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室内空气污染及危害研究

  
评论: 更新日期:2015年12月07日

二、室内污染的种类:
  (1)化学污染:一方面是家用燃料燃烧(煤气、液化石油气和煤炭)和吸烟造成的(污染物主要是NOx,CO,S02),会引发人呼吸系统的疾病,甚至还会损害中枢神经,破坏造血功能;另一方面是由于装饰材料带来的有机污染,其中甲醛是最普遍的一种污染物,它直接刺激神经和呼吸系统,与鼻咽喉癌有直接的关系。
  (2)物理污染:建筑材料和地基泥土中含有大量的放射性氡,它是肺癌的促进剂;家用电器带来的大量电磁辐射,更是肿瘤和畸胎的罪魁祸首。
  (3)生物性污染:由于室内通风不畅,很容易滋生尘螨、细菌和真菌,产生过敏源,使人发生过敏性反应,如室内尘螨性过敏已经成了世界性的健康问题。
三.室内甲醛污染的控制与治理
甲醛是室内空气主要污染物之一。是一种无色的刺激性气体,沸点为19.5 ℃,易于挥发,常温下易溶于水。主要来源于各种人造板材,贴墙布、涂料等各种装饰材料以及吸烟等产生的烟雾等。甲醛对人体健康的危害极大,室内空气甲醛含量大于0.1 mg/m3就会对呼吸系统产生危害,高浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害,在我国有毒化学品名单上甲醛居第二位,且被世界卫生 组织 >(WHO)确定为可疑致畸、致癌物质[1]。《居室空气中甲醛卫生标准》(GB/T16127-1995)规定居室内甲醛量要小于0.08 mg/m3,但一般住宅装修后甲醛浓度平均为 0.2 mg/m3,最高可达0.81 mg/m3,严重超出标准[2]。目前采用多种技术方法降低建材中的游离甲醛,虽取得一定成效,但由于技术与经济的限制,室内甲醛污染仍然十分严重。因此,对室内甲醛污染的控制与治理非常重要。
  1合理控制室内环境
   由于甲醛的释放是一个长期的过程,日本横滨国立大学研究表明,室内甲醛的释放期一般为3~15年,且其与室内的温度、相对湿度、室内换气数、室内建材等有关,合理控制室内环境可降低甲醛浓度。
  1.1 室内通风
  室内通风是清除甲醛行之有效的办法,可选用空气换气装置或自然通风,这样有利于室内材料中甲醛的散发和排放。Zhang等[3]研究发现,MV(Mixing Ventilation)比DV(Displacement Ventilation)可以更好的保持室内空气质量 。室内通风要注意根据季节、天气的差异和室内人数的多少来确定换气频度,通常在春、夏、秋季都应留适当的通风口,冬季每天至少开窗换气30 min以上,但其只用于污染较轻的场合。
  1.2 控制室内温度、湿度
  经研究发现,甲醛的释放随着湿度的增大而增加,随温度升高而增大[4]。温度由30℃降到25 ℃可降低甲醛50%,相对湿度由70%降到30%时甲醛量降低40%,温度和湿度效应降低室内甲醛量主要是靠降低污染源的扩散[5]。要使室内材料中的甲醛尽快释放,就应增加其温湿度,因此一般在刚刚装修的房中采取烘烤的方法或在室内摆放一盆清水可使甲醛加快释放。要控制室内甲醛浓度就要降低其温湿度。
  1.3 植物净化

