室内空气中的甲醛检测及去除技术的应用与展望

傅凯文，温颖星，喻 珊

（新余钢铁集团有限公司，江西 新余 338000）

引言

甲醛是一种常见的室内环境污染气体，日常生活中易被人们忽视。长期暴露在甲醛含量超标的环境中，各类疾病的患病率会明显上升，对人体健康带来严重威胁。因此，我们应加强对室内空气甲醛含量的检测，要保证其含量处于正常标准范围内才可以投入使用。而甲醛去除技术，除了常见的植物净化方法外，物理法、化学法也得到人们的广泛关注，进而可以有效减少甲醛污染的危害，打造健康宜居的建筑室内环境。

1 甲醛的危害

甲醛具有活泼的化学性质和生物性质，在常温状态下为气体，具有刺激气味且易溶于水和乙醇。《室内空气质量标准》（GB/T 1883—2022）[1]中将甲醛列为主要控制的化学污染物之一。调查显示，甲醛对人体的危害主要包括以下几方面。

1.1 致癌性

甲醛日常可存在于室内空气中，受到复杂环境影响还会形成自由基和反应中间体，刺激毒性化合物的形成，具有致癌性与致畸性。

1.2 致敏性

作为一种环境致敏源，不同浓度的甲醛所产生的致敏效应也存在差异，甲醛质量浓度在0.12～0.25 mg/m3范围内可产生刺激性气味；在2.5～6.2 mg/m3范围内可使人出现咳嗽、打喷嚏等反应，受甲醛影响的过敏性接触性皮炎患者比例达到17.82%。

1.3 对神经系统造成危害

人体处于含有甲醛的密闭环境中，会出现头晕、记忆力衰退等症状，还会促进帕金森症等病症的产生与发展。

1.4 破坏人体免疫系统

甲醛会对人体细胞功能及部分免疫分子造成影响，进而危害人体免疫系统。表1为不同质量浓度条件下甲醛对人体健康的危害。

表1 不同质量浓度条件下甲醛对人体健康的危害

2 室内空气中的甲醛检测技术

在日常生活中，引发室内甲醛污染的因素十分多样，主要包括室内装修材料和家具、厨房烹调油烟、违法添加甲醛的食品以及消毒剂、防腐剂等生活用品，为控制甲醛对人体的不利影响，我们应加强甲醛检测技术的应用。

2.1 甲醛检测技术的 类型

《室内空气质量标准》（GB/T 1883—2022）[1]对常见的甲醛检测技术及相关检测方法与参数做出了明确规定，主要包括以下三种技术。

2.1.1 酚试剂分光光度法

酚试剂分光光度法是一种常见的甲醛化学检测技术，其检测原理是通过酚试剂吸收室内空气中的甲醛，发生反应后产生嗪，嗪与酸性溶液中的高铁离子可进一步出现氧化作用生成蓝绿色化合物。酚试剂分光光度法对检测环境条件要求不高，室温条件下15 min即可完成检测，将检测结果同标准进行对比可得到室内空气中的甲醛浓度。酚试剂分光光度法具有操作简便、灵敏度高等优势，但其检测结果一定程度上会受到温度影响。

2.1.2 电化学法

通过电化学法进行甲醛检测，是通过分析化学反应产生的电流、电位、电量来判断相应的检测物浓度。用于室内空气甲醛检测的电化学法主要包括极谱法和电位法，其中前者是对电流-电压曲线进行分析，观察峰电流与甲醛含量的关系来进行浓度检测；后者是通过膜电极实现碘离子电极跟踪，完成对微量甲醛的测定。

2.1.3 高效液相色谱法（HPLC法）

高效液相色谱法是通过甲醛与衍生化试剂进行甲醛浓度测定，在甲醛检测中得到了十分广泛的应用，具有操作简单、精确性强等优势。

2.2 甲醛检测实验分析

本文以酚试剂分光光度法为例，进行甲醛检测实验分析。实验原理为通过酚试剂吸收甲醛生成嗪，再与酸性溶液中的高铁离子反应形成蓝绿色化合物，借助分光光度计测定吸光度，得到具体的甲醛浓度。实验中需要的仪器包括分光光度计以及双气路恒流大气采样仪；实验试剂包括100 μg/mL环境甲醛标准溶液，1 μg/mL甲醛标准溶液。将0.106 9 g酚试剂用水稀释至100 mL作为吸收原液，将5 mL吸收原液用水稀释至100 mL作为吸收液，将0.1 mol/L盐酸加水稀释至250 mL，将1.045 0 g硫酸铁铵通过0.1 mol/L盐酸溶解稀释至100 mL。

