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室内污染危害Understand the product
家具中有机挥发物概述(一)
来源: 原创 时间: 2015-01-22 09:22 作者: 木童

    居室是人类生活和工作的主要场所,因为我们大部分室内都是在室内度过的,占比高达80%以上。随着社会的进步、经济的发展和人民生活水平的提高,居室的功能已经不仅仅是为人类遮风避雨,更重要的是为人类提供良好的工作和学习环境、以及优雅舒适的歇息之地。由此可见,室内环境的好坏对人类的健康和工作效率有着重要的影响。
    20世纪80年代中期,世界卫生组织就提出了健康住宅的新概念。人们在生活质量提高之后对住宅建设的要求越高。在我国全面实现小康社会的过程中,人们希望现代住宅不仅安全、美观,而且还要健康、舒适。然而,进入21世纪以来,由于有机合成材料被大量使用在室内装饰装修以及设备、用具中,致使材料中产生的挥发性有机化合物VOC大量散发,严重恶化了室内空气质量。世界范围内先后出现了由于室内空气污染引起的各种疾病,这些疾病被统称为“病态建筑综合症”(SBS)。
    美国环保署(EPA)和世界卫生组织(WHO)指出,室内空气污染物的浓度常常为室外的2~5倍,有时甚至高达100倍。调查和分析表明,室内装饰和装修材料所释放出来的甲醛和VOC是造成室内空气污染和引起居住者急性中毒的主要原因之一,是造成室内空气污染的“罪魁祸首”。例如,VOC中被IARC列为Group1的苯会对人的造血系统产生毒性,导致发生急性骨髓白血病或慢性白血病;甲醛也被国际癌瘤研究署(IARC)归类为Group2A(可能是人类致癌物),其会对人的眼睛及呼吸道产生刺激,并会使人的肺部出血。为了改善室内空气污染的现状,我国颁布了一系列对室内装饰装修材料中有害物质限量的标准,如GB18580—2001、GB18584—2001等。这些标准出台对提高室内装饰装修材料的环保水平、改善室内空气质量起到了一定的作用,但是标准还存在一些问题。对家具VOC散发量的测试,欧美发达国家广泛应用全尺寸环境舱进行测试,此测试方法深受国际社会的认可。相关的标准有美国的BIFMA和ASTM、丹麦的DICL、德国的BlueAngel、芬兰的M1、国际标准化组织编写的ISO16000系列、日本的ECO-MARK标记等。下面我们对各个国家所采用的测试家具中甲醛和VOC释放量的方法进行简要介绍。

