家具產品中VOCs研究進展綜述

李 燾 司念朋 袁文峰 宗藝晶 操 衛 李文雅 郭興洲

（1.中國檢驗檢疫科學研究院 北京 100176；2.國家市場監督管理總局工業品與消費品評估中心）

1 前言

近年來，我國家具事業取得迅猛發展。目前，我國已成為世界家具制造第一大國和出口大國，同時也是全球最大的家具消費市場。研究顯示，家具已成為室內空氣質量有害氣體的主要貢獻者[1]。據中華預防醫學會發布數據顯示，目前發展中國家有近200 萬例超額死亡可能由室內空氣污染所致，我國每年因空氣污染而引起超額死亡數已達到11.1 萬人，超額門診數達22 萬人，超額急診數達430 萬人[2]。室內空氣污染物主要包括微生物、顆粒物和化學物質，其中室內揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs）引起的污染尤為嚴重[3,4]。為了提高人居環境狀況，降低因室內空氣污染導致的人身健康影響，同時也為了促進我國家具行業升級轉型，都急需開展家具產品中VOCs 控制相關研究。

2 國內外對于VOC控制研究進展

2.1 國外研究綜述

改善室內空氣污染狀況的最有效手段是源頭進行治理和控制。一些發達國家研究起步較早，已形成一系列可借鑒的經驗成果。美國綠色建筑委員會推出了能源與環境設計領域的綠色建筑分級評估體系，明確指出了對室內空氣質量的要求，為了限制室內VOC 的釋放量，開發了Floor Score 認證和Indoor Air Advantage 認證，詳細規定了室內空氣中對人體有危害的VOC 的釋放限值[5]；歐盟通過指令2004/42/EC 和歐洲生態標簽對VOC 進行限制，指令2004/42/EC 對室內木器、金屬材料用水性涂料中的VOC進行限量規定，歐洲生態標簽委員會發布了分別針對室內用涂料2009/544/EC 和室外用涂料的生態標準2009/543/EC，對相關的審查和認證要求進行規定；為控制VOCs 氣體排放，日本實施了《大氣污染防治法》和《生活環境保護條例》，明確規定為控制VOCs 的排放，廣泛采取必要措施是企業的責任；此外，日本的行業團體以及VOCs 自主措施支援團體在組織各產業消減VOCs 方面發揮了很大作用，至今已有42 個行業團體制定了《自主行動計劃》，并承擔了確定消減對象物質的任務。

2.2 國內研究進展

室內空氣污染問題也逐漸得到我國的重點關注，國家相關部門已研究制定了包括GB/T 18883—2002《室內空氣質量標準》[6]、GB 50325—2010《民用建筑工程室內環境污染控制規范》[7]、GB/T 35607—2017《綠色產品評價 家具》[8]以及其他10 余項室內裝飾裝修材料中有害物質限量的系列標準來預防和控制室內空氣污染；由于VOCs 組分復雜，種類繁多，研究學者對我國家具散發的主要污染物開展了調研，確定了目標污染物種類[9]；隨著傳感器技術的發展在室內空氣中有害物檢測設備方面也相繼開發了一系列的便攜式氣體檢測儀，實現對室內TVOC等參數的檢測和讀取[10]；在快速測試方法方面，Xiong J Y 等人建立了建材在無任何空氣交換的密閉環境艙中的 VOCs 散發模型[11]，Yuan Yao 等人利用C-history 方法提出了能夠適用于我國家具污染物釋放的快速檢測方法，將歐美標識的測試時間縮短至3 天以內[12]；黃麗以理論和實驗相結合的方式，研究了溫度、濕度、涂層厚度對VOCs 散發規律的影響[13]。

3 家具產品中VOCs的來源及危害

3.1 家具產品中VOCs來源

家具產品中，因排放種類多、排放量大，木制家具成為了VOCs 治理的重點對象。在木制家具制造過程中，VOCs 主要源于涂料中有機成分的揮發，硝基類涂料是典型的溶劑揮發性再溶涂料，涂料中的溶劑在調漆、噴涂、干燥及設備清洗等階段已基本揮發完。此外，硝基漆在實際使用中會加入品種和數量較多的輔助劑，不同品牌的硝基漆在成分配比上也存在差異，使得揮發的VOCs 成分復雜且具有多變性。

