木質材料對室內空氣品質影響的概述

赫 亮

(遼寧省林業科學研究院，遼寧 沈陽 110032)

木材是傳統建筑裝飾材料，在歷史的長河中留下瑰麗的色彩。木材具有美麗的花紋、獨特的色彩，裝扮美麗居室，同時又具有獨特的感覺特性(視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等)、環境學特性(隔音降噪、調節溫濕度、調節光環境)、物理力學性質和防火預警性等特有的性能，是四大材料(鋼材、水泥、木材和塑料)中唯一可再生的環境友好型資源，在現代居室裝修中倍受青睞[1]。隨著科技的進步和生活水平的提高，木材的需求量更大，大徑級優質珍貴木材資源匱乏，因此刨花板、纖維板、膠合板等木質復合材料產業飛速發展，成為現代居室裝修裝飾的主力軍，由此導致木質材料對室內環境的作用趨勢發生根本性轉變。居室環境，尤其是室內空氣質量直接關系身心健康。木質復合材料在生產過程中加入多種化學物質，在使用過程中釋放出一些可揮發性有機化合物，其中有些物質有味道，可被人體感受到，還有一些是沒有氣味的，但會對人體產生毒害作用。因此，總結木材及木質復合材料對室內空氣品質影響的研究工作，為打造健康居室、提高公眾認知度、保護人體健康提供參考。

1 木材對室內空氣質量的影響

在新建木結構家居環境中，木材氣味是室內氣味的主要組成，主要來源于木材抽提物中的揮發性有機化合物，如萜烯類化合物、醛類化合物、酚類化合物等。木材中的抽提物經過溶劑萃取、提純后可制成精油，具有除臭、殺蟲、殺菌、改善室內空氣氣味和保健等作用。針葉材精油含量較高，具有顯著的抑菌作用。側柏的精油具有較強的抗霉菌活性和抑制枯草芽孢桿菌的作用，圓柏精油對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌具有抑菌效果，紅松、白松、樅樹等的精油也具有較強的抑細菌作用[2]。杉木和杉木陰沉木精油具有防腐、防蟻等作用，當杉木精油達到160 mg·L-1的濃度，白蟻死亡率高達100%；當杉木精油濃度降低至50 mg·L-1時，白蟻的趨避率超過57%[3-4]。由此可見，對木材起到保護作用是木材中的精油成分，研究顯示：石油醚抽提物具有很強的耐腐抗菌性，反-肉桂醛和順-甲基異丁香酚等精油成分具有強抗菌活性[5]。木材釋放的氣味有利于身心愉悅和身體健康。花柏裝飾裝修居室，散發出來的松烯類化合物具有濃郁的香味，且可以起到驅蚊的作用；柏木精油中的倍半萜醇類化合物具有調節自主神經系統活性的作用，小鼠嗅聞柏木醇后，能夠減少焦慮行為[6]；檜木精油對慢性咽炎有一定療效，分析可能與其降低血清炎癥介質的水平有關[7]；金絲楠木精油可以抑制前列腺癌癥細胞生長，促進癌細胞凋亡，其中效果最顯著的是陰沉金絲楠木精油[8]；松木精油有消炎、鎮靜、止咳等作用；白樺精油有抗流感的作用；銀杏精油對治療高血壓有效。

綜上所述，用木材建造、裝飾和裝修居室，不僅可以營造良好的木質視覺、觸覺、聽覺特性，調節室內溫度、濕度等微氣候，更重要的是通過精油散發可以起到改善嗅覺感受、抑制環境細菌、保健身體健康等作用。

2 木質復合材料對室內空氣質量的影響

混凝土、煤渣、大理石、花崗巖等建筑裝飾材料在使用過程中會釋放出放射性元素——氡，產生強度較高的γ輻射，具有極大的致癌風險。木質復合材料是以木材為基質的天然有機復合材料，不會產生放射性元素和輻射，但是由其產生的室內空氣污染問題同樣危害人體健康，不可忽視。木質復合材料會散發出大量的甲醛、芳香族物質(苯、甲苯和二甲苯等)和其他揮發性有機化合物，釋放過程長達十幾年，甚至是幾十年，尤其是低檔材料污染更為嚴重。研究顯示，室內可見檢測到的揮發性污染物達300多種，其中最常見、危害最大的是甲醛、揮發性有機化合物、苯系物。