 
  美国国家空间技术实验室(National Spacetechnology Laboratory)的有关实验[6]证明,银苞芋、吊兰、芦荟、仙人球、虎尾花、扶郎花等室内观赏叶植物对甲醛有较好的吸收效果。因此,在室内放置上述植物既美化环境又起到净化空气的作用。
  仅仅调节室内环境虽能降低室内甲醛浓度,但还不能达到理想结果,尤其在甲醛释放初期,需要采用空气净化技术。
  2 室内甲醛污染治理技术
  目前,国内外采取多种方法治理室内甲醛污染,且现在已有一些产品问世。治理室内甲醛污染的空气净化技术归纳起来主要有:物理吸附技术、催化技术、化学中和技术、空气负离子技术、臭氧氧化技术、常温催化氧化技术、生物技术、材料封闭技术等。
  2.1 物理吸附技术 
  物理吸附主要利用某些有吸附能力的物质吸附有害物质而达到去除有害污染的目的。主要是各种空气净化器。常用的吸附剂为颗粒活性炭,活性炭纤维、沸石、分子筛、多孔粘土矿石、硅胶等。Sonia Aguado等[7]研究发现,沸石膜对室内甲醛、苯等污染物有较好去除效果。活性炭纤维是吸附剂中最引人注目的碳质吸附剂。蔡健等[8]研究发现,适当条件下用H2O2对ACF改性可提高对甲醛的吸附性能。荣海琴[9]等对经改性处理的聚丙烯腈(PAN)基活性炭纤维(ACF)对甲醛吸附性能进行初步研究发现,PAN-ACFs浸渍处理及后续热处理后的样品对甲醛的吸附量明显高于未处理样品对甲醛的吸附量。对物理吸附技术改进主要是寻找比表面积大且具有更快的吸脱附速率的吸附剂,还有与其他技术相结合使用等。Sawada等[10]在装有活性炭的花盆中栽培具有甲醛净化性能的植物,其对甲醛去除效果比单纯的活性炭吸附要好。物理吸附还可用于建材,Kazunori等[11]研发的一种可生物降解的木炭板,在2 h内可把20×10-6的甲醛全部吸收,且木炭板废弃后可被生物降解。物理吸附富集能力强,且不会产生二次污染物,简单易推广,对低浓度有害气体较有效。但物理吸附的吸附速率慢,对新装修几个月的室内的甲醛的去除不明显,且会对环境产生二次污染,还有吸附剂需要定时更换。
  2.2 催化技术
  催化技术以催化为主,结合超微过滤,从而保证在常温常压下使多种有害有味气体分解成无害无味物质,由单纯的物理吸附转变为化学吸附,不产生二次污染。目前市场上的有害气体吸附器和家具吸附宝都属于这类产品。
  纳米光催化技术是近几年发展起来的一项空气净化技术,它主要是利用二氧化钛的光催化性能氧化甲醛,生成二氧化碳和水。该技术在紫外光照射下用于治理空气污染越来越受到重视,成为空气污染治理技术的研究热点。为提高其对甲醛的降解速率,展开了一系列对其反应影响因素的研究。对二氧化钛光催化降解甲醛反应动力学的研究说明,甲醛光催化降解反应遵循一级反应动力学规律,反应速率由反应物浓度控制,光催化反应由表面化学反应控制[12]。甲醛浓度在10 mg/m3以下时,可被TiO2在紫外光条件下光催化完全降解为CO2和H2O,在较高浓度时被氧化成甲酸[13]。Stevens等[4]实验表明,在紫外光条件下,纳米TiO2光催化反应器对低浓度甲醛去除率为100%,但用太阳光照射时,净化效率仅为35%。钱昱等[14]对纳米二氧化钛光催化降解空气中甲醛的研究发现:TiO2 负载在无纺布和镍网上时比负载在玻
