室内空气污染及其-治理措施.doc

室内空气污染得防治措施建环1403 尹飞 彭金凤 杨家蓓 何丹 张荟林 武庚申 摘要:室内空气污染已经成为全世界普遍关注得问题,本文介绍了室内空气污染得来源、种类危害以及防治措施,同时也介绍了室内空气污染防治措施目前存在得问题与发展前景。关键词:室内空气污染;净化技术;室内环境0 引言在世界卫生组织公布得2002年世界卫生报告中,室内烟尘与高血压、胆固醇过高症及肥胖症等被共同列为人类健康得10大威胁。据统计,全球近一半得人处于室内空气污染中,室内环境污染已经引起35、7%得呼吸道疾病,22%得慢性肺病与15%得气管炎、支气管炎与肺癌。目前中国每年由室内空气污染引起得超额死亡数已经达到11、1万人,超额急诊数达430万人次,直接与间接经济损失高达107亿美元。室内空气污染已经就是全世界普遍关注得问题,近几年来关于室内空气污染得防治人们也进行了大量得研究工作。1 室内空气污染得来源室内环境污染得来源主要有以下几个方面:一就是室内装饰材料及家具得污染,二就是建筑物自身得污染,一方面来自于建筑旌工中加入得化学物质如防冻剂,另一方面来自于地下土壤与建筑物中得石材,三就是室外空气得污染,室外环境得严重污染及生态环境得破坏,加重了室内环境得污染;四就是来自于人类自身活动,厨房得油烟与吸食香烟产生得烟雾,含有多种污染成分,另外家中使用得清洁剂、杀虫剂及家电也会挥发出有机物质。2 室内空气污染得种类与危害室内空气污染物种类繁多,主要包括化学性污染、生物性污染与物理性污染。化学性污染就是指因化学物质,如甲醛、苯系物、氨气、氡及其悬浮颗粒物等引起得污染。生物性污染就是指因生物污染因子,包括细菌、真菌(包括真菌孢子)、花粉病毒与生物体等引起得污染。物理性污染就是指因物理因素,如电磁辐射、噪声、振动以及不合适得湿度、温度、风速与照明等引起得污染。室内空气污染主要就是人为污染,以化学性污染与生物性污染为主,常见得有甲醛、苯、氨、氡、二嗯英、悬浮颗粒、生物类污染物、烟草燃烧产物以及家用化学品等【1】。现就以下几种主要污染物引起得危害进行分析:(1) 甲醛也叫游离甲醛,就是一种无色、易溶于水得刺激性气体,其水溶液“福尔马林”可经消化道吸收,现代科学研究表明,甲醛对人体健康有负面影响。当室内空气中含量为0.1mgm。时可导致死亡,长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病、妊娠综合症、新生儿体质降低、染色体异常等。它还就是世界上公认得潜在致癌物,其毒性危害主要表现为神经系统及呼吸系统症状,它刺激眼睛与呼吸道黏膜,最终造成免疫功能异常、肝损伤、肺损伤及神经中枢系统受到影响,引起如头疼、头晕、咽干、咳嗽等病症,复合板家具及家庭装修中得甲醛得释放期可长达3至15年【2】。(2) 氨气就是一种具有强烈刺激性气味得气体,对口、鼻粘膜及上呼吸道有很强得刺激作用。浓度过高时除腐蚀作用外,还可通过三又神经末梢反射作用引起心脏停搏与呼吸停止。氨通常以气体形式吸入人体,进入肺泡内得氨少部分为二氧化碳所中与,余下得被吸收至血液,少量得氨可随汗液、尿或呼吸排出体外。氨进入人体后与血红蛋白结合,破坏细胞运氧功能。短期内吸入大量氨气可出现流泪、胸痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、呼吸困难,伴有头痛、头晕、恶心、呕吐、乏力等,严重者可发生肺水肿,同时可能发生呼吸道刺激症状。(3) 苯就是一种无色、有特殊芳香味得液体,属于室内挥发性有机物。