室内挥发性有机物污染特征的模拟与实测研究

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室内挥发性有机物(VOCs)污染对人体健康的影响已超过室外挥发性有机物,并成为现今的研究热点。据统计,目前现代人有大约80%的时间是在室内度过的,但随着生活质量的提高,化工材料产业的发展,建筑气密性的提升,“室内空气污染”越来越严重,被认为是继“煤烟型污染”和“石油型污染”之后的第三代污染问题,严重危害人体健康。本文针对目前室内VOCs污染研究中的重点问题,在大量的文献资料以及深圳市室内空气质量和装修材料现状调研的基础上,建立了六大类51种室内空气中VOCs的检测方法,并应用于新装修居室室内VOCs的污染现场观测,建立了各种室内材料VOCs释放的化学指纹图谱和释放模型,讨论了主要环境因素对材料VOCs释放规律的影响,并结合现场与模拟测试的结果,建立了有效的室内VOCs预测体系,为保护人体健康和改善室内空气质量提供技术支撑和科学依据。   室内VOCs的采样和分析方法直接关系到测定结果的准确性和可靠性,是进行数据分析的基础工作和重要前提。针对室内VOCs的结构特点和污染特征,建立了六大类51种VOCs的检测方法,尤其是反应活性强的含氧挥发性有机物的采样和分析测试方法。选择Tenax TA吸附剂制作采样管,泵采样后应用二次热解析—GC/MS的方法对C6-C12间的35种低极性VOC进行定性定量;针对室内主要含氧VOCs的特点,选择五氟苯肼作为衍生化试剂,加热涂渍于TenaxTA采样管上,采样后的衍生化产物以十五氘烷作为内标,经一次热解析—GC/MS的检测方法,定量了16种反应活性强的含氧有机化合物。两套检测方法都建立了严格的QA/QC系统,确保了数据的可靠性与准确性,为后续的室内VOCs研究打下坚实基础。   为掌握当前城市室内VOCs的污染特征,在深圳选择了四个不同装修特点的新装修家庭进行了共10次的现场观测,结果表明,新装修居室中最主要的VOCs类别为苯系物,占49.6%±14.9%;其次为萜烯类化合物,占23.0%±14.5%;甲醛占10.4%±8.5%。单种VOCs中,平均浓度最高的为来自于木制品的a-蒎烯,667μg/m3;其次为甲苯,425μg/m3;二甲苯三种异构体的总平均浓度为487μg/m3;甲醛平均浓度181μg/m3。家庭A在家具进场后的污染程度很高,首要污染物是a-蒎烯,最高达7.00mg/m3;家庭B的污染以甲苯为主,浓度为405-970μg/m3;家庭C的a-蒎烯和甲苯污染皆较严重;家庭D的污染程度较低。3个月以上的长期观测发现萜烯类和苯系物的释放速率有显著衰减,而甲醛一直维持较高的释放。对四个家庭进行危险度评估,结果表明四个家庭的平均危险度大于1E-06,对人体健康存在一定的危害,而最高危险度大于1E-04,对人体健康会造成显著的危害。   为深入研究装修材料的VOCs释放规律和影响因素,建立了一套适用于各类装修材料的测试,且温湿度、换气率、气流速度等参数可控的环境模拟测试系统,并应用于深圳市家装市场典型室内VOCs污染源的污染物释放研究,建立了各种材料的VOCs释放化学指纹图谱和释放模型,并测量了温度、相对湿度、基质材料等条件对装修材料中的VOCs释放的影响。结果表明,温度对甲苯等苯系物的影响要大于甲醛,随着温度从15℃上升到35℃,各种VOCs的峰值浓度和衰减速率皆显著上升,峰值浓度的增长在48%到84倍之间:相对湿度对亲水性甲醛的影响要大于非亲水性的甲苯等苯系物,相对湿度从20%上升到70%时,甲醛的峰值浓度上升62%到2.39倍;单层湿材料在多孔性基质内的24h释放总量仅为非吸附性基质材料的30%-66%。   基于各种装修材料的VOCs释放化学指纹图谱和释放模型,利用质量平衡原理并考虑到温度和相对湿度的影响,建立了合理、有效的室内空气质量预测模型,并应用现场数据进行验证。结果显示,典型家庭的主要VOCs预测结果与实际检测浓度的相对误差为-29%到36%。相对误差平均为22%。预测值与实测结果的相关性为0.896,验证了建立的预测模型的准确性和适用性。
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