室內(nèi)空氣污染及防治研究

李忠民，周 杭

(吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012)

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，室內(nèi)裝修水準(zhǔn)越來越高，各種新型材料被用于建筑材料、裝修材料和飾品中，因此而引起的空氣污染對(duì)人體健康的影響越來越為人們所關(guān)注。室內(nèi)空氣污染是指來自建筑裝修材料、燃料燃燒、吸煙和人體呼出氣體中的有害化學(xué)性因子、物理性因子和生物性因子進(jìn)入室內(nèi)空氣并對(duì)人體身心健康產(chǎn)生直接或間接，短期或長(zhǎng)期，或者潛在毒性作用的影響。調(diào)查顯示，人的一生約有70%～90%的時(shí)間是在室內(nèi)度過的，嬰幼兒和老弱殘疾者在室內(nèi)的時(shí)間更長(zhǎng)［1］。因此，室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞對(duì)人體健康的影響更大。據(jù)加拿大衛(wèi)生組織調(diào)查顯示，當(dāng)前人們68%的疾病都與室內(nèi)空氣污染有關(guān)［2］。室內(nèi)空氣污染已經(jīng)成為誘發(fā)白血病的主要原因，世界銀行也已把室內(nèi)環(huán)境污染列為全球四個(gè)最關(guān)鍵的環(huán)境問題之一［3］。室內(nèi)空氣污染給人體健康帶來了巨大的損失，據(jù)經(jīng)合組織(OECD)2007年7月17日宣布的《OECD中國(guó)海軍績(jī)效評(píng)估》報(bào)告，到2020年，由于室內(nèi)空氣污染，我國(guó)預(yù)計(jì)在城市地區(qū)約有60萬人過早死亡，每年2000萬人患上呼吸道疾病，550萬人患上支氣管炎，總的健康損失占GDP的13%。

2 室內(nèi)空氣污染物的主要類型

2.1 無機(jī)氣體污染物

室內(nèi)無機(jī)氣體污染物包括 CO、CO2、NO2、SO2、NH3、O3等，主要來自燃料的燃燒和建筑裝修材料的釋放。無機(jī)氣體污染物主要來源見表1。

表1 主要的無機(jī)氣體污染物及其來源

氨是一種無色而具有強(qiáng)烈刺激性氣味的堿性氣體，對(duì)接觸到的皮膚組織有腐蝕和刺激作用，可以吸收皮膚組織中的水分，使組織蛋白變性，并使脂肪皂化，破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。氨極易溶解，對(duì)動(dòng)物和人的上呼吸道產(chǎn)生刺激和腐蝕作用，減弱抵抗力。濃度過高時(shí)還可通過三叉神經(jīng)末梢的反射作用而引起心臟停搏和呼吸停止。

氨主要來自建筑施工中使用的混凝土外加劑，一種是在冬季施工過程中，混凝土中加入的防凍劑;另一種是為了提高混凝土的凝固速度而使用的高堿混凝土膨脹劑和早強(qiáng)劑。

2.2 揮發(fā)性有機(jī)污染物

揮發(fā)性有機(jī)物是指在空氣中存在的蒸汽壓大于1mm Hg(1 mm Hg=133.32 Pa)的有機(jī)物，如苯、甲苯、二氯乙烷等;多環(huán)芳烴、殺蟲劑、多氯化二苯和呋喃在室溫下，其蒸汽壓為10－7～1mm Hg，稱為半揮發(fā)性有機(jī)化合物［4］。揮發(fā)性有機(jī)物在居室中普遍存在，荷蘭學(xué)者Edwards等2001年在對(duì)赫爾辛基居室和工作場(chǎng)所的有機(jī)物調(diào)查中共檢測(cè)到了323種揮發(fā)性有機(jī)物［5］。

室內(nèi)VOCs主要來自燃料的燃燒、烹調(diào)、采暖、吸煙等產(chǎn)生的煙霧，建筑和裝飾材料、家具、清潔劑和家用電器等的緩慢釋放，另外，人體自身也會(huì)排放一定量的VOCs。幾種主要揮發(fā)性有機(jī)物的來源如表2所示。［5］

