木質(zhì)材料對室內(nèi)空氣品質(zhì)影響的概述

赫 亮

(遼寧省林業(yè)科學研究院，遼寧 沈陽 110032)

木材是傳統(tǒng)建筑裝飾材料，在歷史的長河中留下瑰麗的色彩。木材具有美麗的花紋、獨特的色彩，裝扮美麗居室，同時又具有獨特的感覺特性(視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等)、環(huán)境學特性(隔音降噪、調(diào)節(jié)溫濕度、調(diào)節(jié)光環(huán)境)、物理力學性質(zhì)和防火預警性等特有的性能，是四大材料(鋼材、水泥、木材和塑料)中唯一可再生的環(huán)境友好型資源，在現(xiàn)代居室裝修中倍受青睞[1]。隨著科技的進步和生活水平的提高，木材的需求量更大，大徑級優(yōu)質(zhì)珍貴木材資源匱乏，因此刨花板、纖維板、膠合板等木質(zhì)復合材料產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，成為現(xiàn)代居室裝修裝飾的主力軍，由此導致木質(zhì)材料對室內(nèi)環(huán)境的作用趨勢發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。居室環(huán)境，尤其是室內(nèi)空氣質(zhì)量直接關系身心健康。木質(zhì)復合材料在生產(chǎn)過程中加入多種化學物質(zhì)，在使用過程中釋放出一些可揮發(fā)性有機化合物，其中有些物質(zhì)有味道，可被人體感受到，還有一些是沒有氣味的，但會對人體產(chǎn)生毒害作用。因此，總結木材及木質(zhì)復合材料對室內(nèi)空氣品質(zhì)影響的研究工作，為打造健康居室、提高公眾認知度、保護人體健康提供參考。

1 木材對室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響

在新建木結構家居環(huán)境中，木材氣味是室內(nèi)氣味的主要組成，主要來源于木材抽提物中的揮發(fā)性有機化合物，如萜烯類化合物、醛類化合物、酚類化合物等。木材中的抽提物經(jīng)過溶劑萃取、提純后可制成精油，具有除臭、殺蟲、殺菌、改善室內(nèi)空氣氣味和保健等作用。針葉材精油含量較高，具有顯著的抑菌作用。側柏的精油具有較強的抗霉菌活性和抑制枯草芽孢桿菌的作用，圓柏精油對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌具有抑菌效果，紅松、白松、樅樹等的精油也具有較強的抑細菌作用[2]。杉木和杉木陰沉木精油具有防腐、防蟻等作用，當杉木精油達到160 mg·L-1的濃度，白蟻死亡率高達100%；當杉木精油濃度降低至50 mg·L-1時，白蟻的趨避率超過57%[3-4]。由此可見，對木材起到保護作用是木材中的精油成分，研究顯示：石油醚抽提物具有很強的耐腐抗菌性，反-肉桂醛和順-甲基異丁香酚等精油成分具有強抗菌活性[5]。木材釋放的氣味有利于身心愉悅和身體健康。花柏裝飾裝修居室，散發(fā)出來的松烯類化合物具有濃郁的香味，且可以起到驅(qū)蚊的作用；柏木精油中的倍半萜醇類化合物具有調(diào)節(jié)自主神經(jīng)系統(tǒng)活性的作用，小鼠嗅聞柏木醇后，能夠減少焦慮行為[6]；檜木精油對慢性咽炎有一定療效，分析可能與其降低血清炎癥介質(zhì)的水平有關[7]；金絲楠木精油可以抑制前列腺癌癥細胞生長，促進癌細胞凋亡，其中效果最顯著的是陰沉金絲楠木精油[8]；松木精油有消炎、鎮(zhèn)靜、止咳等作用；白樺精油有抗流感的作用；銀杏精油對治療高血壓有效。

綜上所述，用木材建造、裝飾和裝修居室，不僅可以營造良好的木質(zhì)視覺、觸覺、聽覺特性，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度等微氣候，更重要的是通過精油散發(fā)可以起到改善嗅覺感受、抑制環(huán)境細菌、保健身體健康等作用。

