天津市装修住宅室内环境污染状况调查与分析

GXF360 2017-06-22

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天津市装修住宅室内环境污染状况调查与分析

□文/李赵相王冬梅王喜元赵磊房跃

【摘要】：在有一系列质量保证措施的条件下，通过对天津市新建、新装修的民用住宅建筑装饰装修工程中室内环境污染物样本进行调查取样和检测，分析该地区住宅中环境污染物的污染状况和住宅各功能房间中有机污染物的污染状况，研究门窗封闭时间对室内有机污染物的影响，利用调查数据分析TVOC各识别组分情况和国标限制值，最后对现行GB 50325—2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》的修订实施提出建议。

【关键词】：环境；污染物；调查；装饰；装修；住宅；室内

随着人们生活水平的不断提高，室内的装饰装修一定程度上优化了生活及居住环境，但也引入了危害人体健康的空气污染物。为了解掌握目前民用建筑及装饰装修工程中的室内环境污染物的污染特征并对目前我国室内环境污染控制的相关标准制修订及标准体系完善提供技术数据支撑，本文选取了新建新装修未入住的民用住宅建筑装饰装修工程，在实施单位设施设备和人员完全满足的条件下，在标准中规定的基础上并采取了保证调查检测数据具有准确性、精密性、可靠性的一系列质量控制措施[1]，完全依据GB 50325—2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中规定方法进行了室内环境污染物状况的调查与分析并对GB 50325—2010中相关内容的修订实施提出了建议。

1 材料和方法

1.1 调查对象

逐步选取了天津市市区具有代表性装饰装修住户的室内环境污染物进行了调查检测工作。以2012年以后建成，经住户装饰装修后，未有人居住活动的民用住宅作为室内环境污染物分析对象，其中各住户样本从装饰装修完成时到现场调查测试时的时长在0.5～6.0月内分布较为均匀，平均时长为2.7月；各住宅住户采集了客厅、卧室、厨房、书房等功能的自然间，共128个自然间样本，每个样本调查研究的室内环境污染物包括甲醛、苯、总挥发性有机化合物TVOC，苯污染物因在调查中分析发现其状况已改善，故调查后期未再继续进行检测分析。

1.2 取样及测试方法

采样前先对住户样本采取自然通风换气，随后将对外门窗关闭1 h后再进行现场采样工作；采样及布点按照GB 50325—2010中规定的方法要求进行：甲醛用装有5 mL酚吸收液的大型气泡吸收管采集约10 L的室内空气样品，苯用活性炭吸附管采集约10 L的室内空气样品，而TVOC则用Tenax-TA吸附管采集约10 L的室内空气样品。房间采样点的布置原则：1个采样点设置在中央，2个采样点设置在对称点上，3个及4个采样点设置在对角线的等分点上，其他的按照均匀布点原则布置。

甲醛样品按照GB/T18204.26—2000《公共场所空气中甲醛测定方法》中酚试剂分光光度法的规定进行，苯和TVOC样品分别按照GB 50325—2010附录F和附录G中的规定进行。

1.3 仪器设备和质量保证

泰仕TES-1360手持式数显温湿度计；长春气象仪器厂DYM3型空盒气压表；上海百斯建筑科技有限公司BS-H2型双气路恒流大气采样仪；北京中惠普分析技术研究所JX-3热解析仪；上海精密仪器仪表有限公司723PC可见分光光度计及GC-112A气相色谱仪；所有仪器设备均经国家计量单位周期检定且在有效期内。

调查检测的项目均属于实施单位取得的国家试验室认可资质、国家级计量认证资质、建设工程质量检测资质的范围。除标准中规定外，在调查采样时特别预防了两种对室内环境污染物有干扰的因素：一是避开了有雾霾等的天气，二是对住户各功能自然间取样时尽量减少了人员的进出。同时在取样检测过程中着重从采样仪器维护检查、采样管验收检查、仪器设备及设施状态、标准曲线制作及溶液检查、控制参考样及样品保存、数据及结果处理等多方面采取了质量控制[1]。

