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摘要簡述了揮發(fā)性有機(jī)物（voc）對人體健康的影響及國內(nèi)外現(xiàn)有建筑物中的voc污染狀況，綜述了voc的散發(fā)機(jī)理及去除設(shè)備的研究現(xiàn)狀，指出了今后的研究方向。

關(guān)鍵詞揮發(fā)性有機(jī)物，散發(fā)機(jī)理，去除設(shè)備

abstracttouchestheharmfuleffectsofvocsonhumanhealthanconditionsincurrentbuildingsathomeandabroad,reviewstheresearchstatusinvocsemissionmechanismandvocseliminationdevises,andpresentsthefuturestudyorientation.

keywordsvolatileorganiccompound，emissionmechanism，eliminatingequipment

1揮發(fā)性有機(jī)物及其對人體健康的影響

揮發(fā)性有機(jī)化合物（voc）是指環(huán)境監(jiān)測中以氫焰離子檢測器測出的非甲烷烴類物質(zhì)的總稱，其中包括含氧烴類、含鹵烴類，廣義場合包括甲烷、丙烷、氯烴、氟烴及醇、醚、酯、酮、醛等含氧烴、胺等含氮烴、二硫化碳等含硫烴。通常按沸點(diǎn)的范圍把有機(jī)化合物分為極易揮發(fā)性有機(jī)物（vvoc），揮發(fā)性有機(jī)物（voc），半揮發(fā)性有機(jī)物（svoc）和與顆粒物質(zhì)或顆粒有機(jī)物有關(guān)的物質(zhì)（pom）等4類。

有些有機(jī)化合物不能包括在以上的分類中。這是由于這些化合物（如甲醛和丙烯酸）因其反應(yīng)性或?qū)岬牟环€(wěn)定性不易從吸附劑上回收或用氣相色譜法進(jìn)行分析。

揮發(fā)性有機(jī)物對人體的影響主要表現(xiàn)在感官效應(yīng)和超敏感效應(yīng)，包括感官刺激，感覺干燥，刺激眼黏膜、鼻黏膜、呼吸道和皮膚等，揮發(fā)性有機(jī)化合物很容易通過血液到大腦，從而導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到抑制，人人產(chǎn)生頭痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感覺；醇、芳得烴和醛能刺激黏膜和上呼吸道；很多揮發(fā)性有機(jī)化合物如苯、甲氯乙烯、三氯乙烷、三氯乙烯和甲醛等被證明是致癌物或可疑致癌物。

molhave依據(jù)室內(nèi)voc對人體的影響不同，對其濃度進(jìn)行了劃分[1]，該劃分原則通常作為權(quán)威引用或作為指導(dǎo)，并在美國ashrae標(biāo)準(zhǔn)62-1989r中得到應(yīng)用，他的劃分原則見表1。

表1voc濃度與人體反應(yīng)

濃度范圍/ug/m3人體反應(yīng)

<200舒適

200～3000可能抱怨

3000～25000抱怨

>25000有毒

2現(xiàn)有建筑中揮發(fā)性有機(jī)物的情況

中國華西醫(yī)科大學(xué)公共健康學(xué)院1995年冬天對剛裝修的兩個(gè)居民房進(jìn)行了兩個(gè)半月的voc測量，發(fā)現(xiàn)這些房中產(chǎn)生不同程度的甲醇、乙醇、戊烷、已烷、苯、庚烷、環(huán)已烷、甲苯、二甲苯、乙基苯[2]。其中最主要的有機(jī)物是甲醇，苯，甲苯和二甲苯。中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測所對一個(gè)辦公室空氣污染進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)辦公室內(nèi)主要有機(jī)物是苯、甲苯、二甲苯、乙苯和甲醛，濃度從0.1mg/m3到0.96mg/m3。

