室內(nèi)空氣污染危害及其凈化技術研究進展

伍正君

(深圳中檢聯(lián)檢測有限公司，廣東 深圳 518055)

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室內(nèi)空氣污染危害及其凈化技術研究進展

伍正君

(深圳中檢聯(lián)檢測有限公司，廣東 深圳 518055)

隨著中國居民居住條件的不斷改善，室內(nèi)空氣污染已成為重要的環(huán)境問題得到越來越多的關注。分析了室內(nèi)空氣污染物的主要來源、種類及其對人體健康的主要危害，對國內(nèi)外室內(nèi)空氣污染凈化技術按照作用原理進行了歸納，分析了不同方法的優(yōu)缺點。最后展望了室內(nèi)空氣污染凈化技術的發(fā)展前景。

室內(nèi)污染;凈化技術;健康危害

室內(nèi)環(huán)境是與人類生存關系最為密切的環(huán)境之一。中國標準化協(xié)會的調查顯示，現(xiàn)代人平均90%的時間生活在室內(nèi)，68%的疾病與室內(nèi)空氣污染有關，因此，室內(nèi)空氣污染問題備受關注。中國于2002年11月19日批準了由國家質量監(jiān)督檢驗檢疫局、國家環(huán)?？偩?、衛(wèi)生部制定的《室內(nèi)空氣質量標準》，并于2003年3月1日開始實施。這部標準明確提出“室內(nèi)空氣應無毒、無害、無異常嗅味”的基本要求，并對室內(nèi)環(huán)境質量提出了具體的標準和要求。

1 室內(nèi)空氣污染的來源及種類

1.1 室內(nèi)空氣污染的主要來源

室內(nèi)空氣污染物主要有3個方面的來源:(1)室外空氣污染物，包括來自工廠、餐館、交通工具等的煙、塵、廢氣和可吸入顆粒物等。其中，室外污染固體粉塵是室內(nèi)粉塵的主要來源。(2)建筑裝修材料和室內(nèi)設備等釋放的污染物，如甲醛、苯系物、放射性物質、輻射等，它們是室內(nèi)空氣污染的主要來源。(3)通過人體呼吸排出的CO2等，隨汗液等排出的氨類化合物，通過咳嗽、打噴嚏等排出的流感病毒、結核桿菌和鏈球菌等生物污染物，通過烹飪或取暖排出的NOX和CO等，以及其他活動引起的可吸入顆粒物，等等［1－3］。

1.2 室內(nèi)空氣污染的主要種類

室內(nèi)空氣污染物按照污染源和污染類型可分為:(1)化學污染物:包括甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、醚、酯等有機物，硫、砷、鎘、鉛、汞等可溶性重金屬和粉塵顆粒物，等等。(2)放射性污染:包括氡、釷、鐳等放射性物質。(3)生物污染物:軍團菌、放線菌、曲霉菌、葡萄狀穗霉菌、病菌等。(4)電磁輻射:來源于計算機、電視機、微波爐、電磁爐等［4］。

2 室內(nèi)空氣污染的人體健康危害

室內(nèi)空氣污染對人體健康的危害表現(xiàn)為多系統(tǒng)、多臟器、多細胞、多基因損害。表1列出了室內(nèi)主要污染物的控制標準及其對人體健康的危害［5，6］。世界衛(wèi)生組織將室內(nèi)空氣污染列為第八位的人體健康危害因素。

表1 室內(nèi)空氣主要污染物的控制標準及其人體健康危害

3 室內(nèi)空氣污染凈化技術

室內(nèi)空氣污染的凈化技術近年發(fā)展較快，出現(xiàn)了許多新方法。目前，室內(nèi)空氣凈化技術按作用原理可大致分為物理法、化學法、生物法三大類［7－10］。

3.1 物理法凈化技術

3.1.1 遮蔽法

遮蔽法是利用掩蔽手段來抑制污染源從家具及裝修材料中釋放出來，主要產(chǎn)品有漆、蠟和面板等。使用時將其覆蓋在污染源表面，可有效抑制甲醛、苯等污染物的擴散，在家庭、辦公室及公共場所中經(jīng)常采用，但不能從根本上去除污染物。