2 结果与讨论

2.1 室内环境污染物的污染特性分析

依据GB50325—2010中Ⅰ类建筑对外门窗封闭1h的限值：甲醛和TVOC的限值分别为0.08、0.5 mg/m。室内环境污染物各项目的浓度数据处理结果见表1。将装饰装修住宅室内甲醛、TVOC的检测结果均升序排列后，分别绘制其样本与浓度的分布关系，见图1。

表1 装饰装修住宅室内环境污染物的状况

项目浓度分布范围/(mg·m-3)平均浓度/(mg·m-3) 样本数/个超标率/%甲醛TVOC苯0.00～0.51 0.00～5.50 0.00～0.07 0.08 0.60 0.01 106 99 55 30.19 28.28 0.00

图1 装饰装修住宅室内有机污染物的浓度分布

由表1可知，天津市装饰装修住宅中苯的污染状况已完全得以改善，主要是近年来随着居民环保意识的不断加强，不再大量使用溶剂型涂料、有机粘合剂类装饰装修材料，同时在相关国家标准体系的制定完善中严格控制了装饰装修材料中的苯污染物。装饰装修住宅中甲醛和TVOC的超标率均较高，甲醛和TVOC的超标率分别为30.19%、28.28%，而且各装饰装修住宅中甲醛和TVOC的浓度分布范围极大，其中甲醛最高超标浓度是国家标准限量浓度的6.4倍，TVOC则为11.0倍。由图1可知，甲醛和TVOC的浓度分布变化趋势相似，甲醛和TVOC分别在0.28、1.9 mg/m3后的样本数极少，其中样本分布集中区平均浓度为0.07、0.5 mg/m3，与其整体样本的平均浓度0.08、0.6 mg/m3相差不大。刘晓途等[2]对室内甲醛平均浓度与装修时间的探讨，竣工在6月内的装饰装修住宅室内甲醛平均浓度约为0.32 mg/m3，吕天峰等[3]研究表明，2014年度北京地区装饰装修住宅、办公室在竣工1 a内室内甲醛平均浓度为0.172 mg/m3（2007—2015年度平均浓度为0.16 mg/m3）且装饰装修完成的6月内是污染物的强释放期，污染状况差，其研究的甲醛污染物浓度均高于本研究门窗关闭1 h短时间内的甲醛平均浓度0.08 mg/m3；文献[2]中列出的天津地区装饰装修住宅在竣工1 a内室内TVOC平均浓度1.20 mg/m3，其高于本研究所得门窗关闭1 h短时间内的TVOC平均浓度0.6 mg/m3，可装饰装修住宅室内有机污染物浓度随门窗封闭时间的不断增加而呈不断增大趋势[2,4～5]。综上表明，目前天津市装饰装修住宅中苯污染物的污染状况已改善，而甲醛、总挥发性有机化合物TVOC污染物的污染状况比较严重。

2.2 不同功能房间的污染物情况分析

表2是依据GB 50325—2010中Ⅰ类建筑的限值将装饰装修住宅住户按不同功能房间的分析结果。

表2 装饰装修住宅住户不同房间功能中甲醛及TVOC的情况

甲醛TVOC房间功能浓度分布范围/（mg·m-3）平均浓度/（mg·m-3）样本数/个超标率/%浓度分布范围/（mg·m-3）平均浓度/（mg·m-3）样本数/个超标率/%主卧室次卧室客厅厨房0.01～0.37 0.00～0.15 0.00～0.27 0.01～0.51 0.09 0.06 0.08 0.13 25 23 17 14 28.00 26.09 29.41 42.86 0.0～1.6 0.0～3.5 0.0～1.7 0.0～5.5 0.5 0.7 0.6 1.1 24 20 17 12 20.83 35.00 41.18 41.67

