西安地区新装修住宅冬季室内有害气体检测分析研究

■赵西平，王嘉明, 金世杰，张天琪

(1.西安建筑科技大学建筑学院，陕西西安 710055；2.西安建筑科技大学艺术学院，陕西西安 710055）

随着人们对于新装修住宅的要求和装修品质的提高，室内装饰装修过程中大量使用新型装修材料、制品、人造板材及家具，而市场装修材料良莠不齐，大部分材料存在较多有机性挥发物，装修结束后经常造成室内空气质量不达标的情况[1-2]。部分居民在装修后短时间就选择入住，致使入住者身心受到严重损害，尤其是婴幼儿与弱势群体，甚至会诱发各种身体不适反应与病症。就目前来看，造成新装修室内环境污染的污染物包括：甲醛、苯、挥发性有机物、氨等等，尤其以甲醛污染最厉害[3-4]。

甲醛是具有强烈刺激性气味的气体，挥发周期长达3-15年，装修过程中广泛应用于合成树脂、油漆、涂料、人造板材、人造纤维、壁纸中，常常作为粘合剂大量使用，为第一类致癌物，对人体免疫系统，神经系统，生殖系统都有危害。苯系物一般包括苯、甲苯、二甲苯，其中苯的毒性最大。室内装修过程中常用做涂料、油漆、胶黏剂、壁纸、地毯、合成纤维以及各种装修材料的稀释剂等。苯作为高毒致癌物质对人体危害主要是神经系统及造血系统的损害。总挥发性有机化合物(TVOC)是指室内有机化合物的总和，TVOC主要来源于建筑涂料、装饰材料、家具、烹饪等排放过程的散发。其中建筑涂料、装饰材料包含较多溶剂，包含有甲苯二异氰酸酯、丙烯酸、苯乙烯等等有害物质，在装修后释放大量污染物，会损害人体神经系统，严重会造成眼睛不适、眩晕、呼吸难受、头晕等症状，也会引发免疫系统失调，甚至肝脏损伤。

研究表明，室内装修结束导致甲醛、苯系物、挥发性有机物等污染物浓度较高，危害性大，挥发周期长，严重影响人们身体健康与住宅环境，对于居住后的人们甚至引发一系列呼吸道疾病、过敏性疾病甚至白血病等等，由于建筑物内空气污染、空气交换率很低，以致在该建筑物内活动的人群产生了一系列自觉症状，如：昏睡；乏力；恶心甚至呕吐等身体反应，而离开了该建筑物后，症状又会消退长期居住也可能患有不良建筑综合症(sick building syndrome,SBS)，亦称为病态建筑物综合[5-6]。

为实现对室内空气质量指标控制，国内对于室内空气品质设定了评价标准[7-8]，张婧等人分析了2019 年我国发布的新版GB/T50378—2019《绿色建筑评价标准》，研究表明基于对室内健康舒适与空气品质改善的要求，国内对室内空气品质评价权重占比更多，也对装饰装修建材有害物质限量和种类做出了明确规定[9]。陈凤娜等人研究了温度对于材料甲醛释放有着正向影响关系。目前国内对于新装修室内空气品质研究主要集中在装修时间、湿度、温度以及通风等影响因素对比以及控制研究上，而对于装修结束不同装饰装修材料等污染源对比的影响作用分析较少[10-13]。因此，本文主要创新点在于分析污染源即装修材料的类型及使用量对浓度的影响规律，考虑到检测的室内装修情况各不相同，因此将材料做系统归类划分且符合统计意义，我国严寒、寒冷地区城市住宅室内污染受采暖影响较大，本文对西安市新装修住宅室内污染物浓度进行冬季检测，目的是探究污染物暴露水平现状与温度、湿度、装修费用、通风、绿化、装修材料等因素的关系。以期为后期装修材料选择与室内空气品质改善提供建议。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象的选择

