漆饰贴面刨花板VOCs及气味释放*

王启繁 沈 隽 曾 彬 王慧玉 曹田雨 董华君,2

(1. 东北林业大学材料科学与工程学院 哈尔滨 150040； 2. 哈尔滨商业大学设计艺术学院 哈尔滨 150028)

经济的快速发展和人们对高品质生活的不断追求，装饰领域不论在用材还是在装饰工艺技术方面都有了显著提高，但随着各种新型材料的出现以及多种装饰方法的衍生，空气污染成为了威胁人类的隐形杀手(杨继东等， 2014； 方崇荣等， 2019)。目前在国内范围，引起室内空气污染的主要原因是装饰过程中使用的大量木质材料、人造板及一些合成材料(杜超等， 2015)，这些材料挥发和释放的一部分物质严重影响人们的身体健康(沈隽等， 2018； 蒋利群等， 2019)。

据统计，在装修后的一段时间内，很多居住者会察觉到室内有明显的“装修气味”，这些气味多是因为甲醛、VOCs等物质超标引起的(唐涛， 2008)； 也有很多居住者在检测甲醛和VOCs都不超标的情况下依旧觉得气味刺激性很大，且已对人体产生影响。可见，对室内气味进行针对性研究，建立VOCs和气味间的关联是十分必要的。以往检测中，主要使用气相-质谱技术(GC-MS)，然而该检测手段常常因一些特征气味化合物含量低于GC-MS的检测限而无法被检测到，致使无法确定对“装修气味”起作用的关键性气味化合物。气相色谱-质谱/嗅觉测量技术(gas chromatography-mass spectroscopy/olfactometry，GC-MS/O)是将气相色谱的分离、质谱的定性定量与人类敏感的嗅觉相联系，从复杂混合物中选择和评价气味活性物质的一种有效方法，其灵敏程度往往超过很多化学检测器，结合质谱仪的使用，使得定性和定量的气味评价成为可能(任晗堃， 2012)。气相色谱-质谱技术中的气相色谱-嗅觉检测法(GC-O)是由Fuller等(1964)提出的，采用直接吸闻从气相色谱质谱中流出组分的方式，Acree等(1976)对GC-O技术进行了改进，将GC流出组分结合湿空气通过薄层层析后再进行吸闻。20世纪80年代中期，Acree等(1984)和Ullrich等(1987)几乎同时采用定量稀释方法(dilution analysis methods)对香味强度进行分析，使得GC-O技术得到了广泛应用。目前，GC-MS/O技术已用于食品(Franketal.， 2004； Josegomez-Miguezetal.， 2007； Sehieberleetal.， 2006)、烟草(Cotteetal.， 2006)、恶臭治理(Bullineretal.， 2006； Rabaudetal.， 2002)等领域，但在木材领域的应用鲜见报道。

鉴于此，为解决室内装饰及家具异味问题，本研究以硝基涂料贴面刨花板和水性丙烯酸涂料贴面刨花板为研究对象，利用微池萃取仪进行样品采集，使用GC-MS/O技术分析板材释放的VOCs成分、浓度及特征气味物质，一方面研究环境条件对漆饰贴面刨花板气味组分的影响，另一方面对2种漆饰贴面刨花板进行“主客观综合评价”，以期为人造板气味研究提供基础性数据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试件制作

以广州某工厂生产的刨花板为试验基材，密度0.60 g·cm-3，含水率8%，产品规格1 200 mm×1 200 mm×8 mm，基材统一进行贴面和涂装处理。贴面使用厚度0.25 mm的水曲柳(Fraxinusmandshurica)薄木、脲醛树酯胶和聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂。综合考虑避免透胶现象、良好的交联程度、尽可能减少TVOC释放量等因素后确定最佳工艺条件，即脲醛树酯胶和聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂施胶配比6∶4(UF∶PVAc=6∶4)，涂胶量100 g·m-2，热压时间3 min，热压温度100 ℃(张文超， 2011)。贴面后分别涂装硝基涂料(紫荆花-透明底漆/白色面漆∶专用稀释剂=3∶1)和水性丙烯酸涂料(鑫乐天-透明底漆/天兰色面漆∶蒸馏水=10∶1)，环境条件为室温(23±2)℃、湿度40%±10%，经由刨花板表面打磨(320目砂纸)- 刷涂2遍底漆(每遍10 m2·kg-1)- 打磨底漆(800目砂纸)- 刷涂2遍面漆(每遍10 m2·kg-1)等一系列工艺后，板材裁剪成D-60 mm的圆形。板材边部沿厚度方向用铝制胶带封边处理，以防止板材边部产生高释放。封边后对板材进行真空密封处理，贴好标签纸，置于-30 ℃冰箱中留存备用。

