沈阳建筑大学 黄凯良 宋嘉森 苌群鹏 姜编 孙文 王珺
摘 要：使用GB/T 18204.2–2014中的酚试剂分光光度法，在供暖期（2017年1月至4月）进行辽宁地区33户住户自然工况以及密闭工况下的甲醛浓度的测试。此外，通过安装门窗传感器监测8户住户的长期开窗习惯，发放问卷调查住户的装修情况、建筑情况以及住户的生活习惯。研究显示，所测试住户卧室和客厅的超标率为6%，厨房超标率为3%，平均浓度分别为0.055mg/m3、0.051mg/m3和0.051mg/m3；通过小米门窗传感器上传到网络的数据得出了在线监测的8户住户的开窗习惯，卧室的平均开窗次数为1.25次，平均开窗时长为1.01h，客厅的平均开窗次数为0.94次，平均开窗时长为0.72h。
关键词：自然通风；甲醛浓度；实地测试；开窗习惯
基金项目：国家“十三五”重点研发计划项目（2016YFC0700501-02），辽宁省自然科学基金（201601211）。
0 引言
我国人民的生活水平日益增高，人们对生活品质的要求也随之增长，所以室内空气品质越来越受到人们的关注。百姓对房屋的装潢越来越华丽，但是甲醛等有害气体和颗粒物却也随之而来，其中甲醛和VOC更受到人们的关注[1]。研究表明，室内甲醛的主要来源有：
（1）室内装修使用的板材，包括胶合板、密度板、大芯板、颗粒板以及各种胶黏状态的人造板材；
（2）来自于室外的大气污染，如：现代化的工业生产造成的废气大量排入大气中，汽车的日益增多造成大量汽车尾气排人大气中，还有就是近年来的雾霾造成大气中各种有害气体不能有效扩散从而使得大气污染物浓度的增加；
（3）室内装修的过程中所使用的油漆、涂料中会释放出大量的甲醛,装修中使用人造板材生产的家具也会释放大量的甲醛[2]。
虽然新装修的房子通常都会通风来减少甲醛的浓度，但是装饰材料中的板材逐步释放甲醛造成室内甲醛持续污染[3]。其中人造板材的甲醛释放最为普遍和严重[4]。人造板材中胶黏剂的主要成分是脲醛树脂，其在温、湿度等环境条件改变时会不断地向周围环境中释放甲醛，释放期可长达十几年，是造成室内空气污染的主体[5]。装修过程中，家具、木地板、墙纸胶是室内甲醛污染控制的关键环节，在合理组织施工进度的前提下，防水涂料、腻子、填缝剂的甲醛污染影响可基本忽略[6]。
面对不容忽视的空气问题，不同国家地区采取了不同的措施，发达国家很多住户采取了机械通风的形式来改善室内空气品质，而我国的大部分住宅则还是采用自然通风为主的形式，住户依据室内温湿度情况来自行决定开关窗时间[7]，即便新建的楼盘安装了机械通风系统，有很多住户还是不习惯使用机械通风，坚持使用自然通风的手段来维护室内空气品质。所以目前当人们遇到甲醛等有害气体的时候还是会选择这种传统又节能的通风的手段来改善室内的空气品质。
关于甲醛浓度的检测，可以使用电化学传感器和分光光度法，电化学传感器的方法虽然十分便捷，但是与国标中的酚试剂分光光度法相比精度还是不够高，国标方法避免了电化学传感器法的误差较大、成本较高等方面的不足[8]，所以本文采用了酚试剂分光光度法对辽宁地区33户住宅进行了甲醛浓度的测试，以此较为准确地把握我国严寒地区的甲醛浓度水平。
1 测试方法
1.1 样本信息
以沈阳（辽宁省省会，41°48'N，123°25'E）抚顺（41°52'N，123°55'E）以及营口(40°39'N，122°13'E)地区为研究目标，共选取33户住宅对东北严寒地区室内甲醛浓度进测试和研究。住户的选择囊括了沈阳四大区以及抚顺市望花区以及营口站前区，该地区气候特点：冬天寒冷干燥，过渡季较短，夏季高温多雨。所有住户中约一半住户装修时间为1-2年，住宅户型类型多样，包含别墅、单间、两居室、三居室、四居室以及跃层，住户所在楼层基本覆盖低、中、高位置，最高为32层，装修方式以乳胶漆墙面+复合木地板（瓷砖）+板式家具为主。
1.2 测试仪器
本文采用的仪器为：WFJ2100型可见光分光光度计、QC-2B型恒流大气采样仪、HOBO温湿度记录仪以及小米门窗传感器（详见图1）。