由表2可知，装饰装修住户各功能房间中甲醛及TVOC污染物的超标率均较高，其浓度分布范围较宽且相互之间存在着较大的差异，尤其是住宅厨房中的甲醛及TVOC状况明显差于其余功能房间，总体上各功能房间中的TVOC超标率高于甲醛超标率，此与文献[2]报道的我国城市住宅室内空气中甲醛、TVOC的污染特征不同，也与文献[3]研究所得住宅室内甲醛、TVOC超标率和平均浓度从高到低依次为卧室、厨房和客厅不一致。

对于室内甲醛污染物，厨房中装有的大量固定式木质人造板材壁橱（厨房人造板材的平均承载量0.61 m2/m3为各功能房间的最大值，实木板材的平均承载量0.03 m2/m3，为各功能房间的最小值[5]），大量挥发释放污染物致使其超标率极高，超标率达42.9%，而次卧室的超标率相对较低，主要是该房间多作为儿童卧室，住户选择使用了适量且品质较好的木柜、床、桌椅等装饰产品或是住户在装修后未再进行装饰。吕天峰等[3]的研究也表明了使用人造板材的家具对室内甲醛污染物的状况影响极大。

针对各功能房间中TVOC的污染情况，厨房及客厅中的超标率较高，分别达41.7%、41.2%，主卧室的超标率相比较低；因厨房及客厅装有的大量固定式壁橱、家具装饰装修材料中使用了粘合剂、溶剂型腻子、溶剂型涂料等，此外客厅还使用了大量化纤、布艺类材料（客厅化纤、布艺类材料的平均承载量0.18 m2/m3，为各功能房间的最大值[5]）等共同释放后均使其超标率较高，而主卧室多朝阳，通透性较好，利于TVOC污染物的扩散使得其超标率相对较低[2,5]。

2.3 国标要求识别的组分情况

按照GB 50325—2010附录G中的规定进行样本TVOC项目的检测结果处理时，国标要求识别的苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、对二甲苯及间二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、十一烷组分按照各自对应的响应系数来定量计算，而未识别的组分则以甲苯的响应系数来定量计算[7]，将调查检测101个有效样本的909组各组分数据进行计算处理后，绘制TVOC中识别组分含量与各自组分总量的比值梯度和其对应检测样本的分布情况关系，见图2。

图2 TVOC中识别组分的样本分布情况

由图2可知，多数要求识别的组分含量与其总含量的比值在10%内的样本已占90%以上，而对于乙酸丁酯组分含量与其总含量的比值在20%内的样本占98%，甲苯组分含量与其总含量的比值在50%内时样本才可达到99%，从而说明除甲苯组分外，目前TVOC中要求识别组分的污染状况已得以改善，应着重考虑对TVOC中未识别的有害组分进行识别后定量控制[2]。根据刘晓途等[2]对VOC组分的分析，住宅室内空气中的丙酮、乙醛应高度重视，此外对于庚烷、α-蒎烯、三甲苯、二氯苯、二氯甲烷和乙酸乙酯污染物应引起关注。综上，很有必要探讨采用GC-MS测试手段使TVOC项目的检测分析向精细化程度发展。

2.4 国标限制值分析

根据室内环境污染物调查检测的数据，将GB50325— 2010中Ⅰ类建筑甲醛及TVOC污染物的规定限值均匀增大后分析与其超标率的关系，见图3。

图3 甲醛及TVOC限值变化与超标率的关系

由图3可知，随着甲醛及TVOC污染物限值的增大，其超标率随之降低，其中甲醛限值在0.08、0.11、0.16 mg/m3后继续增大过程中，对应超标率30.19%、26.42%、12.26%随之在不同程度上有较大下降趋势，而TVOC在限值0.6、0.9、1.4 mg/m3后对应超标率28.28%、22.22%、17.17%也在不同程度上呈现了下降趋势。设定评价室内环境污染物的合理限值，应集建筑节能下室内换气次数、门窗封闭时间、中医卫生学、建筑设备工程、建筑技术等多学科、多方面的综合研究后确定[6]。

