建筑室內材料和物品VOCs、SVOCs污染源散發機理及控制技術
——推動室內裝修環保控制模式新突破

梅一飛(中國建材檢驗認證集團股份有限公司,北京 100024)

建筑室內材料和物品VOCs、SVOCs污染源散發機理及控制技術
——推動室內裝修環保控制模式新突破

梅一飛(中國建材檢驗認證集團股份有限公司,北京 100024)

1 研究意義

隨著我國新型城鎮化進程的推進和建材行業的迅猛發展，室內環境保障面臨著巨大挑戰，眾多的科研工作者為此開展了大量的工作。目前我國雖然在室內材料和物品污染物散發特性檢測和控制方法研究領域取得了較大進展，但在污染物散發檢測標準和散發標識體系方面與歐美發達國家相比仍存在較大差距。主要表現在：歐美國家最早通過頒布室內材料和物品標識體系（歐洲AgBB、CESAT、ICL等，美國BIFMA、Indoor airPLUS等，加拿大CRI Green Label Plus、Greenguard等）的方法實現室內材料污染源頭控制，但由于我國室內材料與物品的配方與生產工藝的復雜性和特殊性，其指標體系和檢測方法并不適用；針對室內材料和物品污染物散發規律的研究多從宏觀層面展開，對材料內部污染物擴散傳質模式尚缺乏有效手段進行微介觀層次的研究；環境艙法作為建材產品污染物散發特性研究通用方法，在實際應用中面臨持續低本底控制、高沸點殘留物去除、高精度環境參數控制等諸多難題；針對材料污染物散發現場測試，還缺乏有效的污染物加速發生、采集及原位檢測的裝備及方法。

項目牽頭單位中國建材檢驗認證集團股份有限公司多年開展室內材料和物品VOCs、SVOCs釋放量檢驗，對各種建材產品的生產工藝和環保特性有著深刻認識。其建立的集“材料源頭控制-成品環保評估-建筑施工控制-空氣質量評價”于一體的“高環保、無異味”高端裝修控制標識體系已在2008年北京奧運會場館、2014年北京APEC會議場館和2016年G20主會場等重大工程中成功應用，可為污染物散發標識體系建立及應用提供有力保障。北京科技大學、北京建筑大學、北京市勞動保護科學研究所、鋼研納克檢測技術有限公司、天津市環境保護科學研究院等16家參與單位在污染物氣味散發的嗅覺分析方法和電子鼻檢測系統、基于MEMS技術的微型GC-PID檢測儀和基于高靈敏傳感器的智能在線空氣質量監測系統、復合催化降解技術等方面有著多年研究基礎和創新性研究成果，可為項目相關新方法、新技術、新設備的研發提供有效的技術支持。基于此，針對室內環境保障這一事關國計民生的實際需求及科學問題，項目將重點研究散發特性參數與材料特性、污染物特性、環境參數的關系，研究典型室內材料污染物散發速率預測模型和污染物散發控制技術，開發針對污染物釋放速率和氣味散發的新型環境艙系統和氣味快速檢測技術，系統構建具有我國特色的室內材料和物品VOCs、SVOCs散發特征數據庫和污染物散發標識體系。

2 總體目標

項目實施將圍繞“VOCs、SVOCs微介觀散發機理及釋放速率預測模型研究、污染物散發特性準確快速檢測技術及裝備開發、污染物散發標識體系建立、基于材料散發特性參數調控的建材產品改進技術研究”四個關鍵科學問題，針對室內材料和物品散發的揮發性及半揮發性有機化合物（VOCs、SVOCs）威脅人們身體健康的問題，揭示室內材料和物品VOCs、SVOCs散發機理，發展室內材料和物品VOCs、SVOCs污染散發特性檢測系列技術及裝置，完善相關室內材料和物品的污染物限值和檢測相關標準，構建具有我國特色的室內材料和物品VOCs、SVOCs散發標識體系，為有效控制室內VOCs和SVOCs污染和促進建材行業產品轉型升級提供科技支撐。

3 研究內容

項目將深入挖掘室內材料和物品污染物散發與控制領域的新機理、新技術、新裝備、新標準，具體開展以下四個方面的研究內容：

（1）基于逸出因子和阻隔因子的污染物微、介觀散發機理及預測模型研究。

提出用逸出因子和阻隔因子直觀表達影響材料中VOCs、SVOCs散發的逸出因素和阻隔因素，研究典型室內材料VOCs、SVOCs釋放速率隨時間的變化規律，構建基于逸出因子和阻隔因子的室內材料污染物散發速率預測模型；基于材料內部孔隙的三維結構特征和連通延伸方式，建立氣體分子擴散通道模型揭示VOCs、SVOCs傳質擴散模式，研究材料特性、污染物特性和環境參數對逸出因子、阻隔因子的影響機制。

