民用建筑室内氨污染研究进展

聂鹏，王宗爽，王晟，谭玉菲，徐舒，车飞，李琴，武雪芳

中国环境科学研究院，北京 100012

民用建筑室内氨污染研究进展

聂鹏，王宗爽，王晟，谭玉菲，徐舒，车飞，李琴，武雪芳*

中国环境科学研究院，北京 100012

针对民用建筑室内空气氨污染问题，从室内空气氨污染现状、污染来源、释放规律、对人体健康影响以及相关控制措施等方面综述了国内外研究进展。研究发现，我国室内空气氨污染情况较为复杂，美容美发场所氨污染较重，其他民用建筑室内空气氨污染北方比南方严重，且主要来源于建筑材料和装修材料;国外污染情况较轻;国内外对于室内空气中低浓度氨对人体健康的影响研究都不多;我国关于民用建筑室内空气氨污染控制措施的研究较多，而国外则主要集中在农牧业养殖场室内空气氨的控制;我国针对室内空气氨污染制定了一系列相关标准及规范，而除芬兰外其他发达国家鲜见相关报道。最后，针对存在的问题提出进一步开展研究的建议。

民用建筑;室内空气污染;氨

人们大部分时间都是在室内度过的［1|2］，加上现代建筑密闭化程度较高，各种建筑、装修材料以及家具等造成的污染直接影响到人体健康和危害到社会卫生安全［3］。因此，室内空气污染已经被国内外研究人员普遍关注［4|5］。具有刺激性，对皮肤、黏膜有较强的刺激作用，长期接触可致中毒性肝损害［6|7］的氨气是造成室内空气污染的重要污染物之一。很多学者已经就室内空气氨污染水平、污染来源、氨释放规律、对人体健康影响以及相关控制措施等方面进行了大量的研究［8|9］，且我国关于室内空气氨的研究与国外存在差异。笔者对国内外民用建筑室内空气中氨污染的研究进展进行总结，并在此基础上提出建议，以期为今后相关研究提供参考。

1 我国室内空气氨污染的研究进展

1.1 室内空气氨污染现状

国内对美容美发店室内空气氨污染的调查研究开展较早。表1列出了近年来我国室内空气氨污染状况。从表1可以看出，美容美发店室内空气氨浓度普遍较高，最高值甚至能达到最高允许浓度(0．2 mg/m3，GB 18883—2002，下同)的近100倍，超标情况严重。如王宝祥等［10］2003年7—8月对长春市部分美发店进行抽样调查，发现美发店空气中氨的平均浓度为12．06 mg/m3，是最高允许浓度的60．29倍。染发、烫发过程中使用的各种化学物质是造成美容美发店内氨浓度过高的主要原因，通风条件也是重要影响因素。

表1 我国室内空气氨污染现状Table 1 Current situation of indoor ammonia pollution in China

针对我国住宅、办公室及其他公共场所等民用建筑室内空气氨污染问题，关于北方城市的研究报道较多，而南方城市则较少，且北方城市污染普遍较为严重。如安平平等［21］2005—2009年连续5年对长春市1 030个住宅进行室内氨监测，发现53%的采样点超标，其中各年5—10月的超标率更是达到79．4%。魏勇作等［26］调查了广州市天河区和白云区182个民用建筑工程，对1 730个检测点室内空气氨浓度进行了测定，发现室内空气氨超标率仅为0．2%。此外，秦淑洁［17］的研究还表明，装修3个月以上与装修1个月相比，氨超标率从60．9%降为2．8%，浓度也有明显降低，最高浓度由22．4 mg/m3降为0．4 mg/m3。于洋［20］的研究也得出相似的结果。因此建议刚装修完的房屋应该通风数月后入住。

整体而言，我国室内空气氨污染情况较为复杂。其中，美容美发场所室内空气氨污染严重，其他民用建筑室内空气氨污染表现出南方和北方的区域差异性。北方地区室内空气氨污染相对南方地区普遍较为严重，其原因可能是北方地区冬季气候寒冷，冬季施工大多使用含氨防冻剂造成的［34］。