2 木質(zhì)復合材料對室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響

混凝土、煤渣、大理石、花崗巖等建筑裝飾材料在使用過程中會釋放出放射性元素——氡，產(chǎn)生強度較高的γ輻射，具有極大的致癌風險。木質(zhì)復合材料是以木材為基質(zhì)的天然有機復合材料，不會產(chǎn)生放射性元素和輻射，但是由其產(chǎn)生的室內(nèi)空氣污染問題同樣危害人體健康，不可忽視。木質(zhì)復合材料會散發(fā)出大量的甲醛、芳香族物質(zhì)(苯、甲苯和二甲苯等)和其他揮發(fā)性有機化合物，釋放過程長達十幾年，甚至是幾十年，尤其是低檔材料污染更為嚴重。研究顯示，室內(nèi)可見檢測到的揮發(fā)性污染物達300多種，其中最常見、危害最大的是甲醛、揮發(fā)性有機化合物、苯系物。

2.1 甲 醛

室內(nèi)空氣中的甲醛主要來自于木質(zhì)復合材料、油漆和涂料等，對呼吸道、腎臟和皮膚具有毒害作用，國際癌癥研究所將其列為可疑致癌物質(zhì)。甲醛具有刺激性氣味，若環(huán)境中存在高濃度甲醛，可以被感受到。當環(huán)境中甲醛濃度很高時，易發(fā)生急性中毒和呼吸道疾病，伴有咳嗽、流淚、流鼻涕等癥狀；當持續(xù)慢性吸入低濃度甲醛時，會產(chǎn)生頭痛、無力、失眠等癥狀[9]。長期暴露于甲醛下，會引起白血病、染色體異常等疾病，尤其是對孕婦和兒童危害更大。對234戶裝修未滿1年、未居住的住宅內(nèi)甲醛污染狀況進行調(diào)查，甲醛超標率為66.00%，其中次臥和主臥超標率較高，分別為63.69%和53.00%，主要來源于室內(nèi)衣柜和床頭柜中甲醛的釋放[10]。木質(zhì)復合材料釋放的甲醛源于生產(chǎn)人造板使用的膠黏劑，在使用過程中，人造板材產(chǎn)品中殘留的和未參與反應的甲醛會逐漸向室內(nèi)釋放，且在不同的環(huán)境條件下(通風量、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度)，甲醛的釋放速率差異顯著。國內(nèi)外學者對降低人造板中甲醛釋放量做了大量的研究，例如使用低摩爾比脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂等改性樹脂，使用不含甲醛的異氰酸酯樹脂、豆膠、蛋白膠等，在人造板生產(chǎn)過程中添加甲醛捕捉劑等，使用過程中采取氨水擦拭、真空防治或高溫加熱等方法，在一定程度上降低人造板的甲醛釋放量。

2.2 揮發(fā)性有機化合物

揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs)是指沸點在 50～260 ℃的易揮發(fā)性有機化合物，包括烴類(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、鹵代烴等)、醛類、酮類、醚類、酯類、醇類和酸類7類化合物， 是室內(nèi)外空氣中普遍存在且組成復雜的一類有機污染物。室內(nèi)的VOCs主要來自于木材、木質(zhì)復合材料、木器漆組成的地板、家具、門、窗等室內(nèi)裝飾構件，窗簾、地毯、壁紙、煙草等也會釋放出VOCs，但木質(zhì)復合材料和油漆依然是主要貢獻者。由于VOCs種類繁多、成分復雜，因此其毒害作用更應引起關注。長期居住于VOCs濃度超標的環(huán)境中，會導致“病態(tài)建筑綜合征”。對234戶裝修3～12月后未居住的住宅內(nèi)總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)的污染狀況進行調(diào)查，其中73%的住宅TVOC超標，不同功能房間TVOC濃度差異顯著，貢獻最高的是衣柜、床頭柜和書柜等家具[10]。室內(nèi)VOCs不僅危害人體健康，也是室內(nèi)異味的來源。以三聚氰胺飾面刨花板為例，利用氣相色譜-質(zhì)譜-嗅覺測量技術研究VOCs釋放特性和氣味，其中芳香族化合物和酯類化合物是主要氣味物質(zhì)，芳香族化合物呈現(xiàn)植物芳香，而酯類化合物呈現(xiàn)果香味；隨著時間推移，氣味結構發(fā)生改變；氣味強度變化與TVOC濃度沒有直接相關性，因此以氣味大小判斷室內(nèi)空氣是否合格是沒有根據(jù)的[11]。為了避免 VOCs對人體健康產(chǎn)生不良影響，不僅要制定國家或行業(yè)標準，對室內(nèi)裝飾的木質(zhì)材料的VOCs釋放量加以限制和規(guī)定，改進產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，同時還要加強對綠色木質(zhì)復合材料產(chǎn)品的研究和開發(fā)。