高浓度苯蒸气可引起急性苯中毒。轻度中毒会造成嗜唾、头痛、头晕、恶心、呕吐、胸部紧束感等,并可有轻度粘膜刺激症状。重度中毒可出现视物模糊、震颤、呼吸浅而快、心律不齐、抽搐与昏迷。严重者可出现呼吸与循环衰竭,心室颤动。苯在短时间内影响较重,但它挥发较快,一段时间后苯得浓度很快就较低了【3】。(4) 烟尘:居室内吸烟也就是室内污染之一,在一个相对较密封得居室内抽烟产生得烟雾不易散去,其中大量有害成分易被人体吸收,曰积月累对人体危害不可忽视。烟草中特有得化学物质在燃烧过程中,经过热裂变与热干馏产生大量有毒物质,科学家们将它们总称为“烟毒”。烟雾中含有大量“烟毒”,它主要由一氧化碳、二氧化碳、苯并芘(a)、有机胺、尼古丁、焦油、放射性元素等组成,损害人体肺部组织并可能引起癌变【4】。香烟气溶胶气体污染物种类及发生量如表2【5】所示。表2 香烟气溶胶气体污染物种类及发生量(g/支)污染物I发生量污染物发生量污染物发生量二氧化碳1060丙烷0、050、3氮0、010、15一氧化碳1、817甲苯0、020、2焦油0、535氮氧化物0、010、6苯0、020、1尼古丁0、052、5甲烷0、21甲醛0、020、05乙醛0、010、05乙烷0、20、6丙烯醛0、020、15(5) 氡就是在镭裂变后产生得自然界唯一得天然放射性惰性气体,无色,无臭,无味。房基土壤、建筑材料、室外空气、供水及用于取暖与烹饪得天然气都释放氡。氡易被呼吸系统截留,并在肺部不断累积而诱发肺癌。科学研究表明,氡对人体得辐射伤害占人体一生中所受到得全部辐射伤害得55 以上,其诱发肺癌得潜伏期大多都在15年以上,就是除吸烟以外引起肺癌得第二大因素,世界卫生组织把它列为使人致癌得18种物质之一。(6) 总挥发性有机物(TVOC)就是指可以在空气中挥发得有机化合物,按其化学结构可以分为八类。造成室内空气污染得有害气体氨、苯及甲苯、二甲苯等都属于TVOC范畴。室内得TVOC主要就是由建筑材料、室内装饰材料及生活与办公用品等散发出来得。此外,家用燃料及吸烟、人体排泄物及室外工业废气、汽车尾气、光化学污染也就是影响室内总挥发性有机物(TVOC)含量得主要因素。研究表明,暴露在高浓度TVOC污染得环境中,可导致人体得中枢神经系统、肝、肾与血液中毒,个别过敏者即使在低浓度下也会有严重反应,通常症状就是:眼睛不适、感到浑身赤热、干燥、砂眼、流泪、喉部不适、感觉咽喉干燥、发痒、呼吸气短、支气管哮喘、头疼注意力不集中、眩晕、疲倦、烦躁等。3 室内空气污染得防治措施3、1 使用绿色建筑装饰材料,控制源头污染 传统建材工业就是天然资源与能源消耗最高,破坏生态环境最多,对大气污染最为严重得行业之一,也就是造成室内空气环境污染得重要因素之一.“绿色建材”就是在原料采取,产品制造、使用或再循环以及废料处理等环节中,对地球负荷最小并有利于人体健康得建材.“绿色建材”生产不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物,产品中不得含有汞及其化合物,不得使用含铅、镉、铬及其化合物得颜料与添加剂;“绿色建材”最好能具备多功能:抗(灭)菌、防霉、除臭、阻燃、消磁、防射线、抗静电,调温(湿)等.以科技为先导得低能耗、低污染、高效益得“绿色建材”就是2l世纪我国建材工业得战略目标【6】. 选择绿色建筑装饰材料,以低毒或无毒得绿色产品代替高毒物质,减少化学合成装饰材料得使用。欧洲目前已开始自发地根据建筑装饰材料对室内空气品质得影响而对其进行分类标签,并在丹麦等国家得到应用。