室內設計新裝修環境空氣污染物動態變化特征研究

薛嬋

摘要：室內新裝修環境空氣污染物濃度含量超標，人類在此環境下長久居住會出現心臟、神經系統、眼部等疾病，嚴重威脅居民身體健康。為此，提出一種可明確室內設計新裝修環境空氣污染物動態變化特征的方法。根據室內空間面積及布局確定采樣點數量、位置及其頻率，使用乙烯丙酮分光光度、毛細管氣相色譜等方法監測1-8個月室內空氣中甲醛、苯、苯系物、TVOC、NH3污染物濃度含量。測試結果表明：室內設計新裝修環境中甲醛、苯、苯系物、TVOC、NH3污染物濃度高，會隨著時間增加濃度逐漸減小，直到8個月后各污染物趨于平穩，濃度符合國家標準，才適合入住。

關鍵詞：室內空氣；甲醛濃度變化；苯系物；濃度含量；TVOC

中圖分類號：X501 文獻標志碼：B

前言

室內新裝修環境產生污染的原因諸多，如建筑材料、裝飾品、涂料、膠粘粘合劑、增白劑等，大幅度增加室內空氣污染物濃度。其中，具有揮發性有機污染物TVOC、甲醛、苯、苯系物、NH3是室內空氣主要的污染物。居民長時間在室內空氣污染物超標環境下，對居民身體健康造成不同程度的威脅，即甲醛、NH3會損害人體呼吸道等；TVOC危害不亞于中毒氣體，嚴重威脅居住者生命健康及壽命。

張莉萍等人選取9個室內房間作為研究對象，對房間內的甲醛、苯系物等污染物實時監測，通過時間序列、相關性分析方式得出空氣污染物特征，且濃度隨著時間增加濃度含量逐漸減少；張蘭蘭采用外標法建立室內新裝修環境空氣污染物檢測模型，使用氣相色譜儀與熱解析儀檢測室內污染物濃度含量，通過相關系數法得出污染物隨時間變化特征。

為了能夠更加精準掌握室內空氣污染物狀態信息，提升室內空氣質量，降低甲醛、苯系物、TVOC、NH3空氣污染物對居住者健康危害，對室內設計新裝修環境空氣污染物動態變化特征分析。采用回歸線方程、氣相色譜法、酚鹽分光光度法檢測空氣1-8個月甲醛、苯、苯系物、TVOC、NH3濃度含量。

1 研究內容與方法

1.1 研究對象

隨機選取某市1戶南北通透戶型，共215 m2。其中，南臥45 m2，北臥36 m2，書房28 m2，露臺10m2，客廳57 m2，主衛9 m2，衛生間10 m2，廚房20m2。對其進行裝修后1個月、2個月、4個月、6個月、8個月的室內空氣中污染物跟蹤監測。

1.2 采樣相關設定

室內設計新裝修環境空氣的氣體采樣是檢測TVOC、甲醛、苯系物、NH3污染物濃度含量第一環節，采樣結果直接決定檢測結果的精度，為此對室內環境空氣采樣設定如下：

1.2.1 采樣點的數量

為了能夠真實展現出室內設計新裝修環境空氣TVOC、甲醛、苯系物、NH3的真實濃度含量水平，則采樣點的個數按照監測室內設計新裝修面積大小與現場實際情況而設定的。0 - 40 m2設置一個采樣點，41 - 80 m2設置2個采樣點，南臥、北臥、書房、主衛、衛生間分別設置1個采樣點，客廳設置2個采樣點，露臺屬于室外則不同設置采樣點，總共7個采樣點。

1.2.2 采樣位置

每個采樣點位置應該遠離通風口。除了客廳以外每個房間面積介于0 -40 m2范圍內，則采樣點直接設置在中心，由于客廳介于41 - 80 m2范圍內，則將2個采樣點分別設置在客廳上部分、下部分，中心處。

1.2.3 采樣高度

采樣高度與居住者呼吸帶高度相同。一般高度設置在1.3 m高度。

1.2.4 采樣頻率

根據室內新裝修環境空氣質量標準準則要求TVOC、甲醛、苯、苯系物、NH3濃度為1小時平均值，則采樣時間選在8：00 -17：00時間段內，采樣期間不開窗戶，連續采樣1小時。采樣過程中需要將樣本的相對誤差控制在10%之內。

1.3 室內設計新裝修環境空氣污染物檢測算法

1.3.1 甲醛

1.3.1.1 檢測方法

甲醛選用檢測方法為乙烯丙酮分光光度化學方法，測試波長為413 nm。

1.3.1.2 甲醛檢測儀器

T6紫外可見分光光度計，甲醛標準溶液，DDY-1.5D智能大氣采集儀，HTC -1電子溫濕儀器，ACCU數字大氣壓力器，8 mL氣泡吸收管，甲醛顯色劑等。

1.3.1.3 甲醛檢測計算過程

利用回歸線，建立甲醛濃度或質量與吸光度之間的數學關系，實現甲醛的檢測過程。通過回歸方程，根據檢測到的吸光度值來推算甲醛的濃度，從而實現對甲醛含量的監測和檢測。確定其相關系數值、斜率值、截距值，分別為0. 999、0.02、0.004，求解甲醛濃度，整個計算過程為式（1）：

其中，P描述甲醛采樣時大氣壓力值；V、t分別描述檢測時采樣溶液體積及溫度；C表示甲醛濃度值；V1描述標準狀態下吸收溶液總體積值；A即為吸光度；A1是空白吸光度；a、b則為回歸曲線的截距、斜率值。