1.2 室内空气氨的来源

室内空气中氨的来源主要可分为3类:1)建筑材料。建筑施工中使用的混凝土外加剂含有胺基化合物如尿素等，在与混凝土中的水分发生水解反应后产生氨释放到室内空气中，这种释放持续时间长、污染重，对人体危害大，是最重要的室内空气氨的污染源之一［35|36］。2)室内装饰材料及家具等。室内装饰材料及家具使用的含有氨水成分的添加剂和增白剂在室温下易释放出气态氨，但这种释放过程快，不会造成长时间的污染［37］。制作家具的木制板材在加压成型过程中一般都要使用脲醛树脂黏合剂，板材中游离的氨和脲醛树脂分解产生的氨能够释放到室内空气中，但其产生量较小，不是造成室内空气氨污染的主要来源［38］。3)人自身在室内活动产生的氨污染。某些含氨的室内清洁用品和烫发水，家庭厕所和人体的汗液都可分解产生氨，成为室内空气中氨的来源。香烟烟雾和家庭空调冰箱内的制冷剂等也是室内空气中氨的来源。

以上3类污染来源中建筑材料和室内装饰材料的影响最为显著。而当前建材市场上的装修材料良莠不齐，也是造成多数房屋装修后室内氨不达标的重要原因。

1.3 建筑装饰装修材料中氨释放规律

针对部分民用建筑室内混凝土墙体中释放氨的现象，白志鹏等［39|40］采用环境舱模拟研究了随温度、相对湿度和空气交换率变化墙体试块中氨的释放规律，发现温度和相对湿度一定时，随着空气交换率的增大，舱内氨气平衡浓度下降;空气交换率和相对湿度一定时，氨气平衡浓度和挥发速率随温度升高而变大，完全释放时间减小;与空气交换率和温度相比，相对湿度对氨气释放的影响有限;在一般的情况下，使用含尿素防冻剂的住宅，其墙体中氨释放完全需要10年以上。客观上，该研究估计出的氨气的完全释放时间并不准确，因为一方面随着氨的不断释放，释放强度减弱，挥发速率降低，因此可能低估了墙体中氨释放完全的时间;另一方面，由于鲜有文献报道墙体中的尿素转化为氨的程度，所以又可能高估了墙体中氨释放完全的时间。此外，对氨气释放速率随空气交换率的变化规律，以及现场通风试验与模拟试验结果的一致性也应做进一步探讨。

陈玉娟［41］2007年对兰州市的毛坯房室内空气氨浓度与时间、温度、相对湿度的关系也做了研究，得到了跟上述研究类似的结论，室内空气中氨浓度与温度呈正相关而与相对湿度呈负相关关系，且在影响室内空气中氨浓度升高方面温度表现得比相对湿度更为显著。贾树队等［42］也研究了室内湿度对氨气挥发的影响，发现室内相对湿度增大氨浓度会降低。

当前仅有文献报道了单位面积板材中氨的释放情况［38］，并未研究氨气随温度、相对湿度和空气交换率的释放规律;对于清洁剂和香烟烟雾等所含的氨气在室内的扩散、迁移和转化情况也鲜有文献报道。

1.4 室内空气氨污染对人体健康影响

与工业生产场所内的氨浓度相比，室内空气中氨的浓度较低。对于室内空气低浓度氨对人体的健康影响，国内报道的只是一些症状方面的调查研究［43|44］，且未涉及人体暴露于污染物的频率、时段，以及长期暴露所造成的健康风险;氨气与种类众多的室内典型污染物对人体健康的联合作用也无相关研究。尽管如此，仍然可以借鉴低浓度氨(小于30 mg/m3)的职业暴露对人体慢性健康影响的研究成果。吴建兰等［43］按照正常的流行病学调查程序对长期接触低浓度氨(0．5～7．4 mg/m3)的256名冷库内作业工人进行健康状况分析，结果表明，其眼部、鼻部、咽部不适感明显高于对照组，慢性鼻炎、咽炎检出率也明显高于对照组，其差异有显著性。长期接触低浓度氨可引起上呼吸道损害、慢性气管炎，慢性呼吸道损害发生率随着接触时间的增加而增加。姚建华等［44|45］开展的低浓度氨对人体健康影响的流行病学调查研究，也得到了与上述研究相一致的结论。由此可见，室内低浓度氨对长期暴露人群肯定存在健康风险。

虽然国家实施的标准限制使用含尿素防冻剂［46］，对改善民用建筑室内空气氨污染问题有所帮助，且民用建筑入住或使用前可通过一段时间的通风措施降低室内空气氨浓度，但是其墙体中氨释放完全将持续一个长期的过程［39|40］。因此，有必要研究室内空气中氨污染对暴露人群的慢性健康影响。