美國環(huán)保局（epa）通過對16個(gè)建筑的隨機(jī)抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有4個(gè)建筑中的voc濃度超過了0.4mg/m3。歐洲對9個(gè)國家的56棟建筑進(jìn)行了室內(nèi)voc濃度的測量[3]，發(fā)現(xiàn)有22棟建筑中voc濃度超過0.2mg/m3。文獻(xiàn)[4]指出日本住宅中的有機(jī)物濃度為0.19～0.643mg/m3。文獻(xiàn)[5]指出瑞典公寓中voc濃度為0.31mg/m3，居民家庭中為0.47mg/m3。文獻(xiàn)[6]指出英國綜合建筑中voc濃度為0.2mg/m3。

從上述調(diào)查情況可以看出，目前室內(nèi)voc污染狀況是比較嚴(yán)重的。

3不同建筑裝飾材料揮發(fā)性有機(jī)物的散發(fā)量測量

為了從污染源上控制voc的產(chǎn)生，國內(nèi)外很多單位都對建筑裝飾材料的voc散發(fā)情況進(jìn)行了測量。文獻(xiàn)[7]對中國生產(chǎn)的8種室內(nèi)材料即酸漆、黑漆、地板清潔劑、地板蠟、空氣清新劑、地毯背面粘接劑、墻約、墻紙粘接劑和彩色墻紙進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)其散發(fā)的voc有3～30種。文獻(xiàn)[8]指出了tvoc的最大傳和其衰減度隨著材料的不同而不同，流態(tài)物質(zhì)如油漆、清漆和地板油的衰減度最大。epa做了實(shí)驗(yàn)來確認(rèn)各種室內(nèi)污染源的散發(fā)量，同時(shí)確認(rèn)各種因素對散發(fā)量的影響[9]，這些因素包括溫度、相對濕度、空氣變化及小室負(fù)荷。結(jié)果表明，空氣換氣次數(shù)對散發(fā)量尤其是濕材料的散發(fā)量有很大的影響。

文獻(xiàn)[10]對37種典型的加拿大民用住宅所使用的建筑裝飾材料發(fā)散的voc進(jìn)行了測量，得出了這些材料的voc數(shù)據(jù)庫。

目前世界上已有3個(gè)體積為55m3(5m×4m×2.75m)的實(shí)驗(yàn)室用于研究建筑裝飾材料的voc產(chǎn)生量，它們分別是irc/nrc①，nrmrl/usepa②和csiro/austrlia③，這些實(shí)驗(yàn)室均用不銹鋼制作，具有加熱、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠控制室內(nèi)各種參

數(shù)。

為了使各實(shí)驗(yàn)室所測得的數(shù)據(jù)有可比性及可靠性，歐洲已經(jīng)建立了對室內(nèi)污染物測量方法、選樣方法、數(shù)據(jù)分析方法、結(jié)果整理方法等統(tǒng)一的協(xié)定方案[11]。

4建筑裝飾材料voc散發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的制定和材料的分類

目前我國國家質(zhì)檢總局已頒發(fā)了《室內(nèi)裝飾裝修材料有害物質(zhì)限量》10項(xiàng)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，從2002年7月1日開始的散發(fā)量作了規(guī)定[12]。北歐國家根據(jù)普通材料最大的voc散發(fā)量為40，100和數(shù)百ug/(m2·h)，將材料分為mec-a（低揮發(fā)性材料），mec-b（中揮發(fā)性材料）和mec-c（高揮發(fā)性材料）3類[13]。

