木质材料对室内空气品质影响的概述

赫 亮

(辽宁省林业科学研究院，辽宁 沈阳 110032)

木材是传统建筑装饰材料，在历史的长河中留下瑰丽的色彩。木材具有美丽的花纹、独特的色彩，装扮美丽居室，同时又具有独特的感觉特性(视觉、听觉、触觉、嗅觉等)、环境学特性(隔音降噪、调节温湿度、调节光环境)、物理力学性质和防火预警性等特有的性能，是四大材料(钢材、水泥、木材和塑料)中唯一可再生的环境友好型资源，在现代居室装修中倍受青睐[1]。随着科技的进步和生活水平的提高，木材的需求量更大，大径级优质珍贵木材资源匮乏，因此刨花板、纤维板、胶合板等木质复合材料产业飞速发展，成为现代居室装修装饰的主力军，由此导致木质材料对室内环境的作用趋势发生根本性转变。居室环境，尤其是室内空气质量直接关系身心健康。木质复合材料在生产过程中加入多种化学物质，在使用过程中释放出一些可挥发性有机化合物，其中有些物质有味道，可被人体感受到，还有一些是没有气味的，但会对人体产生毒害作用。因此，总结木材及木质复合材料对室内空气品质影响的研究工作，为打造健康居室、提高公众认知度、保护人体健康提供参考。

1 木材对室内空气质量的影响

在新建木结构家居环境中，木材气味是室内气味的主要组成，主要来源于木材抽提物中的挥发性有机化合物，如萜烯类化合物、醛类化合物、酚类化合物等。木材中的抽提物经过溶剂萃取、提纯后可制成精油，具有除臭、杀虫、杀菌、改善室内空气气味和保健等作用。针叶材精油含量较高，具有显著的抑菌作用。侧柏的精油具有较强的抗霉菌活性和抑制枯草芽孢杆菌的作用，圆柏精油对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌具有抑菌效果，红松、白松、枞树等的精油也具有较强的抑细菌作用[2]。杉木和杉木阴沉木精油具有防腐、防蚁等作用，当杉木精油达到160 mg·L-1的浓度，白蚁死亡率高达100%；当杉木精油浓度降低至50 mg·L-1时，白蚁的趋避率超过57%[3-4]。由此可见，对木材起到保护作用是木材中的精油成分，研究显示：石油醚抽提物具有很强的耐腐抗菌性，反-肉桂醛和顺-甲基异丁香酚等精油成分具有强抗菌活性[5]。木材释放的气味有利于身心愉悦和身体健康。花柏装饰装修居室，散发出来的松烯类化合物具有浓郁的香味，且可以起到驱蚊的作用；柏木精油中的倍半萜醇类化合物具有调节自主神经系统活性的作用，小鼠嗅闻柏木醇后，能够减少焦虑行为[6]；桧木精油对慢性咽炎有一定疗效，分析可能与其降低血清炎症介质的水平有关[7]；金丝楠木精油可以抑制前列腺癌症细胞生长，促进癌细胞凋亡，其中效果最显著的是阴沉金丝楠木精油[8]；松木精油有消炎、镇静、止咳等作用；白桦精油有抗流感的作用；银杏精油对治疗高血压有效。

综上所述，用木材建造、装饰和装修居室，不仅可以营造良好的木质视觉、触觉、听觉特性，调节室内温度、湿度等微气候，更重要的是通过精油散发可以起到改善嗅觉感受、抑制环境细菌、保健身体健康等作用。

2 木质复合材料对室内空气质量的影响

混凝土、煤渣、大理石、花岗岩等建筑装饰材料在使用过程中会释放出放射性元素——氡，产生强度较高的γ辐射，具有极大的致癌风险。木质复合材料是以木材为基质的天然有机复合材料，不会产生放射性元素和辐射，但是由其产生的室内空气污染问题同样危害人体健康，不可忽视。木质复合材料会散发出大量的甲醛、芳香族物质(苯、甲苯和二甲苯等)和其他挥发性有机化合物，释放过程长达十几年，甚至是几十年，尤其是低档材料污染更为严重。研究显示，室内可见检测到的挥发性污染物达300多种，其中最常见、危害最大的是甲醛、挥发性有机化合物、苯系物。