完成仪器及试剂准备工作后，正式进行甲醛检测实验。进行5 mL吸收液采样，流速为0.5 L/min，采样时间为20 min，共计完成6次采样；完成采样工作后在其中加入0.4 mL硫酸铁铵溶液，等待15 min进行吸光度测量，根据测量数据完成标准曲线的绘制[2]。吸光度标准曲线公式表示为式（1）：

取曲线斜率倒数Bs，进行甲醛浓度计算，其公式表示为式（2）：

式（2）中C表示的是室内空气甲醛浓度；A1表示的是吸光度；V表示的是标准采样体积。值得注意的是，酚试剂分光光度法在操作上虽然比较便捷，但样本保存时间只有24 h，同时其检测结果易受到醛类物质影响，造成数据偏高的情况。

3 室内空气甲醛去除技术

3.1 物理甲醛去除技术

3.1.1 净化法

净化法主要是通过通风换气来去除室内甲醛，实现室内空气置换，具有操作便捷、绿色环保的优势。在此期间，甲醛去除的效率与效果很大程度上受到换气率影响，因此除了通过自然通风，还可以采用一定的空气置换装置达到提高换气率的目的。例如，将通风与光催化剂镀膜窗有机结合应用于甲醛去除，以流体力学为原理，兼顾甲醛的连续释放与瞬态释放，大大优化了甲醛的去除效果。相较于传统的自然通风，该方法的应用可以进一步降低甲醛平均浓度，最多可达到27%。然而值得注意的是，由于甲醛释放是一个长期持续性的过程，因此该方法也具有周期长、起效慢的弊端，室内空气甲醛浓度降低至安全标准需要6个月以上的时间。

3.1.2 吸附法

吸附法也是去除室内甲醛较为常见的方法之一，其主要通过活性炭完成气体吸附，凭借其在孔隙结构与比表面积上的优势，促进吸附效果的提升。然而使用活性炭进行气体吸附要求其沸点要在0 ℃以上，考虑到甲醛的沸点相对较低，有必要对活性炭吸附技术进行改良，以得到良好的甲醛去除效果。除改良吸附剂性能以外，还可以加强对活性炭纤维、金属有机骨架等新材料的应用。例如从Zn基金属有机骨架中分离出含有Zn的石墨碳，其吸附能力可达到传统活性炭的736倍，甲醛吸附性能也得到显著优化；再比如通过提取木质纤维素生物质作为活性炭，进一步扩大其比表面积，可更好地发挥有机物去除作用。

3.2 生物甲醛去除技术

3.2.1 植物净化法

植物净化法是借助绿色植物的吸附能力达到去除甲醛的目的。绿色植物吸收甲醛后，甲醛可溶解在水中或通过气孔进入植物叶片，在植物毛细管扩散作用下，甲醛可实现向二氧化碳的转化或直接完成代谢。除通过酶促反应实现甲醛代谢外，绿色植物还可以通过氧化还原反应去除甲醛。研究表明，植物中的氧化性物质可以作为甲醛分解的主要机制，通过提取相关物质可以提升对甲醛的消散能力。与此同时，植物不同位置对甲醛的消除作用也存在差异，效果最显著的为植物根部。甲醛去除效果与代谢效率还会在一定程度上受到植物种类、光照强度等因素的影响，因此单纯通过植物去除甲醛，效果具有一定的不稳定性，容易受到植物自身及环境条件的影响。

3.2.2 微生物法

微生物法是通过微生物作用完成甲醛代谢，主要包括同化反应和异化反应，相较之下，异化反应的应用更为常见。现阶段，常见的应用于甲醛去除的微生物包括芽孢杆菌、乳杆菌、甲基营养菌等，在微生物脱氢酶影响下，甲醛可以转化为甲酸，再降解为CO2和H2O。微生物净化甲醛的主要形式有两种，一是甲醛进入到土壤环境中，完成土壤气体与外部空气的置换，发挥土壤颗粒的吸附作用达到去除甲醛的目的；二是通过叶片吸收空气中的甲醛，甲醛从茎部运输至根部，由根际微生物进行甲醛降解。