1.2 试验设备

英国 Markes公司型号为M-CTE250的微池萃取仪，载气为氮气，温度可调节范围 0～250 ℃，通过设计改造，该仪器拥有恒定和均衡的气流控制、温度可调节功能。英国Markes公司型号为ULTRA的100位热脱附全自动进样器，采用自动压力进样，通过现有热脱附主机软件直接控制，每个脱附管可设定各自脱附方法，实现自动进样。英国Markes公司型号为UNITY的热脱附仪，冷阱吸附温度-15 ℃，载气为氦气，载气流量 30 mL·min-1，解析温度300 ℃，管路温度180 ℃，热脱附解吸样品10 min，预吹扫1 min，进样时间1 min。美国Thermo公司生产的DSQ单四级杆气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)，仪器色谱柱型号DB-5，规格为3 000 mm×0.26 mm×0.25 μm的石英毛细管柱， GC进样口温度250 ℃， 载气(He)流速1.0 mL·min-1(恒流)， 不分流进样； 升温程序： 开始温度40 ℃，保持2 min，以2 ℃·min-1升至50 ℃，保持4 min，再以5 ℃·min-1升至150 ℃，保持4 min，最后以10 ℃·min-1升至250 ℃，保持8 min。离子化方式为电离源(EI)电离，电离源能量70 eV， 离子源温度230 ℃， 传输线温度250 ℃， 扫描方式Full Scan，扫描范围50～450 amu， 接口温度280 ℃， 四级杆温度150 ℃。瑞士Brechbuhler公司型号为SNIFFER9100的嗅味检测仪，传输管线加热保温。GC毛细管的流出物分为2部分，一部分进入质谱，另一部分用于感官评价(比例1∶1)； ODP传输线温度150 ℃； 分流阀的补充气为氮气，使用湿空气在嗅辨端口对流出气体进行加湿，防止鼻黏膜脱水。英国Markes公司生产的TENAX-TA吸附管(采样管)，长度89 mm，外径6.4 mm，内含2，6二苯呋喃多孔聚合物树脂填料，两端配有铜帽，能够有效吸附人造板挥发的VOCs并储存在管内。北京北分天普仪器技术有限公司生产的TP-5000通用型热解析仪，可对TENAX吸附管的检测物解脱附，清除样品分析完后管内的残留物。

1.3 试验方法

使用微池萃取仪，样品暴露面积为5.65×10-3m2，舱体体积为1.35×10-4m3，装载率为41.85 m2·m-3。在不同试验条件下同时采集4份样品，留存待分析。试验方案见表1。

表1 试验方案①

①温度范围±1 ℃； 相对湿度范围±5%； 空气交换率与负载因子比范围±0.05 m3·h-1m-2。Temperature range is ±1 ℃, relative humidity range is ±5%, ratio of air exchange rate to loading factor range is ±0.05 m3·h-1m-2.

