民用建筑室內氨污染研究進展

聶鵬，王宗爽，王晟，譚玉菲，徐舒，車飛，李琴，武雪芳

中國環境科學研究院，北京 100012

民用建筑室內氨污染研究進展

聶鵬，王宗爽，王晟，譚玉菲，徐舒，車飛，李琴，武雪芳*

中國環境科學研究院，北京 100012

針對民用建筑室內空氣氨污染問題，從室內空氣氨污染現狀、污染來源、釋放規律、對人體健康影響以及相關控制措施等方面綜述了國內外研究進展。研究發現，我國室內空氣氨污染情況較為復雜，美容美發場所氨污染較重，其他民用建筑室內空氣氨污染北方比南方嚴重，且主要來源于建筑材料和裝修材料;國外污染情況較輕;國內外對于室內空氣中低濃度氨對人體健康的影響研究都不多;我國關于民用建筑室內空氣氨污染控制措施的研究較多，而國外則主要集中在農牧業養殖場室內空氣氨的控制;我國針對室內空氣氨污染制定了一系列相關標準及規范，而除芬蘭外其他發達國家鮮見相關報道。最后，針對存在的問題提出進一步開展研究的建議。

民用建筑;室內空氣污染;氨

人們大部分時間都是在室內度過的［1|2］，加上現代建筑密閉化程度較高，各種建筑、裝修材料以及家具等造成的污染直接影響到人體健康和危害到社會衛生安全［3］。因此，室內空氣污染已經被國內外研究人員普遍關注［4|5］。具有刺激性，對皮膚、黏膜有較強的刺激作用，長期接觸可致中毒性肝損害［6|7］的氨氣是造成室內空氣污染的重要污染物之一。很多學者已經就室內空氣氨污染水平、污染來源、氨釋放規律、對人體健康影響以及相關控制措施等方面進行了大量的研究［8|9］，且我國關于室內空氣氨的研究與國外存在差異。筆者對國內外民用建筑室內空氣中氨污染的研究進展進行總結，并在此基礎上提出建議，以期為今后相關研究提供參考。

1 我國室內空氣氨污染的研究進展

1.1 室內空氣氨污染現狀

國內對美容美發店室內空氣氨污染的調查研究開展較早。表1列出了近年來我國室內空氣氨污染狀況。從表1可以看出，美容美發店室內空氣氨濃度普遍較高，最高值甚至能達到最高允許濃度(0．2 mg/m3，GB 18883—2002，下同)的近100倍，超標情況嚴重。如王寶祥等［10］2003年7—8月對長春市部分美發店進行抽樣調查，發現美發店空氣中氨的平均濃度為12．06 mg/m3，是最高允許濃度的60．29倍。染發、燙發過程中使用的各種化學物質是造成美容美發店內氨濃度過高的主要原因，通風條件也是重要影響因素。

表1 我國室內空氣氨污染現狀Table 1 Current situation of indoor ammonia pollution in China

針對我國住宅、辦公室及其他公共場所等民用建筑室內空氣氨污染問題，關于北方城市的研究報道較多，而南方城市則較少，且北方城市污染普遍較為嚴重。如安平平等［21］2005—2009年連續5年對長春市1 030個住宅進行室內氨監測，發現53%的采樣點超標，其中各年5—10月的超標率更是達到79．4%。魏勇作等［26］調查了廣州市天河區和白云區182個民用建筑工程，對1 730個檢測點室內空氣氨濃度進行了測定，發現室內空氣氨超標率僅為0．2%。此外，秦淑潔［17］的研究還表明，裝修3個月以上與裝修1個月相比，氨超標率從60．9%降為2．8%，濃度也有明顯降低，最高濃度由22．4 mg/m3降為0．4 mg/m3。于洋［20］的研究也得出相似的結果。因此建議剛裝修完的房屋應該通風數月后入住。

