室内VOCs的来源种类及影响马后炮化工

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马后炮化工论坛室内VOCs的来源种类及影响
     日期:2009-06-16   查看:93次
  　随着人民物质生活水平的提高，各种有机聚合物在日常生活中广泛使用，比如室内装饰装修材料、电器产品、日用化学品等，致使室内空气污染不断加剧。由此引发空气污染投诉也不断增加。室内空气污染与健康已成为公众关注的重要环境问题。由于室内环境相对封闭，
  由各种材料缓慢释放的挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs）在室内累积并缓慢的释放，导致室内空气VOCs浓度增高，使人们遭受VOCs的污染。
  　据统计目前在室内环境空气中已检出大约300多种VOCs，其中多数化合物对人体有害，
  有的还具有三致作用。为了研究室内空气污染对人体健康的影响，对室内空气质量进行科学评价与控制，就必须建立简便、快速、准确的VOCs测定方法。
  一、室内空气中VOCs的定义、来源与挥发模式
  (一)VOCs的定义
  　　按照世界卫生组织(WHO)的定义，VoCs是指熔点低于室温，室温下饱和蒸气压大于133.3Pa，沸点在50～250℃范围，一般在常温下能以气体形式存在于室内的一类有机化合物。TVOCs则是指各个VOCs的总和。
  我国国家标准(GB/T18883-2002)定义，TVOCS是指在气相色谱分析中从正己烷（bp.69℃）峰到正十六烷（bp.287℃）峰之间的所有化合物。
  （二）室内空气中VOCs的主要来源
  

⒈隔热材料	隔热材料一般是有机聚合树脂加入一定量的发泡剂、稳定剂等组成,具有轻质保温特性。主要品种有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等。化纤纺织物、壁纸和地毯主要材料是聚丙烯酸酯、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈等。这些树脂含有的未聚合单体及老化分解释放的VOCs主要有苯、甲苯、氯乙烯、二甲苯、乙苯和二异氰酸甲苯酯等。
⒉板材及家具	合成板材及家具在生产过程中需要加入黏合剂,表面喷涂各种油漆,有的材料还要加入防腐防虫剂。合成黏合剂包括环氧树脂、聚乙烯醇缩甲醛、聚酷酸乙烯、酚醛树脂、合成橡胶等。这些材料可向室内释放甲醛、芳烃、酚、甲酚、乙醛、苯乙烯、苯、甲苯、乙苯、丙酮、乙酸乙酯、环氧氯丙烷、二异氰酸甲苯酯等。
⒊涂料	建筑涂料包括成膜物质、颜料、助剂和溶剂。成膜材料主要是酚醛树脂、脲醛脂、过氧乙烯树脂、丁苯橡胶和乙酸纤维等。在刚刷完涂料的房间可检出苯、甲苯、二甲苯、乙苯t丙酮、乙酸丁酯、乙醛、丁醇和甲酸等50余种。
⒋日用化学品污染	日用化学品包括洗涤品如洗涤剂、漂自粉、柔顺剂,清洁剂如地毯清洁剂,服装干洗剂，玻璃瓷器清清剂,家具地毯抛光剂、化妆品如各种护肤霜,洗发水,染发烫发剂,发胶,涂改液等。家用防虫剂如樟脑、卫生球等。家庭养花用农药、化肥和杀虫剂等。在各种材料中加入的香精香料如茉莉香油、香草素等。释放的VOCs包括烃类、醇醛酮酯类、芳烃类、含硫挥发物、氯代烃和氯代芳烃类。
⒌厨房污染	我国家庭使用燃料主要是煤、石油液化气、天然气等,这些燃料在不完全燃烧时,会产生脂肪烃、芳烃、醇醛酮类。家庭厨房烹调过程中,食用油在2sO℃左右加热,食用油经裂解、水解、氧化等反应,随油烟挥发出来,其中含有多种有害有机物。
⒍室内人的活动污染	吸烟时烟草在不完全燃烧时产生近干种污染物,其中属于VOCs的污染物包括低分子的醇醛酮酯类、芳烃类、酚类、有机酸类和有机碱如尼古丁等,这些化合物很多具有三致作用。人体及动物新陈代谢会释放大量VOCs,包括丙酮、乙醛、丁酮、苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、三氯乙烯、三氯乙烷、四氯乙烷、硫化氢、甲醇等。

  (三)VOCs挥发模式
  　　因为从各种材料挥发出的VOCs在气相中能迅速交换，所以VOC释放速度主要由材料内部扩散控制，一般遵循菲克第二定律:
  　　　　　　　　　　　　　　　R(t)=M0(k/Z)exp[-(k/Z)×t]　　　　　　　　（1）
  式中,R(t)—— 时间t时的释放量,mg/(m2·h);
  　　 M0——　释放源中VOCs的原始质量,mg/m2；
  Z—— 释放源厚度,m;
  k—— z等于lμm时的扩散系数,m2h;
  t—— 时间，h。
  按式(1)挥发模式计算的涂料挥发速率R=45667mg/(m2·h),与实测浓度的相关系数均大于0.99。
  　　二、种类及含量
  　　(一)种类
  室内挥发性有机物，从化学结构上看，可分为芳烃、脂肪烃、卤代脂肪烃、醇类、醛类、酮类、酯类、酚类、有机酸类和有机碱类。
  　　(二)含量范围
  　　世界各国都对室内空气中的VOCs进行了调查。德国测定了500户家庭室内VOCs度,共监测了57种化合物，除甲醛外，各种化合物的平均浓度为25ug/m3，高于室外浓度5~8倍。各种化合物的浓度变化范围较大，英国测定了100户住宅，室内TVOCs 平均浓度为121.8ug/m3，为室外浓度的2.4倍；加拿大随机监测757个室内VOCs浓度，共测定了57种化合物,平均值在20ug/m3 左右；日本的研究表明，竣工2个月后的室内TVOCs高出室外5.9~13.5倍，竣工8个月的建筑物室内各种有机化合物浓度已显著降低，其中脂肪烃和芳烃类化合物浓度已与室外接近。竣工10年后的TVOCs的测定结果与8个月结果相差无己。
  我国北京市化学毒物检测研究所在对北京市73个不同类型的旅馆饭店和17个楼房住宅，4个办公场所94个室内环境进行了监测。结果表明，TVOCs的平均水平为47.95ug/m3。综上所述，由于测定方法、测定条件以及气象等多种因素影响，各个VOCs测定结果存在一定差异。常见的室内VOCs含量列入表11-1 中。对广州市室内环境VOCs的检测结果列入表11-２中。对天津市室内环境VOCs的检测结果列入表11-3。北京市室内环境中TVOCs的含量在0.2~2mg/m3，通风良好的室内TVOCs在0.2~0.9mg/m3，新装修的居室TVOCs可达9mg/m3，监测结果还表明室内TVOCs明显高于室外，说明室内确有污染源。
  窒内常见的V0Cs含量范围
  

