（4）辦公用品：油墨、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、修正液等；

（5）生活日用品：化妝品、清潔劑、防腐劑、紡織纖維等；

（6）人為活動(dòng)：烹調(diào)、吸煙等；

（7）室內(nèi)設(shè)備：家具、電視、電腦、空調(diào)、冰箱等。

3）室內(nèi)外兼有的污染源。如油漆、燃料燃燒等。

1.3 揮發(fā)性有機(jī)污染物的危害

1）苯及苯系物

苯為無色淺黃色透明油狀液體，具有強(qiáng)烈芳香的氣味，易揮發(fā)為蒸氣，易燃有毒。這些物質(zhì)主要以蒸氣形式被吸入，其液體可以被皮膚吸收和攝入。它們主要對(duì)眼、呼吸道和皮膚有刺激性作用，被吸入的苯大約有50%-70%會(huì)被肺吸收。苯對(duì)人體的造血功能有抑制作用，會(huì)使紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板減少，苯對(duì)造血系統(tǒng)造成危害，可致貧血、感染、皮下出血等。長(zhǎng)期低濃度暴露會(huì)傷害聽力，導(dǎo)致頭痛、頭昏、乏力、蒼白、視力減退及平衡功能失調(diào)問題。皮膚反復(fù)接觸苯可導(dǎo)致紅腫、干燥、起水皰，對(duì)人體有致癌作用，吸入210ppm的苯可能發(fā)展為白血病長(zhǎng)期嚴(yán)重暴露后還會(huì)有遺傳影響。

2）甲醛

甲醛在常溫下是一種無色、易溶、有刺激性氣味的氣體，具有活潑的化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)。甲醛是世界上公認(rèn)的潛在致癌物質(zhì)，長(zhǎng)期接觸低濃度甲醛引起流淚、打噴嚏、咳嗽，甚至出現(xiàn)眼結(jié)膜炎和支氣管炎等癥狀，高濃度的甲醛對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、肝臟等有毒害，刺激眼結(jié)膜、呼吸道粘膜而產(chǎn)生流淚、流涕、引起結(jié)膜炎、咽喉炎、哮喘和變態(tài)性疾病等。

3）苯乙烯

苯乙烯主要用于制造一些絕緣材料及漆料的溶劑。皮膚反復(fù)接觸苯乙烯可導(dǎo)致刺激性皮炎及中樞和周圍神經(jīng)功能障礙，也對(duì)呼吸器官造成刺激，導(dǎo)致皮炎和心情抑郁。200-400ppm時(shí)對(duì)眼睛有短時(shí)間的刺激，接觸1000ppm的苯乙烯30min會(huì)使人死亡，環(huán)境中苯乙烯濃度高于376ppm時(shí)人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)受到損害。

2 裝飾材料中VOCs的散發(fā)及擴(kuò)散機(jī)理

2.1 散發(fā)機(jī)理

根據(jù)材料的形態(tài)及散發(fā)特性，建筑裝飾材料可分為干材料和濕材料，干材料包括混凝土、墻地磚、衛(wèi)生陶瓷、建筑玻璃、人造板材、保溫材料、地毯、壁紙等，會(huì)散發(fā)出放射性氡氣、氨氣、甲醛、揮發(fā)性有機(jī)化合物以及少量的懸浮顆粒物質(zhì)；濕材料包括涂料、油漆、粘合劑等，會(huì)釋放出大量的VOCs和甲醛。濕材料使用時(shí)多數(shù)是涂在物體表面形成薄膜，隨著揮發(fā)性有機(jī)化合物的迅速揮發(fā)，液體薄膜變薄而固化。因此，濕材料固化薄膜與干材料中污染物的散發(fā)過程可以認(rèn)為是一樣的，區(qū)別在于擴(kuò)散速率不相同。美國環(huán)保署研究發(fā)展辦公室的室內(nèi)環(huán)境管理部門對(duì)VOCs進(jìn)行了分類。

建筑裝飾材料中揮發(fā)性有機(jī)污染物的散發(fā)包括兩個(gè)過程：（1）材料表面的氣態(tài)污染物穿過氣固界面層擴(kuò)散到氣相中；（2）材料內(nèi)部的氣態(tài)污染物向表面遷移，然后再穿過界面擴(kuò)散。第一個(gè)過程中，散發(fā)速率與氣固界面層兩側(cè)該物質(zhì)的蒸氣壓差（濃度差）和擴(kuò)散速率成正比，擴(kuò)散速率又是該物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)、界面層厚度和空氣流速的函數(shù)。在第二個(gè)過程中，擴(kuò)散速率是該污染物在材料中擴(kuò)散系數(shù)的函數(shù)，擴(kuò)散系數(shù)與該污染物分子的物理化學(xué)性質(zhì)、環(huán)境溫度以及材料結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)從包裝中取出材料放入室內(nèi)時(shí)，材料中氣態(tài)污染物質(zhì)的散發(fā)以第一個(gè)過程占優(yōu)勢(shì)，室內(nèi)污染物濃度開始迅速上升，而后逐漸下降。一段時(shí)間后（視材料和測(cè)試條件而異），材料表面污染物濃度降低，第一個(gè)過程減弱，第二個(gè)過程起主要作用。

2.2 散發(fā)速率

建筑材料中氣態(tài)污染物的釋放速率用釋放因子E來表示。根據(jù)材料的種類和污染物散發(fā)特性，建筑材料中氣態(tài)污染物的散發(fā)速率可用兩種散發(fā)模式描述：

1）恒定釋放速率

室內(nèi)氣態(tài)污染物質(zhì)的濃度變化非常緩慢時(shí)，在較短的一段時(shí)間內(nèi)，可視作釋放速率為常數(shù)。這個(gè)區(qū)間維持的時(shí)間越長(zhǎng)，材料對(duì)室內(nèi)環(huán)境的污染影響越重。恒定釋放速率為E＝c·Q/A， 其中 E 為污染物釋放速率，mg·m-2·h-1；c 為室內(nèi)污染物濃度，mg·m-3；Q 為室內(nèi)空氣流量，m3·h-1；A 為室內(nèi)材料面積，m2。

2）動(dòng)態(tài)釋放速率

室內(nèi)裝飾材料散發(fā)的氣態(tài)污染物質(zhì)的濃度始終是動(dòng)態(tài)變化的，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)污染物濃度隨時(shí)間而降低。一般認(rèn)為室內(nèi)氣態(tài)污染物質(zhì)的釋放速率隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律衰減，動(dòng)態(tài)釋放速率為E＝E0·e-kt，其中E為某一時(shí)刻的釋放速率，mg·m-2·h-1；E0為初始釋放速率，mg·m-2·h-1；k 為釋放速率衰減常數(shù)，h-1；t為時(shí)間，h。

3 結(jié)束語

總之，當(dāng)前最緊迫的任務(wù)是要規(guī)范各類建材和釋放VOCs的產(chǎn)品。使用者要科學(xué)合理地選材裝修，積極創(chuàng)造良好的通風(fēng)條件，營(yíng)造人與自然的和諧，滿足人們生活的基本愿望。

［1］劉洪亮，陳學(xué)敏.裝修材料釋放污染物的研究現(xiàn)狀[J].職業(yè)與健康，2004，20（10）：11-13.

［2］許瑛.干建材揮發(fā)性有機(jī)化合物散發(fā)特性研究[D].北京：清華大學(xué)，2004.

孔彪（1981—），男，漢族，寧夏中寧人，2010年畢業(yè)于寧夏建院土木工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)主要從事建筑材料檢測(cè)方面的工作。

周娜］