室內壁材與霉菌生長之相關性

室內壁材與霉菌生長之相關性

熊輝

本文匯總歷史研究文獻，對室內壁材與霉菌生長之相關做了闡述，說明了霉菌生長之影響因子，也提出了相關防霉技術。

室內壁材 霉菌 防霉技術

1 緒論

多數(shù)研究表明，非戶外作業(yè)人員平均每天約90%的時間處于室內的環(huán)境中，因此室內空氣質量對人體健康將產生直接的影響。室內年平均相對濕度較高時，易導致細菌及真菌孳生繁殖。室內空氣中真菌濃度的來源除了室外空氣，也來自其他室內污染源。室內環(huán)境中常見且較不易移除的霉菌污染源為空調系統(tǒng)及生長在裝修建材上的霉菌。中國南方處于溫暖潮濕的亞熱帶季風氣候區(qū)，此氣候環(huán)境相當適合微生物的生長，由于臺風及梅雨發(fā)生頻率增加造成居家及小區(qū)的淹水情形，潮濕或受到水侵襲破壞的建材加上通風等問題更容易導致霉菌的繁衍并影響居住者的健康。國外許多研究指出，室內環(huán)境的潮濕與通風不良易導致Aspergillius、Penicillium、Stachybotrys等霉菌生長在室內裝修建材上。目前對于室內霉菌生長的研究多為高緯度國家，如北歐及日本等，室內常見菌種及使用建材也與中國南方不盡相同。因此，本研究欲針對中國南方常見的霉菌種類，并以室內墻面為主，在不同的室內裝修面材上探討霉菌生長情形以及霉菌與裝修面材間的關聯(lián)，這有助于了解建材特性并供設計者、施工者與使用者作為選擇參考。

2 名詞解釋

霉菌屬于微生物的一種。微生物依大小與特性可分為濾過性病毒、細菌、放射菌、真菌（霉菌）及藻類等五類，霉菌為真菌的一支，大部分屬于好氣性菌類，在無氧狀態(tài)下無法生存。霉菌不含葉綠體，無法自行進行光合作用，須藉由腐生、寄生或共生形式來獲得營養(yǎng)。霉菌在醫(yī)藥品及發(fā)酵食品的制造上也有其特定功能，但是霉菌對食物、住宅、建筑等造成的損害，不但影響美觀，人體更可能因此感染疾病或導致過敏。霉菌一般以孢子進行繁殖，室內空氣中真菌大多來自于室外，室內的食物、紙張的纖維素、動物皮屑、木頭的木質素等眾多來源可以提供真菌生長的養(yǎng)分。霉菌獲取營養(yǎng)的方式，主要是通過分泌酵素將環(huán)境中的營養(yǎng)物分解成較小的水溶性分子，再利用擴散和活性轉移進入細胞內消化，足夠的濕度對此過程相當重要。真菌主要的代謝產物是二氧化碳、水、乙醇等多種揮發(fā)性與非揮發(fā)性有機化合物。

滅菌之目的，是為將所有的微生物消滅或除去，達到完全無菌之狀況，廣義定義包含殺菌及除菌。一般常見使用方法可分為物理滅菌及化學滅菌。物理滅菌意味著改變外在環(huán)境，如加熱空氣使細胞脫水或破壞細胞壁，引起細菌內物質氧化及蛋白質變性，如干熱殺菌或高壓蒸氣殺菌。輻射殺菌，穿透力強，可直接破壞DNA結構，并導致微生物死亡。而化學滅菌則指使用化學性氣體或液體，如臭氧或醛類，目的為破壞細胞構造，常使用的液體為福爾馬林。

裝修材料分為底材、基材及表面材。底材指裝修之底部材料，包含骨架材料；基材又稱填充材，指介于底材與表面材之間的材料；表面材指裝修最外層之固著材料，所占表面積最大者統(tǒng)稱為表面材。以輕隔間系統(tǒng)為例，隔間墻的表面通常施作涂料或壁紙，涂料或壁紙便稱為墻壁之表面材。

含水率變化。除了溫度與養(yǎng)分之外，水分亦為影響霉菌生長的重要因素之一，水分多寡會影響霉菌體內新陳代謝作用與養(yǎng)分分解吸收速度而影響生長。

有機與無機化合物。有機化合物簡稱有機物，為含碳化合物(一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鹽、金屬碳化物、氰化物、碳化硅等除外)或碳氫化合物及其衍生物的總稱。多數(shù)有機化合物主要含有碳、氫兩種元素，有些含氧，此外也常含有氮、硫、鹵素、磷等。有機與無機一般以是否含碳素做區(qū)別。

3 霉菌生長之影響因子

自然環(huán)境中充滿許多真菌孢子，根據(jù)研究其生長因子包含養(yǎng)分、水分、溫度、與氧氣。

一般而言，霉菌生長所需的養(yǎng)分只需要有能提供霉菌生長的碳源存在即可。霉菌主要通過對物品的分解得到養(yǎng)分，因此造成了物品的損壞。碳、氮、鉀、磷、硫、鎂等都能成為霉菌生長所需的營養(yǎng)物質。因此除了材料本身，材料表面附著之灰塵或臟污皆可能提供霉菌生長之養(yǎng)分。

水是所有生物不可缺少的物質，具有特殊的化學和物理性質，水分的多寡會影響霉菌體內的新陳代謝作用改變生長。一般以水活性（又稱水分活度、水活度）來表示基質水分，這較能表示環(huán)境中水分之分布情形，定義為材料中之水分在一定溫度下之水蒸氣壓與該溫度下純水之飽和水蒸氣壓值之比（純水的水活性等于1.0），微生物適合生長的水活性范圍如圖1所示，根據(jù)真菌對于水分的需求情形如表1所示，大部分的真菌在Aw為0.96-0.98的生長情形最佳。 水活性用符號Aw來表示。

