西安地區(qū)新裝修住宅冬季室內(nèi)有害氣體檢測分析研究

■趙西平，王嘉明, 金世杰，張?zhí)扃?/p>

(1.西安建筑科技大學建筑學院，陜西西安 710055；2.西安建筑科技大學藝術學院，陜西西安 710055）

隨著人們對于新裝修住宅的要求和裝修品質(zhì)的提高，室內(nèi)裝飾裝修過程中大量使用新型裝修材料、制品、人造板材及家具，而市場裝修材料良莠不齊，大部分材料存在較多有機性揮發(fā)物，裝修結束后經(jīng)常造成室內(nèi)空氣質(zhì)量不達標的情況[1-2]。部分居民在裝修后短時間就選擇入住，致使入住者身心受到嚴重損害，尤其是嬰幼兒與弱勢群體，甚至會誘發(fā)各種身體不適反應與病癥。就目前來看，造成新裝修室內(nèi)環(huán)境污染的污染物包括：甲醛、苯、揮發(fā)性有機物、氨等等，尤其以甲醛污染最厲害[3-4]。

甲醛是具有強烈刺激性氣味的氣體，揮發(fā)周期長達3-15年，裝修過程中廣泛應用于合成樹脂、油漆、涂料、人造板材、人造纖維、壁紙中，常常作為粘合劑大量使用，為第一類致癌物，對人體免疫系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)，生殖系統(tǒng)都有危害。苯系物一般包括苯、甲苯、二甲苯，其中苯的毒性最大。室內(nèi)裝修過程中常用做涂料、油漆、膠黏劑、壁紙、地毯、合成纖維以及各種裝修材料的稀釋劑等。苯作為高毒致癌物質(zhì)對人體危害主要是神經(jīng)系統(tǒng)及造血系統(tǒng)的損害。總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)是指室內(nèi)有機化合物的總和，TVOC主要來源于建筑涂料、裝飾材料、家具、烹飪等排放過程的散發(fā)。其中建筑涂料、裝飾材料包含較多溶劑，包含有甲苯二異氰酸酯、丙烯酸、苯乙烯等等有害物質(zhì)，在裝修后釋放大量污染物，會損害人體神經(jīng)系統(tǒng)，嚴重會造成眼睛不適、眩暈、呼吸難受、頭暈等癥狀，也會引發(fā)免疫系統(tǒng)失調(diào)，甚至肝臟損傷。

研究表明，室內(nèi)裝修結束導致甲醛、苯系物、揮發(fā)性有機物等污染物濃度較高，危害性大，揮發(fā)周期長，嚴重影響人們身體健康與住宅環(huán)境，對于居住后的人們甚至引發(fā)一系列呼吸道疾病、過敏性疾病甚至白血病等等，由于建筑物內(nèi)空氣污染、空氣交換率很低，以致在該建筑物內(nèi)活動的人群產(chǎn)生了一系列自覺癥狀，如：昏睡；乏力；惡心甚至嘔吐等身體反應，而離開了該建筑物后，癥狀又會消退長期居住也可能患有不良建筑綜合癥(sick building syndrome,SBS)，亦稱為病態(tài)建筑物綜合[5-6]。

為實現(xiàn)對室內(nèi)空氣質(zhì)量指標控制，國內(nèi)對于室內(nèi)空氣品質(zhì)設定了評價標準[7-8]，張婧等人分析了2019 年我國發(fā)布的新版GB/T50378—2019《綠色建筑評價標準》，研究表明基于對室內(nèi)健康舒適與空氣品質(zhì)改善的要求，國內(nèi)對室內(nèi)空氣品質(zhì)評價權重占比更多，也對裝飾裝修建材有害物質(zhì)限量和種類做出了明確規(guī)定[9]。陳鳳娜等人研究了溫度對于材料甲醛釋放有著正向影響關系。目前國內(nèi)對于新裝修室內(nèi)空氣品質(zhì)研究主要集中在裝修時間、濕度、溫度以及通風等影響因素對比以及控制研究上，而對于裝修結束不同裝飾裝修材料等污染源對比的影響作用分析較少[10-13]。因此，本文主要創(chuàng)新點在于分析污染源即裝修材料的類型及使用量對濃度的影響規(guī)律，考慮到檢測的室內(nèi)裝修情況各不相同，因此將材料做系統(tǒng)歸類劃分且符合統(tǒng)計意義，我國嚴寒、寒冷地區(qū)城市住宅室內(nèi)污染受采暖影響較大，本文對西安市新裝修住宅室內(nèi)污染物濃度進行冬季檢測，目的是探究污染物暴露水平現(xiàn)狀與溫度、濕度、裝修費用、通風、綠化、裝修材料等因素的關系。以期為后期裝修材料選擇與室內(nèi)空氣品質(zhì)改善提供建議。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象的選擇