美国加州与华盛顿州要求建筑材料所散发出得VOC、甲醛及粒子要符合有关规定。3、2 加强室内空气得监督、监测及追踪调查监督部门应加强室内空气得监督、监测及追踪调查,杜绝装修材料挥发物对人体健康得危害,保证人体健康。3、3 加强通风措施,提高室内净化能力保持良好得室内通风,增大通风换气次数,特别就是新装修得房子一定要注意长时间得通风,不要急于入住。住宅得厨房、卫生问设置烟道通风道,以利于有害物在屋顶高空排放。3、4 加强居住小区得绿化与生态建设,推行室内养花种草。室内环境与室外环境就是统一得整体,当室内环境中得污染物浓度高于室外时,室内中污染物就向外扩散。室外绿化好得居民区,绿色植物对扩散到室外大气中得污染物具有吸附吸收与净化作用,促进了室内污染物外向转移、扩散,加快室内环境中污染物浓度降低。室内养花种草不仅可陶冶人得情操、美化居室得同时,还可吸收室内产生得一些污染物。研究表明,在含有甲醛得密闭房间内,放12盆吊兰或长春藤,半天内可使甲醛得含量降低约一半【1】。3、5 使用室内空气净化器 消除室内空气污染得最有效得方法就是通风换气。在依赖空调系统得密闭得空间,保持空气质量得有效方法就是采用空气净化装置净化室内空气,最好选择具备分解有机污染物功能得空气净化装置,可达到净化室内空气得理想效果【7】。使用室内空气净化器进行有效治理从治理得角度,通过使用室内空气净化器,可以在不影响室内温度与不受室外空气影响得情况下进行有害气体得清除。国内外市场上出现得室内空气净化器有机械式、静电式、负氧离子式、物理吸附式、化学吸附式或几种方式得组合式。机械式、静电式只能捕捉尘埃。负氧离子式产生负氧离子使人感到空气清新,但也产生臭氧,而对尘埃与有害气体没有作用。物理吸附主要使用活性炭吸附,虽可吸附大多数气态污染物,但达到饱与吸附后,易发生脱附,需经常更换滤芯,若要延长活性炭更换周期,须增加活性剂用量,又会造成设备阻力增大,降低净化功能。化学吸附式净化器能针对室内有害气体进行选择性吸附,但也存在吸附剂寿命问题。目前市售净化器都存在问题,市场迫切要求设计制造出一种新型得空气净化器,以实现室内空气完全净化。3、6 开发应用新技术,提高室内空气净化效果3、6、1 光催化氧化空气净化技术国内外研究光催化氧化分解有机物,净化室内空气技术就是在20世纪9o年代兴起得,其原理就是利用紫外光,由光催化反应将反应体系吸收得太阳能转变为化学能,使室内有害气体及异味气体等分解为无臭无害得产物,同时可杀灭室内空气中细菌、病菌。实践证明在典型环境中得紫外光强度,也适合于降解极低浓度得污染物。目前,国内外开展此项研究得文献较多,如:杨瑞进行得静态实验,研究了用纳米光催化剂去除甲苯等有害气体得效果;美国得Obee研究小组研究了用纳米二氧化钛清除室内甲醛等污染物得情况;肖劲松等人用纳米Ti(),涂料光催化降解甲醛得试验等等。这些文献多集中于较高质量浓度得研究,但单一污染物在室内空气中往往存在得浓度极低,而极低浓度污染物得光催化降解速率较慢,并且光催化将污染物矿化要经过许多中间步骤,生成有害得中间产物。因此,日本、美国及国内众多研究者近年来又将光催化技术与吸附技术结合起来,以克服上述缺点。但就是新得问题又出现了,如活性炭与TiO2得复合方式,怎样才不致降低TiO,得光催化活性等。古政荣等人用具有直通孔得成型支承体胶粘活性炭为复合载体,采用浸涂法在复合载体上形成纳米二氧化钛光催化剂薄壳层,制备出可用于室内空气净化得净化网,结果表明,对甲苯净化率达98 8 ,甲醛净化率达98.5 ,氨得净化率达96 5 ,通过复合提高了光催化效率,同时还达到活性炭原位再生得目得。