1.5 室内空气氨污染控制

1.5.1 相关标准和规范的制定

为了控制室内空气氨污染，我国颁布了一系列相关的行业标准及规范(表2)。由表2可见，我国针对室内空气氨污染控制建立了比较完善的标准体系，体现了从污染来源到室内空气质量的全方位管理思路。

表2 国家发布的室内氨相关标准Table 2 Relevant standards of indoor ammonia pollution of China

由于GBJ 119—88没有对检验方法做出明确规定，使该规范的实施难于监督，导致2001年以前冬季施工过度使用含尿素防冻剂的民用建筑室内有不同程度氨超标现象;2003年发布的 GB 50119—2003［52］取代了GBJ 119—88，其规定含硝铵、尿素等产生刺激性气味的防冻剂严禁用于办公、居住等建筑工程，这对控制因含尿素防冻剂导致的室内空气氨污染具有重要意义;新版的GB 50119—2013《混凝土外加剂应用技术规范》［53］在原版本的基础之上又进行了修订。GB 18588—2001对含尿素的防冻剂要求严格，释放的氨量限制在防冻剂的0．1%以内，从根本上控制室内氨的主要来源;同时国家还通过制定和实施室内环境空气质量标准保护人体健康，已经发布的GB 18883—2002适用于居室和公共场所，居室内氨的标准为0．2 mg/m3，公共场所为0．5 mg/m3，在日常的室内空气质量监测评价中得到了广泛的应用。

在GB 50325—2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》颁布实施之前，工程建设活动中不涉及室内环境污染控制问题，该标准的发布对我国民用建筑工程室内空气氨污染控制起到了重要作用。该标准在2006年进行了局部的修订，但氨的最高浓度限值没有变化;2010年，根据标准实施过程中存在的一些问题，又在原标准的基础上进行了修订，对Ⅱ类民用建筑工程室内空气氨的最高浓度限值进行了加严，由原来的0．5 mg/m3变成0．2 mg/m3，与Ⅰ类民用建筑工程相同。

1.5.2 室内空气氨污染控制技术

针对混凝土墙体中氨释放的问题，有人提出了通过热工计算和加热进行“分解释放，强制排除”的治本工艺方法，并对该方法进行了实际操作，取得了一定的效果［1］;马良等［54］报道了使用改性吸附剂净化室内空气氨的研究，将这种改性吸附剂固定在合适的空气净化器上能够有效净化非生产型室内环境中挥发出来的氨;尽管这种传统的净化方法对氨的净化有较好的效果，但是存在着一些弊端和缺陷，如吸附技术存在着吸附剂易饱和、选择性高和寿命短等不足。于洋［20］研究了12种盆栽观叶植物吸收净化氨的效果，发现绿萝和金心吊兰综合净化效果最好。

在国内，室内空气氨污染控制技术研究较多的还有纳米材料的光催化净化。古政荣等［55］采用活性炭－纳米二氧化钛复合催化空气净化网使氨的净化率可达96．5%。朱玲等［56］采用负载于石英砂的TiO2光催化剂研究氨浓度对降解率的影响。上述研究尽管取得了一定的效果，但并没有开展纳米级TiO2对氨的光催化净化的系统研究。白志鹏等［57］开展了以铝箔为载体的纳米二氧化钛膜材料净化室内空气中氨的研究，发现以铝箔为载体的纳米TiO2膜在波长为365．5 nm紫外光照射下对室内氨具有良好的净化作用，在适当条件下，较高浓度的氨去除率能够在短时间内达到100%。氨的平衡去除率和反应平衡时间分别与进气流量、进气浓度和相对湿度之间都表现出了规律性，但该研究没有检测中间和最终的反应产物，尤其是没有检测是否出现了具有致癌性的亚硝基类物质。上述氨气的纳米光催化净化都是利用紫外光源而非可见光照射纳米材料，而且也都没有进行反应机制机理和动力学方面的研究。

2 国外室内空气氨污染研究进展

2.1 室内空气氨的浓度和来源研究

西方国家对于室内空气中氨的研究始于20世纪80年代，与中国不同的是，最初所研究的室内空气氨主要来源于人体和家庭宠物的新陈代谢过程、室外空气、香烟烟雾、家庭清洁剂和空调冰箱制冷剂等，之后逐渐倾向于室内建筑装饰装修材料;而且相对于我国的情况，目前有研究报道的国外室内空气氨污染程度较轻。