3.1.2 吸附法

吸附法是通過吸附劑吸附空氣中的污染物，以達到凈化空氣的目的，常用的吸附劑有活性炭、沸石、分子篩、硅膠等。吸附凈化技術所用設備簡單，操作方便，對甲醛、氨氣、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等的凈化效率高、選擇性好。目前使用最為廣泛的吸附材料是活性炭?；钚蕴康奈侥芰?、化學穩(wěn)定性好、機械強度高，對有機氣體的吸附性能較好，用適當?shù)幕衔锝n活性炭后，可使它具有相當強的化學吸附和催化效應。但活性炭對無機氣體的吸附能力較差，對濕度較為敏感，且酮、醛和酯等污染物會阻塞活性炭氣孔，降低吸附效率。

3.1.3 過濾法

該法應用不同類型的過濾材料濾去空氣中的可吸入顆粒物、煙霧、灰塵、細菌等，以達到凈化空氣的目的。用玻璃纖維制成的高效空氣過濾器(HEPA)是國際上公認的高效過濾材料，它對直徑0.3 μm以上微粒的去除效率達到99.99%，是煙霧、灰塵及細菌等污染物最有效的過濾媒介［11，12］。

膜分離技術是一項簡單、快速、高效的新型過濾技術。室內(nèi)空氣凈化中多采用無機膜，它具有穩(wěn)定性好、機械強度高、不易被微生物降解等特點，是一種有著巨大潛力的室內(nèi)空氣凈化主體或載體。目前已有采用無機陶瓷膜凈化室內(nèi)空氣中低濃度正己烷、甲醛和苯等污染物的報道，但膜分離方法在室內(nèi)空氣凈化中仍有許多技術難題有待突破。

3.1.4 靜電法

靜電技術是通過強電場對空氣進行高壓電離，當電子和正離子向電極運動時與氣體中的塵粒碰撞使塵粒帶電從而被電極吸附，使含塵濃度降低。靜電技術有正電暈放電和負電暈放電兩種。負電暈雖然電流大，擊穿電壓高，利于電吸塵器的工作，但會產(chǎn)生臭氧和氮氧化合物，對人體健康不利，因此，室內(nèi)空氣凈化多采用正電暈放電。靜電法可對小環(huán)境空氣進行持續(xù)動態(tài)的凈化，除塵效率在90%以上，同時具有除菌作用，但該法不能有效去除室內(nèi)空氣中的甲醛、氨氣等有害污染物。

3.2 化學法凈化技術

3.2.1 光催化法

光催化技術是通過紫外線照射激發(fā)催化劑產(chǎn)生高能電荷 電子 空穴，分解催化劑表面吸附的水產(chǎn)生氫氧自由基，還原周圍的氧為活性離子氧，將吸附在催化劑表面的污染物氧化或還原成無害物(如CO2、H2O、H2)，以達到凈化空氣的目的?？捎糜诠獯呋夹g的催化劑包括 TiO2、SnO2、ZnO、CdS、WO3等，其中TiO2因其氧化還原能力強、化學穩(wěn)定性高及無毒的特性而被廣泛研究［13，14］。光催化技術是最具發(fā)展前景的室內(nèi)空氣凈化技術之一，對空氣中甲醛、氨氣等污染物的去除降解效率很高，用于光催化的納米TiO2同時還具有殺滅微生物的功能。但該技術不能凈化空氣中的懸浮物及細顆粒物，催化劑微孔易被顆粒物堵塞而失活，且成本較高，難以和常規(guī)環(huán)保技術競爭。

3.2.2 離子法

離子化凈化技術可分為非平衡等離子凈化法和負離子法兩種。等離子體是由電子、離子、自由基和中性粒子組成的電中型的導電流體。非平衡等離子體內(nèi)的電子溫度遠高于離子溫度，且電子含量高，可產(chǎn)生OH等自由基和O3，能夠凈化空氣中低濃度的揮發(fā)性有機物及微生物，同時能從氣流中分離出微粒。但此法過程復雜，影響因素多，尚需深入研究。

負離子法的作用原理是電中性的氣體分子得到電子成為負離子，通過凝結和吸附作用，與空氣中污染顆粒相吸附，成為帶電的大離子而沉降去除。此外，負離子還具有消毒與滅菌的作用，其除菌效果超過過氧乙酸。但負離子法不能清除污染物，且負離子在空氣中壽命短，凈化功效有限。

