室内壁材与霉菌生长之相关性

室内壁材与霉菌生长之相关性

熊辉

本文汇总历史研究文献，对室内壁材与霉菌生长之相关做了阐述，说明了霉菌生长之影响因子，也提出了相关防霉技术。

室内壁材 霉菌 防霉技术

1 绪论

多数研究表明，非户外作业人员平均每天约90%的时间处于室内的环境中，因此室内空气质量对人体健康将产生直接的影响。室内年平均相对湿度较高时，易导致细菌及真菌孳生繁殖。室内空气中真菌浓度的来源除了室外空气，也来自其他室内污染源。室内环境中常见且较不易移除的霉菌污染源为空调系统及生长在装修建材上的霉菌。中国南方处于温暖潮湿的亚热带季风气候区，此气候环境相当适合微生物的生长，由于台风及梅雨发生频率增加造成居家及小区的淹水情形，潮湿或受到水侵袭破坏的建材加上通风等问题更容易导致霉菌的繁衍并影响居住者的健康。国外许多研究指出，室内环境的潮湿与通风不良易导致Aspergillius、Penicillium、Stachybotrys等霉菌生长在室内装修建材上。目前对于室内霉菌生长的研究多为高纬度国家，如北欧及日本等，室内常见菌种及使用建材也与中国南方不尽相同。因此，本研究欲针对中国南方常见的霉菌种类，并以室内墙面为主，在不同的室内装修面材上探讨霉菌生长情形以及霉菌与装修面材间的关联，这有助于了解建材特性并供设计者、施工者与使用者作为选择参考。

2 名词解释

霉菌属于微生物的一种。微生物依大小与特性可分为滤过性病毒、细菌、放射菌、真菌（霉菌）及藻类等五类，霉菌为真菌的一支，大部分属于好气性菌类，在无氧状态下无法生存。霉菌不含叶绿体，无法自行进行光合作用，须藉由腐生、寄生或共生形式来获得营养。霉菌在医药品及发酵食品的制造上也有其特定功能，但是霉菌对食物、住宅、建筑等造成的损害，不但影响美观，人体更可能因此感染疾病或导致过敏。霉菌一般以孢子进行繁殖，室内空气中真菌大多来自于室外，室内的食物、纸张的纤维素、动物皮屑、木头的木质素等众多来源可以提供真菌生长的养分。霉菌获取营养的方式，主要是通过分泌酵素将环境中的营养物分解成较小的水溶性分子，再利用扩散和活性转移进入细胞内消化，足够的湿度对此过程相当重要。真菌主要的代谢产物是二氧化碳、水、乙醇等多种挥发性与非挥发性有机化合物。

灭菌之目的，是为将所有的微生物消灭或除去，达到完全无菌之状况，广义定义包含杀菌及除菌。一般常见使用方法可分为物理灭菌及化学灭菌。物理灭菌意味着改变外在环境，如加热空气使细胞脱水或破坏细胞壁，引起细菌内物质氧化及蛋白质变性，如干热杀菌或高压蒸气杀菌。辐射杀菌，穿透力强，可直接破坏DNA结构，并导致微生物死亡。而化学灭菌则指使用化学性气体或液体，如臭氧或醛类，目的为破坏细胞构造，常使用的液体为福尔马林。

装修材料分为底材、基材及表面材。底材指装修之底部材料，包含骨架材料；基材又称填充材，指介于底材与表面材之间的材料；表面材指装修最外层之固着材料，所占表面积最大者统称为表面材。以轻隔间系统为例，隔间墙的表面通常施作涂料或壁纸，涂料或壁纸便称为墙壁之表面材。

含水率变化。除了温度与养分之外，水分亦为影响霉菌生长的重要因素之一，水分多寡会影响霉菌体内新陈代谢作用与养分分解吸收速度而影响生长。

有机与无机化合物。有机化合物简称有机物，为含碳化合物(一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐、金属碳化物、氰化物、碳化硅等除外)或碳氢化合物及其衍生物的总称。多数有机化合物主要含有碳、氢两种元素，有些含氧，此外也常含有氮、硫、卤素、磷等。有机与无机一般以是否含碳素做区别。

3 霉菌生长之影响因子

自然环境中充满许多真菌孢子，根据研究其生长因子包含养分、水分、温度、与氧气。

一般而言，霉菌生长所需的养分只需要有能提供霉菌生长的碳源存在即可。霉菌主要通过对物品的分解得到养分，因此造成了物品的损坏。碳、氮、钾、磷、硫、镁等都能成为霉菌生长所需的营养物质。因此除了材料本身，材料表面附着之灰尘或脏污皆可能提供霉菌生长之养分。

水是所有生物不可缺少的物质，具有特殊的化学和物理性质，水分的多寡会影响霉菌体内的新陈代谢作用改变生长。一般以水活性（又称水分活度、水活度）来表示基质水分，这较能表示环境中水分之分布情形，定义为材料中之水分在一定温度下之水蒸气压与该温度下纯水之饱和水蒸气压值之比（纯水的水活性等于1.0），微生物适合生长的水活性范围如图1所示，根据真菌对于水分的需求情形如表1所示，大部分的真菌在Aw为0.96-0.98的生长情形最佳。 水活性用符号Aw来表示。