2.3 苯系物

苯系物(BTEX)屬于芳香族化合物，是室內(nèi)空氣中的主要污染物，常見的主要是單環(huán)芳香烴，如苯、甲苯、乙苯和二甲苯(鄰、間、對)等。苯系物屬于VOCs，由于苯系物對人體的神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)毒害作用較大，且不為公眾所關注，因此苯系物的毒害作用更值得特別關注。長期暴露于苯系物環(huán)境中，致癌幾率較高，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構將苯、聯(lián)苯胺、苯并[α]芘確定為一類致癌物。對78例接觸苯及苯系物的從業(yè)者的血常規(guī)進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)苯及苯系物將會導致血常規(guī)的淋巴細胞比率、血小板計數(shù)水平異常，影響從業(yè)者健康[12]。67例0～14歲確診初發(fā)白血病兒童尿液中苯、甲苯和二甲苯代謝物(苯系物暴露指標)與急性淋巴細胞白血病的相關性進行研究，發(fā)現(xiàn)病例組苯系物的保留濃度高于對照組，具有統(tǒng)計學意義[13]。苯系物主要來自于生產(chǎn)木質(zhì)復合材料所用膠黏劑和涂飾用木器漆的溶劑等，在對4家商場和3個體育館不同功能區(qū)域的苯系物污染水平測試中發(fā)現(xiàn)，苯系物主要受裝修材料影響[14]。對無錫市30家企業(yè)共86間裝修后的辦公室內(nèi)苯系物進行抽查，發(fā)現(xiàn)甲苯超標率為3.5%，二甲苯超標率為36%，二甲苯超標4倍以上的為17.4%，分析原因是裝修材料不環(huán)保、通風時間不足和空調(diào)的使用[15]。

3 室內(nèi)木質(zhì)材料表面裝飾對室內(nèi)空氣影響

為了保護木材或木質(zhì)復合材料，提高材料美觀性、防潮性、尺寸穩(wěn)定性，表面裝飾必不可少。對于實木產(chǎn)品，主要是木器漆涂飾，對于木質(zhì)復合材料，常用的飾面材料有薄木、三聚氰胺浸漬膠膜紙、PVC和木器漆等。經(jīng)過表面二次處理后，材料的甲醛和VOCs釋放特性發(fā)生了改變，不同的飾面處理，產(chǎn)品的環(huán)保性能差別顯著。盧志剛[16]等采用多種VOC共存評價方法，基于危險等級化合物的單體濃度及單體職業(yè)接觸限值等指標，評價了不同飾面刨花板的危害性，其中三聚氰胺飾面刨花環(huán)保性能最優(yōu)，而后是PVC飾面刨花板，水性漆飾面刨花板的評價結果超過了接觸限值，環(huán)保性能最差。通過對油漆飾面刨花板苯系物釋放特性及對健康影響的研究發(fā)現(xiàn)，PU漆飾面刨花板和水性漆飾面刨花板分別釋放出15種和12種苯系物，苯系物釋放量對暴露人群無明顯致癌風險，但苯達到致癌風險上限，因此室內(nèi)漆飾板材的主要控制物仍是苯系物[17]。這是因為油漆是將樹脂類有機高分子化合物溶于有機溶劑中制成的，有機溶劑多以苯、甲苯、酮、醇等為主，在噴涂木質(zhì)材料表面后，溶劑不斷揮發(fā)，導致室內(nèi)苯系物、酮、醇等揮發(fā)性有機化合物超標。家具油漆中常用聚氨酯漆，其主要成分為二異氫酸甲醛酯，是典型的致敏物，易引發(fā)支氣管炎或哮喘等。目前，家具行業(yè)正在加快新的涂料和涂飾工藝的研發(fā)和使用。具測算，使用1 t油性涂料將產(chǎn)生0.82 t VOCs，使用同量水性涂料只產(chǎn)生0.10 t VOCs，使用光固化涂料(UV)VOCs釋放量降至0.05 t。水性丙烯酸涂料貼面刨花板VOCs釋放濃度、化合物數(shù)量和氣味強度均低于硝基涂料貼面刨花板，更適合作為刨花板的飾面漆[18]。2016年7月13日，國家工業(yè)和信息化等部委將減少涂料行業(yè)列入VOCs減排重點行業(yè)，到2018年低(無)VOCs的綠色涂料比例要達到60%以上，并寫入到《重點行業(yè)揮發(fā)性有機物削減行動計劃》中[19]。