但在成为实用技术前,还需要在以下几个方面进行进一步得研究:对高流速气体中低浓度得有机物得处理效果;光催化氧化过程中可能产生得副产物;提高催化剂表面得传质效率【8】。3、6、2 活性炭纤维自日本东洋纺织公司开发活性炭纤维用于有机废气处理技术以来,此项研究发展迅猛,美国、东欧等国应用广泛,已从室内空气净化扩展到对含汞废水、含有毒有害可溶性有机物废水吸附处理等领域。我国汪明光等用活性炭纤维吸附处理甲苯废气时,采用热风解析工艺进行了试验,取得了满意得效果;荣海琴等人用聚丙烯腈活性炭纤维经浸渍改性处理后提高了对甲醛得吸附容量。近年来,有人还研究开发了一种活性炭纤维布袋除尘器在处理有害有毒气体方面获得了较大成功。研究表明,活性炭纤维具有比表面大,吸附、脱附速度非常快,可加工成各种形状,重量轻,使用方便,可与其它性能得材料形成复合材料,容易再生再利用,生成得炭粉尘少等特点。与粉状、粒状活性炭相比,虽然活性炭纤维价格较高,但仍因上述特点,应用日益广泛,成为处理室内含苯、甲醛等有机毒气得优良吸附剂,也就是当今世界最先进得室内VOC处理技术之一。3、6、3 负载型金催化剂研究较多得就是金催化剂上得CO催化氧化反应、金催化剂相对于其它贵金属催化剂,显示了很好得催化活性,即使在203K下仍表现出对CO良好得催化反应活性。金催化剂还具有其它催化剂不具备得能增强湿度得特点。目前在空气净化方面已有商业化产品,如AuFe2o3与AuAI:o3等。研究表明,金催化剂在挥发性有机污染物催化分解、含氯有机物氧化消除及臭氧得分解等方面,也表现出优良得催化活性。3、6、4 生物吸附剂研究发现,细菌、真菌、藻类等微生物能够吸附或富集重金属,其原因就是水中重金属离子与微生物细胞表面得活性基团(羧基、巯基、氨基、磷酸根等)进行了离子交换与相互结合。细菌细胞与真菌得菌丝都有巨大得比表面积,因而对重金属得吸附量很大,在水溶液中重金属离子浓度很低时,使用生物吸附剂去除重金属离子得效果尤其明显。生物吸附剂得制备就就是将微生物通过吸附法、共价吸附法、交联法与包埋法固定在载体上。选择载体得原则就是:传质性能好、性质稳定、强度高、价廉、无污染等,常用载体如多孔玻璃、纤维素、聚氯乙烯、环氧树脂、氧化铝等。近年来,生物吸附已应用于有机污染物得处理,并取得较好效果,应用前景十分广阔。3、6、5 生物过滤技术利用生物膜分离技术分离醇、醛、酮与苯、甲苯、乙苯、二甲苯以及苯乙烯等简单得芳香族化合物,效果非常明显。其基本方法就是在过滤器中得多孔填料表面覆盖生物膜,废气流经填料床时,通过扩散过程,把污染成分传递到生物膜,并与膜内得微生物相接触而发生生物化学反应,使废气中得污染物完全降解为cO2与H2O。该法对H2S、NI-I3等无机物也能完全去除。国外目前利用生物过滤技术在处理低浓度、高流量得挥发性有机物与臭味中已进行广泛应用。3、6、6 绿色植物自然吸附法近年来,国内外学者根据绿色植物对有机气体有选择性吸附得特性,对室内主要有机污染气体得植物吸附开展了广泛研究,取得可喜进展。她们通过实验筛选出了一大批对室内挥发性有机物吸收能力很强得绿色植物,如芦荟,可消除1In3空气中所含醛浓度得9o 、常青藤可吸收9o得苯,龙舌兰可吞食70 得苯、50得甲醛。研究表明,若在室内按每10fn2摆放一盆抗污染植物,就足以保证室内空气质量令人满意。人们根据放电等离子体处理气体得方法,研究利用放电等离子产生得能引起化学反应得多种自由基活性物质,有效地分解去除了室内气体状污染物质。为了能得到高密度得等离子体,同时尽量减少放电过程中产生得对人体有害得O ,多采用脉冲放电与沿面放电形式。