美國epa現(xiàn)在做出了污染源分類數(shù)據(jù)庫，這個(gè)數(shù)據(jù)庫含有材料的voc散發(fā)量及毒性[14]。

5揮發(fā)性有機(jī)物散機(jī)理的研究

揮發(fā)性有機(jī)物的散發(fā)率通常由以下兩個(gè)過程決定[15]：①材料內(nèi)部的擴(kuò)散；②材料表面到周圍空氣的散發(fā)。材料內(nèi)部的擴(kuò)散是濃度梯度、溫度梯度及密度梯度共同作用的結(jié)果。每種化合物都有自己的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)，與其相對分子質(zhì)量、分子體積、溫度及與被擴(kuò)散的物質(zhì)特性有關(guān)。表面散發(fā)由幾種機(jī)理共同作用，包括蒸發(fā)和對流。對于表面散發(fā)而言，voc的散發(fā)率會(huì)受到空氣中濃度、氣流速度及溫度的影響[16，17]。根據(jù)材料的不同，voc的產(chǎn)生率可能由上述一個(gè)或兩個(gè)因素起決定作用。

根據(jù)散發(fā)機(jī)理的不同，室內(nèi)建筑裝飾材料的散發(fā)模型，總體上可分為兩類即經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃臀锢砟Ｐ汀?/p>

6揮發(fā)性有機(jī)物去除機(jī)理和去除設(shè)備的研究

目前人們主要集中研究活性炭和光觸媒設(shè)備對voc的去除特性。吸附是由于吸附劑和吸附質(zhì)分子間的作用力引起的，這些作用力分為兩大類--物理作用力和化學(xué)作用力，它們分別引起物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附是可逆過程，只能暫阻擋污染而不能消除污染。而化學(xué)吸附是不可逆的過程，是揮發(fā)性物質(zhì)的分子與吸附劑起化學(xué)反應(yīng)而生成非揮發(fā)性的物質(zhì)，這種機(jī)理可使得低沸點(diǎn)的物質(zhì)如甲醛被吸附掉?；钚蕴渴亲畛Ｓ玫奈絼?，它對許多voc都是很有效的，但對甲醛作用很小。

已有的研究成果表明活性炭對芳香族化合物的吸附優(yōu)于對非芳香族化合物的吸附，如對苯的吸附優(yōu)于對環(huán)已烷的吸附；對帶有支鍵的烴類物質(zhì)的吸附優(yōu)于直鍵烴的吸附；對相對分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的化合物的吸附總是高于相對分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低化合物的吸附；空氣濕度增大，則可降低吸附的負(fù)荷；吸附質(zhì)濃度越高，則吸附量也越高；吸附量隨溫度升高而下降；吸附劑內(nèi)表面積愈大，吸附量越高。浸了高錳酸鉀的氧化鋁（pia）對甲醛及低濃度的醛和有機(jī)酸有很高的去除效率。所以pia經(jīng)常與活性炭聯(lián)合起來使用以提高過濾器的效率。

目前美國市場上有3種化學(xué)過濾器，都是用活性炭作為吸附劑的[18]，第1種是v字型裝有大顆粒的活性炭，第2種是折邊型裝有小顆粒的活性炭，第3種是折邊型的活性炭編織物過濾器，效率為40%～80%，當(dāng)風(fēng)速為2.5m/s時(shí)阻力為約100pa。

光觸媒設(shè)備是以n型半導(dǎo)體的能帶理論為基礎(chǔ)，n型半導(dǎo)體吸收能量大于或等于禁帶寬度（禁帶能量）的光子（hv）后，進(jìn)入激發(fā)狀態(tài)，此時(shí)價(jià)帶上的受激發(fā)電子路過禁帶，進(jìn)入導(dǎo)帶。同時(shí)在價(jià)帶上形成光致空穴?？梢杂米鞴獯呋瘎┑膎型半導(dǎo)體種類繁多，有tio2，zno，fe2o3，cds和wo3等。由于tio2的化學(xué)穩(wěn)定性高、耐光腐蝕、難溶，并且具有較深的價(jià)帶能級(jí)，可使一些吸熱的化學(xué)反應(yīng)在被光輻射的tio2表面得到實(shí)現(xiàn)和加速，加之tio2無毒、成本低，所以被廣泛用作光催化氧化反應(yīng)的催化劑。tio2的禁帶寬度（eg）為3.2ev，當(dāng)用波長小于387nm的光照射tio2時(shí)，由于光子的能量大于禁帶的寬度，其價(jià)帶上的電子被激發(fā)，躍過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上形成相應(yīng)的空穴。光致空穴h+具有很強(qiáng)的捕獲電子的能力，而導(dǎo)帶上的光致電子e-又具有高的活性，在半導(dǎo)體表面形成了氧化還原體系。利用光致空穴h+和光致電子e-與空氣中的水分和氧氣相互反應(yīng)產(chǎn)生的具有高濃度活性的氫氧游離基·oh，可氧化各種有機(jī)物質(zhì)并使之礦化。如下所示：