4 防治木質(zhì)材料對室內(nèi)空氣污染的措施

4.1 裝修方案

一是選擇符合國家或行業(yè)標準的木材制品，關注產(chǎn)品甲醛及VOCs釋放指標；二是在室內(nèi)設計中，合理使用木質(zhì)復合材料，盡量減少室內(nèi)木質(zhì)復合材料暴露面積占室內(nèi)空間體積的比例，即承載率；三是選用封閉效果好的飾面材料裝飾的木質(zhì)復合材料，提高飾面材料對甲醛和VOCs的封閉效果。

4.2 通 風

甲醛和VOCs的擴散分為快速釋放階段和穩(wěn)定釋放階段，在快速釋放階段氣體交換率起關鍵作用，因此室內(nèi)通風換氣是降低室內(nèi)甲醛和VOCs最有效、最經(jīng)濟、最環(huán)保的方法。通過自然通風或換氣裝置2個月后，新裝修賓館室內(nèi)甲醛濃度下降60%～80%[20]。對454戶裝修超過一年的兒童臥室中甲醛和苯系物濃度與室內(nèi)溫濕度計通風量的關系進行研究，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)通風量對甲醛和苯系物的影響作用強于室內(nèi)溫濕度變化[21]。

4.3 植物凈化

利用室內(nèi)植物的光合作用對甲醛和VOCs進行生物降解是凈化室內(nèi)空氣的方法之一。不同的植物對不同物質(zhì)的凈化能力差異顯著，吊籃、華葉萬、年青合果、芋香蘭等植物對甲醛的降解效果較好，研究顯示：過氧化酶的濃度與植物降解甲醛的能力成正比，這一指標是尋找凈化甲醛植物的新方法和途徑[22-24]。在考察植物凈化能力的同時，也應關注植物對甲醛的污染的生理抗性。在較高甲醛濃度環(huán)境下，植物細胞內(nèi)自由基的累積會引發(fā)膜脂過氧化，降低植物的耐受性，研究顯示：綠蘿、吊蘭、蘆薈、橡皮樹在 6 h內(nèi)對 2.8 mg·m-3的甲醛具有一定的抗性[25]。學者對VOCs的植物凈化作用也做了一些研究，如菊花、常春藤和鐵樹可吸收苯；菊花和萬年青可吸收三氯乙烯；月季、薔薇和虎尾蘭可以吸收80%以上的多種有害氣體[26]。

4.4 吸附法

吸附法是凈化甲醛和VOCs常用方法之一，機理是通過吸附劑將空氣中的甲醛和VOCs選擇性分離出來，不同的吸附劑對空氣凈化作用差異顯著，常用的吸附劑有活性炭、分子篩、沸石、活性氧化鋁等[27]。在室內(nèi)放置一些活性炭，可以吸附室內(nèi)空氣中的大分子有機物，如苯、醛和氨等，同時也能消除家具的異臭異味等。空氣凈化器也是利用吸附原理減少室內(nèi)有害氣體濃度累積，利用負壓風道系統(tǒng)及氣象色譜法測定空氣凈化器對苯系物的過濾效率，對苯、甲苯、對(間)二甲苯和鄰二甲苯的過濾效率分別為41.52%、44.02%、43.27%和42.5%[28]。