一、国外研究现状

    国外对家具、建材类产品中挥发性有害物质的测试,目前以“环境测试舱法”(Emission Test Chamber method)为主。

1.1 ISO16000系列标准

    现行的ISO国际标准为国际间通用性较高的标准。虽各国目前仍有各自惯用之标准体系,如美国的材料试验协会标准ASTM系统、日本工业界的JIS系统、欧洲标准委员会CEN系统及我国国家标准GB、QB系统等。许多国家采用ISO标准,其目的是与国际同步,以提升产业竞争力,保障建材品质。国际标准化组织中的空气质量技术委员会制定了一系列与空气质量相关的标准,室内空气质量分委会(TC146/6)也制定了一系列有关室内空气质量、工作场所空气质量等标准近42份,其中ISO16000系类标准则是专门针对室内空气质量的系列标准。截至到2012年,国际标准化组织已经发布ISO16000系列标准25份,其中与室内材料特别是建材类散发有害物质测试相关的标准有:
    ISO16000—1:2004 Indoorair——Part1: General aspects of sampling strategy(室内空气第1部分:取样策略的一般性问题);
    ISO16000—2:2004Indoorair——Part2: Sampling strategy for form aldehyde(室内空气第2部分:甲醛抽样方法);
    ISO16000—3:2001Indoorair——Part3: Determination of form aldehyde and other carbonyl compounds——Active sampling method(室内空气第3部分:甲醛和其它碳基化合物的测定——活性取样法);
    IS016000—4:2004Indoorair——Part4:Determination of form aldehyde——Diffusive sampling method(室内空气第4部分:甲醛测定扩散取样法);
    ISO16000—5:2007Indoorair——Part5: Sampling strategy for volatile organic compounds(VOCs)(室内空气第5部分:挥发性有机化合物(VOCs)的抽样策略);
    ISO16000-6:2004Indoorair——Part6:Determination of volatile organic compounds in indoor and test chamber rair by active sampling on Tenax TA sorbent,thermal desorption and gas chroma to graphyusing MS/FID(室内空气第6部分:在TenaxTA吸收剂上活性取样,采用热解
  吸和MS-FID气相色谱法测定室内和试验舱空气中挥发性有机化合物的含量);
    ISO16000—8:Indoorair——Part8: Determination of local meanages of air inbuildings for characterizing  ventilation conditions(室内空气建筑物在通风条件下局部空气存留时间的测定)
    ISO16000—9:Indoorair——Part9: Determination of the emission of volatile organic compounds from building products and furnishing——Emission test chamber method(室内空气第9部分:建筑产品和家具释放挥发性有机化合物的测定释放试验室法)
    ISO16000—10:2006Indoorair——Part10:Determination of the emission of volatile organic compounds from building products and furnishing——Emission test cell method(室内空气第10部分:建材及家具挥发性有机成分排放量测定排放试验单元法)
    ISO16000—11:2006 Indoor air——Part11:Determination of the emission of volatile organic compounds from building products and furnishing——Sampling,storage of samples and preparation of tests pecimens(室内空气第11部分:建材及家具挥发性有机成分排放量测定取样、试样贮存及试样的制备)
    上述标准中,有关建筑材料及家具产品的具体测试过程在IS016000—9:2006中体现,其余标准则是有关产品测试的前期处理和后续取样气体的检测等。IS016000—9:2006是指在特定气候条件下,测定从家具中释放出的挥发性有机化合物的面积释放率的通用实验室测定方法。所得的测定结果可用于计算一个典型房间内VOC的浓度。该测试在具有恒温、恒湿和恒定空气流动率的环境试验舱中进行。环境试验舱中空气充分均匀,出口处空气中VOC浓度代表环境试验舱内气体浓度。在给定时间内,特定面积释放率可由环境试验舱内气体浓度和特定面积气体流动率q计算得到。确定气体浓度、气体流出体积、试样表面积后,就可确定产品的VOC特定面积释放率。该标准比其他环境舱测试标准较为先进。该标准引入了“特定面积释放率”的概念,在理论上化解了舱内样品面积和气候舱换气速率对检测结果的影响,使得检测结果更具有普遍意义,但该标准对于建筑材料在大型气候舱内的释放规律未进行结论性的阐述,其规定的测试时间也未明确。该标准对我们研究家具产品所产生的挥发性气体的规律性具有相当好的指导作用,但它对于具体指标值的界定以及产品稳定界限方面未给出很好的意见。