VOCs	浓度/(μg/m3 )	VOCs	浓度/(μg/m3 )	VOCs	浓度/(μg/m3 )
环己烷	5～230	乙苯	5～380	氯苯	1～500
甲基环戊烷	0.1～139	间／对二甲苯	25～300	1,4-二氯苯	1～250
己烷	100～269	正丙苯	1～6	甲醇	0～280
庚烷	50～500	三甲苯	10～400	乙醇	0～15
辛烷	50～550	联苯	0.1～5	2-丙醇	0～10
壬烷	10～400	α-蒎烯	1～605	甲醛	0.02～1.5
癸烷	10～1 100	三氯氟甲烷	1～230	乙醛	10～500
十一烷	9～950	二氯甲烷	20～5 000	己醛	1～10
十二烷	10～220	三氯甲烷	10～50	丙酮	5～50
2-甲基戊烷	10～200	四氯化碳	200～1 100	2-丁酮	10～600
2-甲基己烷	5～278	三氯乙烷	10～8 300	乙酸乙酯	1～240
苯	10～500	三氯乙烯	1～50	乙酸丁酯	2～12
甲苯	50～2 300	四氯乙烷	1～617

  三、室内空气中VOCs对健康的影响
  　　(一)VOCs对人体健康的影响
  　　可分为三种类型:
  　　①气味和感官效应。包括感官刺激，感觉干燥。
  　　②黏膜剌激和毒性导致的其他系统病态。刺激眼黏膜、鼻黏膜、呼吸道和皮肤等；VOCs很容易通过血液一大脑的障碍，从而导致中枢神经系统受到抑制，使人产生头痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感觉。
  ③基因毒性和致癌性。很多VOCs被证明是致癌物或可疑致癌物如苯、氯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烷、三氯乙烯等。
  　　现代流行病的调查表明：TVOCs浓度小于0.2mg/m3时不会产生刺激反应，人体感到舒适；而大于3mg/m3时就会出现某些症状；3~25mg/m3时可导致头痛和其他神经毒性作用人体感到不舒适；大于25mg/m3时，呈毒性反应。VOCs的致病症状见表11-4。
  表 VOCs的致病症状
  

对人体影响	症状	VOCs举例
自律神经障碍	出汗异常，手足发冷，易疲劳	丁醇、甲乙酮、烃类
精神障碍	失眠、烦躁、痴呆、没精神	苯、甲苯、环己酮
末梢精神障碍	运动障碍、四肢末端感觉异常	甲乙酮
呼吸道障碍	喉痛、口干、咳嗽	乙酸丁酯、200#溶剂
消化器官障碍	腹泻、便秘、恶心	甲醛、200#溶剂、甲苯、二甲苯
视觉障碍	结膜发炎	乙酸丁酯、乙酸乙酯、甲醛
免疫系统障碍	皮炎、哮喘、自身免疫疾患	氯苯、200#溶剂

  气态污染物主要通过呼吸系统进入人体，其次是通过皮肤接触和消化道吸收，进入人体后通过血液和淋巴细胞输送到全身。有些沉积在脂肪内，在一定条件下释放出来。多数通过人体肝脏、肾脏、肺部和血液进行代谢转化。主要代谢过程包括氧化、还原、水解和结合。污染物在肝细胞微粒体中的混合功能氧化酶的催化下发生氧化作用，形成环氧化合物，此类污染物往往具有致癌作用。有些污染物如四氯化碳、偶氮和硝基化合物可在肝脏内发生还原，形成自由基，使肝脂肪变性坏死。酯类化合物可在酯酶催化下转化为酸和醇类。有些污染物可与体内代谢产物结合或与肝脏内葡萄糖醛酸结合，使之失去生物酶活力。
  　　(二)室内空气污染评价与控制
  　　室内材料释放的VOCs对健康和舒适度的评价可分为：建立室内材料释放VOCs模型，
  建立室内VOCs分析方法，进行人体暴露评价，收集有关VOCs的毒理数据，评价其对健康的潜在影响。同时对室内VOCs进行感观评价并提出控制措施等。列出有关VOCs的国家标准。
  表VOCs国家标准(GB/T 18883—2002)
  

VOCs	标准值／（mg/m3）	备注
苯	0.11	1h均值
甲苯	0.20	1h均值
二甲苯	0.20	1h均值
TVOCs*	0.60	8h均值

  *TVOCs指采用非极性毛细柱分离，保留时间在正己烷到正十六烷之间的所有化合物总和。