纤布上效果好;加入适量活性炭能明显提高甲醛光催化降解速率;水玻璃作为粘结剂时能有效提高甲醛光催化降解速率。此外,许多学者不断研发新方法,在硼硅酸盐玻璃表面涂上一层Sol-Gel TiO2薄膜对室内甲醛有良好的去除效果,在1.56 mW/cm2的UVA照射下最大反映速率常数为0.148 min-1[15]。刘凡新等[16]通过Sol-Gel工艺在玻璃表面及多孔陶瓷表面制得均匀透明的掺铈纳米TiO2薄膜,发现其在近紫外光处的吸光度有明显提高,对甲醛有极高的光催化降解速率。杨阳等[17]利用纳米TiO2制备出一种完全不含有机物的水性涂料,涂敷在内墙上可长时间有效分解有害气体。在实际应用中可见光比紫外光易得,将具有可见光活性的Fe-TiO2光催化剂与耐光催化氧化的硅酸钾基料进行复配,可得到能够有效而持久地在普通日光灯环境下降解甲醛的复合建筑涂料[18]。
  催化技术可以与物理吸附技术或其他技术结合运用,效果更佳。催化技术与物理吸附技术相结合,可利用物理吸附技术为催化技术提供高浓度反应环境,催化技术降解甲醛使吸附剂得到再生。纳米TiO2光催化剂与一些气体吸附剂(沸石、活性炭、SiO2等)相结合在弱紫外光激发下就可以有效降解低浓度有害气体。侯一宁等[19]对二氧化钛-活性炭纤维混合材料对室内甲醛污染的净化进行的研究发现,TiO2-ACF混合材料比单纯使用TiO2或ACF效果要好,且TiO2与ACF质量比为1:0.5时混合材料去除甲醛效果最好。Fumihide等[20]把光催化技术与使用活性炭进行连续吸附、脱附的技术相结合,发明一种改进的光催化反应器,可在10 min内使10 m3密闭室内小于1 mg/m3的低浓度甲醛降解到WHO标准(0.1 mg/m3)以下,在90 min内可使甲醛浓度降为零。稀土激活空气净化材料综合了化学吸附、物理吸附、光催化等多元催化技术,对甲醛达到持久净化[21]。张增风等[22]对低温等离子体-催化脱除室内甲醛的研究发现,在室温、常压、介质阻挡放电情况下,电压增高,等离子体技术的甲醛脱除率增加,填充较大比表面积介质小球能有利于甲醛脱除,二氧化钛在等离子体气氛下可以产生催化活性。催化技术与其他技术结合运用可互补缺点,达到更好的净化效果。
  催化技术具有反应条件温和、能耗低、二次污染少、可以在常温常压下氧化分解结构稳定的有机物等优点,一般室内甲醛的浓度较低,在居室、玻璃、陶瓷等建材表面涂敷TiO2薄膜或安放TiO2空气净化设备可有效降解甲醛。但其需要纳米TiO2和紫外光照射,存在经济和技术的局限性,还未进入大面积使用推广阶段。
  2.3 化学中和技术
化学中和技术一般采用络合技术,破坏甲醛、苯等有害气体的分子结构,中和空气中的有害气体,进而逐步消除。目前,专家研制出了各种除味剂和甲醛捕捉剂,属于该技术类产品。该技术最好结合装修工程使用,可以有效降低人造板中的游离甲醛。                                                    
四.植物对室内环境的影响
植物这种生物手段对室内环境又会有什么影响呢?在室内摆放植物不仅美观,而且能满足布景需要,同时可以调节室内温度、湿度等物理环境,对我们的健康大有好处,然而人们似乎没有充分认识到这一点。从环境调节角度看,室内植物的优点有:①清洁空气;②和机器设备相比,完全没有能源消耗;③具有自洁作用;④易于搬移;⑤除了调节温度和湿度的功能以外,还有很多其他作用。
 