1.3.2 苯及苯系物檢測

1.3.2.1 檢測方法

苯及苯系物選用毛細管氣相色譜檢測方法。

1.3.2.2 苯及苯系物檢測儀器

AGILENT 7890N型號氣相色譜儀，LB -OM3000型號附氫火焰離子化檢測儀。

1.3.2.3 儀器使用條件

色譜柱，柱高30 m，內徑長530 μm，柱溫度從50℃升至100℃，檢測器溫度250℃。

1.3.2.4 檢測運算

室內新裝修環境空氣中苯及苯系物使用活性炭吸收管進行采樣，借助二硫化碳將苯系物各物質提取出來，該過程中涉及公式為式（2）：

其中，V2描述苯系物標準狀態下取樣體積；Vc表示苯系物提取液體體積；Ci、Cj、C2分別表示苯系物提取液、空白液體、樣本的濃度。

1.3.3 TVOC

1.3.3.1 TVOC檢測方法

TVOC采用熱解吸氣相色譜方法。

1.3.3.2 檢測儀器

Agilent 7890A氣-質聯用儀器；TVOC標準溶液。

1.3.3.3 TVOC檢測過程

采用具有吸附功能導管收集一定量的空氣樣品，利用熱解吸導管獲得TVOC的解吸氣體，隨后導人氣相色譜儀中，分析其色譜變化，進而得出TVOC各成分的濃度值，并將這些成分換算成標準狀態下的濃度，室內新裝修采樣中的TVOC總濃度計算過程為式（3）：

其中，m2、m0分別描述樣本管與未采樣管中z成份的量。n表示TVOC成分總數量。

1.3.4 NH3

1.3.4.1 檢測方法

NH3采用酚鹽分光光度法。

1.3.4.2 檢測儀器

BDFIA - 7000型號流動注射分析儀，次氯酸鈉、苯酚鈉、硝普鈉鹽等溶液。

1. 3.4.3 NH3檢測過程

NH3根據貝特洛反應完成檢測任務，即氨氮和堿性酚、次氯酸鈉發生化學反應生成靛酚燃料，再倒入硝普鈉鹽溶液來提升靈敏度。室內新裝修環境空氣中NH3濃度計算過程為式（4）：

其中，C5表示吸收液中NH3的氮濃度。

2 室內設計新裝修環境空氣污染物動態變化特征分析

2.1 各污染物監測數據

按照室內各污染物的檢測方法監測新裝修后1、2、4、6、8個月環境空氣中TVOC、甲醛、苯、苯系物、NH3的濃度含量見表1。

2.2 甲醛、NH3、苯污染物動態變化特征分析

將各房間每天檢測的甲醛、NH3、苯濃度含量分別取月平均值，分析這些污染物隨時間的動態變化特征見圖1。

通過圖1明顯看出，室內各污染物在裝修后的每個時間濃度含量都不同。圖l（a）中NH3，裝修結束2個月內空氣中NH3的濃度未發生變化，而在4個月后濃度含量逐漸降低，但在8個月后盡管符合國家室內空氣NH3污染物標準，從整體上看是空氣污染物濃度含量最高的，表明NH3揮發性遠差于其他污染物，很難在各個房間內消除。圖1（b）中，室內設計新裝修結束1個月后，檢測污染物中濃度含量最高的是甲醛，同時也是隨時間消失最快的污染物。圖1（c）中，苯在這些污染物中濃度含量最少，但揮發速度較慢，半年的時間才能滿足國家標準要求，同時苯和甲醛濃度含量大致相同，裝修8個月后濃度含量約為0. 08 mg/m3。

2.3 苯系物動態變化特征分析

由于苯系物主要存在合成纖維、油漆、膠黏劑中，對苯系物分析時主要以客廳、南臥、北臥、書房為例，通過苯在苯系物占比關系，得出室內空氣中苯系物的動態變化特征見圖2。

圖2能夠明顯看出，在室內設計新裝修結束后1、2、4、6個月，苯在苯系物中所占比例逐漸增加，直到第8個月時約占100%，這說明了苯系物中除了苯組份外，其余組份隨著時間基本上都能釋放掉了，8個月后只剩苯還在繼續釋放，此時苯濃度已符合國家標準要求。

2.4 TVOC動態特征分析

取各房間檢測每個月TVOC濃度的月均值，將TVOC濃度含量作為縱坐標，采樣時間為橫坐標，對TVOC污染動態變化特征進行分析，分析結果見圖3。

通過圖3可顯著看出，裝修結束1個月后，南臥室、北臥室、書房室內環境空氣中TVOC濃度含量高于客廳、衛生間、主衛，這是因為南臥室、北臥室、書房室內使用裝修飾品的材料大部分是木材、油漆原料，這些材料含有大量揮發性有機污染物，但會隨著時間增加，不斷揮發掉，濃度含量逐漸減少，經過6個月時間揮發每個房間TVOC濃度含量基本相同，且符合國家TVOC濃度標準。

3 結束語

為了確保人們居住安全，對室內設計新裝修環境空氣污染物動態變化特征分析。采用乙烯丙酮分光光度化學方法測定室內甲醛濃度含量，利用毛細管氣相色譜檢測方法檢測室內苯及苯系物濃度含量，使用熱解吸氣相色譜方法檢測室內TVOC濃度含量，通過酚鹽分光光度法測試室內NH3濃度含量。根據監測結果可得：室內空氣中各污染物含量都隨著裝修后時間的增加而濃度逐漸減小，直到6個月后，甲醛、苯、苯系物、TVOC污染物通過揮發基本符合國家標準，且趨于穩定，也就是裝修材料的釋放速度衰減和揮發速度變化特征等同，此時室內環境空氣各組份達到平衡狀態。由此可得，室內設計新裝修后不能立即人住，最好裝修結束8個月后再入住。