2.1 甲 醛

室內空氣中的甲醛主要來自于木質復合材料、油漆和涂料等，對呼吸道、腎臟和皮膚具有毒害作用，國際癌癥研究所將其列為可疑致癌物質。甲醛具有刺激性氣味，若環境中存在高濃度甲醛，可以被感受到。當環境中甲醛濃度很高時，易發生急性中毒和呼吸道疾病，伴有咳嗽、流淚、流鼻涕等癥狀；當持續慢性吸入低濃度甲醛時，會產生頭痛、無力、失眠等癥狀[9]。長期暴露于甲醛下，會引起白血病、染色體異常等疾病，尤其是對孕婦和兒童危害更大。對234戶裝修未滿1年、未居住的住宅內甲醛污染狀況進行調查，甲醛超標率為66.00%，其中次臥和主臥超標率較高，分別為63.69%和53.00%，主要來源于室內衣柜和床頭柜中甲醛的釋放[10]。木質復合材料釋放的甲醛源于生產人造板使用的膠黏劑，在使用過程中，人造板材產品中殘留的和未參與反應的甲醛會逐漸向室內釋放，且在不同的環境條件下(通風量、環境溫度、環境濕度)，甲醛的釋放速率差異顯著。國內外學者對降低人造板中甲醛釋放量做了大量的研究，例如使用低摩爾比脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂等改性樹脂，使用不含甲醛的異氰酸酯樹脂、豆膠、蛋白膠等，在人造板生產過程中添加甲醛捕捉劑等，使用過程中采取氨水擦拭、真空防治或高溫加熱等方法，在一定程度上降低人造板的甲醛釋放量。

2.2 揮發性有機化合物

揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs)是指沸點在 50～260 ℃的易揮發性有機化合物，包括烴類(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、鹵代烴等)、醛類、酮類、醚類、酯類、醇類和酸類7類化合物， 是室內外空氣中普遍存在且組成復雜的一類有機污染物。室內的VOCs主要來自于木材、木質復合材料、木器漆組成的地板、家具、門、窗等室內裝飾構件，窗簾、地毯、壁紙、煙草等也會釋放出VOCs，但木質復合材料和油漆依然是主要貢獻者。由于VOCs種類繁多、成分復雜，因此其毒害作用更應引起關注。長期居住于VOCs濃度超標的環境中，會導致“病態建筑綜合征”。對234戶裝修3～12月后未居住的住宅內總揮發性有機化合物(TVOC)的污染狀況進行調查，其中73%的住宅TVOC超標，不同功能房間TVOC濃度差異顯著，貢獻最高的是衣柜、床頭柜和書柜等家具[10]。室內VOCs不僅危害人體健康，也是室內異味的來源。以三聚氰胺飾面刨花板為例，利用氣相色譜-質譜-嗅覺測量技術研究VOCs釋放特性和氣味，其中芳香族化合物和酯類化合物是主要氣味物質，芳香族化合物呈現植物芳香，而酯類化合物呈現果香味；隨著時間推移，氣味結構發生改變；氣味強度變化與TVOC濃度沒有直接相關性，因此以氣味大小判斷室內空氣是否合格是沒有根據的[11]。為了避免 VOCs對人體健康產生不良影響，不僅要制定國家或行業標準，對室內裝飾的木質材料的VOCs釋放量加以限制和規定，改進產品生產工藝，同時還要加強對綠色木質復合材料產品的研究和開發。

2.3 苯系物

苯系物(BTEX)屬于芳香族化合物，是室內空氣中的主要污染物，常見的主要是單環芳香烴，如苯、甲苯、乙苯和二甲苯(鄰、間、對)等。苯系物屬于VOCs，由于苯系物對人體的神經系統和免疫系統毒害作用較大，且不為公眾所關注，因此苯系物的毒害作用更值得特別關注。長期暴露于苯系物環境中，致癌幾率較高，世界衛生組織國際癌癥研究機構將苯、聯苯胺、苯并[α]芘確定為一類致癌物。對78例接觸苯及苯系物的從業者的血常規進行調查，發現苯及苯系物將會導致血常規的淋巴細胞比率、血小板計數水平異常，影響從業者健康[12]。67例0～14歲確診初發白血病兒童尿液中苯、甲苯和二甲苯代謝物(苯系物暴露指標)與急性淋巴細胞白血病的相關性進行研究，發現病例組苯系物的保留濃度高于對照組，具有統計學意義[13]。苯系物主要來自于生產木質復合材料所用膠黏劑和涂飾用木器漆的溶劑等，在對4家商場和3個體育館不同功能區域的苯系物污染水平測試中發現，苯系物主要受裝修材料影響[14]。對無錫市30家企業共86間裝修后的辦公室內苯系物進行抽查，發現甲苯超標率為3.5%，二甲苯超標率為36%，二甲苯超標4倍以上的為17.4%，分析原因是裝修材料不環保、通風時間不足和空調的使用[15]。

