定制家具中典型板材VOCs的溯源及排放特征分析

田 嬌,覃業(yè)霞*,楊帥俊,呂燁同,黃皓旻,葉代啟

定制家具中典型板材VOCs的溯源及排放特征分析

田 嬌1,2,覃業(yè)霞1,2*,楊帥俊1,呂燁同1,黃皓旻1,2,葉代啟1,2

(1.華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院,廣東 廣州 510006；2.揮發(fā)性有機(jī)物污染治理技術(shù)與裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510006)

利用1m3的環(huán)境艙,探究5種典型定制家具板材在一定條件下的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的組分、濃度水平和排放規(guī)律.結(jié)果表明,5種板材中共檢測(cè)出54種目標(biāo)化合物,主要成分以含氧揮發(fā)性有機(jī)物(OVOCs)和烷烴為主,OVOCs的占比分別為71.37%～85.77%,烷烴的占比分別為11.79%～24.84%.不同板材的總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOCs)濃度水平差異較大,飾面中纖板的TVOCs濃度高達(dá)836.49μg/m3,遠(yuǎn)高于其他板材,實(shí)木生態(tài)板的TVOCs濃度最低,為最環(huán)保的板材.對(duì)5種板材VOCs的排放濃度進(jìn)行逐時(shí)測(cè)量,發(fā)現(xiàn)甲醛的相對(duì)排放濃度比較為:飾面中纖板>防潮板>飾面顆粒板>實(shí)木生態(tài)板>PVC吸塑板,而TVOCs(除甲醛)的相對(duì)排放濃度比較為:飾面顆粒板>飾面中纖板>PVC吸塑板>防潮板>實(shí)木生態(tài)板.在這5種板材中,甲醛、正己烷和乙酸乙酯等化合物是主要成分,甲醛的濃度貢獻(xiàn)占比為40.44%～82.59%.同時(shí),在5種板材VOCs的排放特征基礎(chǔ)上,對(duì)各類化合物進(jìn)行了溯源分析,便于從VOCs產(chǎn)生源頭對(duì)其進(jìn)行污染控制.

家具板材；揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)；組分特征；溯源分析；排放濃度

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和生活水平的提高,室內(nèi)場(chǎng)所的裝修越來(lái)越精致,建筑材料揮發(fā)出的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs),使得室內(nèi)的空氣質(zhì)量變差.研究表明,現(xiàn)在大多數(shù)年輕人有超過(guò)80%的時(shí)間在室內(nèi)度過(guò)[1]. VOCs濃度過(guò)高或人們長(zhǎng)期居于室內(nèi),會(huì)產(chǎn)生如頭痛、頭暈、干咳、惡心、疲勞、眼鼻喉刺痛、皮膚瘙癢以及注意力無(wú)法集中等嚴(yán)重癥狀,美國(guó)部署局將這些癥狀稱為“病態(tài)建筑綜合癥”(SBS)、“建筑相關(guān)疾病”(BRI)和“化學(xué)物質(zhì)過(guò)敏癥”(MCS)[2-4].其中,苯和甲醛被國(guó)際癌癥機(jī)構(gòu)(IARC)定為有毒致癌物質(zhì),有相關(guān)研究顯示,它們具有生殖毒性[5]、神經(jīng)毒性[6]和免疫毒性[7]等不健康影響.同時(shí),以光化學(xué)活性為特征的VOCs通過(guò)一系列光化學(xué)反應(yīng)形成二次有機(jī)氣溶膠(SOA),是大氣顆粒物的主要組成部分之一[8],從而對(duì)環(huán)境空氣造成污染.