 |
 |
 |
 |
| （1） | （2） | （3） | （4） |
图1
1.3 甲醛浓度测试
本文采用的方法为国标GB/T 18 204.2–2014《公共场所卫生检验方法第2部分：化学污染物》中推荐的测试空气中的甲醛、氨、氮氧化物含量的酚试剂分光光度法，其该测试分析方法主要分为以下四个部分：
（1）配制吸收液、显色液和标准储备液（已知污染物浓度的液体）。在采样前，用吸收液、显色液和标准储备液配制标准色列，测定标准色列中各个样品在规定波长下的吸光度，根据色列中各个吸光度和污染物浓度绘制标准曲线；
（2）采样前将一定量吸收液装入规定的吸收管中；
（3）现场采样：采样前将一定量的吸收液装入吸收管中，用采样泵在一定时间内使空气以额定流量通过吸收管。此时，空气中的目标污染物将被吸收液吸收；
（4）实验室分析：将已吸收污染物的吸收液移入比色管中，并滴入一定体积的吸收液，再根据不同目标污染物进行一定处理，最后用分光光度计检测样品在规定波长下的吸光度，将该值与标准曲线对比，计算样品中污染物浓度。
1.4 开关窗测试
本文使用了小米公司的门窗传感器搭配多功能网关来监测住户的开关窗行为，设备原理为：通过门窗的开合，触发组件中的磁敏元件发出开/关信号，触动小米智能网关，并通过智能网关将信号发送到与网关相连的移动设备终端上。使用方法：先用手机APP将智能网关联网，接着再将门窗传感器配对到网关上，最后将传感器安装在住户经常开启的客厅和卧室的窗户上，联网成功后可以在云端获取到整个供暖期的住户开关窗行为情况。
2 测试结果
2.1 影响因素
甲醛是最简单、最常见的醛类物质，他的物理性质为：无色、具有强烈刺激性气味，沸点为-19.5℃，易溶于水、醇和醚，是一种溶解度很大、挥发性很强的有毒物质。室内空气中甲醛释放浓度的大小与温度、湿度、装饰材料量及通风情况等因素有关[9]。温度的升高会导致装修材料中的甲醛加速释放，要想尽快释放材料中的甲醛，在新房装修初期可以进行加热烘干然后通风的方法来减少室内甲醛的浓度。研究表明湿度升高会造成室内材料中潜在甲醛的含量增加，但激发效应没有升温的效果明显。各种材料的甲醛释放率是会有叠加效应的，装修程度越复杂，室内甲醛浓度降低到国家标准范围所需要的时间越长[10]。室内的通风条件也是影响甲醛浓度的一大关键因素，密闭条件下的甲醛浓度肯定会比通风条件下的浓度高。
图2是辽宁地区33户住户自然工况下室内甲醛浓度与温度之间的关系，由图可以清晰地看出随着温度的升高甲醛的浓度也随之增高。
图2 甲醛浓度与温度
图3横坐标是住户的装修年份，纵坐标是该户在自然工况下的甲醛浓度，对散点图进行现行拟合发现随着装修年的增大，甲醛浓度也在增大。
图3 甲醛浓度与装修年代
2.2 甲醛浓度测试结果
辽宁地区33户住宅的卧室、客厅和厨房中甲醛浓度测试结果如图4所示，表1列出了在密闭工况和不加干预的自然工况下，甲醛在卧室、客厅和厨房3个测点的重要统计参数。
图4 自然与密闭工况下甲醛浓度
表1 甲醛浓度的关键统计学参数
辽宁地区冬季的甲醛浓度超过国家标准0.1mg/m3的住户并不多，主要是因为冬季温度低，甲醛的释放也会减缓，虽然处于供暖季，但是并不是所有的住户家温度都很高，而且冬季在热压下的开窗换气次数比较大，导致只要少开一会窗户就能达到换气通风的要求，所以辽宁地区冬季的室内甲醛浓度水平并不高。在辽宁地区，厨房的甲醛浓度略低于卧室和客厅，因为部分住户的厨房为开敞式厨房，其他大部分住户厨房面积较小，而且厨房的换气次数较大，在家做饭的住户还会开启抽油烟机，这导致厨房的甲醛浓度较小平均浓度为0.051mg/m3，超标率仅有3%。而卧室和客厅由于家具较多，且冬季开窗少，所以导致甲醛浓度略高平均浓度分别为0.055mg/m3和0.051mg/m3，超标率均为6%。
2.3 开窗行为监测结果