对西安市2019 年新装修住宅进行问卷调查获得装修情况，调研地点主要集中于碑林区、雁塔区、莲湖区、长安区、鄠邑区。现场调查期间，获取了新装修住宅建筑特性（建设年代、房间面积、楼层、地板材料和墙面材料等）和相关的居民生活习性（清洁习惯和通风习惯）等信息，由此获得住户主观评价的信息，并对21户新装修结束3-6个月之内的住宅进行污染物浓度检测和装修情况统计。选取21户因其建设年代、使用面积相近，装修时间相差不大，统计装修数据相似并做了详细汇总。其中同一小区检测相同建筑面积，不同楼层住宅并记录装修材料、装修费用、室内通风与绿化情况。

1.2 取样方法

研究采用长春泰宜康公司开发的多模式室内空气监测仪（分光光度计）。检测甲醛、苯系物、TVOC，误差均≤5 %，检测仪器型号：ZNSK-202K4,包括恒流采样器（流量范围0-1L/min）、分光光度计。采样、检测所使用仪器均定期经国家相关计量院检定，符合我国相关监测标准和技术规范的要求。

1.2.1 选点要求与位置

监测点按照房间面积设置，房间使用面积小于50m2时，设置一个监测点。房间使用面积50-100m2时，设2个监测点。房间使用面积大于100m2时，设置3～5个监测点。当室内有两个及以上监测点时，应取各点检测的平均值作为该房间的检测值。检测室内空气污染物时，现场监测点应距内墙墙面不小于 0.5米，距地面高度0.8～1.5米（图 1）。监测点应均匀布置，避开通风道和通风口[14]。

1.2.2 时间条件与采样条件

检测自然通风的房间时，应提前关闭门窗12小时后进行测量，检测集中空调的房间时，应在空调正常运转条件下进行。每户住宅现场检测和取样3次，并记录采样点温度、湿度及大气压力，测量结果取平均值。现场检测和取样期间为获得室内污染物浓度的真实暴露水平，均要求未入住人员保持正常通风情况，已入住人员保持正常生活习惯[15-16]。

1.3 评价标准

依据我国GB/T18883—2002《室内空气卫生质量标准》，常规性的检测项目有甲醛、苯系物、氨气、总挥发性有机化合物(TVOC)、一氧化碳、二氧化碳、臭氧、氡、可吸入颗粒物(PM10)、菌落总数等，室内空气中污染物的浓度限值分别为甲醛 ≤0.10 mg/m³, 苯 ≤0.11 mg/m³,甲苯 ≤0.20 mg/m³, 二甲苯 ≤0.20 mg/m³ ，TVOC ≤0.60 mg/m³。考虑到新装修主要污染来源，氨气检测数据表明绝大多数新装修住宅均未超标。现场仅检测甲醛、苯以及总挥发性有机化合物。

1.4 评价与统计分析方法

检测完成后对新装修室内空气品质进行客观评价。客观评价使用综合指数评价法，评价模型采用沈氏模式，兼顾最高分指数和平均分指数，使用空气污染指数(API)表示，首先选取甲醛、苯系物、TVOC为评价因子，计算方法如下：

（1）计算i项污染物分指数Pi

式中：为检测污染物浓度，mg/m3；为污染物评价标准值，mg/m3；

（2）计算分指数算术平均值Q

式中：n为检测污染物个数，其他参数含义同前。

(3)综合指数I

式中：其他参数含义同前。

将室内空气质量指数范围进行划分，根据指数大小分为Ⅰ～Ⅴ等级（见表1)。统计数据分析均采用软件SPSS22.0来完成。采用多因素方差分析冬季不同因素以及不同装修情况下对于污染物浓度均值差异在统计学显著性检验。