表2 幾種室內(nèi)VOCs的主要污染源

2.2.1 甲醛

甲醛無色，具有強(qiáng)烈刺激性氣味，是一類重要的揮發(fā)性有機(jī)物，是制造合成樹脂、油漆、塑料以及人造纖維的原料，也是人造板工業(yè)制造尿醛樹脂膠、三聚氰胺樹脂膠和酚醛樹脂膠的重要原料。室內(nèi)空氣中的甲醛主要來自人造板材、涂料、地毯、家具等，建筑裝修材料中的甲醛的釋放期一般長(zhǎng)達(dá)3～15年，產(chǎn)生慢性毒性。

甲醛對(duì)皮膚和粘膜有很強(qiáng)的刺激作用，且具有潛在的致癌性，能夠?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)產(chǎn)生毒性，并對(duì)胎兒有致畸作用。

2.2.2 苯系物

苯系物(苯、甲苯、二甲苯)是具有芳香氣味的液體，易揮發(fā)，在工業(yè)上用途很廣，接觸的行業(yè)主要有染料工業(yè)，以及作為農(nóng)藥生產(chǎn)和香料制作的原料，又作為溶劑和黏合劑用于油漆、涂料、防水材料等。

苯是一種強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)，可以引起白血病和再生障礙性貧血，急性毒性表現(xiàn)為中樞神經(jīng)麻醉的癥狀，輕者頭暈、惡心、胸悶、乏力，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)昏迷甚至呼吸衰竭而死亡;慢性中毒會(huì)對(duì)皮膚、眼睛和上呼吸道有刺激作用，長(zhǎng)期吸入苯會(huì)導(dǎo)致再生障礙性貧血甚至白血病。

2.2.3 苯并芘

苯并芘是一種多環(huán)芳烴類化合物，主要來自吸煙煙霧和多次使用的高溫植物油、煮焦的食物和油炸過的食品。

苯并芘可以通過呼吸道、消化道和皮膚而被吸收，是一種高活性致癌劑，對(duì)機(jī)體臟器如肺、肝、食道、胃腸等都有強(qiáng)烈的致癌性［6］。

2.3 可吸入顆粒物

可吸入顆粒物(inhalable particulate，IP)是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑不大于10μm的顆粒物，即PM10，可以到達(dá)呼吸道深處而對(duì)人體健康造成嚴(yán)重?fù)p害。

PM10的主要來源有自然地球化學(xué)源和人為排放源兩種，前者包括菌類、藻類、動(dòng)物毛屑、風(fēng)起揚(yáng)塵、火山灰、森林大火等。后者包括燃料燃燒、汽車尾氣、道路揚(yáng)塵等［7］。人類活動(dòng)、燃料燃燒、吸煙等是室內(nèi)可吸入顆粒物的主要來源。

石棉是各種天然的纖維狀的硅酸鹽類礦物的總稱，可以分為蛇紋石棉和角閃石棉兩大類，蛇紋石棉分為溫石棉和硬蛇紋石棉兩種;角閃石棉分為藍(lán)石棉、鐵石棉、直閃石棉、透閃石棉和陽(yáng)起石棉。這些礦物質(zhì)在不同程度上都會(huì)表現(xiàn)出高抗張力性、高耐熱性和耐化學(xué)腐蝕的特征［8］，主要應(yīng)用于防火、絕緣和保溫材料、保護(hù)避免摩擦材料、水泥管中強(qiáng)化劑、棚頂或地板材料等。

世界上使用的石棉絕大多數(shù)是溫石棉，其纖維可以分裂成極細(xì)的元纖維，元纖維的直徑一般為0.5μm，長(zhǎng)度在5μm以下，在大氣和水中能懸浮數(shù)周到數(shù)月之久，并持續(xù)造成污染。原纖維可以到達(dá)呼吸道深處并沉積在肺部，造成肺部疾病，石棉具有致癌性，可以引發(fā)肺癌、腸胃癌、間皮癌和石棉沉著病等。