1.2美国相关标准

    美国住房与城市发展部(HUD)曾在颁布的文件——《24CFR-Code of Federal Regulations-Title24:Housing and Urban Development 3280.208》中对采用脲醛树脂粘结的复合木制品的甲醛释放量作出最高限量,之后许多有关复合木制品甲醛测试方法便应运而生。当时测试方法主要有两类:一类为完整实物检测法(full scall test),此方法讲求测试过程与实际使用过程相一致,主要用于专业检测机构测试;另一类为lab test,此方法主要应用于工厂产品质量监控。
    完整实物检测法就是环境测试舱法,该方法在当时被称为FTM-2(formal dehyde testing method-2)。该检测法使用的检测舱容积至少为20m3,在舱内每隔6英寸放置一块宽度为48~60英寸的板,使得整个舱被分为许多测试舱。往舱内通空气时,气流速度应足够使样板的整个表面都处在很好的挥发状态(涡流扩散型物质迁移)。当不断往测试舱内补充空气时,采用的气流速度取决于测试舱的容积以获得一个稳定的空气流速。不同的板产品都按这一规范测试流程进行测试。在检测前,样板应在24℃和50%相对湿度的环境中预处理7天。然后我们把样品置于检测舱,16~20h后,使用FTM-2法检测循环空气中的甲醛浓度以确定一个甲醛释放量的稳定值。在FTM-2方法中,测试舱内甲醛浓度值是通过把已知体积的舱内空气通入装有1%亚硫酸氢钠的水溶液中,然后将亚硫酸氢钠溶液用铬变酸法和分光光度法检测出来。
    美国有关建材产品的标准检测法有以下几种:
    ASTMD6007—2002(2008)Standard Test Method for Determining Form aldehyde Concentration in Air from Wood Products Using a Small Scale Chamber(用小型室测定空气中来自木制品的甲醛浓度的标准试验方法)
    ASTME1333—2010 Standard Test Method for Determining Form aldehyde Concentrations in Air and Emission Rates from Wood Products Usinga Large Chamber(用大型室测定空气中来自木制品的甲醛浓度的标准试验方法)
    BIFMAX7.1—2011Standard for Form aldehyde and TVOC emissions of low-emitting office furniture systems and seating(低释放办公家具及其座椅的TVOC和甲醛释放量测试标准试验方法)
    BIFMAM7.1—20011 Standard test method for determining VOC emissions from office furniture systems,components and seating(办公家具、组件及其座椅的VOC释放量测试标准试验方法)
    ASTMD5116—1997(2010)Standard Guide for Small-Scale Environmental Chamber Determinations of Organic Emissions from Indoor Materials/Products(用小型环境室测定室内材料/制品有机排放物指南)
    ASTMD6670—2001 Standard Practice for Full-Scale Chamber Determination of Volatile Organic Emissions from Indoor Materials /Products(室内材料与产品排放挥发性有机物质的全室测定标准实施规程)
    完整实物检测法其实就是我们所说的气候舱法,有时也被称作测试室法,它的工艺是:将已知表面积的试件,放人温度、相对湿度、空气速率和空气变换率被控制在一定值的测试箱内。从试件中释放出来的有机挥发性气体与箱内空气混合,测试人员定期从箱中抽取空气并将抽出的空气通过盛有水的气洗瓶,测定水中吸收的甲醛浓度。测试箱中空气的甲醛浓度可由吸收瓶中水的甲醛浓度和所抽取的空气体积计算。取样是周期性的,直到测试箱内有机挥发物浓度达到平衡状态。ASTMD6007—2002(2008)和ASTME1333—2010这两个标准主要适用于对人造板的整体测试,产品范围包括单板芯胶合板、复合板芯胶合板、纤维板和刨花板等,其测试的目标物主要是甲醛。ASTMD5116—1997(2010)和ASTMD6670—2001这两个标准适用于环境舱测试。BIFMAX7.1—2011和BIFMAM7.1—2011这两个标准是由美国办公家具协会起草,适用于针对办公家具的甲醛和挥发性有机物测试所采用的整体测试。
    依据ASTMD6007—2002(2008)和ASTME1333—2010这两个方法,测试人员应根据不同的板种设置不同的样品承载系数,之后按照所计算出的面积割锯样品,制好的样品须被放在温度为24℃、相对湿度为50%的环境中预处理7天,之后将样品放入气候舱内测试16~20h,最后取空气样品进行分析。两个方法涉及的气候舱的体积相差较大,标准ASTMD6007—2002(2008)涉及的标准舱的体积从0.02m3~1 m3不等,而标准ASTME1333—2010涉及的标准舱的体积至少为22 m3。用两个方法去测试同一个样品所得测试结果不完全一致,但具有一定的相关性。
    美国材料试验协会ASTM在1997年公告D5116—97测试法,该法采用小型环境测试舱测试室内建材产品所挥发的有机化合物;在2001年公告了D6670—01测试法,该方法采用大型气候舱测试室内建筑材料及家具产品所挥发的有机化学物,之后,美国办公家具协会将此方法用于对办公家具的认证考核。BIFMAM7.1—2011法给出了在办公楼中的典型办公环境中,对办公室内家具中挥发性有机物(包括甲醛)释放情况的检测方法。该检测方法的大致过程如下:一个完整的被检测体系的所有部件应该在15天内全部被运至检测中心,检测人员应将尚未开封的部件放在温度为23℃和相对湿度为50%的通风室内环境里。在最后一个部件到达的10天之内,所有的检测人员须将部件开封并组装在一个20~55 m3的环境舱内放置7d。此环境舱的环境条件温度为:(23±1.0)℃、相对湿度为(50±5%)RH,舱内空气流速为6~10L/s(相当于一个容积为33 m3的环境舱的流速)。检测人员在环境舱的进气口和排气口采集两个空气样本,然后分析样本里的各种VOC成份并且测出它们的浓度。每种VOC释放率数据将被用来确定幂律模型。幂律模型是用来估算被检测体系的VOC浓度。该方法明确了检测成立的条件:
    (1)环境舱里的空气混合均匀,排气口的空气浓度等于舱内浓度;
    (2)舱表壁吸附的VOC可以忽略不计;
    (3)舱内各VOC组分间不发生反应;
    (4)舱是密封的;
    (5)进入环境舱的空气是洁净空气。该方法对于民用和商用家具尤其是软体类家具均不适用。
 
备注:内容未完,见《家具中有机发挥物概述(二)》
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