對西安市2019 年新裝修住宅進行問卷調(diào)查獲得裝修情況，調(diào)研地點主要集中于碑林區(qū)、雁塔區(qū)、蓮湖區(qū)、長安區(qū)、鄠邑區(qū)。現(xiàn)場調(diào)查期間，獲取了新裝修住宅建筑特性（建設年代、房間面積、樓層、地板材料和墻面材料等）和相關的居民生活習性（清潔習慣和通風習慣）等信息，由此獲得住戶主觀評價的信息，并對21戶新裝修結束3-6個月之內(nèi)的住宅進行污染物濃度檢測和裝修情況統(tǒng)計。選取21戶因其建設年代、使用面積相近，裝修時間相差不大，統(tǒng)計裝修數(shù)據(jù)相似并做了詳細匯總。其中同一小區(qū)檢測相同建筑面積，不同樓層住宅并記錄裝修材料、裝修費用、室內(nèi)通風與綠化情況。

1.2 取樣方法

研究采用長春泰宜康公司開發(fā)的多模式室內(nèi)空氣監(jiān)測儀（分光光度計）。檢測甲醛、苯系物、TVOC，誤差均≤5 %，檢測儀器型號：ZNSK-202K4,包括恒流采樣器（流量范圍0-1L/min）、分光光度計。采樣、檢測所使用儀器均定期經(jīng)國家相關計量院檢定，符合我國相關監(jiān)測標準和技術規(guī)范的要求。

1.2.1 選點要求與位置

監(jiān)測點按照房間面積設置，房間使用面積小于50m2時，設置一個監(jiān)測點。房間使用面積50-100m2時，設2個監(jiān)測點。房間使用面積大于100m2時，設置3～5個監(jiān)測點。當室內(nèi)有兩個及以上監(jiān)測點時，應取各點檢測的平均值作為該房間的檢測值。檢測室內(nèi)空氣污染物時，現(xiàn)場監(jiān)測點應距內(nèi)墻墻面不小于 0.5米，距地面高度0.8～1.5米（圖 1）。監(jiān)測點應均勻布置，避開通風道和通風口[14]。

1.2.2 時間條件與采樣條件

檢測自然通風的房間時，應提前關閉門窗12小時后進行測量，檢測集中空調(diào)的房間時，應在空調(diào)正常運轉條件下進行。每戶住宅現(xiàn)場檢測和取樣3次，并記錄采樣點溫度、濕度及大氣壓力，測量結果取平均值。現(xiàn)場檢測和取樣期間為獲得室內(nèi)污染物濃度的真實暴露水平，均要求未入住人員保持正常通風情況，已入住人員保持正常生活習慣[15-16]。

1.3 評價標準

依據(jù)我國GB/T18883—2002《室內(nèi)空氣衛(wèi)生質(zhì)量標準》，常規(guī)性的檢測項目有甲醛、苯系物、氨氣、總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)、一氧化碳、二氧化碳、臭氧、氡、可吸入顆粒物(PM10)、菌落總數(shù)等，室內(nèi)空氣中污染物的濃度限值分別為甲醛 ≤0.10 mg/m3, 苯 ≤0.11 mg/m3,甲苯 ≤0.20 mg/m3, 二甲苯 ≤0.20 mg/m3 ，TVOC ≤0.60 mg/m3。考慮到新裝修主要污染來源，氨氣檢測數(shù)據(jù)表明絕大多數(shù)新裝修住宅均未超標。現(xiàn)場僅檢測甲醛、苯以及總揮發(fā)性有機化合物。

1.4 評價與統(tǒng)計分析方法

檢測完成后對新裝修室內(nèi)空氣品質(zhì)進行客觀評價。客觀評價使用綜合指數(shù)評價法，評價模型采用沈氏模式，兼顧最高分指數(shù)和平均分指數(shù)，使用空氣污染指數(shù)(API)表示，首先選取甲醛、苯系物、TVOC為評價因子，計算方法如下：

（1）計算i項污染物分指數(shù)Pi

式中：為檢測污染物濃度，mg/m3；為污染物評價標準值，mg/m3；

（2）計算分指數(shù)算術平均值Q

式中：n為檢測污染物個數(shù)，其他參數(shù)含義同前。

(3)綜合指數(shù)I

式中：其他參數(shù)含義同前。

將室內(nèi)空氣質(zhì)量指數(shù)范圍進行劃分，根據(jù)指數(shù)大小分為Ⅰ～Ⅴ等級（見表1)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析均采用軟件SPSS22.0來完成。采用多因素方差分析冬季不同因素以及不同裝修情況下對于污染物濃度均值差異在統(tǒng)計學顯著性檢驗。