Sisovic等［8］1986年在南斯拉夫的冬季和夏季分别同时检测了室外和室内空气中的氨，发现室外氨浓度通常较低，但夏季高于冬季;室内空气氨浓度超过室外的许多倍，且大部分被检测的室内氨浓度超过100μg/m3，因此，认为应该将更多的注意力转移到室内空气中氨的来源上面。此后，Suh等［58|60］在美国进行的研究也证实了上述结论。英国的Georgia等［61］1991—1992年在5个家庭和公共建筑内检测了室内空气中的氨，发现5个家庭的客厅内氨浓度为7～63μg/m3，而最大值是由香烟烟雾导致的，进一步提出应该详细研究控制室内空气氨的源和汇的因素。为了研究香烟烟雾导致的室内氨浓度变化，美国Martin等［62］研究出一种收集香烟烟雾中氨的方法，并应用阳离子交换色谱法在环境测试舱中检测香烟烟雾中氨的释放情况，发现每点燃一支香烟短期内室内空气中氨污染严重。同一时期Atkins等［63］在英国调查了10个家庭室内氨浓度情况，发现厨房、客厅和卧室内平均氨浓度分别为39， 37和32μg/m3，认为居住者自己是室内氨气的主要来源。

20世纪90年代后期，Hiltunen［9］根据住宅的建筑材料和建筑类型对民用住宅进行分类，在此基础上对芬兰中部和南部的632个家庭(1990—1999年建成)进行了室内空气中氨的研究。结果表明，所调查的芬兰家庭室内空气中氨浓度为 2～520 μg/m3，其中大部分家庭室内的氨浓度为40μg/m3;吸烟家庭氨的浓度比非吸烟家庭高2．5倍，有宠物的家庭几乎也是如此;房型、建筑材料、建成时间和天花板表面覆盖物对氨浓度的影响明显;相对湿度和温度都对室内氨浓度有影响，尤其是温度和室内氨浓度保持正相关性。当内墙有涂料时，乙烯基地板材料的室内氨浓度大于木地板，最大值达到70 μg/m3，如果内墙无涂料且地板又是乙烯基材料的室内氨浓度将更高。值得注意的是该研究并没有提出建筑材料产生氨的真正原因和释放机理，仅怀疑湿的墙体表面涂料可能导致某些建筑材料分解造成氨释放。

2.2 建筑装饰装修材料中氨释放规律

2000年后，发达国家对于室内建筑装饰装修材料中释放氨的研究逐渐增多，而且不断提出氨与甲醛、VOCs等 一样影响 室内空气 质 量［64|67］。Masahiro等［65］在2000年2月和7月对日本A和B两个博物馆(分别建于1990年和1983年)内开展了氨气(主要来源于混凝土)检测，发现A馆内氨浓度为5～26μg/m3，B馆内小于5μg/m3，由此可看出，混凝土墙体中氨释放完全需要很长时间。芬兰Järnström等［67］2001年对在建、建成4周以及居住6和12个月的室内建筑材料中有害物质释放情况的研究表明，在建的室内混凝土地面氨释放速率远大于已建成的和居住的，毛坯地面氨释放速率大于涂料封闭的地面，所有被检测的已建成且地面被涂料封闭的地面氨释放速率都小于30μg/(m2·h)。2007年又对新建住房的结构释放参数进行研究［68］。Tomoto等［69］研究发现，脱钙水泥混凝土和室内空气中的有机化合物具有相似性，且有可能干扰内分泌，有机物渗透到高碱性水泥混合土发生水解反应而释放出氨及醇的气体，引起室内空气污染，导致病态建筑综合征。

2.3 室内空气氨污染对人体健康影响

目前国际癌症研究机构，US EPA等都将氨视为非致癌性物质(有阈化合物)。US EPA将对氨慢性暴露的参考浓度设定为0．1 mg/m3［70］。加利福尼亚空气污染控制办公协会在1992年修订了氨气风险评价指(引)标，也将氨气慢性非致癌性的参考暴露水平定为0．1 mg/m3［70］。关于低浓度氨污染对人体健康的影响，有文献提出超过40μg/m3的室内氨气对人体健康可能存在风险［9］。而且长期暴露于室内低浓度氨能够引起呼吸道疾病如哮喘病等以及眼膜炎等［71］。与国内研究情况相同，国外对于室内低浓度的氨，尤其是氨和其他室内典型污染物联合作用对人体健康影响的研究较少［72］。