世界卫生组织推荐的室内甲醛浓度的基准值为0.10 mg/m3（30 min），加拿大住宅室内甲醛浓度的基准值是0.123 mg/m3（小时平均值），其他国家和地区的住宅室内甲醛浓度指导值大都在0.10 mg/m3[7]。由于TVOC（VOCs）中的化合物种类繁多，尤其是涉及了致癌性化合物，故目前还没有任何国家或组织制定并通过的关于室内空气中可挥发性有机化合物浓度的统一质量标准。挪威学者Elmund Skaret结合室内通风量推荐室内VOCs限值为0.30 mg/m3；瑞典学者UifRenholt提出了一类空气质量TVOCs限值0.2 mg/m3，二类空气质量TVOCs限值0.5 mg/m3；世界卫生组织于2000年第一次选择性地公布了甲醛、二甲苯、P-二氯苯长期暴露后毒性指导限值[5]。若仅根据本文污染物超标率下降趋势的变化分析表明：在目前住宅室内换气次数0.45次/h，将甲醛和TVOC的标准限值分别限定为0.11、0.9 mg/m3时，仍可有效地预防控制住宅室内甲醛及TVOC污染物的浓度。

2.5 门窗封闭时间不同对污染物的影响分析

将一户住宅住户中各功能房间采取门窗封闭时间为1.0、4.5、24.0、28.5 h后，依据GB 50325—2010中的规定进行采样测试，各房间样本的测定结果见表3。

表3 各样本门窗封闭时间不同时甲醛及TVOC的结果 mg/m3

房间样本甲醛1.0 h 4.5 h 24.0 h 28.5 h TVOC 1.0 h 4.5 h 24.0 h 28.5 h客厅主卧室次卧室厨房0.06 0.02 0.03 0.08 0.06 0.02 0.03 0.19 0.09 0.03 0.05 0.26 0.11 0.05 0.07 0.28 0.0 0.0 0.0 0.1 0.2 0.1 0.1 0.1 0.4 0.1 0.1 0.2 0.4 0.2 0.2 0.2

由表3可知，室内环境污染物浓度受对外门窗封闭时间的影响较大，随着房间样本门窗封闭时间的加长，室内的甲醛及TVOC浓度值不断增大，特别是对于室内起始浓度较高的甲醛污染物，其浓度值增大的趋势更为明显，可能室内TVOC污染物因具有较好扩散性且在取样过程中受采样人员走动因素的干扰致使其浓度值增加趋势不是特别明显。

室内环境污染物的浓度变化特征是由单位时间室外污染源进入量、室内污染源产生释放量使其浓度增加和单位时间室内污染净化处理量、室内污染排放量使其浓度减少之间的相互作用所影响。随着房间对外门窗封闭时间的加长室内环境污染物浓度不断升高，可室内环境污染物浓度升高后，消除污染的通风换气散发排放和去除污染的净化处理实际效果相比增加，此消彼长，随着对外门窗封闭时间的足够加长后，室内环境污染物的浓度也会逐渐达到最大平衡值[1,4]；根据项目组已有成果及相关文献的研究可说明[1,4]：随着房间对外门窗封闭时间的足够加长，室内环境污染物浓度达最大平衡值的增速过程需经过3个平衡阶段，其中对外门窗封闭时长约5 h的第1个快速平衡阶段可能主要受房间自然通风换气排放因素的影响，对外门窗封闭时长约10 h的第2个减速平衡阶段可能主要受污染物分子运动所影响，在对外门窗封闭时长12 h的第3个缓慢平衡阶段时污染物浓度处于较为稳定的状态，至于各个阶段具体的作用机理需进一步深入研究。

综上所述，室内环境污染物采样检测应采取对外门窗封闭时间为5 h时污染物浓度快速增至相对稳定后的浓度值评价室内环境质量，或通过对外门窗封闭时间为12 h时污染物浓度增至较为平缓后的浓度值评价室内环境质量。