新型有機建筑裝飾裝修材料煙毒性研究*

王洪波，羅顯國

1.廣東工程職業技術學院，廣東 廣州 510520

2.廣東華標檢測有限公司，廣東 廣州 510520

從大量火災案例實際情況來看，煙氣對人所造成的傷害比熱量和燃燒造成的傷害程度更深，比例更高。火災發生時，煙氣通過呼吸道進入人體內引起的急劇性吸入染毒非常致命。隨著材料工業的發展，新型有機材料的大量研發及應用使得火災煙氣中的有毒物質種類繁多、成分復雜。因此，分析和評定新型建筑材料燃燒過程中的毒性氣體成分，對建設領域選材和降低火災危害具有重要意義。

1 新型建筑材料概述

1.1 新型建筑材料定義

常用建筑材料包括土建材料、機電安裝材料、裝飾材料等，文章所稱新型建筑材料主要指有機高分子材料。

1.2 新型建筑材料特點

新型建筑材料是建立在環境保護、資源節約、技術進步的新興產業基礎上的，是建筑、機械、冶金、化學、物理等多學科相互交叉及促進綜合研發的成果，一般具備如下特點：

（1）質地輕。新型建筑材料主要以孔隙率高、表觀密度小的原材料制成，可極大地減輕建筑物的自重，減輕建筑物的負荷，具有較好的抗壓性和抗震性，以及不易開裂、防水性能好、使用壽命長的突出特點。

（2）強度高。新型建筑材料可減輕結構自重，減小結構體積，提高利用率。

（3）復合性。新型建筑材料是有機材料和無機材料的相互結合，能發揮材料在某些方面的性能優勢，取長補短，提高材料性能和使用效益，代替單一化的建筑材料。

（4）環保性。新型建筑材料提倡材料循環利用，以減少環境污染。例如，以優質天然麥草為原料制造的板材，用無甲醛的黏合劑黏合，其與傳統木質板材相比具有強度高和更美觀的優點。

（5）多功能。新型建筑材料具有保溫隔熱、吸聲、耐火、防潮、防霉、易潔、抗壓等多種性能。

（6）標準化。新型建筑材料利于采用工業化生產方式，加工更加規范有序、成品誤差小、品質優，產品系列化。

1.3 新型建筑材料分類

新型建筑材料可按使用功能、化學組成、建筑部位、工程類別進行分類。

（1）按使用功能分類，新型建筑材料可分為圍護材料、功能材料、結構材料。

（2）按化學組成分類，新型建筑材料可分為復合建筑材料、無機建筑材料、有機建筑材料。

（3）按建筑部位分類，新型建筑材料可分為內墻材料、地面材料、結構軀體材料、外墻材料、頂棚材料。

（4）按工程類別分類，新型建筑材料可分為水利材料、道路材料、房屋建筑材料。

1.4 新型有機建筑裝飾裝修材料

新型有機建筑裝飾裝修材料是指用于裝飾裝修的新型有機建筑材料，一般指用于地面、頂棚、外墻面、內墻面的飾面材料。

地面的裝飾類型有石材類、木質地板類、陶瓷地面等。

頂棚的裝飾類型有平頂式頂棚、井格式頂棚等。

墻面的裝飾類型有涂刷類、貼面類、抹灰內、卷材內、壁布、紙質壁紙、天然材質類壁紙、原質類、綜合類等。

隨著社會經濟發展水平的提高，人們對居住條件的要求也越來越高，不僅要求建筑物有過硬的質量和完善的功能，還要求使用的材料美觀且對人體無害。但由于裝修材料所造成的建筑室內環境污染問題日漸突出，必須對建筑室內污染進行控制，加強建筑裝修材料的質量控制，并限制其有害物質含量。減少室內污染，大力發展綠色建材，是建材行業發展的戰略重點。

2 毒性氣體分析方法對比

根據毒性氣體檢測標準，文章主要對一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氯化氫（HCl）、氟化氫（HF）、溴化氫（HBr）、氰化氫（HCN）、氮氧化合物（NOx，如 NO2）、二氧化硫（SO2）、硫化氫（H2S）等氣體進行分析。

2.1 傅里葉變換紅外光譜法

紅外光源被分束器分為相等的兩束光束，兩束光分別從一個固定的和可移動的鏡子反射后重新結合在一起，產生干涉光束。當干涉光束通過需要檢測的樣品時，分子鍵的激發振動使得特定頻率的輻射被樣品吸收，對比所需檢測的9種已知氣體光譜，便可進行氣體的定性。對比已知濃度的氣體光譜，可利用吸收光譜面積和高度計算得出濃度。該方法能一次性對9種所需氣體進行定性和定量。但是檢測所需的儀器較為昂貴，且對于人員的檢測技術、軟件應用水平要求相對較高，對于設備維護的成本和人員要求也相對較高。

