北京市新装修住宅室内甲醛污染研究

李金格 胥加强 张彭义 武 朦 王 珊 高乐乐

(1.南京宇杰环境科技有限公司，南京 210014；2.北京中弘科技有限公司，北京 101199；3.清华大学环境学院，北京 100084)

人们每天80%以上的时间都在室内度过，因此良好的室内空气质量对于人的身心健康至关重要。甲醛是室内空气中常见的污染物，也是近年来最受人们关注的室内空气污染物。我国和世界卫生组织(WHO)室内空气质量标准限定甲醛浓度不得超过0.1 mg/m3，一些发达国家室内甲醛浓度限值更为严格[1]。如图1所示，芬兰室内甲醛浓度限值为0.03 mg/m3，法国室内甲醛浓度限值低至0.01 mg/m3[2-4]。室内装修使用的材料，如人造板及其制品、胶黏剂、内墙涂料、溶剂型木器涂料、地毯及地毯用胶黏剂、壁纸以及实木家具等都可能或多或少散发甲醛。随着社会经济发展，为应对气候变化，实现可持续发展，“低能耗”“节能”建筑进程加快，建筑物的气密性要求大大提高，因而空气中的甲醛不易通过通风排到室外。人们长时间处于高甲醛浓度的环境中，会引发不同程度的呼吸道疾病，严重时还会引起多种器官损坏。2004年国际癌症研究机构将甲醛确定为一类致癌物质，并有足够的证据证明甲醛能引起鼻咽癌、白血病[5-6]。

图1 各国和世界卫生组织室内甲醛浓度限值

了解住宅室内甲醛的污染状况，可以帮助人们判断是否需要采取治理措施。2015年，张金萍等人[7]对北京3种类型公共场所室内甲醛浓度进行监测和分析，发现包含木质家具的功能区域、针织品区域和化妆品区域甲醛污染尤为严重，其中服装区域超标率达71.15%。吕天峰等人[8]对2007年1月-2015年12月北京市新装修的390套民居中室内空气进行采样分析，发现甲醛超标率达50.8%，其中最高浓度超标12.9倍。甲醛在室内环境中的浓度与温度、湿度等环境因素有密切的关系。Liang等人[9]在一间实验房中持续两年多跟踪考察了中密度板材在不同温、湿度条件下甲醛的释放规律，发现甲醛释放量在高温高湿的夏季是冬季的20倍。

关于室内甲醛污染的治理研究，国内外的报道主要集中在源头控制和末端治理上，源头控制主要针对污染源本身进行研究，如材料的释放规律，采用封闭剂减少释放或反应剂(如：氨基衍生物、光催化剂等)去除表面将要迁移到空气中的甲醛，从根本上减少甲醛的释放量；另一种末端治理主要分为两类：一是加强通风，加速室内甲醛向户外排放；二是采用净化产品将空气中甲醛去除。目前甲醛的净化材料主要分为两类：一是吸附，以活性炭及改性活性炭为代表的吸附材料，主要采用吸附的方式去除室内甲醛，其特点为见效快，但容易引发二次污染且材料使用寿命短，难以达到较好的净化效果；二是催化，以光催化剂、室温催化剂为主，光催化剂以二氧化钛为主在紫外光激发下可以起到较好的净化效果，然而紫外光的引入不仅增加了能源消耗，也易产生臭氧、有机物降解副产物等有害气体对人体造成危害；室温催化剂以锰氧化物为代表，日本Sekine考察了一系列金属氧化物，如氧化银、氧化铜、氧化钴、氧化锌、二氧化钛、三氧化二铁和二氧化锰等在室温下对甲醛的去除效果，发现常温下二氧化锰对甲醛有较高的去除活性[10]。Chen等人[11]制备了不同孔道结构的锰氧化物，结果表明锰氧化物的结构不同对甲醛的催化活性有明显的差异。我们研究组也开发了一种室温下快速分解甲醛的活性锰材料，可将甲醛彻底分解为二氧化碳和水，具有使用寿命长、无须光照、不产生二次污染等特点[12-13]。

为了了解实际环境中的甲醛污染水平，根据甲醛的释放规律有效通风或治理，有必要探明新装修住宅室内甲醛的污染水平与温度、湿度、房屋类型、装修后空置时间等因素的关系。本研究征集了北京市新装修6个月以内的46个房间作为调查对象，分析了高温、高湿和新装修后空置时间对室内甲醛浓度的影响，对新装修家庭合理防治室内甲醛污染具有重要的指导作用。

1 样品采集和测定

在2018年2月-2018年8月期间选择北京市新装修6个月以内的46个居民房间作为检测对象，包括15间客厅、14间卧室、6间书房、4间儿童房和7间厨房。

按照《室内空气质量标准》(GB/T18883—2002)[1]和《室内环境空气质量监测技术规范》(HJ/T167-2004)[14]的技术要求：样品采集在关闭门窗12 h后进行；采样点数量：通常小于50 m2的房间布设1个点，50～100 m2的房间布设1～3个点，100 m2以上至少布设5个点，在对角线或梅花式均匀分布;采样高度为 0.5～1.5 m；采样时避开通风口，离墙壁距离大于0.5 m。甲醛浓度、室内温度和湿度均采用英国PPM-HTV甲醛检测仪检测。

