新型装修材料所致室内空气污染空间特征研究_张小军.pdf

书书书第 48 卷第 2 期2023 年 2 月环境科学与管理ENVIONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENTVol.48 No.2Feb 2023收稿日期:收稿日期:2023 02 102023 02 10作者简介:作者简介:张小军(张小军(1979 1979 )，男，大学本科，讲师，研究方向:环境保护)，男，大学本科，讲师，研究方向:环境保护、建筑装饰工程技术建筑装饰工程技术。文章编号:文章编号:1674 61391674 6139(20232023)02 0076 0502 0076 05新型装修材料所致室内空气污染空间特征研究新型装修材料所致室内空气污染空间特征研究张小军张小军(陕西工商职业学院，陕西 西安(陕西工商职业学院，陕西 西安 710119710119)摘要:摘要:探明室内装修污染物浓度有利于后续空间环境治理，因此分析新型装修材料所致室内空气污染空间特征探明室内装修污染物浓度有利于后续空间环境治理，因此分析新型装修材料所致室内空气污染空间特征。使用污染物检测设备检测室内空间中的甲醛使用污染物检测设备检测室内空间中的甲醛、苯苯、挥发性有机物的浓度与分布特征，并将设备采集结果输入到挥发性有机物的浓度与分布特征，并将设备采集结果输入到 AirpakAirpak 软件与软件与 CFDCFD 软件数值模拟室内空气污染的空间分布特征软件数值模拟室内空气污染的空间分布特征。试验结果表明新型装修材料会导致室内空间出现空气污染但是污染程度较轻，新型装修材料使用越多，空气污染浓度越高，随着时间推移，受到空气流场影响，污染物浓度有所降低，软件模拟结果显示，室内空气污染物受自然风速影响，进风口风速较高位置污染物浓度较低试验结果表明新型装修材料会导致室内空间出现空气污染但是污染程度较轻，新型装修材料使用越多，空气污染浓度越高，随着时间推移，受到空气流场影响，污染物浓度有所降低，软件模拟结果显示，室内空气污染物受自然风速影响，进风口风速较高位置污染物浓度较低。关键词:关键词:新型装修材料;室内空气污染;空间特征;新型装修材料;室内空气污染;空间特征;AirpakAirpak 软件;软件;CFDCFD 软件软件中图分类号:中图分类号:X51X51文献标志码:文献标志码:AAnalysis on Spatial Characteristics of IndoorAir Pollution Caused by New Decoration MaterialsZhang XiaojunAAnalysis on Spatial Characteristics of IndoorAir Pollution Caused by New Decoration MaterialsZhang Xiaojun(Shaanxi Business CollegeShaanxi Business College，XiXi an 710119an 710119，ChinaChina)AbstractAbstract:The spatial characteristics of indoor air pollution caused by new decoration materials are analyzed Pollutant detec-tion equipment was used to detect the concentration and distribution characteristics of formaldehydeThe spatial characteristics of indoor air pollution caused by new decoration materials are analyzed Pollutant detec-tion equipment was used to detect the concentration and distribution characteristics of formaldehyde，benzene and volatile organiccompounds in indoor space The results were input into Airpak software and CFD software to simulate the spatial distribution charac-teristics of indoor air pollution