3.2 VOCs可能引起的危害

家具產品中檢出量較高且污染問題比較突出的VOCs 為甲醛及苯系物，包括苯、二甲苯、苯乙烯等。目前關于甲醛對人體傷害研究已有很多，主要表現為刺激作用、致敏作用和致突變作用，長期吸入可導致鼻咽癌、喉頭癌等疾病，已被國際癌癥研究機構（International Agency for Research on Cancer）明確列為可致癌物質之一，即有充分證據證明其對人類有致癌作用。苯系物特征作用時間長、污染濃度高、釋放周期長，這也導致了苯系物毒性的嚴重性和復雜性。其中，苯已明確被列為一類致癌物，長期接觸苯可引起骨髓與遺傳損害，甚至引發白血病。二甲苯和苯乙烯被國際癌癥研究機構列為二類致癌物，即導致人類癌癥的證據不明確。二甲苯慢性中毒比苯稍弱，主要是對中樞神經和植物神經系統的麻醉和刺激作用，對造血組織的損害尚無確切證據。苯乙烯對人體的傷害主要表現為刺激作用和生殖影響，過度暴露的潛在癥狀是對眼睛、鼻子、呼吸系統產生刺激，可引起頭痛、疲勞、頭暈、意識模糊、虛弱和步態不穩等癥狀。

3.3 VOCs可能引起危害的評估

在明確VOCs 可能引起的危害基礎上，具體到消費者家中的家具中散發的VOCs 究竟能對人體產生多大影響，就需要對有毒有害物質進行風險評估。根據有毒有害化學物質的傷害特點以及產品風險評估的特點，將產品可能影響人體健康的風險評估分為影響評估、暴露評估和風險特征描述3 個步驟，具體流程詳見圖1。

圖1 有毒有害物質風險評估程序

暴露評估主要是確定可能產生接觸的途徑，通過計算產品中有毒有害物質的接觸量、接觸時間和頻率，結合不同群體特征如年齡、性別等綜合確定有毒有害物質的暴露量。有毒有害物質一般的暴露途徑主要有3 種:吸入、皮膚侵入和經口攝入。具體到家具產品中VOCs，主要考慮通過吸入的方式進入人體體內，具體的計算模型如下:

其中，Iinh—吸入量，kg·kgbw-1；Fresp—吸入物質的可吸入率；Cinh—空氣中物質濃度，kg·m-3；IHair—通風率（單位時間內的風量），m3·d-1；Tcontact—每一事件的接觸時間，d；BW—人體重量，kg；n—每日事件的平均數，d-1。

從上式可以看出，VOCs 對人體健康的影響與暴露水平和暴露時間相關。應在暴露評估基礎上，確定此風險是否屬于可被接受范圍，如果不能接受，則要確定相應的風險控制措施，降低風險。

4 家具產品中VOCs控制技術

家具制造企業在選擇VOCs 防治技術時，應結合企業自身特點，選擇合適的防治技術，一般可分為源頭控制，生產過程控制，廢氣收集及處理，在選擇防治方法時應按照以下原則:

（1）優先選擇源頭控制措施。使用環保型木材，用水性涂料、高固含量涂料、粉末涂料、紫外光固化涂料等環保型原料。（2）在生產過程中避免加入過多的原輔材料，產生不必要的有毒有害物質。（3）改進工藝，如使用靜電噴涂、輥涂等更為高效的涂裝工藝。（4）必要時安裝廢氣收集和廢氣處理設施，避免無組織排放，對有毒有害物質經處理達標后進行排放。

目前適用于家具制造行業開展VOCs 治理的技術主要包括吸附法、吸收法、吸附-催化燃燒法、低溫等離子體法、光催化氧化法和生物法等，具體使用范圍詳見表1。

表1 家具制造行業VOCs 治理技術及其使用范圍

5 結語

目前我國家具行業仍存在質量參差不齊、限量標準不完善、監管缺乏相應依據等情況，針對以上問題，我國應積極推進家具行業標準化工作，加快家具行業VOCs 排放相關限量要求、檢測方法、效果評估等相關標準立項、制定及發布，規劃家具行業健康發展，也為政府監管提供有力依據；應更好發揮行業協會作用，研究建立靈活的豁免名單，并加強相關的宣傳引導工作，鼓勵企業積極參與治理工作；發揮產業聚集地政府主導作用，制定相應措施減少企業在治理廢氣方面所投入的經濟成本，加強VOCs 防治技術的推廣及應用，有效改善家具環境。