使用GC-MS内标法配合GC-O法联合分析。GC-MS内标物氘代甲苯的进样量为2 μL，质量浓度为200 ng·μL-1，数据处理由Xcalibur软件完成。基于NIST(08标准谱库)和Wiley谱库确认定性挥发性成分，只报道正反匹配度均大于800(最大值为1 000)的鉴定结果。GC-O分析在严格限定的试验环境中进行，温度(23±2)℃，湿度40%±10%，无周围环境干扰，具备空气更新装置。经过严格筛选和培训，选择4名年龄在20～30周岁之间、嗅觉感知能力良好、无抽烟和使用重香味化妆品嗜好、非过敏体质和慢性鼻炎患者的嗅辨员进行试验。参照《空气质量-用动态气味测定法测定气味浓度》(EN 13725—2003)，在试验开始10 h前，嗅辨员无使用香水、除臭剂、有香味的清洁用品，无化妆； 试验开始半小时前，嗅辨员无进食； 试验前清水洗手。

选用GC-O分析中的时间强度法，样品进样、色谱出峰的同时，嗅辨员从ODP端口感知并描述色谱柱流出组分，记录各流出组分的气味出现时间、气味类型和气味强度等信息。整理记录试验结果时，将至少2名嗅辨员在同一嗅闻时间得到的相同气味特征描述记入结果，气味强度结果取嗅辨员的平均值。气味物质强度等级判别参考日本第91号法律《恶臭控制法》，即使用六等级气味强度分级，将气味特征物质强度分为0～5共6个等级： 0=无察觉(无气味)； 1=勉强察觉(非常微弱的气味)； 2=稍可察觉(微弱的气味)； 3=易察觉(中等气味)； 4=(较强的气味)； 5=(非常强烈的气味)。

2 结果与分析

2.1 漆饰贴面刨花板气味组分鉴定及来源分析

在方案A条件下对2种漆饰贴面刨花板及刨花板素板进行分析。由图1可知，相较于水性丙烯酸涂料贴面刨花板，硝基涂料贴面刨花板释放的气味数量多且强度大。硝基涂料贴面刨花板气味主要集中于5～25 min，在10～15 min达到气味强度最大值，在30和40 min左右仅有少量气味物质出现。水性丙烯酸涂料贴面刨花板气味主要集中于15～25 min，在16 min左右达到气味强度最大值，最大值物质为苯乙烯，与刨花板素板气味强度最大值物质一致，且强度均为3。水性丙烯酸涂料和刨花板素板释放苯乙烯的质量浓度分别为87.08和101.16 μg·m-3，说明水性丙烯酸涂料不能完全阻隔刨花板中的部分物质释放，但能够起到一定程度的阻碍作用。

图1 2种漆饰贴面刨花板及刨花板素板气味强度-时间谱

表2、3为刨花板素板释放VOCs主要成分及气味特征化合物组分。可以发现，芳香族化合物是刨花板素板释放VOCs的主要组分，种类最多。刨花板素板中呈现气味特征的同样为芳香族化合物，但气味强度普遍不高，此外还有少量醛类和酯类物质出现。2种漆饰贴面刨花板释放的芳香族、酯类和醇类化合物相对较多，硝基涂料贴面刨花板还释放烷烃、酮类和少数其他类物质，水性丙烯酸涂料贴面刨花板还释放少量烷烃和其他类物质(表4)。结合世界卫生组织外来化合物急性毒性分级(WHO/IPCS， 1996)，可得到2种漆饰面刨花板释放气味特征化合物的相关信息，见表5。