Test results show that the new decoration materials will lead to slight air pollution in the indoorspace The more new decoration material usedbenzene and volatile organiccompounds in indoor space The results were input into Airpak software and CFD software to simulate the spatial distribution charac-teristics of indoor air pollution Test results show that the new decoration materials will lead to slight air pollution in the indoorspace The more new decoration material used，the severer air pollution is The pollution concentration will decrease overtimethe severer air pollution is The pollution concentration will decrease overtime，af-fected by the air flow field The software simulation result show that indoor air pollutants are influenced by natural wind speed Thepollutant concentration in the position with higher wind speed of the air inlet is loweraf-fected by the air flow field The software simulation result show that indoor air pollutants are influenced by natural wind speed Thepollutant concentration in the position with higher wind speed of the air inlet is lowerKey wordsKey words:new decoration materialsnew decoration materials;indoor air pollutionindoor air pollution;spatial characteristicsspatial characteristics;Airpak softwareAirpak software;CFD softwareCFD software前言前言目前人们无论是工作目前人们无论是工作、办公还是居住休息均更愿意将时间花费在室内环境之中，所以人们每天几乎会将超过办公还是居住休息均更愿意将时间花费在室内环境之中，所以人们每天几乎会将超过 80%80%的时间消耗在室内环境之中，随着互联网技术与新媒体技术的发展，越来越多人群在室内办公的时间消耗在室内环境之中，随着互联网技术与新媒体技术的发展，越来越多人群在室内办公1 1。随着生活水平与经济条件的进步，室内装修行业也迈进飞速发展的队列，不同原料随着生活水平与经济条件的进步，室内装修行业也迈进飞速发展的队列，不同原料、不同功能以及不同效果的装修材料不断涌入市场得到越来越多消费者的认可不同功能以及不同效果的装修材料不断涌入市场得到越来越多消费者的认可。但是多数装修材料由于技术限制以及条件影响导致装修材料中含有大量污染性气体，对于人体健康造成严重威胁但是多数装修材料由于技术限制以及条件影响导致装修材料中含有大量污染性气体，对于人体健康造成严重威胁2 42 4。为保证装修效果，通常装修材料中会添加大量化学物质，这些物质通常包含大量有机污染物，一旦过量使用将会导致室内环境中出现严重污染隐患，生成大量高毒为保证装修效果，通常装修材料中会添加大量化学物质，这些物质通常包含大量有机污染物，一旦过量使用将会导致室内环境中出现严重污染隐患，生成大量高毒67第 48 卷第 2 期2023 年 2 月张小军新型装修材料所致室内空气污染空间特征研究Vol.48 No.2Feb 2023性性、高刺激性高刺激性、易致癌的有害气体，如果人类长期在这种充满有害气体的环境中工作或生活将会导致人体器官出现刺激感易致癌的有害气体，如果人类长期在这种充满有害气体的环境中工作或生活将会导致人体器官出现刺激感、头晕头晕、恶心等异常症状，大量数据显示，恶心等异常症状，大量数据显示，70%70%儿童罹患白血病是由于长期处于装修后污染物浓度较大的环境导致儿童罹患白血病是由于长期处于装修后污染物浓度较大的环境导致5 5。