整體而言，我國室內空氣氨污染情況較為復雜。其中，美容美發場所室內空氣氨污染嚴重，其他民用建筑室內空氣氨污染表現出南方和北方的區域差異性。北方地區室內空氣氨污染相對南方地區普遍較為嚴重，其原因可能是北方地區冬季氣候寒冷，冬季施工大多使用含氨防凍劑造成的［34］。

1.2 室內空氣氨的來源

室內空氣中氨的來源主要可分為3類:1)建筑材料。建筑施工中使用的混凝土外加劑含有胺基化合物如尿素等，在與混凝土中的水分發生水解反應后產生氨釋放到室內空氣中，這種釋放持續時間長、污染重，對人體危害大，是最重要的室內空氣氨的污染源之一［35|36］。2)室內裝飾材料及家具等。室內裝飾材料及家具使用的含有氨水成分的添加劑和增白劑在室溫下易釋放出氣態氨，但這種釋放過程快，不會造成長時間的污染［37］。制作家具的木制板材在加壓成型過程中一般都要使用脲醛樹脂黏合劑，板材中游離的氨和脲醛樹脂分解產生的氨能夠釋放到室內空氣中，但其產生量較小，不是造成室內空氣氨污染的主要來源［38］。3)人自身在室內活動產生的氨污染。某些含氨的室內清潔用品和燙發水，家庭廁所和人體的汗液都可分解產生氨，成為室內空氣中氨的來源。香煙煙霧和家庭空調冰箱內的制冷劑等也是室內空氣中氨的來源。

以上3類污染來源中建筑材料和室內裝飾材料的影響最為顯著。而當前建材市場上的裝修材料良莠不齊，也是造成多數房屋裝修后室內氨不達標的重要原因。

1.3 建筑裝飾裝修材料中氨釋放規律

針對部分民用建筑室內混凝土墻體中釋放氨的現象，白志鵬等［39|40］采用環境艙模擬研究了隨溫度、相對濕度和空氣交換率變化墻體試塊中氨的釋放規律，發現溫度和相對濕度一定時，隨著空氣交換率的增大，艙內氨氣平衡濃度下降;空氣交換率和相對濕度一定時，氨氣平衡濃度和揮發速率隨溫度升高而變大，完全釋放時間減小;與空氣交換率和溫度相比，相對濕度對氨氣釋放的影響有限;在一般的情況下，使用含尿素防凍劑的住宅，其墻體中氨釋放完全需要10年以上?？陀^上，該研究估計出的氨氣的完全釋放時間并不準確，因為一方面隨著氨的不斷釋放，釋放強度減弱，揮發速率降低，因此可能低估了墻體中氨釋放完全的時間;另一方面，由于鮮有文獻報道墻體中的尿素轉化為氨的程度，所以又可能高估了墻體中氨釋放完全的時間。此外，對氨氣釋放速率隨空氣交換率的變化規律，以及現場通風試驗與模擬試驗結果的一致性也應做進一步探討。

陳玉娟［41］2007年對蘭州市的毛坯房室內空氣氨濃度與時間、溫度、相對濕度的關系也做了研究，得到了跟上述研究類似的結論，室內空氣中氨濃度與溫度呈正相關而與相對濕度呈負相關關系，且在影響室內空氣中氨濃度升高方面溫度表現得比相對濕度更為顯著。賈樹隊等［42］也研究了室內濕度對氨氣揮發的影響，發現室內相對濕度增大氨濃度會降低。

當前僅有文獻報道了單位面積板材中氨的釋放情況［38］，并未研究氨氣隨溫度、相對濕度和空氣交換率的釋放規律;對于清潔劑和香煙煙霧等所含的氨氣在室內的擴散、遷移和轉化情況也鮮有文獻報道。

