室內空氣中的甲醛檢測及去除技術的應用與展望

傅凱文，溫穎星，喻 珊

（新余鋼鐵集團有限公司，江西 新余 338000）

引言

甲醛是一種常見的室內環境污染氣體，日常生活中易被人們忽視。長期暴露在甲醛含量超標的環境中，各類疾病的患病率會明顯上升，對人體健康帶來嚴重威脅。因此，我們應加強對室內空氣甲醛含量的檢測，要保證其含量處于正常標準范圍內才可以投入使用。而甲醛去除技術，除了常見的植物凈化方法外，物理法、化學法也得到人們的廣泛關注，進而可以有效減少甲醛污染的危害，打造健康宜居的建筑室內環境。

1 甲醛的危害

甲醛具有活潑的化學性質和生物性質，在常溫狀態下為氣體，具有刺激氣味且易溶于水和乙醇。《室內空氣質量標準》（GB/T 1883—2022）[1]中將甲醛列為主要控制的化學污染物之一。調查顯示，甲醛對人體的危害主要包括以下幾方面。

1.1 致癌性

甲醛日常可存在于室內空氣中，受到復雜環境影響還會形成自由基和反應中間體，刺激毒性化合物的形成，具有致癌性與致畸性。

1.2 致敏性

作為一種環境致敏源，不同濃度的甲醛所產生的致敏效應也存在差異，甲醛質量濃度在0.12～0.25 mg/m3范圍內可產生刺激性氣味；在2.5～6.2 mg/m3范圍內可使人出現咳嗽、打噴嚏等反應，受甲醛影響的過敏性接觸性皮炎患者比例達到17.82%。

1.3 對神經系統造成危害

人體處于含有甲醛的密閉環境中，會出現頭暈、記憶力衰退等癥狀，還會促進帕金森癥等病癥的產生與發展。

1.4 破壞人體免疫系統

甲醛會對人體細胞功能及部分免疫分子造成影響，進而危害人體免疫系統。表1為不同質量濃度條件下甲醛對人體健康的危害。

表1 不同質量濃度條件下甲醛對人體健康的危害

2 室內空氣中的甲醛檢測技術

在日常生活中，引發室內甲醛污染的因素十分多樣，主要包括室內裝修材料和家具、廚房烹調油煙、違法添加甲醛的食品以及消毒劑、防腐劑等生活用品，為控制甲醛對人體的不利影響，我們應加強甲醛檢測技術的應用。

2.1 甲醛檢測技術的 類型

《室內空氣質量標準》（GB/T 1883—2022）[1]對常見的甲醛檢測技術及相關檢測方法與參數做出了明確規定，主要包括以下三種技術。

2.1.1 酚試劑分光光度法

酚試劑分光光度法是一種常見的甲醛化學檢測技術，其檢測原理是通過酚試劑吸收室內空氣中的甲醛，發生反應后產生嗪，嗪與酸性溶液中的高鐵離子可進一步出現氧化作用生成藍綠色化合物。酚試劑分光光度法對檢測環境條件要求不高，室溫條件下15 min即可完成檢測，將檢測結果同標準進行對比可得到室內空氣中的甲醛濃度。酚試劑分光光度法具有操作簡便、靈敏度高等優勢，但其檢測結果一定程度上會受到溫度影響。

2.1.2 電化學法

通過電化學法進行甲醛檢測，是通過分析化學反應產生的電流、電位、電量來判斷相應的檢測物濃度。用于室內空氣甲醛檢測的電化學法主要包括極譜法和電位法，其中前者是對電流-電壓曲線進行分析，觀察峰電流與甲醛含量的關系來進行濃度檢測；后者是通過膜電極實現碘離子電極跟蹤，完成對微量甲醛的測定。

2.1.3 高效液相色譜法（HPLC法）

高效液相色譜法是通過甲醛與衍生化試劑進行甲醛濃度測定，在甲醛檢測中得到了十分廣泛的應用，具有操作簡單、精確性強等優勢。

2.2 甲醛檢測實驗分析

本文以酚試劑分光光度法為例，進行甲醛檢測實驗分析。實驗原理為通過酚試劑吸收甲醛生成嗪，再與酸性溶液中的高鐵離子反應形成藍綠色化合物，借助分光光度計測定吸光度，得到具體的甲醛濃度。實驗中需要的儀器包括分光光度計以及雙氣路恒流大氣采樣儀；實驗試劑包括100 μg/mL環境甲醛標準溶液，1 μg/mL甲醛標準溶液。將0.106 9 g酚試劑用水稀釋至100 mL作為吸收原液，將5 mL吸收原液用水稀釋至100 mL作為吸收液，將0.1 mol/L鹽酸加水稀釋至250 mL，將1.045 0 g硫酸鐵銨通過0.1 mol/L鹽酸溶解稀釋至100 mL。