几乎所有新装修室内都存在超标污染气体，即使使用符合绿色环保标准的装修材料，仍旧不能保证室内环境中不存在有害气体几乎所有新装修室内都存在超标污染气体，即使使用符合绿色环保标准的装修材料，仍旧不能保证室内环境中不存在有害气体。检测室内空间装饰材料导致有害气体分布情况是治理室内空间污染的基础，已经有诸多学者对这方面问题开展研究，有很大一部分研究者采用人工智能的方法计算检测室内空间装饰材料导致有害气体分布情况是治理室内空间污染的基础，已经有诸多学者对这方面问题开展研究，有很大一部分研究者采用人工智能的方法计算、检测检测、识别室内环境中的有害气体，最常见的方法是气味识别法，但是由于污染气体种类多样且气味不固定，部分污染物属于无色无味类型，所以这种方法并不适用于所有室内污染物检测，还有学者专门针对室内装修后产生的甲醛气体开展研究，但是气体识别相关检测方法并没有得到广泛应用，仍旧需要进一步研究识别室内环境中的有害气体，最常见的方法是气味识别法，但是由于污染气体种类多样且气味不固定，部分污染物属于无色无味类型，所以这种方法并不适用于所有室内污染物检测，还有学者专门针对室内装修后产生的甲醛气体开展研究，但是气体识别相关检测方法并没有得到广泛应用，仍旧需要进一步研究6 76 7。文章文章/从空间特征分析角度出发研究新型装修材料所致室内空气污染问题，为今后室内空间环境治理奠定基础从空间特征分析角度出发研究新型装修材料所致室内空气污染问题，为今后室内空间环境治理奠定基础。1 1材料方法材料方法1 11 1仪器设备仪器设备ETA 102ETA 102 甲醛分析仪:常州蒙特仪器制造有限公司;甲醛分析仪:常州蒙特仪器制造有限公司;LB BQ PLB BQ P 智能手持挥发性有机物检测仪:青岛路博建业环保科技有限公司;智能手持挥发性有机物检测仪:青岛路博建业环保科技有限公司;CCHZ 1000CCHZ 1000 粉尘检测仪:北京中科企慧科技有限公司粉尘检测仪:北京中科企慧科技有限公司。1 21 2试验方法试验方法1 2 11 2 1污染物样品采集污染物样品采集关闭研究区域中的全部门窗和负责通风的排气通风设备与新风系统，确保该室内环境处于完全封闭状态，并保持该状态关闭研究区域中的全部门窗和负责通风的排气通风设备与新风系统，确保该室内环境处于完全封闭状态，并保持该状态 2 h2 h 以上后在整个室内环境中心位置采集新型装修材料的污染样本以上后在整个室内环境中心位置采集新型装修材料的污染样本8 8，采集过程中还需要适当观察室内环境微气候的整体变化，确保采集仿品时室内环境的相对湿度与温度控制在，采集过程中还需要适当观察室内环境微气候的整体变化，确保采集仿品时室内环境的相对湿度与温度控制在25%80 5%25%80 5%、20 2820 28范围之内，采集时间应该选择温度范围之内，采集时间应该选择温度、气候较为适宜的春季或秋季气候较为适宜的春季或秋季。1 2 21 2 2检测时长设定检测时长设定文章所研究对象在第一次样品采集时，装修不足一个月，此后每间隔两个月对该区域作出一次检测，一共检测文章所研究对象在第一次样品采集时，装修不足一个月，此后每间隔两个月对该区域作出一次检测，一共检测 1818 个月个月。1 2 31 2 3判断标准与控制标准判断标准与控制标准检测过程中以检测过程中以 GB 50325 2001GB 50325 2001 标准作为检测衡量标准标准作为检测衡量标准。以甲醛为例，一类民用建筑中要求室内环境符合标准的甲醛含量为以甲醛为例，一类民用建筑中要求室内环境符合标准的甲醛含量为 0 09 mg/m30 09 mg/m3。室内空间中空气污染检测需要严格依照国家标准执行，为保证样本采集过程中小气候环境不会发生改变，三种检测仪器同时工作室内空间中空气污染检测需要严格依照国家标准执行，为保证样本采集过程中小气候环境不会发生改变，三种检测仪器同时工作。