（2）開發針對污染物釋放速率和氣味散發的準確、快速檢測技術及裝備。

開發環境艙持續低本底、污染物殘留快速消除、環境參數精確控制、典型污染物遠程監測等關鍵技術，研制系列新型動態環境艙系統；研制系列VOCs標準散發源，檢驗動態環境艙的可靠性和一致性；建立針對室內材料和物品氣味散發感官評價的嗅覺分析標準方法，研究氣味定量轉化模型，篩選傳感器陣列并優化模式識別系統研制電子鼻氣味檢測單元，發展室內材料和物品氣味散發快速測定新技術；針對現場材料表面污染物散發檢測需求，研制內循環風室加速材料表面污染物散發采集，研制微型GCPID檢測儀和甲醛、TVOC在線監測模塊，結合電子鼻檢測單元，建立一套用于室內材料和物品污染物散發原位智能快速檢測的新型裝置和技術方法。

（3）建立室內材料和物品VOCs、SVOCs散發特征數據庫，構建具有我國特色的污染物散發標識體系。

深入調查市場上銷售的典型室內材料和物品并進行信息整理和分類，基于動態環境艙系統、密封瓶系統對大量典型室內材料和物品進行特征污染物類別、特征組分濃度、氣味特征測定；綜合分類信息、特征污染物組成和化學濃度、污染物氣味特征等建立室內材料和物品VOCs、SVOCs散發特征數據庫軟件平臺；結合典型VOCs、SVOCs的污染特性、相關釋放限值和室內空氣質量標準，提出適合我國國情的室內材料和物品污染物散發限值體系，構建具有我國特色的污染物散發標識體系，并在典型工程中示范應用。

（4）基于材料散發特性參數調控的建材產品改進技術。

基于典型室內材料和物品污染物散發特性參數影響因素，研究微孔調節控制技術、無機阻隔控制技術、復合凈化技術等建材產品改進技術；針對不同類型的室內材料和物品，研究微孔調節、無機阻隔、復合凈化等多重改進技術的綜合利用方法和協同作用機制，重點研究凈化層和無機阻隔層的有效復合技術，確定高效組合改進技術方案，實現建材產品有效的污染物散發前端控制，并在典型建材產品中進行示范應用。

4 預期效益

在社會效益方面：①項目將建立基于環境艙法的室內建材產品污染物釋放標識體系，可顯著提升我國室內建材產品的環保控制水平，與國際接軌的同時也進一步提高標識體系的科學性。②項目將開發的可用于建材產品污染物釋放檢測的原位現場快速檢測系統，可極大提高室內建材產品環保性能的評價效率。對于材料生產者，可以快速進行產品環保品質的監測，保證產品質量；對于普通消費者，可大大降低環保選材的風險性；對于工程施工方，可極大地提高材料復驗和抽檢效率。③項目將通過對大量典型的產品進行檢測，建成信息豐富、數據可靠的室內材料和物品VOCs、SVOCs散發特征數據庫，有利于揭示現有室內建材產品的環保水平現狀，也為環保建材的選擇提供依據。④項目將建立的標識體系和污染物散發調控技術，可以引導室內建材產品向高環保、低污染方向發展，促進我國室內建材產品環保水平的大幅度提高，既可以大大改善廣大消費者生活的室內環境質量，也可以進一步提高我國建材產品的國際競爭力。

在經濟效益方面：新型動態環境艙系統的研制能從根本上克服國內現有設備的諸多不足，達到國外先進產品的水平，具有廣闊的應用前景。系列現場快速檢測設備的開發，可極大地提高建材產品環保性能評估的效率，降低實驗室檢測的成本。室內材料和物品散發標識體系和材料污染物散發調控技術，以及系列新設備、新方法、數據庫、標識體系可以直接用于家庭和工程裝修，節約大量的裝修返工、室內環境治理費用。同時由環境質量的改善帶來身體健康，節約醫療成本，由此產生巨大的經濟效益。

項目負責人：梅一飛（myf@ctc．ac．cn） 依托單位：中國建材檢驗認證集團股份有限公司“十三五”國家重點研發計劃重點專項項目 項目編號：2016YFC0700600