  植物的蒸腾作用可以调节室内湿度。植物通过根部吸收的水分,其中只有1%用来维持自己生命,其余99%都通过蒸腾作用释放到空气中。有一点可能让你非常惊讶:无论给植物浇什么样的水,最后蒸发出去的都是百分之百的纯净水。

  科学家对室内环境中植物对温度和湿度的影响进行过研究,结果发现:窗户的朝向不同,植物对室内环境的影响也有差异。例如在窗户朝东的办公室里,观察放与不放植物对室内温度的变化有何影响。调查显示,放植物比不放植物的室内温度要低,冬季(12月)和夏季(7月)下午1点的室内温度分别为26℃和27℃。不过实验中使用的不是观叶植物,而是西红柿树。
  而在冬季窗户向南的室内,对观叶植物所做的实验结果却恰恰相反。在房间里放置约占房间总面积8%的鹅掌藤,另一个房间则空着,观察两个房间温度和湿度的变化。在室内放置植物时,夜晚和凌晨的温度略低,但是到午后1点时室内外的温差仅为15℃。这是因为叶子受到阳光照射,其温度比室内高出许多(午后1点时约32℃),通过蒸腾作用向外释放水分时,很多余热通过叶子散发到室内空气中。
  同时,在没有植物的房间里,阳光毫无遮拦地直接照射到地板或墙面上,由于热容量很大,所以地板或墙面的温度很快升高,但是从其表面散发到室内空气中的热量却很少,所以室内温度不会提升很多。
  至于相对湿度,有植物的房间在白天会增加,没有植物的房间几乎没有变化。从上午10点到下午5点这段时间内,有植物的房间其相对湿度比没有植物的房间高出20%。
  不同植物对室内温度和湿度的影响也有差异。比如,放置巴西木的房间比放置鹅掌藤的房间相对湿度要高,在阳光射入的南边,将植物摆成一排,比在室内均匀摆放的温度要高。湿度也是在南边摆成一排时更高一些。这说明,有植物的地方湿度就高,这和摆放方式是没有关系的。
  室内植物的蒸腾作用对室内湿度的影响巨大,但不同植物其影响力也各不相同。例如,经常用作室内植物的鹅掌藤,其蒸腾作用非常活跃,而花叶龙血树几乎不进行蒸腾作用。
  此外,在温度、湿度、光线等环境因素保持不变的情况下,植物的蒸腾量也受周期性的影响。而且,室内电灯的开、关等光照变化也会对植物蒸腾量产生很大影响。
  相对湿度越低,室内植物的蒸腾量就越多;而光照度越强,蒸腾量也会增加,这和植物种类无关。但不同的植物对温度的反应也会不同,尤其像橡皮树和发财树这样的植物,温度越高,蒸腾量反而会越少。
  现在看一下实际应用的情况。寒冷干燥的冬季容易得感冒或皮肤病。冬季大部分室内的相对湿度小于40%,这时如果拿出室内面积的2%~5%栽培绿色植物,就可以提高5%~10%的湿度;而当植物占到室内面积的8~10%,就可以提高20%~30%的湿度。而且,在窗边呈一排摆放,比在室内随意摆放的效果更好。
  那么,在湿度较高的夏季该如何处理呢?其实,只要在室内不同地方摆上花叶龙血树,就可以降低3%的相对湿度。
  散尾葵、雪佛里椰子、波士顿蕨对提高冬季室内相对湿度非常有效。此外,掌叶铁线蕨的变化能够显示室内相对湿度是否处于最佳状态,如果枝叶生长状态良好,就说明室内湿度是最适宜的,能够带来舒适感。因此,和植物共同生活才是最好的健康法则。
1.功能性室内植物的植物特性比较
  去除香烟烟雾
  香烟烟雾是一种悬浮微粒,同时还含有固体和液体微粒,即人们熟知的一种污染物质,我们称其为环境吸烟,也就是大家常说的吸二手烟。香烟烟雾由空气中自然形成的副流烟和吸烟者抽烟时直接吸收的主流烟构成。副流烟占85%,主流烟占15%,而副流烟中所含的毒性化学物质的浓度是主流烟的2~3倍,加上粒子更小,更容易进入肺的深层部位。目前,吸烟是导致呼吸器官疾病等各种病征的主要诱因,也是造成肺癌的重要原因,美国公共卫生局已经发出警告:吸烟是剥夺生命的罪魁祸首,但也是可以预防的。
  令人意想不到的是,植物能够吸收香烟烟雾这种微小颗粒,右图是把植物放在封闭空间内加入香烟烟雾来测定植物对微小粉尘去除率的实验。
  实验结果表明,尽管不同植物之间存在差异,但是在室内摆放植物能够更快地去除香烟烟雾。例如橡皮树去除微小粉尘的速度就比常春藤快很多。室内植物不仅能有效去除吸烟导致的微小粉尘,还能减少吸烟带来的异味。
  2.室内植物会增加霉菌孢子吗?
  有些医院禁止把植物,如鲜花等带进病房,这是可以理解的,因为花粉容易导致过敏,但是禁止带入无菌土壤培植的室内植物则是受到旧观念的影响。其实,如果使用陶土粒代替一般的泥土或培养土,就可以除去尘土和霉菌孢子。1996年的研究表明,拥有室内植物的房间,其空气中的微生物含量比没有植物的房间要低50%~60%。
  3.室内植物还可以去除一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮和氨气
  室内燃器产生的污染物质,通常可以通过室内植物清除。一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等通常是因为使用各种室内开放性燃器或吸烟造成的。
  其中,一氧化碳是一种可以令人窒息的气体,它对红血球的血色素亲和力是氧的200~250倍,能使血液中氧的获取能力严重下降。二氧化硫具有很强的水溶性,易形成硫酸,会刺激黏膜,引起咳嗽、打喷嚏、眼睛疼痛等症。此外,燃烧产生的一氧化氮,在空气中马上会被氧化成NO2,容易引起呼吸器官疾病。
  如前所述,植物可以通过多种方式吸附、吸收或分解污染物质。研究结果发现,不同的植物会对某种特定的污染物质具有非常明显的清除效果。例如,藤萝能够有效地清除一氧化碳,白掌和垂叶榕对二氧化氮的清除效果良好,而白掌和发财树则对氨气的净化效果颇佳。无论是没有土壤的植物还是有土壤的植物,二氧化氮的清除效果没有什么不同。但是在对有土壤的植物进行调查时发现,观音竹去除氨气的能力远远强于白掌和发财树。此外,我们还发现白掌是去除二氧化硫的最佳选择。
[研究心得]
常言道:“人生四件事,吃,穿,住,行。”现如今我们的追求是:“健康,绿色,舒服。”而我们的家是否舒服就是一种追求。不要小看屋内环境,它是否符合指标对我们的健康有重大的影响。所以我们要注意屋内环境。只有让我们住得健康,住得舒服的房子才是我们的家。 只有拥有舒适的家我们才有本钱去学习,去工作。
通过研究学习,了解了家居装修所存在的问题,认识到绿色环保的重要性,我们会更重视室内环境,并懂得如何治理和控制室内污染,
你是否意识到屋内环境的重要性?您的家是否符合屋内环境指标呢?
 
 

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