有機(jī)污染物的降解機(jī)理與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，分子結(jié)構(gòu)不同其降解機(jī)理及途徑也有差異。hashimoto等研究了脂肪族化合物的光催化降解機(jī)理，認(rèn)為脂肪烴先于·oh生成醇，并進(jìn)而氧化為醛和酸，終生成二氧化碳和水[19]。文獻(xiàn)[20]指出tio2光催化反應(yīng)中，一些芳得族化合物的光催化降解過程往往伴隨著多種中間產(chǎn)物的生成。目前，對于各類芳香族化合物的光催化降解機(jī)理研究還很不完備，初步研究認(rèn)為其主要降解機(jī)理還是在·oh基的作用下，芳香環(huán)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，并進(jìn)一步開環(huán)，從而逐步被氧化，最終礦化為二氧化碳、水及小分子無機(jī)物。

對室內(nèi)甲醛和甲苯的研究表明，污染物光催化氧化與其濃度有關(guān)，質(zhì)量數(shù)在1×10-4以下的甲醛可完全被光催化分解為二氧化碳和水，而在較高濃度時(shí)，則被氧化成為甲酸。高濃度的甲苯光催化降解時(shí)，由于生成的難分解的中間產(chǎn)物富集在tio2周圍，阻礙了光催化反應(yīng)的進(jìn)行，去除效率非常低，但低濃度時(shí)tio2表面則沒有中間產(chǎn)物生成。

文獻(xiàn)[21]對非均相光催化技術(shù)在室內(nèi)空氣品質(zhì)控制方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究。指出光催化氧化技術(shù)室內(nèi)空氣中低濃度的voc有著良好的效果。光催化氧化設(shè)備可進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，而且氣體通過時(shí)壓力降低可忽略不計(jì)，這樣很容易加裝到中央空調(diào)空調(diào)的系統(tǒng)中去。美國新澤西州的通用空氣技術(shù)（uat）公司已開發(fā)生產(chǎn)了落地式及管道式光催化空氣交凈化與消毒設(shè)備[22]。

盡管許多廠家都在研制voc去除設(shè)備，但對于室內(nèi)多種有機(jī)物污染并存的情況，如何描述這些設(shè)備的性能及如何用于實(shí)際工程中，則是亟待解決的問題。

7結(jié)語

7．1國內(nèi)外實(shí)測結(jié)果表明，目前許多建筑中存在voc污染。國內(nèi)這方面的研究剛起步，建議有關(guān)部門應(yīng)規(guī)范現(xiàn)有建筑裝飾材料，根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，盡快建立建筑裝飾材料voc數(shù)據(jù)庫。

7．2為了評估建筑裝飾材料對室內(nèi)帶來的揮發(fā)性有機(jī)物，應(yīng)考慮實(shí)際房間中多污染源的問題，通過建立合理的房間污染模型來切實(shí)指導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行和維護(hù)。

7．3針對目前國內(nèi)外空調(diào)房間存在揮發(fā)性有機(jī)物的污染的問題，應(yīng)該改變空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法即從設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該考慮這些污染的去除問題，并開發(fā)出用于去除各種污染包括牢固揮發(fā)性有機(jī)物的高效設(shè)備。

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