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室内有机化学污染物检测中的常见问题与解决策略

2020-01-07潘正芝

生物化工 2020年2期
关键词:室内空气空气质量净化

潘正芝

(贵州轻工职业技术学院,贵州贵阳 550025)

伴随人们生活水平的提升,居室内部的装修标准随之提高,室内装修已经不再局限于传统的使用功能范畴,更加强调室内环境的舒适程度和健康程度。但装饰装修材料中使用的涂料、油漆等会导致室内空气质量下降,给人们的健康带来一定的危害。室内环境工作的一大重点就是在节能减排的要求下降低室内有机化学污染物的浓度,保障室内空气品质。

1 室内有机化学污染物概述

1.1 室内有机化学污染物的类型与危害

1.1.1 总悬浮颗粒物

空气质量的好坏可以体现出空气的污染程度,按照污染物浓度的高低进行判断。空气污染是一个比较复杂的现象,在特定的时间和地点,空气污染物的浓度受到多种因素的影响。粒子状污染物的成分非常复杂,数量较大,其本身既是有毒有害物质,也可以是其他污染物的运动载体。总悬浮颗粒物是粒径在100 μm以下的颗粒物,即TSP,对人体产生的危害程度与粒度大小、化学成分有着密切关联。10 μm以下的浮游状颗粒物会深入呼吸道内部,甚至进入支气管和肺泡内。这些可吸入的颗粒物被人体吸收后,在呼吸系统中累积的风险程度非常高。

1.1.2 氮氧化物

空气中的一氧化二氮、二氧化氮、一氧化氮等都属于氮氧化物,与碳氢化物在空气中共存时,经阳光中紫外线的照射会产生光化学反应并出现光化学烟雾,产生有毒的二次污染物。

1.1.3 甲醛

甲醛作为无色但具有强烈刺激性气味的气体,在常温下以气态形式存在,或以水溶液形式出现,在水、乙醇中都有较好的可溶性。甲醛作为原浆毒物,可以与蛋白质结合,人体在吸入高浓度甲醛后会产生呼吸道刺激现象。例如,轻度吸入有咽部不适、眼睛眼泪、皮疹并伴随轻度的恶心呕吐;重度吸入有胸闷、气短、呼吸困难等现象。

1.2 有机化学污染物的来源与散发问题

为了彻底解决因有机化学污染物带来的问题,需要明确污染物的来源与散发情况。例如不同类型的人造板材中使用了粘合剂,家具制作中带来甲醛释放等,这些都会产生污染现象。另外,涂料、油漆的使用也会因为人为活动产生大量的氮氧化物等。

对于室内污染物的散发机理研究,主要可以通过大量的实验研究数据作为统计参考,建立科学合理的数学模型。在计算过程中也要综合考虑到材料内部的污染物传递过程、吸附材料表面扩散过程等。不同类型的材料表面也会导致污染程度的不同,相互之间的影响程度也会产生差异。

1.3 室内空气品质标准

按照《中华人民共和国环境保护法》与《中华人民共和国大气污染防治法》的要求,我国也制定了《环境空气质量标准》,其中规定了与环境空气质量有关的技术参数要求,能够评价不同的污染物浓度,用于监测区域空气质量能够达到几级标准。按照《室内空气质量标准》控制指标的说明,也应该基于相关规定的要求做好空气质量检测工作。

2 室内空气质量检验过程中需要注意的问题与应对策略

室内空气质量检测工作会参考《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB-50325-2001的相关要求进行,但是在检验过程中仍然会产生一些需要重点解决的问题。

2.1 验收合格但不适宜居住

前文规范条款的目的在于控制室内环境污染程度,同时在民用建筑工程的设计勘察、材料管理和施工等各个方面采取有效的控制措施。如果室内的空气检测结果不能达到相应的浓度限量,则说明工程验收合格。在空气质量方面,按照《室内空气质量标准》GB/T 18883-2002的要求进行,判定室内是否适应于人类居住。但是《民用建筑工程室内环境污染控制规范》和《室内空气质量标准》在检测条件上有所区别,某些空气质量能够达到前者判定要求的标准,但无法达到后者的质量标准,此时室内的空气质量并不能满足人们居住的要求。