表2 刨花板素板释放VOCs主要成分

表3 刨花板素板气味特征化合物组分

硝基涂料贴面刨花板共检测到36种化合物，呈现气味特征的化合物有14种。芳香族、酯类和醇类化合物是硝基涂料贴面刨花板的主要气味来源，另外还有少量酮类化合物也表现为气味贡献物质。芳香族化合物多呈现芳香甜味，酯类化合物多呈现果香味，醇类化合物多呈现青涩果香。硝基涂料贴面刨花板释放的组分中，相较于酮类和酯类而言，芳香烃和醇类的毒性更大。参考世界卫生组织外来化合物急性毒性分级(WHO/IPCS， 1996)，芳香烃和醇类化合物多属于低毒范畴，主要来源于硝基涂料制作和涂装过程中溶剂、助溶剂和香料的使用和添加以及刨花板本身的少量释放； 酮类和酯类化合物多属于微毒范围，主要来源于硝基涂料制作和涂装过程中使用的溶剂、稀释剂、香料和刨花板本身的少量释放。水性丙烯酸涂料贴面刨花板共检测到18种化合物，呈现气味特征的化合物有10种。芳香族和醇类化合物是水性丙烯酸涂料贴面刨花板的主要气味来源，另外还有少量酯类和醚类化合物也表现为气味贡献物质。芳香族化合物多呈现芳香甜味，醇类化合物呈现多种类型气味，醚类化合物呈现酒精味，酯类化合物呈现清凉感。水性丙烯酸涂料贴面刨花板释放的组分中，相较于酯类和醚类而言，芳香烃和醇类的毒性更大。芳香烃和醇类化合物多属于低毒范畴，酯类和醚类属于微毒范畴。芳香烃化合物主要来源于刨花板本身的释放，醇类化合物来源于水性丙烯酸涂料和染料中分散剂、胶黏剂中稀释剂的使用，酯类化合物来源于水性丙烯酸涂料中增塑剂的使用，醚类化合物来源于水基稀释涂料的偶联剂和水基涂料的活性溶剂。

综合2种漆饰贴面刨花板发现，对于不同气味特征化合物，其气味强度与质量浓度并没有直接的相关性，如质量浓度为2 326.06 μg·m-3的2-丁氧基-乙醇和质量浓度为16.10 μg·m-3的1，3，5-三甲基苯呈现出相同的气味强度； 但同一种气味特征化合物的质量浓度在一定程度上影响其气味强度大小。在2种漆饰贴面刨花板释放的气味物质中，硝基涂料贴面刨花板释放的乙苯、邻二甲苯、乙酸丁酯、2-丁醇和2-丁氧乙醇，水性丙烯酸涂料贴面刨花板释放的苯、乙苯、对二甲苯、苯乙烯、乙酸丁酯、2-丁氧基乙醇、2-(2-丁氧基乙氧基)-乙醇和二丙二醇单甲醚属于“有家具产品中办公家具VOCs释放量超过10%化合物”(UL 2821—2013标准《绿色卫士-建筑材料、表面材料和家具中化学释放检测和评价用认证程序方法》)，应予以重点关注。

2.2 环境因素对漆饰贴面刨花板气味平衡状态释放组分影响分析

图2所示为不同环境条件下(试验方案A、B、C、D)2种漆饰贴面刨花板TVOC及气味平衡状态组分释放浓度(本研究指质量浓度，下同)情况。可以发现，硝基涂料贴面刨花板平衡状态VOCs释放组分主要为芳香族、酯类和醇类化合物，另外还有少量烷烃、酮醛类物质，其中呈现气味特征的组分为芳香族、酯类、醇类和少量醛酮类化合物。水性丙烯酸涂料贴面刨花板平衡状态VOCs释放组分主要为芳香族、烷烃、酯类和醇类化合物，其中呈现气味特征的组分为芳香族化合物，在不同条件下还检测到醇类和醛酮类化合物。试验发现，温度和相对湿度对2种漆饰贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度具有不同影响。在一定范围内，随着温度升高，硝基涂料贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度的比例增加，而水性丙烯酸涂料贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度的比例降低。在温度23、30和40 ℃条件下，硝基涂料贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度的比例分别为55.11%、67.76%和70.56%，而水性丙烯酸涂料贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度的比例分别为42.94%、40.96%和32.03%。硝基涂料贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度的比例随相对湿度升高而增加，水性丙烯酸涂料贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度的比例随相对温度升高而减小。在相对温度40%和60%条件下，硝基涂料贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度的比例分别为55.11%和58.76%，水性丙烯酸涂料贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度的比例分别为42.94%和5.77%。空气交换律与负载因子比对气味物质浓度占TVOC浓度的比例影响不大，3种不同空气交换律与负载因子比(0.2、0.5和1.0 m3·h-1m-2)条件下，硝基涂料贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度的比例分别为55.30%、55.11%和57.12%，水性丙烯酸涂料贴面刨花板气味物质浓度占TVOC浓度的比例分别为40.89%、42.94%和40.17%。