图1：微生物生长所需之水活性(资料来源：cip. ukcentre.com)[1]

表1 菌种对水份的需求分类(Burge and Otten，1999)[2]

另一水分影响因子为环境湿度，一般霉菌最为适合生长的相对湿度范围为75%-95%之间，而当环境相对湿度越低时，霉菌的生长状态也越差，亦有研究指出真菌孢子在湿度范围为60%-70%时，真菌浓度最高。研究也显示大气中相对湿度的上升及湿度急遽的变化均有助于湿孢子的释放。环境湿度亦同时与水活性互相影响，建筑构造产生之热桥现象其通风与表面温度传导容易形成局部微气候，微气候可能会导致在湿度很低的状态下，仍然会有很高的水活性，图2表示含水量、温度及空气湿度之间的关系。

图2：空气温度、相对湿度及饱和湿度三者间之关系(Nielsen, 2002)[3]

温度会影响霉菌内部的生化反应，进而改变霉菌的生长速度，大部分的霉菌生长可生长于5℃-35℃度环境中，而最适合霉菌生长的温度为20℃-30℃度，虽然霉菌可以在不同温度下存活，但其生长及产毒所须的温度则有一定的限度，曲菌属(Aspergillus)和青霉菌属(Penicillum)喜于温暖情况下生长，Aspergillus flavus生长的适温为36-38℃，而其范围可自6℃-46℃；在实验室培养时，最佳的黄曲毒素产生量为25℃，而在7.5℃以下或高于40℃未见有毒素的生成；依照真菌适合生长的温度如表2所示。

表2.2 真菌适应温度分类表 (Burge and Otten, 1999)[2]

霉菌为绝对好氧性菌，故其增殖和生长可以在无氧状况下被控制，但由于设备昂贵，故不切实际。霉菌在氧气浓度低至4%时仍可行呼吸作用，降低氧气量，增加二氧化碳量可以抑制霉菌之活动及产毒。

4 霉菌与建筑之关联性

4.1 建筑与受潮

水虽为人类与生物生存所必需之资源，但不当的管理与控制亦会造成建筑中建材或家具甚至结构的损害。当遭遇水害或空气中湿度过高的水气侵入建材或是家具中，会因吸水而造成体积与性质的影响，其中很多为不可逆的化学变化，进而破坏其原本的性能与物理性质，造成财产上的损失甚至影响结构强度与居住安全。根据WHO的统计，在澳洲、欧洲、印度、日本、北美等地，有10-50%的建筑物有室内潮湿问题，吸水后的建材亦可能是微生物生长的温床，造成建材外观的破坏的同时也成了环境污染的元凶，建筑物会因为霉菌的作用使得材料变质、劣化、分解、腐蚀、崩坏而失去原有功能，常见如油漆、壁纸、木材、纤维、皮革类材料，都会产生霉菌。

室内最常见因潮湿或漏水而引起之建材损害就是壁癌，壁癌的学名又称白华现象。一般壁癌的形成原因为壁体水密性不佳或防水不良，使得水份渗入壁体内，造成壁体内部含水量增加，随着时间将分解水泥内的钙、镁、钾等盐类，并与之反应形成氢氧化物，由于墙壁内外之温差及相对湿度的不同，这些氢氧化物与空气中之二氧化碳反应后，形成白色膨胀之碳酸盐结晶体，即是一般所看到白色壁癌。壁癌所出现的白粉状毛状物并非霉菌的菌丝，所以尽管用杀菌剂杀菌，消毒处理，来年仍会复发，且凹凸不平的壁面更易沾染灰尘，其孔隙容易成为霉菌等微生物之温床。

4.2 建材防霉之相关技术

产业界目前常见之建材防潮湿、防腐及防霉抗菌技术已有相当成效且手法多元，依类型可分物理性与化学性改善技术，详述如下。

湿度调整。“调湿建材之调湿性能评价基准”是由日本工业规格标准JIS于2006年开始进行调湿建材研究后所制订，通过建材之吸湿调湿测试评估建材之含水率，以控制室内湿度及抑制霉菌生长，其评估内容可分为建材吸放湿量、建材调湿力及建材平均含水率。

防霉制菌剂。防霉制菌剂对霉菌的杀灭作用，是通过其孢子的细胞膜进入细胞内，消灭孢子或阻止其发芽以达到防止霉菌生长的目的。目前在日本有约80家工厂制造约330种的防霉剂，这其中包含杀虫剂、抗菌剂、防腐剂等。

拨水剂。拨水技术主要利用特殊拨水材料，将材料表面的细微孔洞加以填补，让水分无法在上面扩散或附着，进而达到凝聚并排除水珠的目的，通常也有一定程度的耐脏物效果。

[1] 美国安耐特公司主页 http://cip.uk.centre.com

[2]Burge, H.A. and Otten, J.A. Fungi.In: Bioaerosols: Assessment and Control. (J. Macher, ed.)[M]. Cincinnati, Ohio: American Conference of Governmental and Industrial,1999

[3]Hygienists,Nielsen, P.A., et al., Mould growth on building materials under low water activities.[J] Influence of humidity and temperature on fungal growth and secondary metabolism. Int Biodeterior Biodegrad, 2004（54）: 325–36