针对此类问题,当前的主要解决措施是对空气检测的最终目的进行判定。如果是对建筑工程、装修工程进行验收,则按照《民用建筑工程室内环境污染控制规范》的要求来验收,如果是对居住区域的生活场所空气质量进行管理,则按照《室内空气质量标准》进行检测规划。

2.2 单一化标准与污染水平评价间的冲突

实际上,影响室内空气质量检测结果的因素有很多,例如环境温度、装修完成时间等,其中环境因素所产生的影响程度最大。在冬季温度较低的时间段内,室内空气中的甲醛含量要明显低于夏季温度较高的时间段。换言之,某些在冬季进行检测结果合格的室内,在夏季检测时可能无法达标。如果单独采用某一种标准值进行评价,结果显然缺乏客观性,也很容易受到不同时间段检测过程的误导。在室内有机化学污染的研究过程中,经常会将TVOC浓度(各个有机挥发物浓度的总和)作为污染程度的判定依据。但是不同的有机挥发物对人体产生的影响程度并不相同,简单地将所有有机挥发物的浓度相加并作为单一化的评估标准显然不够合理。

在这一方面,国外的某些研究方式显得更加完善,即在室内空气质量与有机化学污染物的主观评价过程中加入空气质量感知概念与相应的研究方法。因为人对于某些污染物并不敏感,难以实现非常直观的评价,且不同的污染物对人体的影响权重也会有所区分。

2.3 健康风险评价工作未能有效完善

新型建材、室内大型装潢使用的材料加速了空气污染。与室外污染相比,室内的污染程度会更加严重。而室内空气质量的好坏与人们的身体健康之间存在密切关联,因此展开健康风险评价工作是至关重要的。风险评价能够将各种要素作为研究基础,在特定环境下对影响因素和严重程度作出预判和估计,从而在整个评价环节确定最终的评价导则。

例如,按照环境致癌物的健康风险评价,可以了解到某些化学有机物是否对人体有害以及危害程度,风险评价的内容包括以下3个方面:(1)危害程度与危害性的鉴定,通过对一定环境中的化学物质危害性定性评价,了解有机化学污染物对人体健康的潜在影响。(2)剂量和反应结果的评估,即化学物质的计量和人类健康效应之间的定量关系,确定不同的暴露水平和健康效应之间的联系,包括阈值和非阈值两种方式。如果是化学致癌效应,选择非阈值法,反之则使用阈值法。(3)风险度的特征分析,确定在风险评价过程中不确定性条件产生的概率。

从整体的角度来看,危害程度与危害性的鉴定是风险评价的首要工作,能够为后续的研究提供定性的评价结果。但是,现有的评价工作在这一方面的开展还不够完善,无法根据初步的评价结果得到关键信息。公共建筑的室内空气中有机污染物的种类繁多,无论是污染物的浓度还是性质都会产生较大差异,今后的工作中要想更好地了解有机污染物对人体产生的影响,就需要通过健康风险评价的方式,分析一些人口密集区域,如车站、商场、建材市场等公共建筑室内空气污染状况,评价这些因素对人体健康产生的影响。

2.4 室内污染源研究问题

从根源入手来控制室内空气污染是根本解决措施,对此需要对污染源的散发机理、散发规律进行深入了解,通过实验或模拟研究的方式得出结果。但是从研究过程来看,某些问题也未能得到有效解决。例如,散发机理方面,人们对很多建材的类型进行了假设,然而某些材料并不满足假设,对于影响散发的物理机制研究工作也不够深入,使得散发物质的预测和影响因素分析结果缺乏完善性。