3.2.3 化學試劑法

化學試劑法主要是通過氯制劑、過氧乙酸和臭氧等化學試劑的強氧化能力殺滅致病微生物。過氧乙酸分解產(chǎn)生的羥基自由基可破壞菌體的蛋白質;臭氧可氧化細菌的細胞壁，或直接穿透細胞壁與胞內(nèi)不飽和鍵化合。因此，化學試劑法的滅菌能力很強。例如，過氧乙酸比紫外消毒的滅菌效果更高，細菌清除率達99%，且副作用少。但化學試劑對空氣中的有機污染物沒有去除效果，且使用過程中有諸多限制。如當二氧化氯局部體積分數(shù)大于8%時會引起爆燃;氯制劑在水環(huán)境下會分解成次氯酸，易與其他有機物反應生成三氯甲烷、四氯化碳等致癌物質;臭氧體積分數(shù)＞1.5×10－7時會發(fā)出濃烈的惡臭，且高溫下可產(chǎn)生致癌物質。

3.3 生物法凈化技術

3.3.1 生物過濾法

生物過濾法是基于微生物在好氧條件下能將空氣中有機污染物轉化為H2O、CO2和生物質而發(fā)展起來的，它通常由一個結構簡單的具有固定微生物群落的填料層組成，具有一定的機械強度、物理特性(結構、孔隙度、比表面積、保水性容量等)和生物特性(提供無機營養(yǎng)和特殊的生物活性)［15］。該法對低濃度臭味和有毒氣體的處理效果明顯，已成為去除空氣中有機污染物有效而廉價的方法。但該法過程緩慢，微生物對有機物分解有選擇性，運行和維護過程需要一定的微生物知識。

3.3.2 植物法

植物法是室內(nèi)空氣凈化的常用方法，它能有效吸收空氣中的化學物質并將之轉化為養(yǎng)料［16，17］。例如月季、玫瑰可吸收二氧化硫，桂花有吸塵作用，薄荷有殺菌作用，長春藤、龍舌蘭、鐵樹可吸收苯，萬年青和雛菊可清除三氯乙烯，銀苞芋、吊蘭、蘆薈、虎尾蘭可吸收甲醛，垂吊蘭能吸收一氧化碳。

4 展望

室內(nèi)空氣凈化方法種類繁多，但各有優(yōu)缺點。因此，在實際的應用過程中常將不同的技術組合使用，以達到有效凈化空氣的效果。如采用高效空氣過濾技術和浸漬活性炭吸附技術相結合的方法凈化污染程度較重的室內(nèi)場所，有害氣體先通過粗濾層去除較大的灰塵雜物，再通過HEPA過濾層去除較小的顆粒物、細菌等，最后進入浸漬活性炭吸附層去除有機污染物，最終達到凈化的目的。

現(xiàn)在，已有許多采用不同組合技術的室內(nèi)空氣凈化器投入生產(chǎn)，它們大致可按照凈化技術的不同分為過濾式空氣凈化器、電子式空氣凈化器、離子發(fā)生器空氣凈化器、納米光化學空氣凈化器、化學吸附或化學分解空氣凈化器等幾大類。但總體而言，中國的室內(nèi)空氣污染治理是一個新興行業(yè)，具有開拓發(fā)展的廣闊空間。

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Research Process on Health Hazard and Purification Technology of Indoor Air Pollution

WU Zheng-jun
(Shenzhen Sino Assessment Group Co.Ltd，Shenzhen，Guangdong 518055，China)

With the improvement of living conditions，indoor air pollution has become one of the most important environmental problems in China.The main source，type and hazard of indoor air pollutants were analyzed.The purification technologies of indoor air pollution were compared and discussed.Finally，the perspective of purification technology of indoor air pollution was presented.

indoor air pollution;purification technology;health harm

X50

A

1674-6732(2011)-06-0042-04

10.3969/j.issn.1674-6732.2011.06.012

2011-05-12;

2011-05-21

伍正君(1982—)，女，本科，從事室內(nèi)環(huán)境檢測工作。