室内设计新装修环境空气污染物动态变化特征研究

薛婵

摘要：室内新装修环境空气污染物浓度含量超标，人类在此环境下长久居住会出现心脏、神经系统、眼部等疾病，严重威胁居民身体健康。为此，提出一种可明确室内设计新装修环境空气污染物动态变化特征的方法。根据室内空间面积及布局确定采样点数量、位置及其频率，使用乙烯丙酮分光光度、毛细管气相色谱等方法监测1-8个月室内空气中甲醛、苯、苯系物、TVOC、NH3污染物浓度含量。测试结果表明：室内设计新装修环境中甲醛、苯、苯系物、TVOC、NH3污染物浓度高，会随着时间增加浓度逐渐减小，直到8个月后各污染物趋于平稳，浓度符合国家标准，才适合入住。

关键词：室内空气；甲醛浓度变化；苯系物；浓度含量；TVOC

中图分类号：X501 文献标志码：B

前言

室内新装修环境产生污染的原因诸多，如建筑材料、装饰品、涂料、胶粘粘合剂、增白剂等，大幅度增加室内空气污染物浓度。其中，具有挥发性有机污染物TVOC、甲醛、苯、苯系物、NH3是室内空气主要的污染物。居民长时间在室内空气污染物超标环境下，对居民身体健康造成不同程度的威胁，即甲醛、NH3会损害人体呼吸道等；TVOC危害不亚于中毒气体，严重威胁居住者生命健康及寿命。

张莉萍等人选取9个室内房间作为研究对象，对房间内的甲醛、苯系物等污染物实时监测，通过时间序列、相关性分析方式得出空气污染物特征，且浓度随着时间增加浓度含量逐渐减少；张兰兰采用外标法建立室内新装修环境空气污染物检测模型，使用气相色谱仪与热解析仪检测室内污染物浓度含量，通过相关系数法得出污染物随时间变化特征。

为了能够更加精准掌握室内空气污染物状态信息，提升室内空气质量，降低甲醛、苯系物、TVOC、NH3空气污染物对居住者健康危害，对室内设计新装修环境空气污染物动态变化特征分析。采用回归线方程、气相色谱法、酚盐分光光度法检测空气1-8个月甲醛、苯、苯系物、TVOC、NH3浓度含量。

1 研究内容与方法

1.1 研究对象

随机选取某市1户南北通透户型，共215 m2。其中，南卧45 m2，北卧36 m2，书房28 m2，露台10m2，客厅57 m2，主卫9 m2，卫生间10 m2，厨房20m2。对其进行装修后1个月、2个月、4个月、6个月、8个月的室内空气中污染物跟踪监测。

1.2 采样相关设定

室内设计新装修环境空气的气体采样是检测TVOC、甲醛、苯系物、NH3污染物浓度含量第一环节，采样结果直接决定检测结果的精度，为此对室内环境空气采样设定如下：

1.2.1 采样点的数量

为了能够真实展现出室内设计新装修环境空气TVOC、甲醛、苯系物、NH3的真实浓度含量水平，则采样点的个数按照监测室内设计新装修面积大小与现场实际情况而设定的。0 - 40 m2设置一个采样点，41 - 80 m2设置2个采样点，南卧、北卧、书房、主卫、卫生间分别设置1个采样点，客厅设置2个采样点，露台属于室外则不同设置采样点，总共7个采样点。

1.2.2 采样位置

每个采样点位置应该远离通风口。除了客厅以外每个房间面积介于0 -40 m2范围内，则采样点直接设置在中心，由于客厅介于41 - 80 m2范围内，则将2个采样点分别设置在客厅上部分、下部分，中心处。

1.2.3 采样高度

采样高度与居住者呼吸带高度相同。一般高度设置在1.3 m高度。

1.2.4 采样频率

根据室内新装修环境空气质量标准准则要求TVOC、甲醛、苯、苯系物、NH3浓度为1小时平均值，则采样时间选在8：00 -17：00时间段内，采样期间不开窗户，连续采样1小时。采样过程中需要将样本的相对误差控制在10%之内。

1.3 室内设计新装修环境空气污染物检测算法

1.3.1 甲醛

1.3.1.1 检测方法

甲醛选用检测方法为乙烯丙酮分光光度化学方法，测试波长为413 nm。

1.3.1.2 甲醛检测仪器

T6紫外可见分光光度计，甲醛标准溶液，DDY-1.5D智能大气采集仪，HTC -1电子温湿仪器，ACCU数字大气压力器，8 mL气泡吸收管，甲醛显色剂等。

1.3.1.3 甲醛检测计算过程

利用回归线，建立甲醛浓度或质量与吸光度之间的数学关系，实现甲醛的检测过程。通过回归方程，根据检测到的吸光度值来推算甲醛的浓度，从而实现对甲醛含量的监测和检测。确定其相关系数值、斜率值、截距值，分别为0. 999、0.02、0.004，求解甲醛浓度，整个计算过程为式（1）：

其中，P描述甲醛采样时大气压力值；V、t分别描述检测时采样溶液体积及温度；C表示甲醛浓度值；V1描述标准状态下吸收溶液总体积值；A即为吸光度；A1是空白吸光度；a、b则为回归曲线的截距、斜率值。

