您好,欢迎来到华佗养生网。
搜索
您的当前位置:首页室内甲醛短期释放和通风衰减特征研究

室内甲醛短期释放和通风衰减特征研究

来源:华佗养生网
2018年7月 西南民族大学学报(自然科学版) Journal of Southwest Minzu University(Natural Science Edition) Ju1.2018 VoL44 No.4 第44卷第4期 doi:10.1 1920/xnmdzk.2018.04.007 室内甲醛短期释放和通风衰减特征研究 景连东,谭炯,李晖,柏松,张杨 610041) (西南民族大学化学与环境保护工程学院,四川 成都摘要:室内甲醛污染越来越受到关注,研究其释放和通风衰减特征对于维护良好的室内空气质量具有现实意义.以 某新装修后住宅为研究对象,研究温度对甲醛释放量的影响,门窗封闭24 h内的释放动力学特征以及甲醛释放后通风 衰减特征.结果显示,温度升高会显著促进甲醛释放;封闭门窗6 h后,室内甲醛达到平衡浓度;甲醛从装饰装修材料向 空气中的释放过程,以及开窗通风情况下的衰减过程均符合一级动力学特征,而且通风衰减动力学强于释放动力学. 实验结果表明,在处理甲醛的过程中应该着眼于强化游离甲醛从装饰装修材料向空气中的释放;通风可以将室内空气 中的甲醛快速排除,进而促进装饰装修材料中甲醛的释放,是非常有效的去除室内甲醛污染的方法. 关键词:室内空气污染;甲醛;释放动力学;衰减动力学 中图分类号:XS1 文献标志码:A 文章编号:20954271(2018)04-0375-06 Short.term release and ventilation attenuation characteristics of indoor f0I.maldehyde JING Lian-dong,TAN Jiong,LI Hui,BAI Song,ZHANG Yang (School of Chemistry and Environmental Protection Engineering,Southwest Minzu University,Chengdu 610041,P.R.C.) Abstract:More and more attention has been paid to indoor form ̄dehyde pollution.It is very important to study formaldehyde re— lease and ventilation caused attenuation for maintaining a good domiciliary environment.In this study,a bedroom and a living— dining room of a newly decorated house were studied for 1)the influence of temperature on formMdehyde emission,2)the re— lease characteristics of formaldehyde during 0-24h after closing doors and windows and 3)the ventilation attenuation characteris— tics.The results showed that the temperature signiicantlfy increased the formaldehyde emission.A few hours after closing doors, the formaldehyde concentration reached an equilibrium concentration.The release of formaldehyde from decoration materials into air and then the formMdehyde attenuation caused by ventilation were accorded with the first—order kinetics.Regarding to kinet- ics,the