表1 IAQ分级与评价

2 结果与讨论

2.1 室内污染物总体分布状况

对西安市冬季室内21户污染物检测分析，表2，表3结果表明：甲醛超标检出率为47%，其均值为0.10mg/m3，最大检出值为0.21mg/m3,苯系超标检出率为86%，为西安市冬季新装修室内检出率最高的污染物，均值为0.26mg/m3,最大检出值为0.21mg/m3,总挥发性有机化合物(TVOC)超标检出率为47%，其均值为0.59mg/m3，最大检出值为1.18mg/m3。西安市新装修住宅冬季室内污染甲醛与总挥发性有机化合物（TVOC）超标值较小，均为11户室内未超标，而苯超标严重，超标值较高，未超标住宅仅有2 户。由公式1，根据表4污染物检测结果对新装修室内空气品质评价，结果表明：21户新装修住宅中主要污染物为甲醛4户，苯17户，其中仅有2户空气品质评价为清洁，适宜居住；轻度污染有6户，其中1户主要为甲醛污染，5户为苯污染；中度污染有3户，其中1户主要为甲醛污染，2户为苯系物，重度污染有8户，均为苯污染严重。

表2 冬季新装修室内污染物总体分布状况

表3 通风前后有害物质检测结果

表4 冬季新装修室内空气品质评价

2.2 室内污染物浓度与影响因素关系

统计检测湿度、温度为实时数据；装修时间均为 2019年3月至10月期间内，使用面积为100m2左右。21户住宅均未进行入住，以自然通风为主，装修费用分为：10～15万，15～20万，20万以上；绿化以株计算，分为：10株以下，10～20 株，20株以上；通风检测以密闭检测结束后3小时通风检测为准。利用相关分析去研究甲醛, 苯, TVOC分别和湿度、温度、费用、绿化、通风共5项之间的相关关系（见表5），使用Pearson相关系数去表示相关关系的强弱情况，分析可知：冬季新装修室内污染物甲醛、苯、TVOC与湿度之间均呈现出显著性(p<0.05)，相关系数值分别是 0.468 、0.463 、0.708。意味着三种污染物浓度与湿度之间有着正相关关系。其中TVOC与湿度显著性最高（p<0.01）。郭艳、何伦发等人研究表明不同相对湿度污染水平无差异，这与其研究结果不一致。将湿度作为自变量，而将TVOC作为因变量进行线性回归分析，模型R方值为0.502，意味着湿度可以解释TVOC的 50.2 % 变化原因。对模型进行F检验时发现模型通过F检验(F= 19.117，p<0.05)，也即说明湿度一定会对TVOC产生影响关系，以及模型公式为TVOC=-1.361 + 0.055×湿度。最终具体分析可知：湿度的回归系数值为 0.055 (t=4.372，p<0.01)，意味着湿度会对TVOC产生显著的正向影响关系。同时，通风对甲醛（p<0.01）以及TVOC(p<0.05)也有显著影响，通过配对t检验分析，具体对比差异可知，密闭12小时检测甲醛的平均值0.95mg/m3，会明显高于通风后检测甲醛的平均值0.03mg/m3。TVOC的平均值0.59mg/m3，会明显高于通风后检测TVOC的平均值为0.12mg/m3。

表5 室内污染物浓度与影响因素的相关关系

测试前未考虑室外污染物对室内的误差影响，但整体测试结果与其他通风净化效应的研究结果一致[17]。而温度, 费用, 绿化与污染物浓度并不会呈现出显著性。与其他研究结果存在差异，原因主要为：冬季采暖期室内温度相差不大，且测试期间西安市试行低温供暖，因此室内污染物与温度未呈现显著性[18]。而对于不同新装修室内部分居民冬季使用加湿器，造成冬季室内湿度存在差异。绿化与污染物浓度无显著相关性，因为检测住宅使用面积为80～100 m² ，绿植样本少约10株左右，且植物种类、生长情况、植株大小均不相同，密闭12小时后检测短期净化效果不明显，导致实际效应没有显示出来，分析结果具有偶然性，存在不足之处。