2.1 甲 醛

室内空气中的甲醛主要来自于木质复合材料、油漆和涂料等，对呼吸道、肾脏和皮肤具有毒害作用，国际癌症研究所将其列为可疑致癌物质。甲醛具有刺激性气味，若环境中存在高浓度甲醛，可以被感受到。当环境中甲醛浓度很高时，易发生急性中毒和呼吸道疾病，伴有咳嗽、流泪、流鼻涕等症状；当持续慢性吸入低浓度甲醛时，会产生头痛、无力、失眠等症状[9]。长期暴露于甲醛下，会引起白血病、染色体异常等疾病，尤其是对孕妇和儿童危害更大。对234户装修未满1年、未居住的住宅内甲醛污染状况进行调查，甲醛超标率为66.00%，其中次卧和主卧超标率较高，分别为63.69%和53.00%，主要来源于室内衣柜和床头柜中甲醛的释放[10]。木质复合材料释放的甲醛源于生产人造板使用的胶黏剂，在使用过程中，人造板材产品中残留的和未参与反应的甲醛会逐渐向室内释放，且在不同的环境条件下(通风量、环境温度、环境湿度)，甲醛的释放速率差异显著。国内外学者对降低人造板中甲醛释放量做了大量的研究，例如使用低摩尔比脲醛树脂、三聚氰胺树脂等改性树脂，使用不含甲醛的异氰酸酯树脂、豆胶、蛋白胶等，在人造板生产过程中添加甲醛捕捉剂等，使用过程中采取氨水擦拭、真空防治或高温加热等方法，在一定程度上降低人造板的甲醛释放量。

2.2 挥发性有机化合物

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)是指沸点在 50～260 ℃的易挥发性有机化合物，包括烃类(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃等)、醛类、酮类、醚类、酯类、醇类和酸类7类化合物， 是室内外空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。室内的VOCs主要来自于木材、木质复合材料、木器漆组成的地板、家具、门、窗等室内装饰构件，窗帘、地毯、壁纸、烟草等也会释放出VOCs，但木质复合材料和油漆依然是主要贡献者。由于VOCs种类繁多、成分复杂，因此其毒害作用更应引起关注。长期居住于VOCs浓度超标的环境中，会导致“病态建筑综合征”。对234户装修3～12月后未居住的住宅内总挥发性有机化合物(TVOC)的污染状况进行调查，其中73%的住宅TVOC超标，不同功能房间TVOC浓度差异显著，贡献最高的是衣柜、床头柜和书柜等家具[10]。室内VOCs不仅危害人体健康，也是室内异味的来源。以三聚氰胺饰面刨花板为例，利用气相色谱-质谱-嗅觉测量技术研究VOCs释放特性和气味，其中芳香族化合物和酯类化合物是主要气味物质，芳香族化合物呈现植物芳香，而酯类化合物呈现果香味；随着时间推移，气味结构发生改变；气味强度变化与TVOC浓度没有直接相关性，因此以气味大小判断室内空气是否合格是没有根据的[11]。为了避免 VOCs对人体健康产生不良影响，不仅要制定国家或行业标准，对室内装饰的木质材料的VOCs释放量加以限制和规定，改进产品生产工艺，同时还要加强对绿色木质复合材料产品的研究和开发。

2.3 苯系物

苯系物(BTEX)属于芳香族化合物，是室内空气中的主要污染物，常见的主要是单环芳香烃，如苯、甲苯、乙苯和二甲苯(邻、间、对)等。苯系物属于VOCs，由于苯系物对人体的神经系统和免疫系统毒害作用较大，且不为公众所关注，因此苯系物的毒害作用更值得特别关注。长期暴露于苯系物环境中，致癌几率较高，世界卫生组织国际癌症研究机构将苯、联苯胺、苯并[α]芘确定为一类致癌物。对78例接触苯及苯系物的从业者的血常规进行调查，发现苯及苯系物将会导致血常规的淋巴细胞比率、血小板计数水平异常，影响从业者健康[12]。67例0～14岁确诊初发白血病儿童尿液中苯、甲苯和二甲苯代谢物(苯系物暴露指标)与急性淋巴细胞白血病的相关性进行研究，发现病例组苯系物的保留浓度高于对照组，具有统计学意义[13]。苯系物主要来自于生产木质复合材料所用胶黏剂和涂饰用木器漆的溶剂等，在对4家商场和3个体育馆不同功能区域的苯系物污染水平测试中发现，苯系物主要受装修材料影响[14]。对无锡市30家企业共86间装修后的办公室内苯系物进行抽查，发现甲苯超标率为3.5%，二甲苯超标率为36%，二甲苯超标4倍以上的为17.4%，分析原因是装修材料不环保、通风时间不足和空调的使用[15]。