attenuation progress was faster than the release progress.These results suggested that the treatment before living in a house should focus on strengthening the release of free formaldehyde from decoration materials to air,and that ventilation could eficientfly remove formaldehyde in air,and thus promote the release of formaldehyde from decoration materials.Ventilation is an effective method to control indoor formaldehyde pollution. Key words:indoor air pollution;form ̄dehyde;release kinetics;decay kinetics 住宅装修的同时,也可能造成室内空气污染.甲 醛是导致室内空气污染的常见的污染物 .也是近 年来国内最为关注的室内空气污染物,我国室内甲醛 收稿日期:2018-02—23 污染明显较欧美和日本等国家严重[21.甲醛具有刺激 作用、致敏作用、致突变作用、神经毒性作用和生殖毒 性作用 .在分子水平可能会导致DNA分子的断 作者简介:景连东(1986一),男,羌族,四川绵阳人,副教授,博士.E—mail:schjld@gmail.eom;schjld@swun.cn 基金项目:高校基本科研业务费专项资金项目资助(2017NGJPY04) 376 西南民族大学学报(自然科学版) 第44卷 裂、DNA与蛋白质等分子的交联.室内空气中甲醛超 标,这些作用最终可能表现出哮喘、致癌等一系列病 症 .人造板材、乳胶漆、墙纸、各种布艺都可能引入 甲醛.尤其是粘合剂脲醛树脂的使用,会导致甲醛释 放是一个长期的过程 J. 在装修过程中完全杜绝甲醛的污染不太可能,而 装修后甲醛的释放是一个长期的过程,因此等到甲醛 新装修后住宅为研究对象,通过一系列实验,研究温 度对甲醛释放的影响,研究门窗封闭0-24h内的释放 动力学特征以及甲醛释放后通风衰减特征.并据此为 室内甲醛污染的控制提供数据支撑和具体建议. 1材料和方法 1.1研究区域及样点设置 完全释放后再入住经常不太现实.通风是一种有效降 低室内空气中甲醛污染的方法¨ .因此,研究室内甲 醛的短期释放和开窗衰减对于居住过程中主动调节 室内环境空气质量具有重要的现实意义. 现有的研究对室内甲醛浓度随温度、湿度等环境 本研究选取某新装修后住宅为研究对象.住宅平 面构型示意见图1.该住宅客餐厅区域面积26 m ,卧 室区域面积10 m .1号窗户最大可通风面积 0.625 m ,2号窗户为1 m ,3号窗户为0.92 m .1、2 号窗户位于客餐厅转角处,3号窗户属于卧室区域. 根据GB/T 18024.2-2014的规定,客餐厅区域和 卧室面积均低于50 m。,因此分别设置一个位于区域 的检测点位(图1). 因素的变化关注较多l】。 .也有许多研究通过气候舱 实验关注装修板材甲醛的释放的特征和影响因 素 .但是,从动力学参数角度研究新装修后住宅 甲醛短期的释放和通风衰减还鲜有报道.本研究以某 图1 研究对象功能分区示意图 Fig.1 Diagram for functional partition of the study object 1.2 甲醛释放和通风衰减特征研究 1 h后室内空气中甲醛浓度并记录相应的环境温度.为 2017年3月,开展下述三个方面的实验,分析甲 醛释放和通风衰减特征.室内空气中甲醛浓度使用德 耳斯室内空气质量检测仪(DES一3—12V)检测.仪器采 样参数为500 mL/min,20 min.采样结束后,显色 15min,利用仪器自带分光检测装置测定含量. 1.2.1 甲醛释放受温度的影响研究 保证前一次的测试不影响后一次,每测试完一个温度 后,打开门窗,直至室内空气中甲醛浓度回到本底值. 