表5 漆饰贴面刨花板气味特征化合物组分

整体来看，温度对2种漆饰贴面刨花板TVOC及气味平衡状态组分释放具有促进作用。在一定范围内，温度升高可以促进硝基涂料贴面刨花板气味物质组分中芳香族化合物、酯类、醇类和醛类物质的释放(图2a)。当温度由23 ℃升高至30 ℃时，芳香族化合物、酯类、醇类和醛类物质浓度分别增加404.38%、53.37%、109.27%和163.50%；温度继续升高到40 ℃时，其浓度分别继续增加40.67%、27.48%、43.54%和101.27%，烷烃类物质没有显示气味特征。同时，温度升高同样对水性丙烯酸涂料贴面刨花板气味物质组分中醛酮类和醇类化合物的释放具有促进作用，但抑制芳香族化合物的释放。当温度由23 ℃升高至30 ℃时，醛酮类物质浓度增加35.67%，芳香烃化合物浓度降低9.25%，醇类物质从浓度为0增加至125.26 μg·m-3；温度继续升高到40 ℃时，芳香烃化合物浓度降低30.07%，醇类和醛酮类物质浓度分别增加70.72%和15.48%。相对湿度能够促进硝基涂料贴面刨花板VOCs和气味的释放，而抑制水性丙烯酸涂料贴面刨花板VOCs和气味的释放。随着相对湿度在一定范围内升高，硝基涂料贴面刨花板平衡状态释放气味物质组分中芳香族、酯类、醇类和醛酮类化合物浓度随之增大(图2b)。当相对湿度由40%升高到60%时，硝基涂料贴面刨花板释放的气味组分中芳香族、酯类、醇类和醛酮类化合物浓度分别增加233.86%、3.78%、29.29%和33.93%，水性丙烯酸涂料贴面刨花板释放的气味特征物质芳香族化合物浓度下降93.79%，醛酮类物质浓度增加64.73%。随着空气交换律与负载因子比增加，硝基涂料和水性丙烯酸涂料贴面刨花板TVOC及平衡状态气味物质各组分浓度均呈不同程度的下降趋势(图2c)。

2.3 漆饰贴面刨花板TVOC及气味释放综合评价

室内空气品质评价是人们认识室内环境的一种科学方法是对人类居住室内环境通过数字定量手段和感知方法进行科学有效分析的一种评价方式，主要有客观法、主观法以及主客观相结合的评价方法。本研究采用主客观相结合评价方法，即结合“综合指数评价法”和“嗅觉评价法”，以“室内VOCs品质等级”和“室内气味品质等级”为依据，对2种漆饰贴面刨花板释放TVOC及气味进行评价，拟建立整体气味等级和总气味强度之间的相关性。

综合指数评价法采用危害物质量浓度与标准质量浓度的相对数值对不同危害物的影响程度进行分析，以综合指数作为主要评价指标，结合各类物质分指数评价。其中，分指数公式为：

(1)

式中：Ci为某类挥发性有机化合物的质量浓度(μg·m-3)；Si为标准上限值。Ii<1为达标，Ii>1为污染，且Ii越大，表示此类物质的污染越严重。

综合指数是由分指数有机组合而成的一个综合性评价指标，其公式为：

图2 不同环境条件下2种漆饰贴面刨花板TVOC及气味平衡状态组分释放浓度

以室内空气中各类VOCs质量浓度指导限值作为评价上限(刘玉等， 2012)，芳烃类化合物、醛酮类化合物(不包括甲醛)、烷烃化合物、酯类化合物、烯烃类化合物、卤烃类化合物、其他化合物及总挥发性有机化合物(TVOC)质量浓度限值分别为50、20、100、20、30、50和300 μg·m-3。通过综合指数将室内空气危害物等级分为Ⅰ(≤0.49)、Ⅱ(0.50～0.99)、Ⅲ(1.00～1.49)、Ⅳ(1.50～1.99)、Ⅴ(≥2.00)5个级别，分别表示适宜于人类生活、人类生活正常、除了敏感者外可以正常生活、除了敏感者外一般不会发生急慢性中毒以及人群健康危害严重敏感者有死亡的可能。当综合指数≤0.49时为适宜环境，可以达到最大的满意度，当综合指数≥1时为轻度污染，≥2为重度污染，需重点防护(张国强等， 2012)。