為了更好的評(píng)估VOCs對(duì)空氣質(zhì)量和人體健康的影響,許多研究人員對(duì)室內(nèi)空氣污染來(lái)源進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)家具板材是室內(nèi)污染的主要來(lái)源[9-10].目前,對(duì)家具板材VOCs釋放的研究主要集中在家具板材VOCs的檢測(cè)方法、環(huán)境條件的影響和散發(fā)傳質(zhì)模型等方面.張瑞艷等[11]總結(jié)了檢測(cè)家具中揮發(fā)性有機(jī)物的方法有環(huán)境艙法、氣袋法和C-history法,環(huán)境艙可以模擬室內(nèi)環(huán)境條件,檢測(cè)數(shù)據(jù)更加真實(shí)[12],因此被廣泛使用.Fechter等[13]研究表明,當(dāng)環(huán)境溫度升高,家具排放的VOCs的濃度也增大;當(dāng)相對(duì)濕度增大時(shí),極性較強(qiáng)的化合物濃度也增大,而非極性化合物的濃度不發(fā)生變化.家具板材中VOCs的釋放是一個(gè)復(fù)雜的傳質(zhì)過(guò)程,可以用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃突緜髻|(zhì)模型去描述其釋放過(guò)程[14-15],基本傳質(zhì)模型中有三個(gè)重要的參數(shù):初始濃度0、擴(kuò)散系數(shù)D和分配系數(shù)[16],用快速簡(jiǎn)便的方法測(cè)量出這三個(gè)參數(shù),有助于豐富數(shù)據(jù)庫(kù),快速篩選家具VOCs排放[17-18].Ho等[19]測(cè)量了五種常見家具的排放速率,相對(duì)排放速率為:餐桌>皮革沙發(fā)>桌椅>床頭柜>櫥柜.許多研究測(cè)定了板材排放VOCs的組分和濃度,但對(duì)其長(zhǎng)期排放規(guī)律的研究很少,因此,研究板材VOCs的溯源分析和排放特征是十分必要的.

本文利用1m3環(huán)境艙,對(duì)5種定制家具板材VOCs的排放特征進(jìn)行分析,對(duì)比研究不同板材VOCs排放濃度和組分差異,對(duì)其差異進(jìn)行原因分析,并找出其關(guān)鍵VOCs組分;同時(shí),通過(guò)調(diào)查分析對(duì)板材VOCs的組分進(jìn)行溯源.本文的目的是讓人們清楚地了解室內(nèi)家具板材排放VOCs的情況,能夠從源頭開始就找到綠色環(huán)保型定制家具原材料;同時(shí),對(duì)板材釋放的VOCs進(jìn)行溯源分析,進(jìn)而可以從板材產(chǎn)生VOCs的源頭采取控制措施,以提高空氣質(zhì)量,盡可能降低揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)人體健康的影響.

1 材料與方法

1.1 材料的選取

本研究使用的板材來(lái)自廣州市某定制家具有限公司,根據(jù)板材的品種、共同性和受歡迎程度選取了5種典型的家具板材,分別為飾面顆粒板、飾面中纖板、防潮板、PVC吸塑板和實(shí)木生態(tài)板.這些樣品在使用之前都是密封保存,防止受環(huán)境因素的影響.各種板材的詳細(xì)信息如表1.

表1 試驗(yàn)家具板材的基本信息

1.2 試驗(yàn)儀器

HD-F801型環(huán)境艙是購(gòu)自東莞市海達(dá)儀器有限公司,它是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 18580-2017[20]、ASTM D6007-02[21]、EN 717-1:2004[22]、ANSI/ BIFMA M7.1-2007[23]和實(shí)驗(yàn)條件定制的一套專門針對(duì)板材總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOCs)檢測(cè)的1m3氣候箱,其外型尺寸為長(zhǎng)2160mm?高2020mm?寬1180mm(如圖1).箱體采用夾套設(shè)計(jì),為兩層不銹鋼內(nèi)艙,中間空氣層,內(nèi)艙鏡面不銹鋼,不產(chǎn)生和不吸附甲醛,外層鋼板噴塑.箱體包括工作室和設(shè)備室兩個(gè)部分,工作室尺寸為深1000mm?寬800mm?高1250mm,它里面有風(fēng)扇隔板、調(diào)速風(fēng)機(jī)、濕度傳感器、熱交換器、進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口等,工作室內(nèi)放有樣品支架,主要用于放置測(cè)試樣品.設(shè)備室由位于保溫艙體左側(cè)的露點(diǎn)溫度水箱、水泵、制冷壓縮機(jī)、活性炭過(guò)濾器和水閥等組成.