表1 IAQ分級與評價

2 結果與討論

2.1 室內(nèi)污染物總體分布狀況

對西安市冬季室內(nèi)21戶污染物檢測分析，表2，表3結果表明：甲醛超標檢出率為47%，其均值為0.10mg/m3，最大檢出值為0.21mg/m3,苯系超標檢出率為86%，為西安市冬季新裝修室內(nèi)檢出率最高的污染物，均值為0.26mg/m3,最大檢出值為0.21mg/m3,總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)超標檢出率為47%，其均值為0.59mg/m3，最大檢出值為1.18mg/m3。西安市新裝修住宅冬季室內(nèi)污染甲醛與總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）超標值較小，均為11戶室內(nèi)未超標，而苯超標嚴重，超標值較高，未超標住宅僅有2 戶。由公式1，根據(jù)表4污染物檢測結果對新裝修室內(nèi)空氣品質(zhì)評價，結果表明：21戶新裝修住宅中主要污染物為甲醛4戶，苯17戶，其中僅有2戶空氣品質(zhì)評價為清潔，適宜居住；輕度污染有6戶，其中1戶主要為甲醛污染，5戶為苯污染；中度污染有3戶，其中1戶主要為甲醛污染，2戶為苯系物，重度污染有8戶，均為苯污染嚴重。

表2 冬季新裝修室內(nèi)污染物總體分布狀況

表3 通風前后有害物質(zhì)檢測結果

表4 冬季新裝修室內(nèi)空氣品質(zhì)評價

2.2 室內(nèi)污染物濃度與影響因素關系

統(tǒng)計檢測濕度、溫度為實時數(shù)據(jù)；裝修時間均為 2019年3月至10月期間內(nèi)，使用面積為100m2左右。21戶住宅均未進行入住，以自然通風為主，裝修費用分為：10～15萬，15～20萬，20萬以上；綠化以株計算，分為：10株以下，10～20 株，20株以上；通風檢測以密閉檢測結束后3小時通風檢測為準。利用相關分析去研究甲醛, 苯, TVOC分別和濕度、溫度、費用、綠化、通風共5項之間的相關關系（見表5），使用Pearson相關系數(shù)去表示相關關系的強弱情況，分析可知：冬季新裝修室內(nèi)污染物甲醛、苯、TVOC與濕度之間均呈現(xiàn)出顯著性(p<0.05)，相關系數(shù)值分別是 0.468 、0.463 、0.708。意味著三種污染物濃度與濕度之間有著正相關關系。其中TVOC與濕度顯著性最高（p<0.01）。郭艷、何倫發(fā)等人研究表明不同相對濕度污染水平無差異，這與其研究結果不一致。將濕度作為自變量，而將TVOC作為因變量進行線性回歸分析，模型R方值為0.502，意味著濕度可以解釋TVOC的 50.2 % 變化原因。對模型進行F檢驗時發(fā)現(xiàn)模型通過F檢驗(F= 19.117，p<0.05)，也即說明濕度一定會對TVOC產(chǎn)生影響關系，以及模型公式為TVOC=-1.361 + 0.055×濕度。最終具體分析可知：濕度的回歸系數(shù)值為 0.055 (t=4.372，p<0.01)，意味著濕度會對TVOC產(chǎn)生顯著的正向影響關系。同時，通風對甲醛（p<0.01）以及TVOC(p<0.05)也有顯著影響，通過配對t檢驗分析，具體對比差異可知，密閉12小時檢測甲醛的平均值0.95mg/m3，會明顯高于通風后檢測甲醛的平均值0.03mg/m3。TVOC的平均值0.59mg/m3，會明顯高于通風后檢測TVOC的平均值為0.12mg/m3。

表5 室內(nèi)污染物濃度與影響因素的相關關系

測試前未考慮室外污染物對室內(nèi)的誤差影響，但整體測試結果與其他通風凈化效應的研究結果一致[17]。而溫度, 費用, 綠化與污染物濃度并不會呈現(xiàn)出顯著性。與其他研究結果存在差異，原因主要為：冬季采暖期室內(nèi)溫度相差不大，且測試期間西安市試行低溫供暖，因此室內(nèi)污染物與溫度未呈現(xiàn)顯著性[18]。而對于不同新裝修室內(nèi)部分居民冬季使用加濕器，造成冬季室內(nèi)濕度存在差異。綠化與污染物濃度無顯著相關性，因為檢測住宅使用面積為80～100 m2 ，綠植樣本少約10株左右，且植物種類、生長情況、植株大小均不相同，密閉12小時后檢測短期凈化效果不明顯，導致實際效應沒有顯示出來，分析結果具有偶然性，存在不足之處。

