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                室内VOCs的来源种类及影响

                        

                  随着人民物质生活水平的提高,各种有机聚合物在日常生活中广泛使用,比如室内装饰装修材料、电器产品、日用化学品等,致使室内空气污染不断加剧。由此引发空气污染投诉也不断增加。室内空气污染与健康已成为公众关注的重要环境问题。由于室内环境相对封闭,由各种材料缓慢释放的挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)在室内累积并缓慢的释放,导致室内空气VOCs浓度增高,使人们遭受VOCs的污染。


                 据统计目前在室内环境空气中已检出大约300多种VOCs,其中多数化合物对人体有害,有的还具有三致作用。为了研究室内空气污染对人体健康的影响,对室内空气质量进行科学评价与控制,就必须建立简便、快速、准确的VOCs测定方法。


                一、室内空气中VOCs的定义、来源与挥发模式


                  (一)VOCs的定义


                  按照世界卫生组织(WHO)的定义,VOCs是指熔点低于室温,室温下饱和蒸气压大于133.3Pa,沸点在50~250℃范围,一般在常温下能以气体形式存在于室内的一类有机化合物。TVOCs则是指各个VOCs的总和。
                  我国国家标准(GB/T18883-2002)定义,TVOCS是指在气相色●谱分析中从正己烷(bp.69℃)峰到正十六烷(bp.287℃)峰之间的所有化合物。


                  (二)室内空气中VOCs的主要来源  


                ⒈隔热材料

                        隔热材料一般是有机聚合树脂加入一定量的发泡剂、稳定〓剂等组成,具有轻质保温特性。主要品种有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等。化纤纺织物、壁纸和地毯主要材料是聚丙烯酸酯、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈等。这些树脂含有的未聚合单体及老化分解释放的VOCs主要有苯、甲苯、氯乙烯、二甲苯、乙苯和二异氰酸甲苯酯等。

                ⒉板材及家具

                       合成板材及家具在生产过程中需要加入黏合剂,表面喷涂各种油漆,有的材料还要加入防腐防虫剂。合成黏合剂包括环氧树脂、聚乙烯醇缩甲醛、聚酷酸乙烯、酚醛树脂、合成橡胶等。这些材料可向室内释放甲醛、芳烃、酚、甲酚、乙醛、苯乙烯、苯、甲苯、乙苯、丙酮、乙酸乙酯、环氧氯丙烷、二异氰酸甲苯酯等。

                ⒊涂料

                        建筑涂料包括成膜物质、颜料、助剂和溶剂。成膜材料主要是酚醛树脂、脲醛脂、过氧乙烯树脂、丁苯橡胶和乙酸纤维等。在刚刷完涂料的房间可检出苯、甲苯、二甲苯、乙苯t丙酮、乙酸丁酯、乙醛、丁醇和甲酸等50余种。

                ⒋日用化学品污染

                       日用化学品包括洗涤品如洗涤剂、漂自粉、柔顺剂,清洁剂如地毯╱清洁剂,服装干洗剂,玻璃瓷器清洁剂,家具地毯抛光剂、化妆品如各种护肤霜,洗发水,染发烫发剂,发胶,涂改液等。家用防虫剂如樟脑、卫生球等。家庭养花用→农药、化肥和杀虫剂等。在各种材料中加入的香精香料如茉莉香油、香草素等。释放的VOCs包括烃类、醇醛酮酯类、芳烃类、含硫挥发物、氯代烃和氯代芳烃类

                ⒌厨房污染

                     我国家庭使用燃料主要是煤、石油液※化气、天然气等,这些燃料在不完全燃烧时,会产生脂肪烃、芳烃、醇醛酮类。家庭厨房烹调过程中,食用油在200℃左右加热,食用油经裂解、水解、氧化等反应,随油烟挥发出来,其中含有多种有害有机物。

                ⒍室内人的活动污染

                       吸烟时烟草在不完全燃烧时产生近干种污染物,其中属于VOCs的污染物包括低分子的醇醛酮酯类、芳烃类、酚类、有机酸类和有机碱如尼古丁等,这些化合物很多具有三致作用。人体及动物新陈代谢会释放大量VOCs,包括丙酮、乙醛、丁酮、苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、三氯乙烯、三氯乙烷、四氯乙烷、硫化氢、甲醇等。 

                 

                (三)VOCs挥发模式


                 因为从各种材料挥发出的VOCs在气相中能迅速交换,所以VOC释放速度主要由材料内部扩散控制,一般遵循菲克第二定律:
                                 R(t)=M0(k/Z)exp[-(k/Z)×t]        (1)
                  

                式中,R(t)—— 时间t时的释放量,mg/(m2·h);
                     M0—— 释放源中VOCs的原始质量,mg/m2;
                          Z—— 释放源厚度,m;
                          k—— z等于lμm时的扩散系数,m2h;
                          t—— 时间,h。
                  