2.3 室内污染物浓度与装修材料关系

利用多因素方差分析地板装修材料、墙面装修材料、家具、净化设施,共 4项对于甲醛、苯及TVOC的差异关系，表6分析可知。

表6 冬季新装修室内污染物浓度与装修材料的相关关系

对甲醛而言，地面装修材料、家具2 项均对甲醛没有明显差异关系。墙面装修材料不同会对甲醛产生显著性差异关系(p<0.05)，使用壁纸壁布进行装修,甲醛超标率为77.8%,均值为0.13 mg/m3，主要原因为壁纸壁布使用大量胶合材料，这些胶合材料以甲醛为主要成分向室内环境散发，使用环保漆料甲醛超标率为28.6%，均值为0.06mg/m³。而使用其他装修材料如：石灰、腻子，其超标率仅为5%家具材料装修情况虽然没有明显差异性，但可以看出使用合成板材为主的住宅比使用实木为主的住宅甲醛超标率与平均浓度更高，主要因为部分住宅对于合成板材有害限量及标准不了解，板材使用较多的是密度板、胶合板、大芯板，其中含有脲醛树脂遇热分解时会释放大量游离甲醛,杨叶等人研究也证明湿度或温度的增加会促进板材中的甲醛释放；对于室内净化设施，使用空气净化器比活性炭处理及未处理甲醛的房屋超标率较低，但由于使用空气净化器家庭仅有3户，其结果存在偶然性[19-20]。

对苯系物而言，地面装修材料、墙面装修材料、净化装置3项并不会对苯产生差异关系[21]。而家具选材不同都会造成苯超标率高，产生显著性差异(p<0.01)，实木家具苯超标率为71.4%，均值为0.17mg/m3，合成板材家具苯超标率为83.3 %，均值为0.43mg/m3，主要原因是住宅装修过程中多数住宅没有考虑空间承载量与通风量，定制板材使用率高，其中主要是细木工板、胶合板、刨花板与中密度纤维板。这些材料使用的木器漆、胶粘剂中含有大量苯、甲苯、二甲苯、游离甲苯二异氰酸酯、挥发性有机化合物等有害物质[22]。且21户室内受试者主观评价中，合成板材家具表面溶剂型木器涂料气味均较大，身体刺激反应较明显[23]。

对总挥发性有机物而言，家具选材不同也会呈现出显著差异(p<0.01)，实木家具超标率低于合成板材家具。主要原因为TVOC具有强挥发性,部分住宅装修过程使用了大量合成板材，合成板材含有油漆、涂料与胶黏剂较多并且是TVOC主要来源，因此超标率及浓度均值较高[24]。

3 结语

新装修室内有害污染物要从装修前期就严格控制，室内设计前要结合绿色环保装修理念，考虑室内通风量与空间承载量，平衡装修费用前提下优先选择绿色装修方案，尽量选择符合国家有害物质限量标准的绿色装修材料，购买时要注意有害物质含量，倡导新型绿色建材，严格控制施工人员素质，优先选用污染小、影响小、少毒环保的施工工艺，对于家具材质、胶合剂、涂料、美缝剂等污染物含量较高材料合理控制使用量。对于壁纸壁布以及大型家具等新材料可以进行通风及净化处理后再进行装饰装修，对于家居用品如：合成纤维、合成橡胶、塑胶制品等，定期进行清洁、晾晒。可以选择夏季高温高湿装修季节装修，有利于污染物扩散，同时在住宅装修结束以后，通风对甲醛降低有显著影响关系，经常保持开窗通风可以有效减少室内有害气体浓度，装修结束利用空气净化器和绿植净化有害物质，常用净化绿植有：吊兰、虎皮兰、绿萝、白掌、千年木等，室内污染严重时可以使用活性炭吸附或光触媒、甲醛捕捉剂进行降解，待有害气体检测合格之后再选择入住。