2.4 室内空气氨污染控制技术

实际上，国外对农牧业养殖场室内外空气中氨的研究较多，而控制措施多为通风和吸附［73|75］。对于民用建筑材料引起的室内空气中氨污染，文献提出了在建筑材料较好地干燥之后再喷刷涂料和封闭剂，或者在房屋建设过程中控制适当的相对湿度，加速氨的释放［9］。也有研究提出采用植物净化室内氨污染物［76］，结果表明，最有效的植物棕竹有7．4 μg/h的去除速率。关于相关的标准和规范，只有芬兰室内空气质量和气候协会发布了对氨的控制指标，要求建成的房屋内建筑装饰装修材料中氨的释放速率必须小于30μg/(m2·h)(1级标准)或者60 μg/(m2·h)(2级标准)［77］，以此来限定室内空气氨浓度。

3 结论与展望

3.1 结论

(1)我国对于室内空气氨的研究相对国外起步较晚，但污染情况较为复杂。美容美发场所氨污染情况严重，其他民用建筑室内空气氨污染表现为北方比南方严重的区域性差异。

(2)国外所研究的室内空气氨污染不限于建筑装饰材料，还包括人体和家庭宠物、室外空气、香烟烟雾、家庭清洁剂和空调冰箱制冷剂等方面，且室内空气氨浓度普遍较低。

(3)国内外对于低浓度的室内氨气对人体健康的影响研究不多，有待进一步深入研究。

(4)我国在民用建筑室内空气氨污染控制措施方面的研究较多，而国外针对农牧业养殖场室内外空气氨的控制措施研究较多。

(5)我国针对室内空气氨污染已经制定了一系列的相关标准及规范，这为实现从源头到末端的全方位室内环境管理提供了依据。而除芬兰外其他发达国家则鲜见相关报道。

3.2 建议

(1)应开展其他污染源导致的室内空气氨污染研究，包括吸烟烟雾、宠物、清洁剂以及人类其他一些室内活动等。

(2)目前国内仅有少数学者研究了混凝土墙体氨的释放与时间、相对湿度以及温度的关系。对于混凝土墙体中氨释放的机制、机理，包括混凝土墙体内氨的产生、内部和外部的分子传输与扩散以及墙体表面对氨吸附等方面应做进一步的研究，而关于室内装饰装修材料中氨释放的机制机理也应进行相关研究。

(3)有必要深入开展各类人群长期暴露于室内低浓度氨的流行病学方面以及人体时间－活动模式的调查研究，这将对进一步确定室内空气氨污染对人体健康效应和健康风险有重要的意义。

(4)应开展室内空气中的氨在扩散和迁移过程中与室内其他典型污染物如甲醛和颗粒物等在各种环境条件下的物理、化学作用和转化研究。

(5)针对光活性纳米TiO2膜材料光催化分解室内氨气的有效性，应加强其氨光催化反应的机制机理的研究，确定中间和最终的分解产物及其所占比例;同时也应开展可见光条件下催化净化氨的研究。这些工作的开展将有利于纳米TiO2膜材料光催化分解污染物的有害产物最小化和推广纳米光催化净化技术。

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Research Progress of Indoor Ammonia Pollution in Civil Buildings

NIE Peng，WANG Zong－shuang，WANG Sheng，TAN Yu－fei，XU Shu，CHE Fei，LIQin，WU Xue－fang
Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China

Aiming at the problem of indoor ammonia pollution in civil buildings，the research progress of current status，polluting sources，releasing rules，effects on human health and related controlmeasures of indoor ammonia pollution athome and abroad was introduced．The results show as follows:the indoor ammonia pollution in China is complex，and the hairdressing sites are highly polluted with ammonia;in other civil constructions，the indoor ammonia pollution is mainly due to the construction and decoration materials and has regional differences，with worse pollution in northern part of the country than in southern part．The pollution abroad is less serious in foreign developed countries．The research on the effect of low－level ammonia pollution on human health is rare both at home and abroad．The domestic researches focused on indoor ammonia pollution prevention while foreign researches mainly focused on the control of indoor ammonia pollution at the field of husbandry and aquaculture．China had established a series of standards or regulations about indoor ammonia pollution while therewere no related reports in other developed countries except Finland．Finally，suggestions on further researches on indoor ammonia pollution were put forward．

civil building;indoor air pollution;ammonia

X51

A

10．3969/j．issn．1674－991X．2014．03．035

1674－991X(2014)03－0212－08

2013－12－06

聂鹏(1988—)，男，硕士研究生，主要研究方向为大气环境标准、大气环境模拟，niepeng@craes．org．cn

*责任作者:武雪芳(1965—)，男，研究员，主要从事环境标准、环境空气污染的研究，wuxf@craes．org．cn