床墊中甲醛、VOC揮發(fā)性有害氣體收集方法的研究

文/羅菊芬 張曉杰 李隆平

良好的睡眠離不開適宜的床墊，各類床墊產(chǎn)品與人們的日常生活已息息相關(guān)。但床墊中存在的甲醛、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）等揮發(fā)性有害氣體的濃度若超過一定的范圍，則會(huì)對(duì)人體造成危害。要科學(xué)檢測(cè)確定甲醛和VOC等揮發(fā)性有害氣體的濃度值，合理地收集床墊中的甲醛、VOC等揮發(fā)性有害氣體是檢測(cè)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一。

一、床墊中甲醛、VOC的來源

床墊中的甲醛、VOC主要的來源有三個(gè)方面：一是在床墊的面料中所添加的染料、助劑、防腐劑中含有甲醛、VOC；二是床墊鋪墊料中的一些泡沫塑料和化纖氈在處理時(shí)噴上了膠粘劑，常用的膠粘劑中都含有一定的甲醛、VOC；三是一些椰棕或山棕作鋪墊料的床墊，在棕片的制作過程中，加入了大量的膠粘劑。因此，床墊中甲醛、VOC等有害氣體主要來源于原材料和生產(chǎn)加工過程。

二、目前我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)收集方法的局限性

我國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB 1952.2-2004《軟體家具彈簧軟床墊》是目前我國唯一有關(guān)檢測(cè)彈簧軟床墊中甲醛釋放量的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定收集甲醛的方法為：從彈簧軟床墊的面料至鋪墊料整體（單面）取樣，取樣部位應(yīng)距離樣品邊緣和加載部位至少100 mm，試樣尺寸為800 mm×500 mm，厚度不計(jì)，按裝載率為0.4 m2/m3放入1 m3的氣候箱。氣候箱內(nèi)的環(huán)境條件為：溫度（23±1）℃，相對(duì)濕度（50±5）%，空氣交換率每小時(shí)1.0，空氣流速0.1 m/s～0.3 m/s，放置24h后采氣。按GB18587-2001《室內(nèi)裝飾裝修材料地毯、地毯襯墊及地毯膠粘劑有害物質(zhì)釋放限量》中的規(guī)定進(jìn)行分析測(cè)試。該方法初步實(shí)現(xiàn)了床墊中甲醛釋放量的檢測(cè)，為床墊中甲醛釋放量的控制起到了重要的作用，但是該方法存在以下幾個(gè)方面的局限性：

1.有害氣體的種類局限于甲醛，而對(duì)家具中消費(fèi)者普遍關(guān)注的苯、甲苯、二甲苯等VOC測(cè)試方法和評(píng)價(jià)規(guī)則沒有規(guī)定；

2.該收集方法是破壞性的，一方面不利于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境；另一方面樣品檢測(cè)后基本報(bào)廢不能使用，企業(yè)和消費(fèi)者承擔(dān)的檢測(cè)風(fēng)險(xiǎn)較大，成本較高；

3.這種檢測(cè)方法是局部取樣檢驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果不能準(zhǔn)確地反映整體床墊產(chǎn)品的甲醛及VOC的釋放情況；

4.收集的環(huán)境不能真實(shí)反映床墊通常使用時(shí)釋放有害氣體的危害狀態(tài)。

三、床墊中甲醛、VOC對(duì)人體危害的狀態(tài)

通常情況下，床墊的下面有床支承，上面覆有床單、被子等，根據(jù)其甲醛、VOC的來源和使用狀況，一般對(duì)室內(nèi)有害氣體的貢獻(xiàn)率較小，對(duì)人體健康基本沒有影響。但是，在自然睡眠狀態(tài)時(shí)，通過人體體溫通常為（36±1）℃加熱、加濕后（溫濕度對(duì)甲醛釋放的影響見下表），床墊中釋放的氣體會(huì)從床墊的上表面（因床墊的下表面有床板阻擋）釋放到床墊與被子形成的空間里。此時(shí)甲醛、VOC將在被子里聚集，通過人體呼吸系統(tǒng)，從而危害人體健康特別是在人把頭捂在被子里睡覺的極端狀態(tài)時(shí)。

溫濕度對(duì)甲醛釋放的影響表

四、甲醛、VOC收集器的研究

1.收集器形狀規(guī)格的確定

床墊的高寬比一般小于1∶7，所以可忽略側(cè)面的甲醛釋放。在使用過程中床墊的下表面絕大多數(shù)都有床板阻擋，床墊中釋放的氣體主要從上表面釋放到床墊與被子形成的空間中，因此床墊上表面可近似認(rèn)為是有害氣體釋放的唯一表面。據(jù)GB/T10000-1988《中國成年人人體尺寸》標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)計(jì)顯示，我國成年人的平均身體尺寸為：男性身高178 cm、肩寬48 cm、胸厚26 cm；女性身高165 cm、肩寬46 cm、胸厚26 cm，故人睡覺時(shí)占用的床墊表面大約在長1.8 m、寬0.55 m、即1 m2面積上。如果采用平臥睡覺姿勢(shì)所占高度平均為胸厚26 cm，采用側(cè)臥睡覺姿勢(shì)所占高度會(huì)小于肩寬46 cm。所以，本收集方法規(guī)定的甲醛、VOC收集器尺寸為長1000 mm、寬1000 mm、高300 mm的長方體箱體，完全模擬人體睡覺時(shí)所占用床墊空間體積。