1.4 室內空氣氨污染對人體健康影響

與工業生產場所內的氨濃度相比，室內空氣中氨的濃度較低。對于室內空氣低濃度氨對人體的健康影響，國內報道的只是一些癥狀方面的調查研究［43|44］，且未涉及人體暴露于污染物的頻率、時段，以及長期暴露所造成的健康風險;氨氣與種類眾多的室內典型污染物對人體健康的聯合作用也無相關研究。盡管如此，仍然可以借鑒低濃度氨(小于30 mg/m3)的職業暴露對人體慢性健康影響的研究成果。吳建蘭等［43］按照正常的流行病學調查程序對長期接觸低濃度氨(0．5～7．4 mg/m3)的256名冷庫內作業工人進行健康狀況分析，結果表明，其眼部、鼻部、咽部不適感明顯高于對照組，慢性鼻炎、咽炎檢出率也明顯高于對照組，其差異有顯著性。長期接觸低濃度氨可引起上呼吸道損害、慢性氣管炎，慢性呼吸道損害發生率隨著接觸時間的增加而增加。姚建華等［44|45］開展的低濃度氨對人體健康影響的流行病學調查研究，也得到了與上述研究相一致的結論。由此可見，室內低濃度氨對長期暴露人群肯定存在健康風險。

雖然國家實施的標準限制使用含尿素防凍劑［46］，對改善民用建筑室內空氣氨污染問題有所幫助，且民用建筑入住或使用前可通過一段時間的通風措施降低室內空氣氨濃度，但是其墻體中氨釋放完全將持續一個長期的過程［39|40］。因此，有必要研究室內空氣中氨污染對暴露人群的慢性健康影響。

1.5 室內空氣氨污染控制

1.5.1 相關標準和規范的制定

為了控制室內空氣氨污染，我國頒布了一系列相關的行業標準及規范(表2)。由表2可見，我國針對室內空氣氨污染控制建立了比較完善的標準體系，體現了從污染來源到室內空氣質量的全方位管理思路。

表2 國家發布的室內氨相關標準Table 2 Relevant standards of indoor ammonia pollution of China

由于GBJ 119—88沒有對檢驗方法做出明確規定，使該規范的實施難于監督，導致2001年以前冬季施工過度使用含尿素防凍劑的民用建筑室內有不同程度氨超標現象;2003年發布的 GB 50119—2003［52］取代了GBJ 119—88，其規定含硝銨、尿素等產生刺激性氣味的防凍劑嚴禁用于辦公、居住等建筑工程，這對控制因含尿素防凍劑導致的室內空氣氨污染具有重要意義;新版的GB 50119—2013《混凝土外加劑應用技術規范》［53］在原版本的基礎之上又進行了修訂。GB 18588—2001對含尿素的防凍劑要求嚴格，釋放的氨量限制在防凍劑的0．1%以內，從根本上控制室內氨的主要來源;同時國家還通過制定和實施室內環境空氣質量標準保護人體健康，已經發布的GB 18883—2002適用于居室和公共場所，居室內氨的標準為0．2 mg/m3，公共場所為0．5 mg/m3，在日常的室內空氣質量監測評價中得到了廣泛的應用。

在GB 50325—2001《民用建筑工程室內環境污染控制規范》頒布實施之前，工程建設活動中不涉及室內環境污染控制問題，該標準的發布對我國民用建筑工程室內空氣氨污染控制起到了重要作用。該標準在2006年進行了局部的修訂，但氨的最高濃度限值沒有變化;2010年，根據標準實施過程中存在的一些問題，又在原標準的基礎上進行了修訂，對Ⅱ類民用建筑工程室內空氣氨的最高濃度限值進行了加嚴，由原來的0．5 mg/m3變成0．2 mg/m3，與Ⅰ類民用建筑工程相同。