1.3 試驗(yàn)步驟

在測(cè)試之前,所有的板材用聚四氟薄膜密閉封裝數(shù)日,使其內(nèi)部雙面擴(kuò)散分布均勻,不會(huì)受到外部環(huán)境的影響.j用蒸餾水清洗環(huán)境艙內(nèi)壁3次,晾干之后,啟動(dòng)環(huán)境艙以30℃運(yùn)行,使得艙內(nèi)的清潔空氣均勻分布.k采集背景濃度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GBT 31107- 2014323[24],甲醛背景值應(yīng)￡6μg/m3,TVOCs的背景值應(yīng)￡50μg/m3,各個(gè)單體(主要是苯、甲苯、二甲苯)的背景值應(yīng)￡5μg/m3.l把兩塊試驗(yàn)板材垂直放在艙內(nèi)中央,參數(shù)設(shè)置參照標(biāo)準(zhǔn)GB 18580-2017[20],溫度設(shè)置為(23±0.5)℃,相對(duì)濕度為(45±3)%,風(fēng)速為0.2m/s,置換率為1m3/h.m從放入板材開始計(jì)時(shí),按照時(shí)間間隔為24小時(shí)進(jìn)行采樣,排放濃度趨于穩(wěn)定就停止采樣.n取出樣品重復(fù)步驟j～m,繼續(xù)測(cè)量新的板材.

圖1 環(huán)境艙結(jié)構(gòu)

Fig.1 Structural diagram of environment cabin

1.4 VOCs分析方法

表2 HPLC、TD和GCMS系統(tǒng)的操作條件

參照標(biāo)準(zhǔn)HJ 683-2014[25],甲醛采樣使用EM- 500防爆個(gè)體恒流采樣器(深圳國(guó)技儀器有限公司)和DNPH采樣管(寧波環(huán)測(cè)實(shí)驗(yàn)器材有限公司),以流量500mL/min采樣10L,分析使用高效液相色譜儀(日本島津公司,型號(hào)LC-20AT),使用13種醛酮類化合物標(biāo)準(zhǔn)液體(上海安普實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司)對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量分析.

參照標(biāo)準(zhǔn)HJ 734-2014[26],VOCs(除甲醛)采樣使用EM-500防爆個(gè)體恒流采樣器和組合1不銹鋼吸附管(美國(guó)Camsco公司),以流量250mL/min采樣5L,吸附管分析用Turbo Matrix TD熱脫附儀(美國(guó)Perkin Elmer公司)和GCMS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津公司,型號(hào)QP2010Ultra),所得的數(shù)據(jù)用上海安普實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司的24種混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和35種混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定性,用外標(biāo)法定量,標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)之外的VOCs用甲苯標(biāo)線定量.HPLC、TD和GCMS系統(tǒng)的操作條件如表2.

1.5 質(zhì)量保證/質(zhì)量控制(QA/QC)

本研究中的QA/QC主要涉及到兩個(gè)環(huán)節(jié): VOCs采樣和數(shù)據(jù)分析.采樣過(guò)程中的QA/QC主要是環(huán)境艙的氣密性測(cè)試,采用恒壓采樣法對(duì)環(huán)境艙的空氣泄漏率進(jìn)行測(cè)定[27];吸附管在使用前用高純氮?dú)膺M(jìn)行活化,每種板材測(cè)試前都要選取一根吸附管和DNPH管做空白樣;樣品采集、樣品保存均嚴(yán)格按照HJ 734-2014[26]的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行.數(shù)據(jù)分析過(guò)程中的QA/QC包括分析儀器的校準(zhǔn)、調(diào)諧;定量的標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)需達(dá)到0.999,以保證數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性.

2 結(jié)果與討論

2.1 板材排放VOCs的溯源分析

本研究選取的是廣州市某定制家具有限公司的板材,有飾面顆粒板、防潮板、實(shí)木生態(tài)板、飾面中纖板和PVC吸塑板.對(duì)顆粒板進(jìn)行實(shí)地考察,發(fā)現(xiàn)其生產(chǎn)的流程如圖2.由圖可知,會(huì)產(chǎn)生VOCs的環(huán)節(jié)有兩個(gè)地方,一個(gè)是木材原料,這是產(chǎn)生VOCs的自然源,三種板主要用的木材原料為松木,而兩種板主要用的木材原料是馬尾松;另一個(gè)是膠黏劑的添加,甲醛的主要來(lái)源為膠黏劑[28].本文選取的板材有帶貼面材料,它也會(huì)產(chǎn)生VOCs.PVC貼面材料是由PVC樹脂、填充劑、增塑劑、著色劑和穩(wěn)定劑組成;三聚氰胺貼面材料是將帶有不同顏色或紋理的紙?jiān)跇渲?三聚氰胺樹脂和脲醛樹脂)中浸泡后,干燥到一定固化程度,經(jīng)熱壓在基板上.總結(jié)下來(lái),木材原料、膠黏劑和貼面材料是產(chǎn)生VOCs的部件.