                按式(1)挥发模式计算的涂料挥发速率R=45667mg/(m2·h),与实测浓度的相关系数均大于0.99。


                二、种类及含量


                      (一)种类


                      室内挥发性有机物,从化学结构上看,可分为芳↘烃、脂肪烃、卤代脂肪烃、醇类、醛类、酮类、酯类、酚类、有机酸类和有机碱类。


                   (二)含量范围


                 世界各国都对室内空气中的VOCs进【行了调查。德国测定了500户家→庭室内VOCs度,共监测了57种化合物,除甲醛外,各种化合物的平均浓度↑为25ug/m3,高于室外浓度5~8倍。各种化合物的浓度变化范围较大,英国测定了100户住宅,室内TVOCs 平均浓度为121.8ug/m3,为室外浓度的2.4倍;加拿大随机监测757个室内VOCs浓度,共测定了57种化合物,平均值在20ug/m3 左右;日本的研究表明,竣工2个月后的室内TVOCs高出室外5.9~13.5倍,竣工8个月的建筑物室ξ内各种有机化合物浓度已显著降低,其中脂肪烃和芳烃类化合物浓度已与室外接近。竣工10年后的TVOCs的测定结果与8个月结果相差无己。


                我国北京市化学∑ 毒物检测研究所在对北京市73个不同类型的旅馆饭店和17个楼房住宅,4个办公场所94个室内环境进行了监测。结果表明,TVOCs的平均水平为47.95ug/m3。综上所述,由于测定方法、测定条件以及气象等多种因素影响,各个VOCs测定结果存在一定差异。常见的室内VOCs含量列入表11-1 中。对广州市室内环境VOCs的检测结果列入表11-2中。对天津市室内环境VOCs的检测结果列入表11-3。北京市室内环境中TVOCs的含量在0.2~2mg/m3,通风良好的♀室内TVOCs在0.2~0.9mg/m3,新装修的居室TVOCs可达9mg/m3,监测结果还表明室内TVOCs明显高于室外,说明室内确有污染源。


                 窒内常见的V0Cs含量范围 

                 

                VOCs

                浓度(μg/m3 )

                VOCs

                浓度(μg/m3 )

                VOCs

                浓度(μg/m3 )

                环己烷

                 5~230

                乙苯

                 5~380   

                   乙醛  

                 10~500  

                甲基环戊烷

                0.1~139 

                 氯苯  

                 1~500  

                二氯甲烷

                 20~5 000 

                己烷 

                100~269

                间/对二甲苯   

                25~300  

                  己醛

                 1~10  

                庚烷 

                50~500 

                1,4-二氯苯 

                 1~250  

                三氯甲烷

                10~50   

                辛烷

                50~550 

                正丙苯   

                 1~6

                丙酮

                 5~50  

                壬烷

                10~400 

                  甲醇  

                 0~280  

                四氯化碳

                200~1 100

                癸烷 

                10~1100 

                三甲苯   

                10~400  

                 2-丁酮

                10~600  

                十一烷

                9~950

                乙醇 

                  0~15  

                三氯乙烷

                10~8 300

                十二烷 

                10~220

                联苯

                0.1~5 

                  乙酸乙酯 

                1~240  

                2-甲基戊烷

                10~200

                 2-丙醇

                 0~10  

                三氯乙烯

                1~50   

                2-甲基己烷

                5~278

                α-蒎烯

                 1~605   

                乙酸丁酯

                2~12  

                苯 

                10~500 

                 甲醛

                 0.02~1.5

                四氯乙烷

                1~617    

                甲苯

                50~2 300 

                三氯氟甲ぷ烷

                1~230   



                 

                 三、室内空气中VOCs对健康的影响


                   可分为三种类型:
                    ①气味和感官效应。包括感官刺激╲,感觉干燥。
                    ②黏膜剌激和毒性导致的其他系统病态。刺激眼黏膜、鼻黏膜、呼吸道和皮肤等;VOCs很容易通过血液一大脑的障碍,从而导致中枢神经系统受到抑制,使人产生头痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感觉。
                         ③基因毒性和致癌性。很多VOCs被证明是致癌物或可疑致癌物如苯、氯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烷、三氯乙烯等。
                    现代流行病的调查表■明:TVOCs浓度小于0.2mg/m3时不会产生刺激反应,人体感到舒适;而大于3mg/m3时就会出现某些症状;3~25mg/m3时可导致头痛和其他神经毒性作用人体感到不舒适;大于25mg/m3时,呈毒性反应〗。VOCs的致病症状见表
                 

                VOCs的致病症状

                对人体影响

                症状

                VOCs举例

                自律神经障碍 

                出汗异常,手足发冷,易疲劳

                丁醇、甲乙酮、烃类

                精神障碍

                失眠、烦躁、痴呆、没精神

                苯、甲苯、环己酮

                末梢精神□ 障碍

                运动障碍、四肢末端感觉异常

                甲乙酮

                呼吸道障碍

                喉痛、口干、咳嗽

                乙酸丁酯、200#溶剂

                消化器官障碍

                腹泻、便秘、恶心

                甲醛、200#溶剂、甲苯、二甲苯 

                视觉障碍

                结膜发炎

                乙酸丁酯、乙酸乙酯、甲醛

                免疫系统障碍

                皮炎、哮喘、自身免疫疾患

                氯苯、200#溶剂