完成儀器及試劑準備工作后，正式進行甲醛檢測實驗。進行5 mL吸收液采樣，流速為0.5 L/min，采樣時間為20 min，共計完成6次采樣；完成采樣工作后在其中加入0.4 mL硫酸鐵銨溶液，等待15 min進行吸光度測量，根據測量數據完成標準曲線的繪制[2]。吸光度標準曲線公式表示為式（1）：

取曲線斜率倒數Bs，進行甲醛濃度計算，其公式表示為式（2）：

式（2）中C表示的是室內空氣甲醛濃度；A1表示的是吸光度；V表示的是標準采樣體積。值得注意的是，酚試劑分光光度法在操作上雖然比較便捷，但樣本保存時間只有24 h，同時其檢測結果易受到醛類物質影響，造成數據偏高的情況。

3 室內空氣甲醛去除技術

3.1 物理甲醛去除技術

3.1.1 凈化法

凈化法主要是通過通風換氣來去除室內甲醛，實現室內空氣置換，具有操作便捷、綠色環保的優勢。在此期間，甲醛去除的效率與效果很大程度上受到換氣率影響，因此除了通過自然通風，還可以采用一定的空氣置換裝置達到提高換氣率的目的。例如，將通風與光催化劑鍍膜窗有機結合應用于甲醛去除，以流體力學為原理，兼顧甲醛的連續釋放與瞬態釋放，大大優化了甲醛的去除效果。相較于傳統的自然通風，該方法的應用可以進一步降低甲醛平均濃度，最多可達到27%。然而值得注意的是，由于甲醛釋放是一個長期持續性的過程，因此該方法也具有周期長、起效慢的弊端，室內空氣甲醛濃度降低至安全標準需要6個月以上的時間。

3.1.2 吸附法

吸附法也是去除室內甲醛較為常見的方法之一，其主要通過活性炭完成氣體吸附，憑借其在孔隙結構與比表面積上的優勢，促進吸附效果的提升。然而使用活性炭進行氣體吸附要求其沸點要在0 ℃以上，考慮到甲醛的沸點相對較低，有必要對活性炭吸附技術進行改良，以得到良好的甲醛去除效果。除改良吸附劑性能以外，還可以加強對活性炭纖維、金屬有機骨架等新材料的應用。例如從Zn基金屬有機骨架中分離出含有Zn的石墨碳，其吸附能力可達到傳統活性炭的736倍，甲醛吸附性能也得到顯著優化；再比如通過提取木質纖維素生物質作為活性炭，進一步擴大其比表面積，可更好地發揮有機物去除作用。

3.2 生物甲醛去除技術

3.2.1 植物凈化法

植物凈化法是借助綠色植物的吸附能力達到去除甲醛的目的。綠色植物吸收甲醛后，甲醛可溶解在水中或通過氣孔進入植物葉片，在植物毛細管擴散作用下，甲醛可實現向二氧化碳的轉化或直接完成代謝。除通過酶促反應實現甲醛代謝外，綠色植物還可以通過氧化還原反應去除甲醛。研究表明，植物中的氧化性物質可以作為甲醛分解的主要機制，通過提取相關物質可以提升對甲醛的消散能力。與此同時，植物不同位置對甲醛的消除作用也存在差異，效果最顯著的為植物根部。甲醛去除效果與代謝效率還會在一定程度上受到植物種類、光照強度等因素的影響，因此單純通過植物去除甲醛，效果具有一定的不穩定性，容易受到植物自身及環境條件的影響。

3.2.2 微生物法

微生物法是通過微生物作用完成甲醛代謝，主要包括同化反應和異化反應，相較之下，異化反應的應用更為常見。現階段，常見的應用于甲醛去除的微生物包括芽孢桿菌、乳桿菌、甲基營養菌等，在微生物脫氫酶影響下，甲醛可以轉化為甲酸，再降解為CO2和H2O。微生物凈化甲醛的主要形式有兩種，一是甲醛進入到土壤環境中，完成土壤氣體與外部空氣的置換，發揮土壤顆粒的吸附作用達到去除甲醛的目的；二是通過葉片吸收空氣中的甲醛，甲醛從莖部運輸至根部，由根際微生物進行甲醛降解。