圖2 顆粒板的生產(chǎn)流程

本研究共檢測(cè)出54種VOCs,由表3可知,烷烴和醛類化合物最多,分別有18、12種,烷烴主要來(lái)源于木材原料和膠黏劑或其他添加劑,木屑和木材纖維中有大量烷烴[28];醛類主要來(lái)源為木材原料、貼面材料和膠黏劑溶劑,合成三聚氰胺貼面材料中的樹脂會(huì)產(chǎn)生己醛;芳香烴和醇類化合物各有6種,芳香烴主要來(lái)源于貼面材料和膠黏劑溶劑,苯常作膠黏劑中的稀釋劑和溶劑;醇類的主要來(lái)源為木材原料和貼面材料,2-乙基己醇常作膠黏劑的溶劑;再有鹵代烴、酮類和脂類化合物各3種,鹵代烴的主要來(lái)源是膠黏劑,酮類的主要來(lái)源為木材原料和貼面材料的膠黏劑溶劑,甲基乙基酮常用于多種樹脂的潤(rùn)滑劑,脂類的主要來(lái)源為貼面材料和增塑劑;最后是烯烴和其他化合物,分別為2、1種,烯烴類物質(zhì)主要來(lái)源為木材原料,大多數(shù)松科類植物都會(huì)產(chǎn)生-蒎烯[29],乙酸的主要來(lái)源是木材原料.

表3 54種目標(biāo)化合物列表

續(xù)表3

2.2 5種板材VOCs的逐時(shí)排放濃度

圖3為5種板材VOCs排放濃度隨時(shí)間的變化曲線.由圖3a可知,在96h之后,5種板材甲醛的排放濃度均隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而呈下降趨勢(shì),下降幅度隨時(shí)間增大越來(lái)越小;在96h之前,防潮板和PVC吸塑板隨時(shí)間的增大甲醛的排放濃度也在增大,可能是其基板內(nèi)的甲醛緩慢釋放出來(lái),到96h時(shí),達(dá)到甲醛釋放的峰值.5種板材的甲醛相對(duì)排放濃度比較為:飾面中纖板>防潮板>飾面顆粒板>實(shí)木生態(tài)板>PVC吸塑板.通過(guò)調(diào)研了解到,密度板中膠黏劑的含量通常在10%～12%,顆粒板中膠黏劑的含量在7%～8%左右,而多層板膠黏劑的含量最少,只有3%左右,因此,預(yù)測(cè)甲醛的排放濃度比較為:飾面中纖板>飾面顆粒板>實(shí)木生態(tài)板,這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全吻合.防潮板和飾面顆粒板的基板都是顆粒板,但防潮板釋放的甲醛濃度卻比飾面顆粒板高,可能是因?yàn)閮蓧K板生產(chǎn)廠家的不同,基板中所添加的甲醛含量不同,防潮板中防潮劑甲醛含量高于兩張正面三聚氰胺貼紙中的甲醛含量.對(duì)于PVC吸塑板,可能是因?yàn)槊芏劝灞毁N面材料全覆蓋,密度板中甲醛分子不易散發(fā)出來(lái),所以其甲醛的排放濃度最低.