为探索甲醛释放与温度的量化关系,将1 h后室 内空气中甲醛浓度与温度拟合线性关系: Y=A·T+B 其中Y为1h后室内空气中甲醛浓度;A,B为常 数;T为温度. 于卧室区域,利用空调升温,分别测定封闭门窗 第4期 景连东,等:室内甲醛短期释放和通风衰减特征研究 377 1.2.2 甲醛释放动力学特征研究 分别测定该住宅客餐厅和卧室关闭门窗后从 0 min ̄1]24 h之间多个时刻空气中甲醛的浓度.其中 0 min的甲醛含量为各区域在门窗打开通风状况下测 定.测定甲醛浓度的同时,记录对应时刻的室内温度. 由于室内初始甲醛浓度不为零,甲醛释放一级动 力学方程如下: Y=a·(1一exp(一k·t))+b m );k’是甲醛通风衰减一级动力学常数rain一;n开 窗通风后室内空气中甲醛可达到的最低浓度(mg/ m ),也是开窗衰减和甲醛释放的平衡浓度;m+n为 开窗初始时刻空气中甲醛浓度. 1.3统计及作图 曲线拟合以及作图均由软件origin 8.0完成. 2结果及讨论 2.1 甲醛释放受温度的影响 其中y为某时刻室内空气中甲醛浓度(mg/m );t 为甲醛释放时问(min);a,b,k为常数,其中a为门窗 封闭后可以新释放进入室内空气中甲醛最大浓度 (mg/m );k是甲醛释放一级动力学常数min一;b为 未关闭门窗时(0 min)室内空气中甲醛浓度(mg/ m );a+b为室内空气中甲醛最大浓度. 1.2.3 甲醛释放后通风衰减特征研究 温度无疑是影响室内空气中甲醛浓度最重要的 环境参数_1 .温度较高的情况下,室内空气中甲醛含 量一般较高.首先,温度升高会加速甲醛分子在材料 内部以及空气中传质速率¨ ;其次,温度改变会改变 甲醛在装饰装修材料与空气中的热力学分配平衡,一 般温度升高会促进甲醛分配于空气中 ;再次,温度 高到一定程度可能会促进装修材料中部分脲醛树脂 分解产生甲醛¨ . 图2展示了不同环境温度(15℃,22℃,28 oC) 客餐厅和卧室区域门窗均封闭24 h,保证各区域 室内空气中甲醛浓度达到平衡最高值随后打开窗户 (门封闭)自然通风.测定开窗后0,20,60,140,180 arin两个区域室内空气中甲醛的含量.其中0时刻为 封闭24h后测得的甲醛浓度. 由于室内空气中甲醛在开窗后衰减的同时还伴 随着甲醛的继续释放,所以甲醛通风衰减一级动力学 方程如下: Y m·exp(一k ·t)+n 下,封闭门窗1 h后室内空气中甲醛浓度.结果表明, 在温度较高的环境下,室内空气中甲醛含量明显较 高.28℃时室内空气中甲醛含量是l5℃时的近两 倍.拟合结果表明,甲醛浓度与温度有极强的线性关 系,R 值达到0.9901.二者的线性关系(Y=0.0039 T+0.0031)表明,温度每升高1 oC,卧室中室内空气 1 h的甲醛释放量增加0.0039 me/m。.如果封闭的时 间更长,那么由于温度升高造成室内空气中甲醛浓度 增大可能更为明显. 其中Y为某时刻室内空气中甲醛浓度(mg/m。);t 为甲醛通风衰减时间(min);m,k’,n为常数,其中m 为开窗后室内空气中甲醛可以衰减的最大浓度(mg/ 皇 图2不同温度条件下甲醛1h释放量 Fig.2 Release of formaldehyde in oFle hour at different temperature 378 西南民族大学学报(自然科学版) 第44卷 2.2 甲醛释放动力学特征 在室内居住过程中,出于各种原因,住宅经常处 于封闭状态.这会导致室内空气中污染物含量逐步升 大约6 h后,两个区域空气中甲醛浓度均达到了最大 浓度.由此可见,国家标准(GB/T 18024.2-2014)规定 封闭门窗12 h后再测定空气中甲醛浓度是科学合理 的.在本次实验条件下,封闭门窗6~24 h内测定空 气中甲醛含量都是科学的.另一方面,甲醛浓度达到 高.研究清楚这一过程的特征,有助于居住人员主动、 时刻准确的通过开窗或者其他方式调节室内空气质 量. 平衡后不在上升,而室内甲醛自我降解率较低,这意 味着此时装饰装修材料中甲醛不在继续以较大速度 向室内空气中释放.因此靠自然挥发的方式来处理室 内污染,要注意通风换气,将释放进室内空气中的甲 醛及时排除,促进装饰装修材料中甲醛的释放. 在整个封闭门窗的甲醛释放实验过程中客餐厅 温度14~15℃,卧室14—17℃.