图5为辽宁地区8户典型住宅的冬季开窗次数，卧室的平均开窗次数为1.25次，客厅的平均开窗次数为0.94次，相比于客厅，卧室的平均开窗次数更多一些，个别住户的平均开窗次数有4.73次，通过图6可以看到冬季卧室和客厅的开窗时长，相比于客厅，卧室的开窗时长更长一些，卧室的平均开窗时长为1.01h，客厅的平均开窗时长为0.72h，这说明辽宁地区的住户对卧室的通风换气更加重视。图7展示的是卧室和客厅各时段的开窗概率，通过该图可以清楚地看出住户在冬季的开窗习惯，住户会在早中晚三个时段大概率开启窗户进行通风换气，由于供暖期中包含春节长假，所以住户休息中午在家时也会进行开窗换气，而且中午室外温度相对较高，住户更愿意在这个时段打开窗户进行通风换气。
 |
|
 |
| 图5 开窗次数 | 图6 开窗时长 | 图7 开窗时段 |
2.4 相关性分析
图8为利用SPSS软件进行的冬季开窗时长与甲醛浓度的相关性分析，皮尔森系数为-0.025，成负相关，说明在冬季随着开窗时长的增加甲醛浓度随之下降。但是相关性并不是很高，这是因为在冬季甲醛浓度本来就处于较低的水平，而且开启窗户后的换气次数高，可以使室内的甲醛浓度很快处于平衡状态，所以即使随着时间的增长，甲醛浓度的浓度也并没有变得更低。
图8 开关窗时长与甲醛浓度的相关性分析
3 结论
本文通过利用国标方法实际测试了辽宁地区的甲醛浓度和传感器监测了该地区住户的开窗行为习惯，得到如下结论：辽宁地区冬季甲醛的超标现象并不严重，三个测点超过国家标准0.1mg/m3的概率分别为卧室和客厅是6%，厨房是3%。密闭工况下与自然工况下的甲醛浓度相近，这与该地区的室内外温度有很大的关系，对比住户装修年代，也可以发现随着装修年的增大甲醛浓度也随之增大；辽宁地区33户住宅的三个测点在自然工况下的甲醛浓度中厨房是最低的，平均浓度为0.37mg/m3，而卧室和客厅的平均浓度均为0.42mg/m3，在密闭工况下厨房和客厅的平均甲醛浓度基本一致，都是0.51mg/m3，而卧室的平均浓度最高为0.55mg/m3；冬季该地区住户的开窗行为较少，平均整个供暖期卧室的每天开窗次数只有1.25次，客厅更少一些有0.94次，而且住户的开窗时长也都很短，卧室的平均每天的开窗时长为1.01h，客厅还要稍短一些为0.72h。住户在冬季的开窗习惯多为，早中晚三个时段开启窗户进行通风换气，其中中午由于室外温度较其他时间高一些，而导致窗户开启概率也要更高；通过SPSS软件将甲醛浓度与开窗时长进行相关性分析，皮尔森系数为-0.025，成负相关，说明在冬季随着开窗时长的增加甲醛浓度随之下降。
参考文献
[1] Tunga S, Sibel M, Rainer M. Formaldehyde in the Indoor Environment[J]. Chemical Reviews, 2010, 110(4):2536.
[2] 吴丹. 室内甲醛的来源危害及检测甲醛方法比对分析[J].化工管理2016,(2):149.
[3] 舒爱霞. 室内装饰材料甲醛释放规律的模拟及防治技术研究[D].中南大学,2010.
[4] 齐丛亮. 人造板甲醛释放规律、机理及处理方法研究[D].广西师范大学,2015.
[5] 汪涌波. 人造板在模拟室内环境甲醛释放规律的研究[D].广东:中山大学,2010.
[6] 陈凤娜,杨旭东. 装修材料和家具对室内甲醛污染影响的研究[J].暖通空调2016,46(3)42–45.
[7] 符颢, 梁卫辉, 秦孟昊. 华东地区不同通风形式下住宅室内挥发性有机化合物浓度及暴露量模拟分析[J].建筑科学.2016,(8):20–26.
[8] 王丽丽. 甲醛浓度标准测定方法与现场测定方法的对比分析[J]工程质量2016,(7):70–73.
[9] 王德宝, 胡莹. 我国生活垃圾组成成分及处理方法分析[J].环境卫生工程,2010(1):40–41.
[10] 吴昊, 薛丹, 侯琳. 室内甲醛含量变化影响因素分析[J]环境保护与循环经济. 2011(10):43–45.
注：本文收录于《建筑环境与能源》2019年10月刊总第26期。
版权归论文作者所有，任何形式转载请联系作者。