3.2.3 综合应用

单纯的植物净化与微生物法在去除效果上皆存在一定弊端，考虑到微生物植物修复过程可以增强植物吸收室内污染物的能力，因此当前更多地将两种方法结合起来实现综合应用，以更好地降低室内甲醛浓度。例如，植物与微生物相结合的甲醛去除技术，是将微生物添加到植物根际，大大增强植物对甲醛的去除能力，效果明显好于单纯的植物净化方法。在实验研究中，研究人员将绿蚜假单胞菌添加到绿萝、吊兰等植物根际，同时放入活性炭增加吸附表面，将5×10-6的甲醛释放至1 m3环境下，观察甲醛去除效果。实验结果表明，在植物与绿蚜假单胞菌的协同作用下，甲醛吸附能力得到显著增强，两种方法的综合应用取得良好成效。

3.3 化学甲醛去除技术

3.3.1 光催化法

光催化法去除室内甲醛的原理是将甲醛吸附在光催化剂表面，在光照作用下将O2和H2O转化为自由基，通过氧化反应将甲醛转化为甲酸，最后降解为CO2和H2O[3]。光催化法在应用过程中，甲醛去除效果直接受光催化剂性能的影响，因此选择合适的光催化剂成为其中的关键环节。现阶段，TiO2作为光催化剂得到了广泛关注，凭借其在抗光腐蚀性、光催化氧化能力方面的优势，可取得良好的光催化效果。作为一种N型半导体氧化物，TiO2可受到电场作用影响，实现自由基吸附。值得注意的是，单独使用TiO2时往往难以取得良好的甲醛去除效果，因此可以借助离子掺杂、异质结构建等改性技术来提高甲醛去除效率。

3.3.2 负离子净化法

负离子净化法去除甲醛的原理是通过直流高压电放电产生负离子，这部分负离子具有很好的吸附和氧化作用，因此可以吸附室内空气中的甲醛。当前，在实际应用该技术时，可利用风扇帮助负离子扩散，以达到更好的甲醛吸附效果。例如，可以以负离子净化法原理为基础设计室内空气净化装置，同时将催化和物理吸附方法融入其中。负离子吸附作用可以强化甲醛去除效果、加快降解速度，同时还具有高效、节能、无污染等优势。

4 室内空气中的甲醛检测及去除质量保障措施

4.1 合理设置检测点

在进行室内空气甲醛检测的过程中，往往受到空气流速、温湿度等因素的影响，造成检测数据存在差异。针对这一情况，相关人员应设置合理的甲醛检测点，确保检测结果的可靠性与准确性。设置甲醛检测点应加强对以下要点的关注：一是注重检测点的代表性，在遵循国家标准及相关行业标准的基础上，综合考虑建筑室内整体结构，确定合理的检测点位置与数量，保证甲醛检测的代表性和全面性。通常情况下，室内甲醛检测点设置情况如表2所示。二是注意消除不良影响，尽可能不使甲醛检测结果受温湿度、光照等因素的影响，提高检测数据的可靠性和准确度。

表2 不同室内面积的甲醛检测点设置个数

4.2 规范技术应用流程

一般来说，室内甲醛检测与去除流程为设置检测点、采集样品、样品管理、数据分析、技术应用等。为提升检测及去除效率，我们应加强对各个环节的把控，消除可能的不良影响。在此过程中，相关人员应树立全过程的管控理念，对其中的各个环节与具体细节进行严格落实，针对可能出现的问题制定应急方案，保证甲醛检测及去除工作的有序推进。

4.3 提高操作的科学规范性

室内环境空气甲醛检测及去除对精确性的要求较高，其技术应用效果会受到操作方法、操作流程规范性的影响。因此相关技术人员应注重对操作过程的把控，结合专业知识优化操作方法。例如，通过化学方法去除甲醛时，技术人员需要掌握相关仪表和设备的使用操作方法，根据室内环境实际情况对细节进行把控，以促进技术应用效果的提升。与此同时，在进行室内空气甲醛检测的过程中，还应不断开展技术创新与优化升级，同时实现多元化方法的综合应用，有效提升甲醛检测与去除的效率和效果，实现对室内环境空气质量的精准化控制，为人们的身体健康和生命安全提供保障。

5 结语

综上所述，面对日益严峻的室内环境空气质量污染现象，我们在加强甲醛治理的同时，还要通过多元化措施减少其对人体健康的不利影响。在此过程中，相关人员应做好室内空气甲醛含量检测和控制工作，借助便捷高效的甲醛检测技术为甲醛治理提供数据支持；同时科学应用物理法、化学法、生物法等实现甲醛去除，充分发挥不同技术方法的应用优势，确定甲醛综合治理的发展方向，促进室内环境空气质量的提升。