由圖3b可知,在120h之后,5種板材TVOCs(除甲醛)的排放濃度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而呈下降趨勢(shì);而在120h內(nèi),其排放濃度無(wú)明顯的上升或下降的規(guī)律,濃度在無(wú)規(guī)律波動(dòng).5種板材TVOCs(除甲醛)的相對(duì)排放濃度比較為:飾面顆粒板>飾面中纖板>PVC吸塑板>防潮板>實(shí)木生態(tài)板.飾面顆粒板的排放濃度最高,是因?yàn)樗鼈?cè)面沒有貼紙,基板內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)物可以從板內(nèi)釋放出來(lái),并且它的兩個(gè)正面都貼有三聚氰胺貼紙,增加了VOCs的產(chǎn)生來(lái)源.飾面中纖板側(cè)面沒有貼紙且一面貼有三聚氰胺貼紙而排放濃度居第二.在測(cè)試時(shí)間36h之前,防潮板的排放濃度比PVC吸塑板高,而36h之后,PVC吸塑板的排放濃度高于防潮板,可能是因?yàn)榉莱卑宓乃闹軟]有封邊,VOCs分子在36h之前從基板中快速釋放出來(lái),而后基材所含的VOCs濃度降低,導(dǎo)致排放濃度下降的趨勢(shì)更明顯,同時(shí)PVC吸塑板是被貼紙全覆蓋,所以PVC吸塑板的排放濃度的下降趨勢(shì)相對(duì)平緩.TVOCs(除甲醛)排放濃度最低的是實(shí)木生態(tài)板,驗(yàn)證了它是一種環(huán)保的板材.

2.3 5種板材的VOCs濃度及組分特征

從圖3可知,5種板材TVOCs濃度趨于穩(wěn)定的時(shí)間段為168h,選擇各板材168h數(shù)據(jù),對(duì)5種板材總揮發(fā)性有機(jī)物的濃度水平以及組成特征進(jìn)行分析,按有機(jī)物類別將VOCs的組分分為烷烴、烯烴、鹵代烴、芳香烴和含氧揮發(fā)性有機(jī)物(OVOCs),結(jié)果如圖4所示.由圖可知,不同板材的TVOCs濃度水平存在明顯差異,飾面中纖板、防潮板、飾面顆粒板、PVC吸塑板和實(shí)木生態(tài)板的TVOCs濃度分別為836.49,578.24,449.26,190.65,161.87μg/m3,是因?yàn)槊糠N板材的制作工藝不同.5種板材中,飾面中纖板對(duì)室內(nèi)的空氣質(zhì)量影響最大,實(shí)木生態(tài)板對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量影響最小,對(duì)人的健康影響也會(huì)最小.

5種板材中VOCs濃度占比最高的組分都是OVOCs,分別為71.56%、73.15%、80.53%、71.37%和85.77%(圖中從左到右,下同),一方面是因?yàn)楹鯎]發(fā)性有機(jī)物的物種很多,另一方面是因?yàn)榧兹┴暙I(xiàn)了很高的濃度,后面會(huì)有詳細(xì)說(shuō)明.5種板材中濃度占比第二的組分均是烷烴,分別為19.19%、24.84%、14.06%、21.47%和11.79%,烷烴最主要的來(lái)源為木材原料,5種板材用的木材原料都是松科類植物.除了PVC吸塑板,其他的4種板材濃度占比第三的組分都是芳香烴,分別為9.02%、1.53%、5.19%和2.43%,而PVC吸塑板中濃度占比第三的組分是鹵代烴,大小為6.39%,可能是因?yàn)槠滟N面材料和其他板材不一樣,所以鹵代烴含量有差異.飾面中纖板、飾面顆粒板和防潮板中烯烴和鹵代烴的濃度占比太低可以忽略不計(jì),實(shí)木生態(tài)板中不含烯烴和鹵代烴, PVC吸塑板中不含烯烴,PVC吸塑板中芳香烴的濃度占比為0.77%.

本文數(shù)據(jù)與杜超[30]、李世杰等[31]的研究結(jié)果一致,顆粒板主要排放物種為烷烴和芳香烴,而陳峰[32]利用GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)到顆粒板木材原料中排放的VOCs主要成分烷烴和芳香烴.沈雋等[33]利用小型環(huán)境艙測(cè)出中纖板的主要排放物種為芳香烴、烷烴和烯烴,而杜超[30]研究的纖維板的主要排放物種為烯烴、芳香烴和烷烴,這與本文的物種結(jié)果類似,但物種占比卻有一些差異,表明不同板材的生產(chǎn)加工工藝不一樣,使用的木材原料和貼面材料也不同,才會(huì)導(dǎo)致各板材的濃度和組分占比存在差異性.