2.3 室內(nèi)污染物濃度與裝修材料關系

利用多因素方差分析地板裝修材料、墻面裝修材料、家具、凈化設施,共 4項對于甲醛、苯及TVOC的差異關系，表6分析可知。

表6 冬季新裝修室內(nèi)污染物濃度與裝修材料的相關關系

對甲醛而言，地面裝修材料、家具2 項均對甲醛沒有明顯差異關系。墻面裝修材料不同會對甲醛產(chǎn)生顯著性差異關系(p<0.05)，使用壁紙壁布進行裝修,甲醛超標率為77.8%,均值為0.13 mg/m3，主要原因為壁紙壁布使用大量膠合材料，這些膠合材料以甲醛為主要成分向室內(nèi)環(huán)境散發(fā)，使用環(huán)保漆料甲醛超標率為28.6%，均值為0.06mg/m3。而使用其他裝修材料如：石灰、膩子，其超標率僅為5%家具材料裝修情況雖然沒有明顯差異性，但可以看出使用合成板材為主的住宅比使用實木為主的住宅甲醛超標率與平均濃度更高，主要因為部分住宅對于合成板材有害限量及標準不了解，板材使用較多的是密度板、膠合板、大芯板，其中含有脲醛樹脂遇熱分解時會釋放大量游離甲醛,楊葉等人研究也證明濕度或溫度的增加會促進板材中的甲醛釋放；對于室內(nèi)凈化設施，使用空氣凈化器比活性炭處理及未處理甲醛的房屋超標率較低，但由于使用空氣凈化器家庭僅有3戶，其結果存在偶然性[19-20]。

對苯系物而言，地面裝修材料、墻面裝修材料、凈化裝置3項并不會對苯產(chǎn)生差異關系[21]。而家具選材不同都會造成苯超標率高，產(chǎn)生顯著性差異(p<0.01)，實木家具苯超標率為71.4%，均值為0.17mg/m3，合成板材家具苯超標率為83.3 %，均值為0.43mg/m3，主要原因是住宅裝修過程中多數(shù)住宅沒有考慮空間承載量與通風量，定制板材使用率高，其中主要是細木工板、膠合板、刨花板與中密度纖維板。這些材料使用的木器漆、膠粘劑中含有大量苯、甲苯、二甲苯、游離甲苯二異氰酸酯、揮發(fā)性有機化合物等有害物質(zhì)[22]。且21戶室內(nèi)受試者主觀評價中，合成板材家具表面溶劑型木器涂料氣味均較大，身體刺激反應較明顯[23]。

對總揮發(fā)性有機物而言，家具選材不同也會呈現(xiàn)出顯著差異(p<0.01)，實木家具超標率低于合成板材家具。主要原因為TVOC具有強揮發(fā)性,部分住宅裝修過程使用了大量合成板材，合成板材含有油漆、涂料與膠黏劑較多并且是TVOC主要來源，因此超標率及濃度均值較高[24]。

3 結語

新裝修室內(nèi)有害污染物要從裝修前期就嚴格控制，室內(nèi)設計前要結合綠色環(huán)保裝修理念，考慮室內(nèi)通風量與空間承載量，平衡裝修費用前提下優(yōu)先選擇綠色裝修方案，盡量選擇符合國家有害物質(zhì)限量標準的綠色裝修材料，購買時要注意有害物質(zhì)含量，倡導新型綠色建材，嚴格控制施工人員素質(zhì)，優(yōu)先選用污染小、影響小、少毒環(huán)保的施工工藝，對于家具材質(zhì)、膠合劑、涂料、美縫劑等污染物含量較高材料合理控制使用量。對于壁紙壁布以及大型家具等新材料可以進行通風及凈化處理后再進行裝飾裝修，對于家居用品如：合成纖維、合成橡膠、塑膠制品等，定期進行清潔、晾曬。可以選擇夏季高溫高濕裝修季節(jié)裝修，有利于污染物擴散，同時在住宅裝修結束以后，通風對甲醛降低有顯著影響關系，經(jīng)常保持開窗通風可以有效減少室內(nèi)有害氣體濃度，裝修結束利用空氣凈化器和綠植凈化有害物質(zhì)，常用凈化綠植有：吊蘭、虎皮蘭、綠蘿、白掌、千年木等，室內(nèi)污染嚴重時可以使用活性炭吸附或光觸媒、甲醛捕捉劑進行降解，待有害氣體檢測合格之后再選擇入住。