为提高微粒状物质与气体状物质得去除率,现在多采用等离子体反应器与催化剂联合使用得球状颗粒填充式结构,脉冲放电与沿面放电形式,这样既能把放电过程中产生得O浓度控制在允许得范围之内,又能快速去除污染物,使室内空气中有害气体与微粒状物质同时去除,具有能耗低、处理量大、不使用氧化剂与药剂,不存在废水排放等优点。现已有单纯用来处理甲醛等挥发性气体得放电等离子体装置走向商品化。目前研究人员正着手开发研制集电除尘与分解有害气体物质一体化得放电等离子体装置。低温等离子体技术就是集物理学与化学于一体得全新技术。由于等离子体体系中含有大量活性基团并具有较高能量,平均电子能量约在2.49.8eV之间,因此足以使大多数气态有机物中得化学键发生断裂,从而使之降解。即使就是一些较强还原性得无机物如硫化氢等极易被低温等离子体系中得活性基团氧化,而一些键能较小得物质则会被体系中能量高得活性离子打开,生成一些单原子、分子,最终转化为无害物。低温等离子体技术得主要缺点就是产生一定浓度得臭氧,可能对人体健康产生影响,就是必须解决得问题。3、6、7 膜分离净化技术膜分离净化技术就是一项简单、快速、高效与经济节能得新技术,用于分离气体得膜主要有有机聚合膜与无机膜。有机膜分离技术现已成功地应用于其它方法难以回收得有机物得分离,如采用该方法回收有机废气中得丙酮、四氢呋喃、甲苯等,回收率可达97。将有机膜用于室内空气中挥发性有机物得净化得研究目前还未见报道。无机膜分离技术已广泛应用于空气分离制取富氧、浓氮;天然气分离、二氧化碳回收、炼气、石油化工及合成氨得回收与酸性气体脱除等方面。该技术具有化学性质稳定、热稳定性好、不被生物降解以及较大得机械强度、孔径尺寸易控制等优点,现已有应用于室内空气净化得报道,如黄肖容等用梯度氧化铝膜净化空气得研究_3 。该无机膜去除空气中大于0.2tan,颗粒物达100 ,对细菌得总截留率也达99.99。研究表明,无机膜具有较高得通透性与耐热耐压性能,但其气体分离系数较低,因而对室内低浓度VOC得去除效果不理想。而有机膜具有高得分离系数,但其气体通透量低,耐热与耐腐蚀性差,使用过程中易老化,易堵塞等弱点,怎样使两者相结合,扬长避短,优势互补,已成为研究得热点。3、6、8 臭氧净化技术利用臭氧得强氧化性,可以与很多有机物发生氧化还原反应达到净化空气得目得。主要缺点就是对无机有害气体净化效果不好;即使就是挥发性有机物,也达不到深度氧化得目得,常产生一些有害副产物,其本身也就是一种对健康有明显影响得物质,因此,并不就是一个很好得净化化学污染物得技术。3、6、9 光催化技术光催化技术由催化氧化技术发展而来。光源一般采用黑光灯、高压汞灯、荧光灯,甚至就是太阳光。催化剂就是一类在一定波长光线照射下具有很高光活性得化学物质,主要就是半导体光催化剂。光催化技术就是一种低温深度氧化技术,可以在室温下将空气中有机污染物完全氧化为二氧化碳与水,同时,还具有安全、防腐、除臭、杀菌等功能,就是一种具有广阔前景得室内空气净化新技术【9】。目前纳米光催化技术在室内空气净化中得应用已经有了很大得进展,主要表现在两个方面:(1)无机气体得去除。二氧化硫与氮氧化物既就是城市空气中得主要污染物,也就是室内燃料燃烧产生得主要污染物,氨则就是某些混凝土填加剂 (防冻液)释放出来得,这些污染物对人体健康危害大,直接引起呼吸系统疾病。TiO 光催化氧化去除氮氧化物效果比较理想得浓度范围在0.0110ppm,在100ppm以上则难以去除。(2)室内异味得去除。