2.2 化學分析方法

對建筑材料燃燒時所產生的煙氣中的氯化氫（HCl）、氟化氫（HF）、溴化氫（HBr）、氰化氫（HCN）、氮氧化合物（NOx）、二氧化硫（SO2）、硫化氫（H2S）等氣體濃度進行測試。首先，在塑料煙密度測試儀內的燃燒箱中產出煙氣。其次，將煙氣導入錐形瓶內的吸收液中吸收煙氣，注意防止倒吸。最后，使用離子色譜、紫外分光等化學方法進行吸收液中氣體離子的測定。煙氣中的CO2和CO氣體是由紅外光譜法進行定性，并通過已知濃度氣體的光譜對氣體進行定量。采用化學分析方法時，因為使用了較多精密儀器，設備具有相當高的靈敏度，所以需要操作人員具備豐富的化學知識和熟練的操作手法，不然可能會引入較多不確定因素，使得測試結果受到較大的影響。

2.3 比色測量法

不同的建筑材料分別以相同的輻照水平條件發煙，所產生的煙氣濃度不同，采用氣體比色式檢測管測試一定體積的樣品，根據指示粉產生的變色強弱度來確定被測氣體的單位體積含量。由于缺少HBr比色式檢測管，將HBr當作HCl的一部分，將其中成分相加，以此計算毒性指數數值。該方法的優點是操作簡便、設備簡單，缺點是測試結果精準度不高。

3 新型有機建筑裝飾裝修材料煙毒性研究

3.1 試驗試樣

根據有機建筑裝飾裝修材料的不同用途進行分類，選擇具有代表性的材料，包括竹木纖維集成墻板、新型壁紙、飾面板、裝飾窗簾、PVC地板膠、強化木地板等。

3.2 試驗儀器及用品

試驗儀器及用品主要如下：CO、CO2氣體檢測儀；HF、HCN、S02、NO2氣體檢測管；氣體檢測管采集器、采氣袋、采樣泵、采樣墊片。

3.3 試驗方法

參照《塑料 煙生成 第2部分：單室法測定煙密度試驗方法》（GB/T 8323.2—2008）要求建立燃燒模型，使用帶有錐形輻射爐的燃燒儀器，以測定低輻照水平（25kW/m2）和高輻照水平（50kW/m2）條件下的發煙量，收集不同燃燒階段的煙氣進行分析，采用比色法和分光光度計比色等方法進行分析，如表1所示。

表1 煙氣的危害及分析方法

4 新型有機建筑裝飾裝修材料煙毒性測試結果

（1）使用低輻照水平（25kW/m2）錐形輻射爐的燃燒儀產出的煙氣成分結果如表2所示。其中HF檢出限為0.5mg/L、H2S檢出限為1mg/L、NO/NO2檢出限為3mg/L、HCl檢出限為1mg/L、SO2檢出限為0.5mg/L。

表2 建筑材料煙氣毒性成分及含量表

該輻照水平錐形輻射爐的燃燒儀實驗過程中，實木復合地板、強化木地板產出較多的CO2及CO，生成劇毒性氣體HCl的材料有PVC地板膠、壁紙、竹木纖維板、膠合板，檢出HF的材料有壁紙、竹木纖維板、膠合板。

（2）使用高輻照水平（50kW/m2）錐形輻射爐的燃燒儀產出的煙氣成分結果如表3所示。其中HF檢出限為0.5mg/L、H2S檢出限為1mg/L、NO/NO2檢出限為3mg/L、HCl檢出限為1mg/L、SO2檢出限為0.5mg/L。

表3 建筑材料煙氣毒性成分及含量表

該輻照水平錐形輻射爐的燃燒儀實驗過程中，實木復合地板、強化木地板產出較多的CO2及CO，生成劇毒性氣體HCl的材料有PVC地板膠、壁紙、竹木纖維板、膠合板，檢出HF的材料有壁紙、竹木纖維板、膠合板。對比低輻照水平（25kW/m2）錐形輻射爐的燃燒儀產出的氣體含量，該輻照水平條件下的煙毒性氣體含量較高。

5 結束語

文章簡單介紹了三種毒性氣體測試方法，即傅里葉變換紅外光譜法、化學分析方法以及比色測量法，并對新型有機建筑裝飾裝修材料在不同輻照水平條件下的煙氣毒性展開了測試研究，使用化學分析方法和比色測量法進行了試驗。研究發現，在不同輻照水平條件下材料的煙氣毒性水平有部分差異。試驗數據表明，有機類建筑裝飾材料的煙氣成分以CO2、CO為主，也生成部分劇毒性氣體，如HCl。通過檢測出的氣體組分及體積分數，可計算得到煙氣毒性指數，表征材料在火災條件下的危險程度。