图3 漆饰贴面刨花板指数及气味变化趋势

嗅觉评价法即嗅辨员在限定环境中直接对气味进行评价的方法。将整体气味强度等级分为A、B、C、D、E、F 6个等级，分别对应完全舒适、一般舒适、除了敏感者外多数人感觉良好、舒适性受到一般影响、舒适性受到较强影响以及舒适性受到严重影响，同时结合GC-MS/O所得到的单体气味强度进行分析。由于气味物质组成复杂，不同化合物之间可以发生多种相互影响。以2种组分混合气味为例，气味化合物间的作用对整体气味强度的影响可分为融合作用(总气味强度等于单体化合物气味强度之和)、协同作用(总气味强度大于单体化合物气味强度之和)、拮抗作用(总气味强度小于单体化合物气味强度之和)以及无关效应(总气味强度由某一种气味成分决定)。考虑到多种化合物之间复杂的相互作用，本研究仅以融合作用的一般影响计算板材总气味强度。

图3所示为在方案A条件下2种漆饰贴面刨花板各组分物质分指数、综合指数以及气味评价随时间的变化情况。在释放初期，硝基涂料贴面刨花板的综合指数和总气味强度均高于水性丙烯酸涂料贴面刨花板。在温度23 ℃、湿度40%、空气交换律与负载因子比0.5 m3·h-1m-2的条件下，硝基涂料贴面刨花板第1天TVOC释放量是水性丙烯酸涂料贴面刨花板的6.63倍，总气味强度是水性丙烯酸涂料贴面刨花板的2.09倍，使用综合指数对其评价时，硝基涂料贴面刨花板第1天的综合指数更达到水性丙烯酸涂料贴面刨花板的38.6倍。造成这种现象的原因是，相较于水性丙烯酸涂料以水为溶剂，硝基涂料是由硝酸纤维和其他树脂融合而成的挥发性涂料，在稀释过程中需加入大量有机溶剂，有机溶剂是化学性质很活泼的有机化合物，含有多种化学成分，会释放大量挥发性有机化合物(杜卉， 2008)。2种漆饰贴面刨花板的综合指数、总气味强度随时间推移逐渐下降，直至达到平衡状态。呈现下降趋势的原因是由于释放初期板材内部VOCs的浓度和外界VOCs的浓度具有较大浓度差，根据传质原理，板材内部的VOCs会向外界释放直到内外浓度差消失，故前期释放较快，随着浓度差减小下降速度逐渐减慢，直至浓度差消失达到平衡状态(刘婉君等， 2017； 王启繁等， 2016)。硝基涂料贴面刨花板各组分的分指数均随时间推移逐渐减小，水性丙烯酸涂料贴面刨花板中芳香族和TVOC的分指数随时间推移而减小，酯类、醛酮和烷烃类化合物呈先升后降的趋势。

硝基涂料贴面刨花板第35天达到平衡状态，但结合“综合指数评价法”和“嗅觉评价法”发现，此时仍不适宜使用。第1天到第42天，硝基涂料贴面刨花板的综合指数为Ⅴ级，属于重度污染，其中第1天到第3天气味评级为F，即其气味会使舒适性受到严重影响； 第7天气味评级上升到E，即舒适性受到较强影响； 第14天到第28天气味评级为D，属一般影响； 随后第35天达到C级别的良好状态； 第42天到49天为B级别的一般舒适状态。第49天综合指数I升高为Ⅲ级轻度污染级别，第56天达到Ⅱ级未污染级别，气味评级也达到A级完全舒适的状态，但鉴于酯类物质的分指数仍大于1，故持续释放到第63天，此时硝基涂料贴面刨花板的综合指数和各组分分指数均达标。同硝基涂料贴面刨花板类似，水性丙烯酸涂料贴面刨花板虽然第35天已经达到平衡状态，但结合“主客观相结合评价方法”发现其仍不适宜使用。第1天到第35天，水性丙烯酸涂料贴面刨花板的综合指数均为Ⅴ级，属于重度污染，对人类健康危害严重；第42天达到Ⅳ级别中污染状态，第49天达到Ⅱ级别未污染状态，其中第1天到第3天气味评级为C，属良好级别，第7天到第21天气味评级为B，达到一般舒适状态，第28天达到完全舒适状态。