圖4 五種板材TVOCs的濃度水平及VOCs的組分特征

2.4 VOCs主要化合物及溯源分析

圖5為不同板材中對(duì)TVOCs濃度貢獻(xiàn)排名前5的VOCs組分.5種板材中對(duì)TVOCs濃度貢獻(xiàn)占比最高的組分都是甲醛,貢獻(xiàn)占比分別為58.34%、60.53%、72.19%、40.44%和82.59%.Kim等[34]利用小型環(huán)境艙,測(cè)出中密度板中甲醛濃度占比也很高.本文中板材所用的膠黏劑為脲醛樹脂膠黏劑,它是由尿素與甲醛縮聚合成,其存在游離甲醛,木材原料也會(huì)產(chǎn)生甲醛,但其甲醛含量與脲醛樹脂相比可以忽略不計(jì)[28].5種板材中對(duì)TVOCs濃度貢獻(xiàn)占比第2的組分都是正己烷,貢獻(xiàn)占比分別為15.59%、23.49%、11.11%、10.94%和9.32%,王啟繁等[35]發(fā)現(xiàn)三聚氰胺貼面刨花板產(chǎn)生的VOCs中存在正己烷,李世杰等[31]研究的4種密度板中也產(chǎn)生了正己烷,Kozicki[36]在溶劑型膠黏劑中檢測(cè)到了正己烷,在He等[28]的研究中,木屑和木材纖維中存在大量的烷烴,這與本文結(jié)果一致.飾面顆粒板、飾面中纖板和實(shí)木生態(tài)板中對(duì)TVOCs濃度貢獻(xiàn)占比第3的組分都是乙酸乙酯,貢獻(xiàn)占比分別為6.10%、8.64%和3.18%, Kozicki等[36]和Jiang等[37]分別在溶劑型膠黏劑和顆粒板中檢測(cè)到乙酸乙酯的揮發(fā),表明乙酸乙酯的主要來(lái)源為膠黏劑和貼面材料的制備中.除了以上化合物,甲苯、乙酸、異戊烷和丙酮也是5種板材中對(duì)TVOCs濃度貢獻(xiàn)占比較高的化合物,乙酸和丙酮存在于馬尾松原料中[38],在松木纖維干燥排氣中發(fā)現(xiàn)了甲苯和丙酮[39],在He[28]的研究中,中密度板中含量最多的化合物是乙酸,半纖維素中乙?；乃饪梢孕纬梢宜?甲苯和異戊烷主要來(lái)自木材屑.濃度貢獻(xiàn)排名前5的化合物分別貢獻(xiàn)了飾面顆粒板VOCs的88.52%、飾面中纖板的95.62%、防潮板的92.44%、PVC吸塑板的81.31%和實(shí)木生態(tài)板的99.10%.

從表3可以看出,基本上所有的目標(biāo)化合物都對(duì)人體有傷害,甲醛因其釋放濃度高和有致癌性而被廣泛關(guān)注,但除了甲醛,濃度貢獻(xiàn)占比前5的化合物也值得關(guān)注.雖然正己烷的毒性是低毒,但當(dāng)其濃度累積過(guò)高時(shí),對(duì)人體還是有一定的傷害,而甲苯是3類致癌物,雖對(duì)人沒有致癌性,但會(huì)對(duì)人的皮膚、粘膜有刺激性,對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用.為了提高室內(nèi)的空氣質(zhì)量,減少揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)人體的危害,可以從三個(gè)方面對(duì)板材源頭污染進(jìn)行控制:一是延長(zhǎng)木材原料干燥蒸發(fā)時(shí)間,盡可能蒸發(fā)出更多的VOCs;二是使用甲醛含量更少的膠黏劑[40-41]三是在貼面材料制備過(guò)程中使用安全健康的添加劑.

3 結(jié)論

3.1 定制家具板材產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物的環(huán)節(jié)有:j基板所用的木材原料;k添加的膠黏劑;l三聚氰胺和PVC貼面材料.

3.2 對(duì)5種板材VOCs的排放濃度進(jìn)行逐時(shí)測(cè)量,發(fā)現(xiàn)甲醛的相對(duì)排放濃度比較為:飾面中纖板>防潮板>飾面顆粒板>實(shí)木生態(tài)板>PVC吸塑板,而TVOCs(除甲醛)的相對(duì)排放濃度比較為:飾面顆粒板>飾面中纖板>PVC吸塑板>防潮板>實(shí)木生態(tài)板.