1.3.2 苯及苯系物检测

1.3.2.1 检测方法

苯及苯系物选用毛细管气相色谱检测方法。

1.3.2.2 苯及苯系物检测仪器

AGILENT 7890N型号气相色谱仪，LB -OM3000型号附氢火焰离子化检测仪。

1.3.2.3 仪器使用条件

色谱柱，柱高30 m，内径长530 μm，柱温度从50℃升至100℃，检测器温度250℃。

1.3.2.4 检测运算

室内新装修环境空气中苯及苯系物使用活性炭吸收管进行采样，借助二硫化碳将苯系物各物质提取出来，该过程中涉及公式为式（2）：

其中，V2描述苯系物标准状态下取样体积；Vc表示苯系物提取液体体积；Ci、Cj、C2分别表示苯系物提取液、空白液体、样本的浓度。

1.3.3 TVOC

1.3.3.1 TVOC检测方法

TVOC采用热解吸气相色谱方法。

1.3.3.2 检测仪器

Agilent 7890A气-质联用仪器；TVOC标准溶液。

1.3.3.3 TVOC检测过程

采用具有吸附功能导管收集一定量的空气样品，利用热解吸导管获得TVOC的解吸气体，随后导人气相色谱仪中，分析其色谱变化，进而得出TVOC各成分的浓度值，并将这些成分换算成标准状态下的浓度，室内新装修采样中的TVOC总浓度计算过程为式（3）：

其中，m2、m0分别描述样本管与未采样管中z成份的量。n表示TVOC成分总数量。

1.3.4 NH3

1.3.4.1 检测方法

NH3采用酚盐分光光度法。

1.3.4.2 检测仪器

BDFIA - 7000型号流动注射分析仪，次氯酸钠、苯酚钠、硝普钠盐等溶液。

1. 3.4.3 NH3检测过程

NH3根据贝特洛反应完成检测任务，即氨氮和碱性酚、次氯酸钠发生化学反应生成靛酚燃料，再倒入硝普钠盐溶液来提升灵敏度。室内新装修环境空气中NH3浓度计算过程为式（4）：

其中，C5表示吸收液中NH3的氮浓度。

2 室内设计新装修环境空气污染物动态变化特征分析

2.1 各污染物监测数据

按照室内各污染物的检测方法监测新装修后1、2、4、6、8个月环境空气中TVOC、甲醛、苯、苯系物、NH3的浓度含量见表1。

2.2 甲醛、NH3、苯污染物动态变化特征分析

将各房间每天检测的甲醛、NH3、苯浓度含量分别取月平均值，分析这些污染物随时间的动态变化特征见图1。

通过图1明显看出，室内各污染物在装修后的每个时间浓度含量都不同。图l（a）中NH3，装修结束2个月内空气中NH3的浓度未发生变化，而在4个月后浓度含量逐渐降低，但在8个月后尽管符合国家室内空气NH3污染物标准，从整体上看是空气污染物浓度含量最高的，表明NH3挥发性远差于其他污染物，很难在各个房间内消除。图1（b）中，室内设计新装修结束1个月后，检测污染物中浓度含量最高的是甲醛，同时也是随时间消失最快的污染物。图1（c）中，苯在这些污染物中浓度含量最少，但挥发速度较慢，半年的时间才能满足国家标准要求，同时苯和甲醛浓度含量大致相同，装修8个月后浓度含量约为0. 08 mg/m3。

2.3 苯系物动态变化特征分析

由于苯系物主要存在合成纤维、油漆、胶黏剂中，对苯系物分析时主要以客厅、南卧、北卧、书房为例，通过苯在苯系物占比关系，得出室内空气中苯系物的动态变化特征见图2。

图2能够明显看出，在室内设计新装修结束后1、2、4、6个月，苯在苯系物中所占比例逐渐增加，直到第8个月时约占100%，这说明了苯系物中除了苯组份外，其余组份随着时间基本上都能释放掉了，8个月后只剩苯还在继续释放，此时苯浓度已符合国家标准要求。

2.4 TVOC动态特征分析

取各房间检测每个月TVOC浓度的月均值，将TVOC浓度含量作为纵坐标，采样时间为横坐标，对TVOC污染动态变化特征进行分析，分析结果见图3。

通过图3可显著看出，装修结束1个月后，南卧室、北卧室、书房室内环境空气中TVOC浓度含量高于客厅、卫生间、主卫，这是因为南卧室、北卧室、书房室内使用装修饰品的材料大部分是木材、油漆原料，这些材料含有大量挥发性有机污染物，但会随着时间增加，不断挥发掉，浓度含量逐渐减少，经过6个月时间挥发每个房间TVOC浓度含量基本相同，且符合国家TVOC浓度标准。

3 结束语

为了确保人们居住安全，对室内设计新装修环境空气污染物动态变化特征分析。采用乙烯丙酮分光光度化学方法测定室内甲醛浓度含量，利用毛细管气相色谱检测方法检测室内苯及苯系物浓度含量，使用热解吸气相色谱方法检测室内TVOC浓度含量，通过酚盐分光光度法测试室内NH3浓度含量。根据监测结果可得：室内空气中各污染物含量都随着装修后时间的增加而浓度逐渐减小，直到6个月后，甲醛、苯、苯系物、TVOC污染物通过挥发基本符合国家标准，且趋于稳定，也就是装修材料的释放速度衰减和挥发速度变化特征等同，此时室内环境空气各组份达到平衡状态。由此可得，室内设计新装修后不能立即人住，最好装修结束8个月后再入住。