本研究将气味评级定义为z，影响程度定义为y，总气味强度定义为x。当z=1、2、3、4、5、6时，分别对应气味评级A、B、C、D、E、F。采用五进四退方式定义y与z之间的关系，即当y出现非整数情况，其十分位≥5时，z归为下一等级，否则归为上一等级。在此基础上，根据x、y、z之间的关系，拟建立2种漆饰贴面刨花板总气味强度与气味评级之间的相关性。通过对总气味强度(x)与影响程度(y)的拟合性分析，发现硝基涂料和水性丙烯酸涂料贴面刨花板x与y的关系可以使用高斯函数进行拟合，其拟合关系如图4所示，随着总气味强度在一定范围升高，气味评级影响程度非线性增大。当总气味强度相对较低时，其变化会给人类主观舒适性带来较大影响；当总气味强度升高到某一数值时，其气味评级不再继续随总气味强度升高而变化，逐渐趋于某一特定值。需要说明的是，总气味强度是各单体气味强度的总和，由于不同单体气味间会发生增强、抵消或以某种气味为主代替总气味感受等原因，不同板材总气味强度与气味评级虽呈现相关性，但总气味强度大小对应气味评级的值是有差别的。为更好建立总气味强度与气味评级之间的拟合关系，今后应研究不同板材总气味强度增加至何值时，其气味评级逐渐稳定至超出人类感官极限的较高等级，更多的气味数据有待进一步研究。

图4 漆饰贴面刨花板总气味强度与气味评级相关性分析

3 讨论

本研究以硝基涂料贴面刨花板和水性丙烯酸涂料贴面刨花板为研究对象，使用气相色谱-质谱/嗅觉测量技术对板材在不同环境条件下释放VOCs和气味情况进行分析，确定2种漆饰贴面刨花板特征气味物质和可能性来源的同时探索环境因素影响，并对2种板材的VOCs和气味释放情况进行综合分析。结果表明，气相色谱-质谱/嗅觉测量技术适用于不同环境条件下人造板及家具材料的气味检测以及成分分析。

综合2种漆饰贴面刨花板发现，对于不同气味特征化合物，其气味强度与质量浓度并没有直接的相关性，但同一种气味特征化合物的质量浓度在一定程度上影响其气味强度大小。韦伯-费希纳定律(Olsson， 1994)也表明这样一种关系，即一种物质的气味强度大小与其化学浓度大小的对数呈正比关系，与本研究结论一致。由于水性丙烯酸涂料以水为溶剂，而硝基涂料在稀释过程中需要加入大量有机溶剂以使其稀释成型，故硝基涂料贴面刨花板释放TVOC和气味强度均高于水性丙烯酸涂料贴面刨花板。2种漆饰贴面刨花板的综合指数、总气味强度随时间推移逐渐下降，直至达到平衡状态。呈现下降趋势的原因是由于释放初期板材内部VOCs的浓度和外界VOCs的浓度具有较大浓度差。也有研究(贾绍义等， 2000)表明，VOCs在材料内部扩散是其由材料内部向微池萃取仪中扩散的过程，而VOCs在气相边界层中的传质阻力远远小于VOCs在材料内部的传质阻力，所以在一定条件下，随着时间推移，油漆性状发生改变，VOCs在材料内部的传质阻力增大，同时释放系数E减小，材料释放VOCs减慢。