3 室内木质材料表面装饰对室内空气影响

为了保护木材或木质复合材料，提高材料美观性、防潮性、尺寸稳定性，表面装饰必不可少。对于实木产品，主要是木器漆涂饰，对于木质复合材料，常用的饰面材料有薄木、三聚氰胺浸渍胶膜纸、PVC和木器漆等。经过表面二次处理后，材料的甲醛和VOCs释放特性发生了改变，不同的饰面处理，产品的环保性能差别显著。卢志刚[16]等采用多种VOC共存评价方法，基于危险等级化合物的单体浓度及单体职业接触限值等指标，评价了不同饰面刨花板的危害性，其中三聚氰胺饰面刨花环保性能最优，而后是PVC饰面刨花板，水性漆饰面刨花板的评价结果超过了接触限值，环保性能最差。通过对油漆饰面刨花板苯系物释放特性及对健康影响的研究发现，PU漆饰面刨花板和水性漆饰面刨花板分别释放出15种和12种苯系物，苯系物释放量对暴露人群无明显致癌风险，但苯达到致癌风险上限，因此室内漆饰板材的主要控制物仍是苯系物[17]。这是因为油漆是将树脂类有机高分子化合物溶于有机溶剂中制成的，有机溶剂多以苯、甲苯、酮、醇等为主，在喷涂木质材料表面后，溶剂不断挥发，导致室内苯系物、酮、醇等挥发性有机化合物超标。家具油漆中常用聚氨酯漆，其主要成分为二异氢酸甲醛酯，是典型的致敏物，易引发支气管炎或哮喘等。目前，家具行业正在加快新的涂料和涂饰工艺的研发和使用。具测算，使用1 t油性涂料将产生0.82 t VOCs，使用同量水性涂料只产生0.10 t VOCs，使用光固化涂料(UV)VOCs释放量降至0.05 t。水性丙烯酸涂料贴面刨花板VOCs释放浓度、化合物数量和气味强度均低于硝基涂料贴面刨花板，更适合作为刨花板的饰面漆[18]。2016年7月13日，国家工业和信息化等部委将减少涂料行业列入VOCs减排重点行业，到2018年低(无)VOCs的绿色涂料比例要达到60%以上，并写入到《重点行业挥发性有机物削减行动计划》中[19]。

4 防治木质材料对室内空气污染的措施

4.1 装修方案

一是选择符合国家或行业标准的木材制品，关注产品甲醛及VOCs释放指标；二是在室内设计中，合理使用木质复合材料，尽量减少室内木质复合材料暴露面积占室内空间体积的比例，即承载率；三是选用封闭效果好的饰面材料装饰的木质复合材料，提高饰面材料对甲醛和VOCs的封闭效果。

4.2 通 风

甲醛和VOCs的扩散分为快速释放阶段和稳定释放阶段，在快速释放阶段气体交换率起关键作用，因此室内通风换气是降低室内甲醛和VOCs最有效、最经济、最环保的方法。通过自然通风或换气装置2个月后，新装修宾馆室内甲醛浓度下降60%～80%[20]。对454户装修超过一年的儿童卧室中甲醛和苯系物浓度与室内温湿度计通风量的关系进行研究，发现室内通风量对甲醛和苯系物的影响作用强于室内温湿度变化[21]。

4.3 植物净化

利用室内植物的光合作用对甲醛和VOCs进行生物降解是净化室内空气的方法之一。不同的植物对不同物质的净化能力差异显著，吊篮、华叶万、年青合果、芋香兰等植物对甲醛的降解效果较好，研究显示：过氧化酶的浓度与植物降解甲醛的能力成正比，这一指标是寻找净化甲醛植物的新方法和途径[22-24]。在考察植物净化能力的同时，也应关注植物对甲醛的污染的生理抗性。在较高甲醛浓度环境下，植物细胞内自由基的累积会引发膜脂过氧化，降低植物的耐受性，研究显示：绿萝、吊兰、芦荟、橡皮树在 6 h内对 2.8 mg·m-3的甲醛具有一定的抗性[25]。学者对VOCs的植物净化作用也做了一些研究，如菊花、常春藤和铁树可吸收苯；菊花和万年青可吸收三氯乙烯；月季、蔷薇和虎尾兰可以吸收80%以上的多种有害气体[26]。

4.4 吸附法

吸附法是净化甲醛和VOCs常用方法之一，机理是通过吸附剂将空气中的甲醛和VOCs选择性分离出来，不同的吸附剂对空气净化作用差异显著，常用的吸附剂有活性炭、分子筛、沸石、活性氧化铝等[27]。在室内放置一些活性炭，可以吸附室内空气中的大分子有机物，如苯、醛和氨等，同时也能消除家具的异臭异味等。空气净化器也是利用吸附原理减少室内有害气体浓度累积，利用负压风道系统及气象色谱法测定空气净化器对苯系物的过滤效率，对苯、甲苯、对(间)二甲苯和邻二甲苯的过滤效率分别为41.52%、44.02%、43.27%和42.5%[28]。