1.5.2 室內空氣氨污染控制技術

針對混凝土墻體中氨釋放的問題，有人提出了通過熱工計算和加熱進行“分解釋放，強制排除”的治本工藝方法，并對該方法進行了實際操作，取得了一定的效果［1］;馬良等［54］報道了使用改性吸附劑凈化室內空氣氨的研究，將這種改性吸附劑固定在合適的空氣凈化器上能夠有效凈化非生產型室內環境中揮發出來的氨;盡管這種傳統的凈化方法對氨的凈化有較好的效果，但是存在著一些弊端和缺陷，如吸附技術存在著吸附劑易飽和、選擇性高和壽命短等不足。于洋［20］研究了12種盆栽觀葉植物吸收凈化氨的效果，發現綠蘿和金心吊蘭綜合凈化效果最好。

在國內，室內空氣氨污染控制技術研究較多的還有納米材料的光催化凈化。古政榮等［55］采用活性炭－納米二氧化鈦復合催化空氣凈化網使氨的凈化率可達96．5%。朱玲等［56］采用負載于石英砂的TiO2光催化劑研究氨濃度對降解率的影響。上述研究盡管取得了一定的效果，但并沒有開展納米級TiO2對氨的光催化凈化的系統研究。白志鵬等［57］開展了以鋁箔為載體的納米二氧化鈦膜材料凈化室內空氣中氨的研究，發現以鋁箔為載體的納米TiO2膜在波長為365．5 nm紫外光照射下對室內氨具有良好的凈化作用，在適當條件下，較高濃度的氨去除率能夠在短時間內達到100%。氨的平衡去除率和反應平衡時間分別與進氣流量、進氣濃度和相對濕度之間都表現出了規律性，但該研究沒有檢測中間和最終的反應產物，尤其是沒有檢測是否出現了具有致癌性的亞硝基類物質。上述氨氣的納米光催化凈化都是利用紫外光源而非可見光照射納米材料，而且也都沒有進行反應機制機理和動力學方面的研究。

2 國外室內空氣氨污染研究進展

2.1 室內空氣氨的濃度和來源研究

西方國家對于室內空氣中氨的研究始于20世紀80年代，與中國不同的是，最初所研究的室內空氣氨主要來源于人體和家庭寵物的新陳代謝過程、室外空氣、香煙煙霧、家庭清潔劑和空調冰箱制冷劑等，之后逐漸傾向于室內建筑裝飾裝修材料;而且相對于我國的情況，目前有研究報道的國外室內空氣氨污染程度較輕。

Sisovic等［8］1986年在南斯拉夫的冬季和夏季分別同時檢測了室外和室內空氣中的氨，發現室外氨濃度通常較低，但夏季高于冬季;室內空氣氨濃度超過室外的許多倍，且大部分被檢測的室內氨濃度超過100μg/m3，因此，認為應該將更多的注意力轉移到室內空氣中氨的來源上面。此后，Suh等［58|60］在美國進行的研究也證實了上述結論。英國的Georgia等［61］1991—1992年在5個家庭和公共建筑內檢測了室內空氣中的氨，發現5個家庭的客廳內氨濃度為7～63μg/m3，而最大值是由香煙煙霧導致的，進一步提出應該詳細研究控制室內空氣氨的源和匯的因素。為了研究香煙煙霧導致的室內氨濃度變化，美國Martin等［62］研究出一種收集香煙煙霧中氨的方法，并應用陽離子交換色譜法在環境測試艙中檢測香煙煙霧中氨的釋放情況，發現每點燃一支香煙短期內室內空氣中氨污染嚴重。同一時期Atkins等［63］在英國調查了10個家庭室內氨濃度情況，發現廚房、客廳和臥室內平均氨濃度分別為39， 37和32μg/m3，認為居住者自己是室內氨氣的主要來源。