3.2.3 綜合應用

單純的植物凈化與微生物法在去除效果上皆存在一定弊端，考慮到微生物植物修復過程可以增強植物吸收室內污染物的能力，因此當前更多地將兩種方法結合起來實現綜合應用，以更好地降低室內甲醛濃度。例如，植物與微生物相結合的甲醛去除技術，是將微生物添加到植物根際，大大增強植物對甲醛的去除能力，效果明顯好于單純的植物凈化方法。在實驗研究中，研究人員將綠蚜假單胞菌添加到綠蘿、吊蘭等植物根際，同時放入活性炭增加吸附表面，將5×10-6的甲醛釋放至1 m3環境下，觀察甲醛去除效果。實驗結果表明，在植物與綠蚜假單胞菌的協同作用下，甲醛吸附能力得到顯著增強，兩種方法的綜合應用取得良好成效。

3.3 化學甲醛去除技術

3.3.1 光催化法

光催化法去除室內甲醛的原理是將甲醛吸附在光催化劑表面，在光照作用下將O2和H2O轉化為自由基，通過氧化反應將甲醛轉化為甲酸，最后降解為CO2和H2O[3]。光催化法在應用過程中，甲醛去除效果直接受光催化劑性能的影響，因此選擇合適的光催化劑成為其中的關鍵環節。現階段，TiO2作為光催化劑得到了廣泛關注，憑借其在抗光腐蝕性、光催化氧化能力方面的優勢，可取得良好的光催化效果。作為一種N型半導體氧化物，TiO2可受到電場作用影響，實現自由基吸附。值得注意的是，單獨使用TiO2時往往難以取得良好的甲醛去除效果，因此可以借助離子摻雜、異質結構建等改性技術來提高甲醛去除效率。

3.3.2 負離子凈化法

負離子凈化法去除甲醛的原理是通過直流高壓電放電產生負離子，這部分負離子具有很好的吸附和氧化作用，因此可以吸附室內空氣中的甲醛。當前，在實際應用該技術時，可利用風扇幫助負離子擴散，以達到更好的甲醛吸附效果。例如，可以以負離子凈化法原理為基礎設計室內空氣凈化裝置，同時將催化和物理吸附方法融入其中。負離子吸附作用可以強化甲醛去除效果、加快降解速度，同時還具有高效、節能、無污染等優勢。

4 室內空氣中的甲醛檢測及去除質量保障措施

4.1 合理設置檢測點

在進行室內空氣甲醛檢測的過程中，往往受到空氣流速、溫濕度等因素的影響，造成檢測數據存在差異。針對這一情況，相關人員應設置合理的甲醛檢測點，確保檢測結果的可靠性與準確性。設置甲醛檢測點應加強對以下要點的關注：一是注重檢測點的代表性，在遵循國家標準及相關行業標準的基礎上，綜合考慮建筑室內整體結構，確定合理的檢測點位置與數量，保證甲醛檢測的代表性和全面性。通常情況下，室內甲醛檢測點設置情況如表2所示。二是注意消除不良影響，盡可能不使甲醛檢測結果受溫濕度、光照等因素的影響，提高檢測數據的可靠性和準確度。

表2 不同室內面積的甲醛檢測點設置個數

4.2 規范技術應用流程

一般來說，室內甲醛檢測與去除流程為設置檢測點、采集樣品、樣品管理、數據分析、技術應用等。為提升檢測及去除效率，我們應加強對各個環節的把控，消除可能的不良影響。在此過程中，相關人員應樹立全過程的管控理念，對其中的各個環節與具體細節進行嚴格落實，針對可能出現的問題制定應急方案，保證甲醛檢測及去除工作的有序推進。

4.3 提高操作的科學規范性

室內環境空氣甲醛檢測及去除對精確性的要求較高，其技術應用效果會受到操作方法、操作流程規范性的影響。因此相關技術人員應注重對操作過程的把控，結合專業知識優化操作方法。例如，通過化學方法去除甲醛時，技術人員需要掌握相關儀表和設備的使用操作方法，根據室內環境實際情況對細節進行把控，以促進技術應用效果的提升。與此同時，在進行室內空氣甲醛檢測的過程中，還應不斷開展技術創新與優化升級，同時實現多元化方法的綜合應用，有效提升甲醛檢測與去除的效率和效果，實現對室內環境空氣質量的精準化控制，為人們的身體健康和生命安全提供保障。

5 結語

綜上所述，面對日益嚴峻的室內環境空氣質量污染現象，我們在加強甲醛治理的同時，還要通過多元化措施減少其對人體健康的不利影響。在此過程中，相關人員應做好室內空氣甲醛含量檢測和控制工作，借助便捷高效的甲醛檢測技術為甲醛治理提供數據支持；同時科學應用物理法、化學法、生物法等實現甲醛去除，充分發揮不同技術方法的應用優勢，確定甲醛綜合治理的發展方向，促進室內環境空氣質量的提升。