整体来看，温度对2种漆饰贴面刨花板TVOC及气味平衡状态组分释放具有促进作用，温度升高会导致混合蒸汽压上升，舱内气压和外界气压形成压力差，使得VOCs释放加剧。李爽等(2013)研究表明，随着温度升高，板材内部及表面漆饰VOCs分子的热运动加强，材料内部扩散、解吸附、蒸发、化学反应等增加，板材对其吸附容量和吸附能力降低，从而导致板材中VOC快速、大量释放。李晓红等(2008)研究发现，随着温度升高，传质阻力减小，有利于材料内部VOCs释放，从而使VOCs传质通量增大，释放系数E增大，导致舱内VOCs浓度增加。相对湿度能够促进硝基涂料贴面刨花板VOCs和气味的释放，而抑制水性丙烯酸涂料贴面刨花板VOCs和气味的释放。相对湿度促进硝基涂料贴面刨花板VOCs及气味释放原因，一方面是因为随着相对湿度增加，胶黏剂水解加速，刨花板干燥层孔隙结构由于吸湿而膨胀导致孔径结构改变，从而有利于VOCs释放； 另一方面是因为随着舱体内相对湿度增加，油性涂料含水率提高，材料内传质阻力减小，释放系数E增大，同样导致材料VOCs释放加快。朱海欧等(2013)以竹地板为研究对象，也发现湿度对VOCs释放具有促进作用； 单波等(2013)采用胶合板材测试甲醛释放影响因素时，同样得到相似结论。对于水性丙烯酸涂料贴面刨花板，由于其涂料以水为溶剂的特殊性，在较高的相对湿度下，水性涂料溶剂水的蒸发速度减慢，百分比能保持在同一水平线的时间相对延长，从而导致挥发残留物浓度相对增加(李晓红等， 2008)。虽然相对湿度增加可在一定程度上促进水性涂料VOCs的释放，但这种促进作用远小于由于溶剂水蒸发减慢对水性涂料VOCs释放产生的抑制作用。随着空气交换律与负载因子比增加，2种漆饰贴面刨花板释放TVOC和总气味强降低。余跃滨等(2006)、杨帅等(2007)研究发现，在一定温度和压力下，单位时间进入微池萃取仪内的新鲜载气量增大会置换出更多的VOCs，舱内材料与空气中VOCs浓度梯度增大，导致材料中VOCs释放加快，微池萃取仪内VOCs质量浓度被稀释，从而使其含量减少。

4 结论

1) 相比硝基涂料贴面刨花板，水性丙烯酸涂料贴面刨花板相释放TVOC浓度低、气味化合物数量少且总气味强度低，更适宜作为室内装饰材料使用，2种板材均以芳香族化合物和酯类化合物超标最为严重。

2) 随着空气交换律与负载因子比增加，硝基涂料和水性丙烯酸涂料贴面刨花板TVOC释放量和总气味强降低。但是，随着温度升高，硝基涂料和水性丙烯酸涂料贴面刨花板TVOC释放量和总气味强度增大。随着湿度增加，硝基涂料贴面刨花板TVOC释放量和总气味强度增大，水性丙烯酸涂料贴面刨花板TVOC释放量和总气味强度减小。

3) 硝基涂料贴面刨花板气味物质浓度占总TVOC浓度的比例随着温度和相对湿度升高而增加，水性丙烯酸涂料贴面刨花板气味物质浓度占总TVOC浓度随着温度和相对湿度升高而减小，空气交换律与负载因子比对气味物质浓度占总TVOC浓度的比例影响不大。

4) 通过高斯函数可初步建立本研究2种漆饰贴面刨花板总气味强度与气味评级之间的拟合关系，随着总气味强度在一定范围升高，气味评级影响程度非线性增大。当总气味强度相对较低时，其变化会给人类主观舒适性带来较大影响；当总气味强度增加到某一数值时，其气味评级不再继续随总气味强度升高而变化，逐渐趋于某一特定值。为更好建立总气味强度与气味评级之间的拟合关系，今后应研究总气味强度与超出人类感官极限的较高气味评级的关系，更多的气味数据有待进一步研究