20世紀90年代后期，Hiltunen［9］根據住宅的建筑材料和建筑類型對民用住宅進行分類，在此基礎上對芬蘭中部和南部的632個家庭(1990—1999年建成)進行了室內空氣中氨的研究。結果表明，所調查的芬蘭家庭室內空氣中氨濃度為 2～520 μg/m3，其中大部分家庭室內的氨濃度為40μg/m3;吸煙家庭氨的濃度比非吸煙家庭高2．5倍，有寵物的家庭幾乎也是如此;房型、建筑材料、建成時間和天花板表面覆蓋物對氨濃度的影響明顯;相對濕度和溫度都對室內氨濃度有影響，尤其是溫度和室內氨濃度保持正相關性。當內墻有涂料時，乙烯基地板材料的室內氨濃度大于木地板，最大值達到70 μg/m3，如果內墻無涂料且地板又是乙烯基材料的室內氨濃度將更高。值得注意的是該研究并沒有提出建筑材料產生氨的真正原因和釋放機理，僅懷疑濕的墻體表面涂料可能導致某些建筑材料分解造成氨釋放。

2.2 建筑裝飾裝修材料中氨釋放規律

2000年后，發達國家對于室內建筑裝飾裝修材料中釋放氨的研究逐漸增多，而且不斷提出氨與甲醛、VOCs等 一樣影響 室內空氣 質 量［64|67］。Masahiro等［65］在2000年2月和7月對日本A和B兩個博物館(分別建于1990年和1983年)內開展了氨氣(主要來源于混凝土)檢測，發現A館內氨濃度為5～26μg/m3，B館內小于5μg/m3，由此可看出，混凝土墻體中氨釋放完全需要很長時間。芬蘭J?rnstr?m等［67］2001年對在建、建成4周以及居住6和12個月的室內建筑材料中有害物質釋放情況的研究表明，在建的室內混凝土地面氨釋放速率遠大于已建成的和居住的，毛坯地面氨釋放速率大于涂料封閉的地面，所有被檢測的已建成且地面被涂料封閉的地面氨釋放速率都小于30μg/(m2·h)。2007年又對新建住房的結構釋放參數進行研究［68］。Tomoto等［69］研究發現，脫鈣水泥混凝土和室內空氣中的有機化合物具有相似性，且有可能干擾內分泌，有機物滲透到高堿性水泥混合土發生水解反應而釋放出氨及醇的氣體，引起室內空氣污染，導致病態建筑綜合征。

2.3 室內空氣氨污染對人體健康影響

目前國際癌癥研究機構，US EPA等都將氨視為非致癌性物質(有閾化合物)。US EPA將對氨慢性暴露的參考濃度設定為0．1 mg/m3［70］。加利福尼亞空氣污染控制辦公協會在1992年修訂了氨氣風險評價指(引)標，也將氨氣慢性非致癌性的參考暴露水平定為0．1 mg/m3［70］。關于低濃度氨污染對人體健康的影響，有文獻提出超過40μg/m3的室內氨氣對人體健康可能存在風險［9］。而且長期暴露于室內低濃度氨能夠引起呼吸道疾病如哮喘病等以及眼膜炎等［71］。與國內研究情況相同，國外對于室內低濃度的氨，尤其是氨和其他室內典型污染物聯合作用對人體健康影響的研究較少［72］。

2.4 室內空氣氨污染控制技術

實際上，國外對農牧業養殖場室內外空氣中氨的研究較多，而控制措施多為通風和吸附［73|75］。對于民用建筑材料引起的室內空氣中氨污染，文獻提出了在建筑材料較好地干燥之后再噴刷涂料和封閉劑，或者在房屋建設過程中控制適當的相對濕度，加速氨的釋放［9］。也有研究提出采用植物凈化室內氨污染物［76］，結果表明，最有效的植物棕竹有7．4 μg/h的去除速率。關于相關的標準和規范，只有芬蘭室內空氣質量和氣候協會發布了對氨的控制指標，要求建成的房屋內建筑裝飾裝修材料中氨的釋放速率必須小于30μg/(m2·h)(1級標準)或者60 μg/(m2·h)(2級標準)［77］，以此來限定室內空氣氨濃度。