2 结果与讨论

2.1 甲醛污染总体情况

对46个北京市新装修房间进行检测，测试房间包含不同的房间类型、不同装修时间和不同温湿度，样本选择主要集中在高温、高湿、新装修的房间，检测结果见表1。结果表明，有56.5%的房间室内甲醛超过了《室内空气质量标准》规定的甲醛浓度限值，甲醛平均浓度为0.13 mg/m3，所测试的房间中甲醛最高水平达到0.29 mg/m3，约为标准规定值(0.1 mg/m3)的3倍，存在较高的健康隐患。

表1 测试房间室内甲醛检测结果统计表

2.2 室内气温的影响

室内甲醛污染的形成是装修、装饰材料和木质家具中潜在甲醛释放的结果，甲醛的释放量和室内空气中甲醛的浓度直接相关。甲醛的沸点非常低(-19.5℃)，通常随温度的升高甲醛的释放量增加[15]。这些材料散发甲醛大多是因使用的脲醛树脂作为黏结剂，脲醛树脂由甲醛和尿素反应制得，脲醛树脂中可能存在未反应的游离甲醛，当温度升高游离甲醛分子热运动加剧，快速向空气中释放，与此同时也会导致脲醛树脂可逆反应的进行，进一步产生游离的甲醛不断释放。图2所示，随着室内温度的升高，室内甲醛平均浓度也呈上升趋势，室内温度不超过25℃时，甲醛平均浓度均低于0.1 mg/m3。室内温度高于30℃的有35个样本。由表2可见，其中有23个房间超标，平均浓度达0.14 mg/m3，占总超标房间的88%。

表2 室内气温对甲醛浓度的影响

图2 室内温度和甲醛平均浓度关系曲线

2.3 相对湿度的影响

除室内气温外，室内相对湿度也是影响材料中甲醛释放量的重要因素之一[9]，较高的湿度也会加快材料中甲醛的释放速率，促使室内甲醛浓度升高。如图3所示，随着室内相对湿度的升高，甲醛平均浓度也逐渐升高，相对湿度超过60%时开始出现室内甲醛超标现象。甲醛易溶于水，如果室内湿度大，空气中的水分会吸附材料中的甲醛，有利于甲醛向空气中释放。Liang等人[16]研究了湿度对中密度板材释放甲醛的影响，发现湿度从20%上升至80%，甲醛释放量升高2.97倍。如表3所示，在湿度高于75%的有27个测试房间，有22个房间甲醛浓度超标。而室内湿度低于60%时，没有甲醛超标的房间。

表3 室内湿度变化对甲醛浓度的影响

图3 室内相对湿度和甲醛平均浓度关系曲线

2.4 家具材质和装修后空置时间

室内装修、装饰材料是甲醛引入室内的主要源头，装修装饰材料中甲醛限量虽有标准约束，但是如果室内这些材料用量过大也会导致甲醛的累积释放造成室内甲醛超标。表4为家具材质对室内甲醛浓度的影响，经调查统计发现以板材家具为主的房间超标率达86.36%，而以实木家具为主的房间超标率仅有29.17%，由此说明室内家具选材对室内甲醛污染水平起着主要作用。

表4 房间中家具材质对甲醛浓度的影响

了解新装修后室内甲醛的污染水平，对新装修家庭合理安排入住时间具有重要的指导意义。本研究考察了46间新装修6个月内的房间，经检测发现(表5)装修后空置3个月内的27个房间有19间超标，超标率达70%；而装修后空置4～6个月的19间房间有7间超标，超标率约37%。

表5 装修后空置时间对室内甲醛浓度的影响

2.5 房间类型

用户对不同类型房间的装修风格和装修装饰材料使用量有所不同，检测结果表明(图4)主卧室和客厅甲醛平均浓度较高，其主要原因是大多数家庭这两类房间装修比较豪华。然而，儿童房却是超标率最高的房间，书房的平均浓度和超标率均最低。虽然很多用户很注重儿童房的选材，但因为儿童房的面积普遍较小，板材容积率较高，所以是最易超标的房间。

图4 不同房间甲醛平均浓度及超标率

3 结论

对装修后6个月内的46间房间的室内甲醛浓度进行检测，发现温度高于30℃、湿度高于75%时新装修的房间极易超标；装修3个月内的房间，超标率高达70%，且甲醛平均浓度较高不适宜人们入住；板材家具较多的房间越容易引发甲醛污染，建议有条件的用户尽量选购环保等级较高的装修材料和家具。儿童房板材容积率高，最易超标。处于生长发育阶段的儿童呼吸系统较为敏感且免疫力较低，因此建议选择更环保的材料，或者减少儿童房板材使用量，以降低儿童房内甲醛超标的概率。高温高湿有利于甲醛的释放，建议居民入住前尽量利用高温高湿条件及必要的通风加速室内甲醛的释放，以使得室内空气尽早达到标准。