3.3 不同板材的TVOCs濃度水平差異較大,飾面中纖板的TVOCs濃度高達(dá)836.49μg/m3,遠(yuǎn)高于其它板材,實(shí)木生態(tài)板的TVOCs濃度最低,是5種板材中最環(huán)保的板材.不同板材的VOCs組成差異不大,都是以O(shè)VOCs和烷烴為主.烷烴的主要來(lái)源是木材原料和膠黏劑;芳香烴的主要來(lái)源是貼面材料和膠黏劑溶劑;鹵代烴的主要來(lái)源是膠黏劑;OVOCs的主要來(lái)源是木材原料、膠黏劑和添加劑.

3.4 5種板材中TVOCs濃度貢獻(xiàn)排名前5的組分差不多,其主要貢獻(xiàn)者都是甲醛和正己烷.除此之外,在5種板材中貢獻(xiàn)較高的組分是乙酸乙酯、乙酸、異戊烷和甲苯.這些化合物對(duì)人都會(huì)造成一定的傷害,可以從產(chǎn)生源頭對(duì)其進(jìn)行控制,提高人們生活的室內(nèi)空氣質(zhì)量.

4 展望

4.1 室內(nèi)環(huán)境中板材VOCs的釋放是一個(gè)復(fù)雜的傳質(zhì)過(guò)程,需建立數(shù)學(xué)模型去描述其釋放過(guò)程,而模型中表征材料VOCs散發(fā)的關(guān)鍵參數(shù)是初始可散發(fā)濃度0、擴(kuò)散系數(shù)D和分配系數(shù),之后的研究可以通過(guò)艙內(nèi)逐時(shí)濃度來(lái)擬合確定這三個(gè)關(guān)鍵參數(shù),以豐富家具板材排放數(shù)據(jù)庫(kù).

4.2 為了提高室內(nèi)的空氣質(zhì)量,除了從板材制備方面采取控制措施,使用者對(duì)板材種類和裝載率的選擇也是至關(guān)重要的.

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Traceability and emission characteristics analysis of VOCs from typical plates in customized furniture.

TIAN Jiao1,2, QIN Ye-xia1,2*, YANG Shuai-jun1, Lü Ye-tong1, HUANG Hao-min1,2, YE Dai-qi1,2

(1.School of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China；2.National Engineering Laboratory for Volatile Organic Compounds Pollution Control Technology and Equipment, Guangzhou 510006, China)., 2022,42(7)：3058～3067

The composition, concentration and emission law of VOCs from five typical customized furniture plates were explored by using a 1m3small environmental chamber under certain conditions. The results showed that 54 target compounds were identified from the five plates, and the main components were OVOCs and alkanes, accounted for 71.37%～85.77% and 11.79%～24.84%, respectively. The TVOCs concentration of different plates were quite different. The TVOCs concentration of veneer -medium density fiberboard(MDF) was as high as 836.49μg/m3, which was much higher than other boards, while it was the lowest in solid wood ecological board, which was the most environmentally friendly. The emission concentrations of VOCs from five kinds of boards were measured hourly. It was found that the relative emission concentrations of formaldehyde were as follows: veneer MDF > moisture-proof board > veneer particle board > solid wood ecological board > PVC blister board; the emission concentration of TVOCs (except formaldehyde) was as follows: veneer particle board > veneer MDF > PVC blister board > moisture-proof board > solid wood ecological board. In these five plates, formaldehyde, n-hexane and ethyl acetate were the main substances, and the concentration contribution of formaldehyde accounts for 40.44%～82.59% of TVOC. At the same time, based on VOCs emission characteristics from five kinds of plates, the traceability analysis of various compounds is helpful for the source control of VOCs pollution.

furniture plates；volatile organic compounds (VOCs)；component and characteristics；source analysis；emission concentration

X502

A

1000-6923(2022)07-3058-10

田 嬌(1997-),女,貴州銅仁人,華南理工大學(xué)碩士研究生,主要研究方向?yàn)榇髿猸h(huán)境與污染控制.

2021-12-20

廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(202002020020)

* 責(zé)任作者, 副研究員, qinyexia@scut.edu.cn