2.4 生物性污染物

在通風(fēng)不良、人員擁擠的情況下，病源微生物通過空氣傳播，使易感人群致病，導(dǎo)致呼吸道和皮膚過敏癥狀。生物性污染是由一些活性有機(jī)物造成的，包括細(xì)菌、病毒、真菌、芽孢、霉菌、螨、動(dòng)物身上掉下的角質(zhì)層和皮屑等。生物性污染能引起咳嗽、發(fā)燒、哮喘、發(fā)燒等癥狀。如著名的軍團(tuán)成員病、高敏感性肺炎和增濕熱等。

2.5 放射性氣體污染物

氡是一種具有放射性的室內(nèi)空氣污染物，被世界衛(wèi)生組織列為使人致癌的19種主要物質(zhì)之一，也是我國(guó)規(guī)范控制的對(duì)人體健康影響較大的5種室內(nèi)污染物之一，是僅次于吸煙的第二大致癌誘因［9］。氡進(jìn)入人體后會(huì)破壞血液循環(huán)系統(tǒng)，如使白細(xì)胞和血小板減少，導(dǎo)致白血病，還會(huì)影響人的神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和消化系統(tǒng)。

室內(nèi)的氡主要由散發(fā)自泥土、巖石或用花崗巖制造的混凝土等建筑材料，從墻壁、地板或經(jīng)由地面上的裂縫進(jìn)入建筑物。

3 室內(nèi)空氣污染的特點(diǎn)

3.1 污染物濃度低，種類繁多

室內(nèi)空氣污染物的濃度往往很低，但種類繁多，有物理污染、化學(xué)污染、生物污染、放射性污染等，具有復(fù)合污染的特點(diǎn)，對(duì)人體產(chǎn)生綜合毒性。

3.2 接觸時(shí)間長(zhǎng)

有些室內(nèi)空氣污染物會(huì)產(chǎn)生急性毒性作用，有些則會(huì)產(chǎn)生慢性毒性作用。例如，從建筑材料中釋放的氡、甲醛的釋放期長(zhǎng)達(dá)十幾年之久，而放射性污染的危害作用時(shí)間更長(zhǎng)。

3.3 危害大

人們大多數(shù)的時(shí)間都是在室內(nèi)度過的，因此室內(nèi)空氣污染對(duì)人體的危害相對(duì)于室外環(huán)境更為嚴(yán)重，據(jù)報(bào)道，人們?cè)谑覂?nèi)接受某種污染物的程度超過室外的100 倍［10］。

3.4 積累性

室內(nèi)環(huán)境相對(duì)封閉，尤其是冬天門窗緊閉時(shí)容易造成污染物的積累，導(dǎo)致其濃度不斷升高，對(duì)人體產(chǎn)生危害。

4 室內(nèi)空氣污染物的影響因素

4.1 污染物自身的性質(zhì)

污染物通過自身衰減，其濃度不斷降低，這個(gè)過程對(duì)有些污染物的清除起主要作用。污染物的衰減與室內(nèi)空氣的污染密切相關(guān)。

4.2 室內(nèi)環(huán)境因素

4.2.1 溫度

研究表明，甲醛的沸點(diǎn)為19°C，其擴(kuò)散與溫度成正相關(guān)，釋放量隨溫度的升高而增加［11］。30°C時(shí)，室內(nèi)有害氣體的釋放量最高。劉衛(wèi)超等對(duì)裝修后半年未使用居室進(jìn)行甲醛監(jiān)測(cè)，在4～14℃時(shí)甲醛的超標(biāo)率為25%，26～31℃時(shí)超標(biāo)率為100%［12］。

4.2.2 濕度

室內(nèi)濕度的高低會(huì)顯著地影響生物性污染，潮濕的空氣環(huán)境促進(jìn)了室內(nèi)霉菌的繁殖，長(zhǎng)期居住會(huì)使人患過敏性鼻炎、哮喘等疾病，影響身體健康［13］。

4.3 氣候因素

氣候變化會(huì)影響室內(nèi)溫度、濕度、通風(fēng)以及人體在室內(nèi)環(huán)境中的暴露時(shí)間，從而影響對(duì)人體的危害程度。例如夏季室內(nèi)溫度高，會(huì)加速污染物的逸散;冬季門窗緊閉，室內(nèi)空氣流通不暢，常會(huì)導(dǎo)致生物性污染而引發(fā)流感等疾病。