对此,可以从多个角度进行后续研究,如散发特性、材料特性与介观结构、温度等之间的关系。需要注意的是,室内物品有机挥发物的测试方法是有效控制有机化学污染物的方法。但考虑到实际的建筑功能需求,该方法检测时间过长的现状需要考虑在内,必要时可以选择模型测定的方式获取结果。

2.5 污染净化研究问题

我国的室内有机化学污染程度比较严重,且种类较多,常见VOCs类型包括环己烷、甲基环戊烷、三氯氟甲烷和二氯甲烷等多种类型。虽然有关新方法与新技术条件下的空气净化问题得到了广泛关注,但仍有一些问题值得高度重视。例如,如何利用不同类型的空气污染控制方法和相关评价方式作出控制评估,避免盲目选择空气净化方法来应对污染问题。一般情况下,在了解室内污染状况的指标(污染物类型、散发情况)之后,就应该进行明确调查而不是盲目地开展空气净化。再加上净化的负荷难以确定,无法有效地选择合理的空气净化方式。如果选择吸附剂来吸收室内的污染物,那么在吸附剂和污染物的配合方面需要展开实际的管理,让吸附剂稳定工作,而不成为潜在的污染源。

随着未来技术的发展,个体送风、个体净化与局部净化的相关内容也会成为比较有价值的研究课题,突破这些难题将为污染净化带来机遇。

3 室内空气品质的改善措施分析

3.1 室内控制化学污染源的控制

室内空气化学污染源控制的首要工作是进行室外污染源的控制。室外空气质量会因为区域的不同产生差异,例如工业区、城市中心区的污染程度较重,原因在于工业生产、车辆等都可以成为污染来源。为了减少因室外污染导致的室内污染,应该合理地对污染行业或企业的污染源展开控制。

室内污染源则来源于不同类型的装修材料、人员活动等。基于绿色环保理念,使用绿色建材是控制室内污染的发展趋势,实现根源层面的污染物挥发控制问题。我国市场中的装修建材质量差异情况较大,使用环保型材料将有效地实现根源控制。

3.2 室内空气化学污染物的合理净化措施

当前室内的空气净化技术包括物理净化、生物净化、机械净化和催化净化。常用的物理方法使用吸附、过滤等手段,在不产生化学反应的前提下去除污染物,使污染物浓度水平满足室内空气品质的要求,而化学方法则是通过化学反应生成某些危害性较小的物质。对于大型的公共建筑而言,如果自然通风无法满足《室内空气质量标准》的相关要求,则需要考虑采用其他技术手段。例如现阶段光催化措施和生物酶净化措施成为了可供参考的技术手段。利用纳米技术的二氧化钛等材料作为光催化剂与吸附剂配合使用,在紫外光照射下可以降解有机化学污染物气体,分解为二氧化碳和水。光催化技术的反应条件非常温和,对微生物去除的效果也比较出色;生物酶净化技术则是基于某些特殊的微生物在生物酶作用下将分子中难以分解的长链脂肪酸降解,减少室内污染物的气味。我国的某些中央空调系统设置的过滤器就利用了这一原理,一方面保障了室内温湿度要求,另一方面也保障了空气污染物的浓度可以降低至合理水平。

3.3 未来工作展望

未来的工作将进一步分析空气中的典型污染物浓度与室内结构的关联程度,了解不同污染物在差异化条件下的动态性规律。在必要时也可以通过数值模拟的方式来验证参数与活动频率的相关性,建立不同评价指标下的控制品质评价方法。

4 结语

综上所述,室内有机化学污染问题是空气污染治理的重点方向,其防治工作也涉及到多个领域。本文通过对污染治理过程中的某些问题进行了剖析,提出了一些可供参考的技术手段,旨在明确今后室内有机化学污染物检测及防治工作的重点,为改善空气质量和保障人类居住条件及身体健康提供一定的理论和实践支持,解决某些室内生活环境问题。

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