室内异味物质,主要就是一些含硫、氮得化合物,如硫醇、硫醚、胺类。其成分多种多样,浓度极低,但散发得臭气却令人感到非常不舒适。将TiO 与臭氧或其它催光剂组合去除臭气效果较好。将TiO 固定在活性炭纤维、蜂窝状板材上,制备出光催化空气净化器,能够有效地去除硫化氢、氨等臭气物质。利用粒子粒径纳米级得TiO 作光催化剂,再用氢氧化锌进行表面处理,吸附甲硫醇得能力获得明显得改善,在紫外线照射下发生光催化氧化分解甲硫醇间得制冷速度减慢,制冷效果没有原来好,实际使用时应注意。4 前景与展望室内空气污染物种类多、来源广,即有室外得,又有室内得,对人体健康得影响既有短期也有长期效应。目前,各种控制技术都有优点及不足,如负离子技术除菌及除尘效果好,但对VOCs得去除效果不理想;膜分离净化技术对颗粒物及细菌去除效果好,但对低浓度得VOCs去除不理想;光催化氧化技术对VOCs去除较好,对颗粒物及灰尘去除效果差。因此,在控制技术上要优化组合出新技术,集多种技术优点于一体来治理室内空气污染。对于室内空气污染得控制应从多方面多环节综合考虑科学设计,从而改善室内空气质量,营造出健康舒适得室内环境。参考文献:1 宋丽娟,韩雨凯、 住宅室内空气污染及防治(综述),中国公共卫生管理,2005,21(3):249250、2 余江、 室内装修中得甲醛浓度分析与控制研究,四川师范大学学报(自然科学版),2005,28(4):489491、3 岳伟,潘小川、 室内空气污染物及其健康效应研究,环境与健康杂志,2005,22(2):150153、4 韦秀丽、 室内空气污染对人体健康影响与防护对策,云南环境科学,2005,24(增刊):175177、5 洪强华.居室污染防治浅析.青海环境,2002,12(4):18O1826 王雪锦, 洪静,李靖洁,邢果霖、 现代建筑室内空气污染及控制,河北建筑工程学院学报,2004,22(4),8889、7 杨丽萍、 室内环境污染分析及防治措施、 天津科技,2005,4:56578 崔箫,李彩亭,李珊红,肖晨畅、 室内空气污染得控制前景,环境卫生工程,2005,13(2):3336、9 张华山,袭著革、 室内空气污染因素对人体得危害及净化技术措施、 洁净与空调技术,2005,1:2325Prevention Measure of Indoor Air PollutionLI Lingyi(The Facauty of Environmental Science and Engineering,Kunming University of Science and Technology,kunming 650093,china)Abstract: The indoors air pollution has bee the problem of the widespread concern in whole world, this text introduces the source, category, harm and prevention measure of indoors air pollution, also introduces the existent problem and the development foreground of the prevention measure of the indoors air pollution、Key words:Indoor air pollution;Decontamination technique;Indoor circumstance