4.4 室內(nèi)外空氣交換率

充分的通風(fēng)是保證健康室內(nèi)環(huán)境的基礎(chǔ)，借助自然通風(fēng)能稀釋和去除空間的污染物［14］。只要室外空氣污染物濃度低于室內(nèi)，那么通風(fēng)就能夠顯著地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。此外，通過室內(nèi)外空氣的交換，改變室內(nèi)環(huán)境的濕度和熱條件，可以有效地防止病源微生物的滋生，減輕生物性污染。

4.5 建筑物的結(jié)構(gòu)

建筑物的結(jié)構(gòu)也會(huì)影響室內(nèi)空氣質(zhì)量，主要是房屋的朝向、光照和通風(fēng)量等會(huì)影響到污染物的釋放和逸散。平房和樓房室內(nèi)空氣污染物濃度對(duì)照如表3所示［4］。

表3 平房和樓房室內(nèi)空氣污染物濃度對(duì)照表

5 室內(nèi)空氣污染的防治措施

5.1 應(yīng)用綠色建筑裝修材料

選擇綠色建筑裝修材料是防治室內(nèi)空氣污染的最有效措施，從根源上消除了污染的可能性。綠色裝修材料是指天然的，本身沒有或極少含有有毒物質(zhì)，未經(jīng)污染或只進(jìn)行了簡(jiǎn)單加工的裝飾材料。例如為了防止甲醛污染，在選擇室內(nèi)飾品和家具或裝修時(shí)，盡量避免使用刨花板、硬木膠合板、中強(qiáng)度纖維等含有甲醛的材料。

5.2 通風(fēng)

江燕濤等研究表明，對(duì)于已建成并使用空調(diào)器的室內(nèi)，增加通風(fēng)是降低氨濃度的主要途徑［15］。通風(fēng)能顯著地降低室內(nèi)污染物濃度，且互換速率越高，效果越好。

5.3 室內(nèi)空氣凈化

5.3.1 催化轉(zhuǎn)化法

催化轉(zhuǎn)化法是利用催化劑將室內(nèi)空氣中的一些有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，由于室內(nèi)空氣污染物種類繁多，催化劑可能會(huì)使另外一些物質(zhì)的毒性增強(qiáng)或產(chǎn)生少量的二次污染，因此其應(yīng)用受到限制。

5.3.2 臭氧凈化法

利用火花放電產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的臭氧，可以除去部分揮發(fā)性有機(jī)物。

5.3.3 吸收與吸附法

吸收法是利用一些溶液吸收空氣污染物，將污染物轉(zhuǎn)移到液相，這種方法適用于污染物濃度較高的情況，且污染物應(yīng)當(dāng)在溶液中有較高的溶解度或者能夠與吸收劑發(fā)生反應(yīng)。

對(duì)于室內(nèi)空氣輕微超標(biāo)的情況，可以采用竹炭、活性炭等來吸收空氣中的有害氣體，這種方法成本低廉，且無副作用。

活性炭產(chǎn)品是目前最為有效的空氣凈化手段之一，具有吸附、催化性能，可以吸附裝飾材料散發(fā)出來的氨、甲醛、揮發(fā)性有機(jī)物、可吸入顆粒物等，且能調(diào)節(jié)居室的空氣濕度。

5.3.4 “升溫”法

升高新使用建筑室內(nèi)的溫度，使污染物盡快散發(fā)，氣溫是影響室內(nèi)VOCs濃度的最重要因素［16］，通過升溫的方法，可以使建筑材料中的污染物加速逸散，從而減少日后的揮發(fā)量。

5.3.5 生物治理

一些植物能夠有效地吸收室內(nèi)空氣污染物，例如，在8～10 m2的房間內(nèi)，一盆吊蘭能在24 h內(nèi)殺死80%的有害物質(zhì)，吸收掉86%的甲醛;龍舌蘭可消滅70%的苯、50%的甲醛和24%的三氯乙烯。

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