2.收集器內(nèi)環(huán)境溫度的確定

由于人體是一個(gè)均勻而且恒定的發(fā)熱體，在睡覺的所有空間溫度分布都是均勻的，所以，為真實(shí)模擬睡覺環(huán)境，測(cè)量采集10人每日早晨剛睡醒時(shí)的被窩溫度，匯總統(tǒng)計(jì)后取中值為36℃。故要求甲醛、VOC收集器中的加熱器為熱量均布（加熱板任意兩點(diǎn)的溫差不大于0.5℃）的板式加熱裝置，加熱板的尺寸為長800 mm、寬300 mm（加熱裝置不應(yīng)使用點(diǎn)熱源和線熱源，如紅外燈泡、石英加熱管等），其功率以能在20 min～30 min的時(shí)間將箱內(nèi)溫度從15℃升到36℃，并保證溫度恒定在（36±1）℃。

3.收集器中氣體交換情況的確定

在睡眠過程中，被窩中的空氣是自然換氣的，無強(qiáng)制換氣現(xiàn)象。因而，甲醛、VOC收集器采用四周各設(shè)置一個(gè)單向通氣口和中間一個(gè)單向通氣口，以保證自然換氣要求。同時(shí)，中間通氣口兼任采樣口，這樣在采樣過程中可最大限度地使新進(jìn)入的空氣與被窩中的空氣充分地混合，確保采樣氣體的均勻性。

4.采氣量的確定

通過測(cè)量采集10人靜坐呼吸量每小時(shí)通常在480L～600 L之間；據(jù)統(tǒng)計(jì)，人一生中70%左右的時(shí)間在室內(nèi)度過，人均日吸入空氣12 m3，并參考醫(yī)學(xué)上的相關(guān)數(shù)據(jù)和GB/T18204.26-2000《公共場所空氣中甲醛測(cè)定方法》中的有關(guān)規(guī)定，確定采樣流量0.5 L/min，采樣量為10 L。

5.收集器材料

收集器內(nèi)壁和通氣口的材料應(yīng)使用低散發(fā)、低吸收性揮發(fā)性有機(jī)化合物以及易于清洗的惰性材料，例如不銹鋼（砂光或拋光）、玻璃等。

甲醛、VOC收集器結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 甲醛、VOC收集器結(jié)構(gòu)圖

6.床墊支撐架

為模仿床墊的通常使用狀態(tài)，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)配備床墊支撐架，支撐架不但要有支撐功能，還要具有環(huán)保性能，應(yīng)不使用任何膠粘劑及油漆涂料的、高度為220 mm～250 mm、長寬尺寸以被測(cè)試樣品為宜（不應(yīng)小于測(cè)試樣品）的純實(shí)木或不銹鋼支架，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2：

圖2 測(cè)試架結(jié)構(gòu)示意圖

7.甲醛、VOC的收集

試驗(yàn)前甲醛、VOC收集器內(nèi)表面應(yīng)清潔干凈。清潔時(shí)可以用堿性清潔劑清洗甲醛收集器的內(nèi)表面，然后用清潔的蒸餾水擦拭測(cè)試室2次，然后烘干。收集器也可以通過熱脫附進(jìn)行清潔。

將已預(yù)處理24 h以上的床墊放入測(cè)試室的床墊支撐架上，在床墊的中心位置放置甲醛、VOC收集器，并保證與床墊所接觸的邊緊貼床墊表面，使之形成密閉的收集空間，見圖3（甲醛、VOC收集器示意圖）。啟動(dòng)甲醛、VOC收集器的加熱器，當(dāng)甲醛、VOC收集器內(nèi)的氣體溫度達(dá)到36℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，1 h后進(jìn)行甲醛采樣，甲醛采樣1 h后進(jìn)行VOC采樣。采樣流量均為0.5 L/min，抽氣10 L。

圖3 甲醛、VOC收集器示意圖

五、結(jié)論

本研究確定較為科學(xué)地收集床墊中甲醛、VOC有害氣體的方法，有利于準(zhǔn)確檢測(cè)分析床墊產(chǎn)品中有害氣體的含量，從而為合理地控制床墊產(chǎn)品質(zhì)量提供了依據(jù)。本研究結(jié)果將提供有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的制定，將有利于節(jié)約資源，有利于較為全面地反映床墊產(chǎn)品使用狀態(tài)對(duì)人體的危害，使產(chǎn)品更衛(wèi)生更安全，生活環(huán)境更美好，社會(huì)效益顯著。

陳放,肖天際,周玉成,等.LY/T1612-2004甲醛釋放量檢測(cè)用1 m3氣候箱[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004.