温度平稳,可以认为 实验过程中甲醛释放进程未受到温度波动的干扰.室 温条件下客餐厅和卧室中甲醛释放情况见图3.封闭 吕 \ bo 墟 《 图3 室温条件下卧室和客餐厅甲醛释放情况 Fig.3 Release of formaldehyde in the bedroom and the living-dining room at room temperature 本研究中卧室最终浓度达到0.14 me,/m。,高于 客餐厅0.10 mg/m .卧室高出客餐厅40%.本研究中 卧室甲醛释放慢于客餐厅.因此,如果要通过换气的 方式来降低室内空气中甲醛含量,从动力学的角度来 客餐厅面积为卧室的2.6倍,为甲醛稀释提供了较大 的空间,单位体积室内空间用到的装修材料相对较 少. 讲,客餐厅需要相对较高的换气频率. 2.3 甲醛释放后通风衰减特征 在甲醛释放后进行通风衰减实验过程中客餐厅 卧室和客餐厅中甲醛24 h释放动力学特征见表 温度14~15℃,卧室15~17 .温度平稳,可以认为 实验过程中甲醛的衰减过程以及最终的平衡浓度未 受到温度波动的干扰.室温条件下客餐厅和卧室封闭 24 h后开窗甲醛衰减情况见图4.开窗2 h后,客餐厅 和卧室中甲醛浓度均降低到最低浓度,即达到甲醛释 放进入空气与通风衰减的平衡浓度.由最低浓度可 知,卧室甲醛污染相比于客餐厅要严重,这与释放实 验的结果是一致的. 1,拟合结果表明该过程符合一级动力学特征,R 值分 别达到0.9694和0.8899.卧室甲醛释放动力学常数 (0.005 min )、初始释放速率(4.79 10 mg/(m · min))均低于客餐厅(0.013 min~,8.57 10 mg/(m ·min)).虽然从热力学角度来讲,卧室最终会新释放 出甲醛(0.0958 mS/m。),高于客餐厅新释放量 (0.0659 m m ).但是从24 h释放动力学进程来看, 第4期 景连东,等:室内甲醛短期释放和通风衰减特征研究 379 n皂  \bo 0 0 O 0 0 0 0 ¨ 《 ∞ ∞ 们 珏壬1 0 30 6O 90 120 15O 180 时间(min) 图4卧室和客餐厅封闭24h后开窗甲醛衰减情况 Fig.4 Attenuation of formaldehyde in the bedroom and theliving—dining room after opening windows which were closed for 24h 卧室和客餐厅中甲醛通风衰减动力学特征见表 1,拟合结果表明衰减过程符合一级动力学,R 值分别 达到0.9798和0.9922.卧室甲醛衰减动力学常数 (0.079 min )、初始衰减速率6.87:l=10。mg/(m · min),半衰期约8.8分钟.而客餐厅甲醛衰减动力学 常数(0.040 min )、初始衰减速率2.76:l=10。mg/ (m ·min)均低于卧室,使得其半衰期较长约17.3 分钟.这也再次说明从动力学角度考虑,本研究中的 客餐厅需要开窗更长的时间以进一步降低甲醛含量. 主体纵深有一定的距离(图1). 无论是卧室还是客餐厅,其甲醛通风衰减的半衰 期均在分钟级别.这意味着在通风的情况下,经过较 短的时间就可以使得室内空气中甲醛的含量大幅度 下降.鉴于部分装修材料中甲醛的释放是一个长期缓 慢的过程,因此人住房屋后仍然要注意室内环境中甲 醛的污染.而通风无疑是一种高效,无二次污染,不需 要任何花费的一种方法. 甲醛衰减动力学常数与释放动力学常数相比,要 但是由于客餐厅本身污染较轻,通风较短时间就可以 使甲醛降低到某个具体浓度以下. 客餐厅衰减动力学进程弱于卧室,这是因为:首 高出数倍乃至数十倍.在开窗通风时,甲醛从装饰装 修材料中去除的瓶颈阶段是从装饰装修材料向室内 空气中释放的过程.因此,在人员入住房屋之前处理 甲醛的过程中应该着眼于促进游离甲醛从装饰装修 材料向空气中的释放,而不是处理已经释放到空气中 的甲醛. 