3 室內木質材料表面裝飾對室內空氣影響

為了保護木材或木質復合材料，提高材料美觀性、防潮性、尺寸穩定性，表面裝飾必不可少。對于實木產品，主要是木器漆涂飾，對于木質復合材料，常用的飾面材料有薄木、三聚氰胺浸漬膠膜紙、PVC和木器漆等。經過表面二次處理后，材料的甲醛和VOCs釋放特性發生了改變，不同的飾面處理，產品的環保性能差別顯著。盧志剛[16]等采用多種VOC共存評價方法，基于危險等級化合物的單體濃度及單體職業接觸限值等指標，評價了不同飾面刨花板的危害性，其中三聚氰胺飾面刨花環保性能最優，而后是PVC飾面刨花板，水性漆飾面刨花板的評價結果超過了接觸限值，環保性能最差。通過對油漆飾面刨花板苯系物釋放特性及對健康影響的研究發現，PU漆飾面刨花板和水性漆飾面刨花板分別釋放出15種和12種苯系物，苯系物釋放量對暴露人群無明顯致癌風險，但苯達到致癌風險上限，因此室內漆飾板材的主要控制物仍是苯系物[17]。這是因為油漆是將樹脂類有機高分子化合物溶于有機溶劑中制成的，有機溶劑多以苯、甲苯、酮、醇等為主，在噴涂木質材料表面后，溶劑不斷揮發，導致室內苯系物、酮、醇等揮發性有機化合物超標。家具油漆中常用聚氨酯漆，其主要成分為二異氫酸甲醛酯，是典型的致敏物，易引發支氣管炎或哮喘等。目前，家具行業正在加快新的涂料和涂飾工藝的研發和使用。具測算，使用1 t油性涂料將產生0.82 t VOCs，使用同量水性涂料只產生0.10 t VOCs，使用光固化涂料(UV)VOCs釋放量降至0.05 t。水性丙烯酸涂料貼面刨花板VOCs釋放濃度、化合物數量和氣味強度均低于硝基涂料貼面刨花板，更適合作為刨花板的飾面漆[18]。2016年7月13日，國家工業和信息化等部委將減少涂料行業列入VOCs減排重點行業，到2018年低(無)VOCs的綠色涂料比例要達到60%以上，并寫入到《重點行業揮發性有機物削減行動計劃》中[19]。

4 防治木質材料對室內空氣污染的措施

4.1 裝修方案

一是選擇符合國家或行業標準的木材制品，關注產品甲醛及VOCs釋放指標；二是在室內設計中，合理使用木質復合材料，盡量減少室內木質復合材料暴露面積占室內空間體積的比例，即承載率；三是選用封閉效果好的飾面材料裝飾的木質復合材料，提高飾面材料對甲醛和VOCs的封閉效果。

4.2 通 風

甲醛和VOCs的擴散分為快速釋放階段和穩定釋放階段，在快速釋放階段氣體交換率起關鍵作用，因此室內通風換氣是降低室內甲醛和VOCs最有效、最經濟、最環保的方法。通過自然通風或換氣裝置2個月后，新裝修賓館室內甲醛濃度下降60%～80%[20]。對454戶裝修超過一年的兒童臥室中甲醛和苯系物濃度與室內溫濕度計通風量的關系進行研究，發現室內通風量對甲醛和苯系物的影響作用強于室內溫濕度變化[21]。

4.3 植物凈化

利用室內植物的光合作用對甲醛和VOCs進行生物降解是凈化室內空氣的方法之一。不同的植物對不同物質的凈化能力差異顯著，吊籃、華葉萬、年青合果、芋香蘭等植物對甲醛的降解效果較好，研究顯示：過氧化酶的濃度與植物降解甲醛的能力成正比，這一指標是尋找凈化甲醛植物的新方法和途徑[22-24]。在考察植物凈化能力的同時，也應關注植物對甲醛的污染的生理抗性。在較高甲醛濃度環境下，植物細胞內自由基的累積會引發膜脂過氧化，降低植物的耐受性，研究顯示：綠蘿、吊蘭、蘆薈、橡皮樹在 6 h內對 2.8 mg·m-3的甲醛具有一定的抗性[25]。學者對VOCs的植物凈化作用也做了一些研究，如菊花、常春藤和鐵樹可吸收苯；菊花和萬年青可吸收三氯乙烯；月季、薔薇和虎尾蘭可以吸收80%以上的多種有害氣體[26]。

4.4 吸附法

吸附法是凈化甲醛和VOCs常用方法之一，機理是通過吸附劑將空氣中的甲醛和VOCs選擇性分離出來，不同的吸附劑對空氣凈化作用差異顯著，常用的吸附劑有活性炭、分子篩、沸石、活性氧化鋁等[27]。在室內放置一些活性炭，可以吸附室內空氣中的大分子有機物，如苯、醛和氨等，同時也能消除家具的異臭異味等。空氣凈化器也是利用吸附原理減少室內有害氣體濃度累積，利用負壓風道系統及氣象色譜法測定空氣凈化器對苯系物的過濾效率，對苯、甲苯、對(間)二甲苯和鄰二甲苯的過濾效率分別為41.52%、44.02%、43.27%和42.5%[28]。