圖1：微生物生長所需之水活性(資料來源：cip. ukcentre.com)[1]

表1 菌種對水份的需求分類(Burge and Otten，1999)[2]

另一水分影響因子為環(huán)境濕度，一般霉菌最為適合生長的相對濕度范圍為75%-95%之間，而當環(huán)境相對濕度越低時，霉菌的生長狀態(tài)也越差，亦有研究指出真菌孢子在濕度范圍為60%-70%時，真菌濃度最高。研究也顯示大氣中相對濕度的上升及濕度急遽的變化均有助于濕孢子的釋放。環(huán)境濕度亦同時與水活性互相影響，建筑構造產生之熱橋現(xiàn)象其通風與表面溫度傳導容易形成局部微氣候，微氣候可能會導致在濕度很低的狀態(tài)下，仍然會有很高的水活性，圖2表示含水量、溫度及空氣濕度之間的關系。

圖2：空氣溫度、相對濕度及飽和濕度三者間之關系(Nielsen, 2002)[3]

溫度會影響霉菌內部的生化反應，進而改變霉菌的生長速度，大部分的霉菌生長可生長于5℃-35℃度環(huán)境中，而最適合霉菌生長的溫度為20℃-30℃度，雖然霉菌可以在不同溫度下存活，但其生長及產毒所須的溫度則有一定的限度，曲菌屬(Aspergillus)和青霉菌屬(Penicillum)喜于溫暖情況下生長，Aspergillus flavus生長的適溫為36-38℃，而其范圍可自6℃-46℃；在實驗室培養(yǎng)時，最佳的黃曲毒素產生量為25℃，而在7.5℃以下或高于40℃未見有毒素的生成；依照真菌適合生長的溫度如表2所示。

表2.2 真菌適應溫度分類表 (Burge and Otten, 1999)[2]

霉菌為絕對好氧性菌，故其增殖和生長可以在無氧狀況下被控制，但由于設備昂貴，故不切實際。霉菌在氧氣濃度低至4%時仍可行呼吸作用，降低氧氣量，增加二氧化碳量可以抑制霉菌之活動及產毒。

4 霉菌與建筑之關聯(lián)性

4.1 建筑與受潮

水雖為人類與生物生存所必需之資源，但不當?shù)墓芾砼c控制亦會造成建筑中建材或家具甚至結構的損害。當遭遇水害或空氣中濕度過高的水氣侵入建材或是家具中，會因吸水而造成體積與性質的影響，其中很多為不可逆的化學變化，進而破壞其原本的性能與物理性質，造成財產上的損失甚至影響結構強度與居住安全。根據(jù)WHO的統(tǒng)計，在澳洲、歐洲、印度、日本、北美等地，有10-50%的建筑物有室內潮濕問題，吸水后的建材亦可能是微生物生長的溫床，造成建材外觀的破壞的同時也成了環(huán)境污染的元兇，建筑物會因為霉菌的作用使得材料變質、劣化、分解、腐蝕、崩壞而失去原有功能，常見如油漆、壁紙、木材、纖維、皮革類材料，都會產生霉菌。

室內最常見因潮濕或漏水而引起之建材損害就是壁癌，壁癌的學名又稱白華現(xiàn)象。一般壁癌的形成原因為壁體水密性不佳或防水不良，使得水份滲入壁體內，造成壁體內部含水量增加，隨著時間將分解水泥內的鈣、鎂、鉀等鹽類，并與之反應形成氫氧化物，由于墻壁內外之溫差及相對濕度的不同，這些氫氧化物與空氣中之二氧化碳反應后，形成白色膨脹之碳酸鹽結晶體，即是一般所看到白色壁癌。壁癌所出現(xiàn)的白粉狀毛狀物并非霉菌的菌絲，所以盡管用殺菌劑殺菌，消毒處理，來年仍會復發(fā)，且凹凸不平的壁面更易沾染灰塵，其孔隙容易成為霉菌等微生物之溫床。

4.2 建材防霉之相關技術

產業(yè)界目前常見之建材防潮濕、防腐及防霉抗菌技術已有相當成效且手法多元，依類型可分物理性與化學性改善技術，詳述如下。

濕度調整。“調濕建材之調濕性能評價基準”是由日本工業(yè)規(guī)格標準JIS于2006年開始進行調濕建材研究后所制訂，通過建材之吸濕調濕測試評估建材之含水率，以控制室內濕度及抑制霉菌生長，其評估內容可分為建材吸放濕量、建材調濕力及建材平均含水率。

防霉制菌劑。防霉制菌劑對霉菌的殺滅作用，是通過其孢子的細胞膜進入細胞內，消滅孢子或阻止其發(fā)芽以達到防止霉菌生長的目的。目前在日本有約80家工廠制造約330種的防霉劑，這其中包含殺蟲劑、抗菌劑、防腐劑等。

撥水劑。撥水技術主要利用特殊撥水材料，將材料表面的細微孔洞加以填補，讓水分無法在上面擴散或附著，進而達到凝聚并排除水珠的目的，通常也有一定程度的耐臟物效果。

[1] 美國安耐特公司主頁 http://cip.uk.centre.com

[2]Burge, H.A. and Otten, J.A. Fungi.In: Bioaerosols: Assessment and Control. (J. Macher, ed.)[M]. Cincinnati, Ohio: American Conference of Governmental and Industrial,1999

[3]Hygienists,Nielsen, P.A., et al., Mould growth on building materials under low water activities.[J] Influence of humidity and temperature on fungal growth and secondary metabolism. Int Biodeterior Biodegrad, 2004（54）: 325–36