先,卧室窗户与区域面积比(0.92:10)高于客餐厅 (1.625:26);再次,卧室窗户与卧室主体区域直接相 同更有利于甲醛的传质过程,而客餐厅窗户与客餐厅 表1 卧室与客餐厅甲醛释放和通风衰减一级动力学 Table 1 The first orderkinetics of formaldehyde release and ventilation from diferent regions 380 西南民族大学学报(自然科学版) 第44卷 3 小结 1)温度升高会显著增加研究区域甲醛释放量. 温度每升高1℃,本研究中的卧室空气1 h的甲醛释 放量增加0.0039 mg/m . 2)甲醛从装饰装修材料向空气中的释放过程, 以及开窗通风情况下的衰减过程均符合一级动力学 特征.通风衰减动力学强于释放动力学.因此,人员人 住房屋之前处理甲醛的过程中应该着眼于强化游离 甲醛从装饰装修材料向空气中的释放. 3)通风是非常有效的去除室内甲醛污染的方 法.封闭门窗数小时后,室内甲醛浓度将达到平衡浓 度,并且不再增加.需要及时通风换气,将释放进室内 空气中的甲醛及时排除,进而促进装饰装修材料中甲 醛的释放.对于污染严重和释放动力学常数、速率较 大的区域需要相对较高的换气频率. 参考文献 [1]周霁阳,沈振兴,党文鹏,等.西安市办公和家庭室内空气污染状 况分析[J].环境化学,2015,34(9):1642-1648. [2]NIELSEN G D,LARSEN S T,WOLLKOFF P.Re.evaluation of the WHO(2010)formaldehyde indoor air quality guideline for cancer risk assessment[J].Archives ofToxicology,2017,9l(1):35-61. [3]武阳.甲醛遗传毒性与氧化损伤研究[D].武汉:华中师范大学, 2O1O. [4]乔琰.气态甲醛致中枢神经毒性效应及其机理探讨[D].武汉:华 中师范大学,2005. [5]WORLD HEALTH ORGANIZATION(WHO).WHO guidelines for in— door air quality:selected pollutants[Z].WHO,Re ̄onal Office for Eu- rope,Copenhagen,Denmark:2010:103—156. [6]NIELSEN G D,WOLKOFF P.Cancer effects of formaldehyde:a propos— alfor anindoor air guideline value[J].ArchivesofToxicology,2010,84 (6):423-446. [7]姚应水.哮喘患病的环境因素系统评价[D].淮南:安徽理工大 学,2015. [8]齐丛亮.人造板甲醛释放规律,机理及处理方法研究[D].桂林: 广西师范大学,2015. [9]曹欣欣,张彦华,朱丽滨,等.改性低甲醛释放脲醛树脂的固化特 性与合成工艺研究[J].林产工业,2017,44(1):20.24. [1O]岳高伟,董慧敏,李敏敏,等.室内有害气体的通风净化效应[J]. 环境污染与防治,2017,39(1):21-27. [11]俞苏蒙,陈林,高彦军,等.北京某地四栋住宅楼室内甲醛污染的 调查研究[J].公共卫生与预防医学,2016,27(3):25.27. [12]严彦,王光学,杨旭,等.木质人造板材甲醛释放规律的研究[J]. 环境科学学报,2003,23(1):134-137. [13]ZHANG Y,LUO X,WANG X,et a1.Influence oftemperature on fomr— ladehyde emission parameters of dry building materilas[J].Atmospher- ic Environment,2007,41(15):3203—3216. [14]李兰亭.论脲醛树脂胶释放甲醛机理[J].东j 林业大学学报, 1983(2):166.170. (责任编辑:李建忠,付强,张阳,罗敏;英文编辑:周序林,郑玉才) 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- huatuo7.cn 版权所有 湘ICP备2022005869号-9

违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务