3 結論與展望

3.1 結論

(1)我國對于室內空氣氨的研究相對國外起步較晚，但污染情況較為復雜。美容美發場所氨污染情況嚴重，其他民用建筑室內空氣氨污染表現為北方比南方嚴重的區域性差異。

(2)國外所研究的室內空氣氨污染不限于建筑裝飾材料，還包括人體和家庭寵物、室外空氣、香煙煙霧、家庭清潔劑和空調冰箱制冷劑等方面，且室內空氣氨濃度普遍較低。

(3)國內外對于低濃度的室內氨氣對人體健康的影響研究不多，有待進一步深入研究。

(4)我國在民用建筑室內空氣氨污染控制措施方面的研究較多，而國外針對農牧業養殖場室內外空氣氨的控制措施研究較多。

(5)我國針對室內空氣氨污染已經制定了一系列的相關標準及規范，這為實現從源頭到末端的全方位室內環境管理提供了依據。而除芬蘭外其他發達國家則鮮見相關報道。

3.2 建議

(1)應開展其他污染源導致的室內空氣氨污染研究，包括吸煙煙霧、寵物、清潔劑以及人類其他一些室內活動等。

(2)目前國內僅有少數學者研究了混凝土墻體氨的釋放與時間、相對濕度以及溫度的關系。對于混凝土墻體中氨釋放的機制、機理，包括混凝土墻體內氨的產生、內部和外部的分子傳輸與擴散以及墻體表面對氨吸附等方面應做進一步的研究，而關于室內裝飾裝修材料中氨釋放的機制機理也應進行相關研究。

(3)有必要深入開展各類人群長期暴露于室內低濃度氨的流行病學方面以及人體時間－活動模式的調查研究，這將對進一步確定室內空氣氨污染對人體健康效應和健康風險有重要的意義。

(4)應開展室內空氣中的氨在擴散和遷移過程中與室內其他典型污染物如甲醛和顆粒物等在各種環境條件下的物理、化學作用和轉化研究。

(5)針對光活性納米TiO2膜材料光催化分解室內氨氣的有效性，應加強其氨光催化反應的機制機理的研究，確定中間和最終的分解產物及其所占比例;同時也應開展可見光條件下催化凈化氨的研究。這些工作的開展將有利于納米TiO2膜材料光催化分解污染物的有害產物最小化和推廣納米光催化凈化技術。

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Research Progress of Indoor Ammonia Pollution in Civil Buildings

NIE Peng，WANG Zong－shuang，WANG Sheng，TAN Yu－fei，XU Shu，CHE Fei，LIQin，WU Xue－fang
Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China

Aiming at the problem of indoor ammonia pollution in civil buildings，the research progress of current status，polluting sources，releasing rules，effects on human health and related controlmeasures of indoor ammonia pollution athome and abroad was introduced．The results show as follows:the indoor ammonia pollution in China is complex，and the hairdressing sites are highly polluted with ammonia;in other civil constructions，the indoor ammonia pollution is mainly due to the construction and decoration materials and has regional differences，with worse pollution in northern part of the country than in southern part．The pollution abroad is less serious in foreign developed countries．The research on the effect of low－level ammonia pollution on human health is rare both at home and abroad．The domestic researches focused on indoor ammonia pollution prevention while foreign researches mainly focused on the control of indoor ammonia pollution at the field of husbandry and aquaculture．China had established a series of standards or regulations about indoor ammonia pollution while therewere no related reports in other developed countries except Finland．Finally，suggestions on further researches on indoor ammonia pollution were put forward．

civil building;indoor air pollution;ammonia

X51

A

10．3969/j．issn．1674－991X．2014．03．035

1674－991X(2014)03－0212－08

2013－12－06

聶鵬(1988—)，男，碩士研究生，主要研究方向為大氣環境標準、大氣環境模擬，niepeng@craes．org．cn

*責任作者:武雪芳(1965—)，男，研究員，主要從事環境標準、環境空氣污染的研究，wuxf@craes．org．cn