1 31 3室内空气污染空间特征分布情况室内空气污染空间特征分布情况流体动力学计算软件(流体动力学计算软件(Computational Fluid Dy-namicsComputational Fluid Dy-namics，CFDCFD)主要用于计算并分析流场情况，人工环境系统分析()主要用于计算并分析流场情况，人工环境系统分析(Fluent AirpakFluent Airpak)软件用于分析气体流动)软件用于分析气体流动、污染等物理现象，将上文设备采集的室内空间空气污染物浓度数据输入到这两个软件之中，使用这两个软件分析新型装修材料所导致的室内空气污染空间特征污染等物理现象，将上文设备采集的室内空间空气污染物浓度数据输入到这两个软件之中，使用这两个软件分析新型装修材料所导致的室内空气污染空间特征。室内环境使用室内环境使用 AirpakAirpak 软件构建物理模型，室内环境的物理几何模型尺寸为软件构建物理模型，室内环境的物理几何模型尺寸为5 000 mm5 000 mm4 000 mm4 000 mm3 000 mm3 000 mm，模型中模拟布置多种基本室内布置家具，室内空间模型结构见图，模型中模拟布置多种基本室内布置家具，室内空间模型结构见图 1 1。图 1室内空间物理模型77第 48 卷第 2 期2023 年 2 月张小军新型装修材料所致室内空气污染空间特征研究Vol.48 No.2Feb 20232 2结果结果2 12 1室内空间空气污染物质浓度检测室内空间空气污染物质浓度检测经过各仪器设备，初次检测确定室内空间污染物的浓度，获得不同污染物在室内不同空间的浓度分布情况，检测结果见表经过各仪器设备，初次检测确定室内空间污染物的浓度，获得不同污染物在室内不同空间的浓度分布情况，检测结果见表 1 1。表表 1 1室内空间污染物浓度检测结果室内空间污染物浓度检测结果室内空间苯室内空间苯/(mgmgm3m3)甲醛)甲醛/(mgmgm3m3)挥发性有机物)挥发性有机物/(mgmgm3m3)客厅)客厅0 2240 3811 3520 2240 3811 352主卧室主卧室0 2880 4001 4210 2880 4001 421客卧客卧0 2790 3941 2540 2790 3941 254厨房厨房0 0430 2510 0920 0430 2510 092卫生间卫生间0 0150 2030 0360 0150 2030 036书房书房0 1880 3660 8690 1880 3660 869阳台阳台0 0130 0100 0120 0130 0100 012从表从表 1 1 中可知，室内空间中各个位置的污染物浓度存在较大差异中可知，室内空间中各个位置的污染物浓度存在较大差异。客厅客厅、卧室卧室、书房这些家具书房这些家具、装修材料使用较多的空间，各个污染物浓度较高，厨房与卫生间这些使用装修材料较少的室内空间，污染物浓度也较低，而阳台作为空气流动性最好的室内空间，各污染物浓度也偏低装修材料使用较多的空间，各个污染物浓度较高，厨房与卫生间这些使用装修材料较少的室内空间，污染物浓度也较低，而阳台作为空气流动性最好的室内空间，各污染物浓度也偏低。以表以表 1 1 中室内空间甲醛浓度分布为例，国家标准要求室内环境之中，甲醛浓度低于中室内空间甲醛浓度分布为例，国家标准要求室内环境之中，甲醛浓度低于 0 08 mg0 08 mgm3m3，才可以划分为合格空间，表，才可以划分为合格空间，表 1 1 中室内空间中各个位置的甲醛浓度均超过这一标准，且室内装修材料用料较多的地方，甲醛浓度更高，由此可以看出，装修材料使用越多的室内空间，所分布的各污染物浓度越高中室内空间中各个位置的甲醛浓度均超过这一标准，且室内装修材料用料较多的地方，甲醛浓度更高，由此可以看出，装修材料使用越多的室内空间，所分布的各污染物浓度越高。以甲醛为例，与初次检测时间间隔一周时间，通过检测分析室内空间各位置装修材料使用情况以及甲醛浓度分布情况，分析结果见表以甲醛为例，与初次检测时间间隔一周时间，通过检测分析室内空间各位置装修材料使用情况以及甲醛浓度分布情况，分析结果见表 2 2。表表 2 2装修材料使用与甲醛浓度关系装修材料使用与甲醛浓度关系室内空间甲醛浓度室内空间甲醛浓度/(mgmgm3m3)装修材料使用客厅装修材料使用客厅0 3800 380硅藻泥装修墙壁，软膜天花材料装修屋顶，复合纤维板材打造家具，艺术漆，地板硅藻泥装修墙壁，软膜天花材料装修屋顶，复合纤维板材打造家具，艺术漆，地板为人造复合地板结合胶粘剂粘合主卧室为人造复合地板结合胶粘剂粘合主卧室0 4040 404人造复合地板，瓷砖，普通墙面漆，艺术漆，硅藻泥，软膜天花板，竹纤维材料打造家具，结合胶粘剂客卧人造复合地板，瓷砖，普通墙面漆，艺术漆，硅藻泥，软膜天花板，竹纤维材料打造家具，结合胶粘剂客卧0 3530 353人造复合地板，瓷砖，普通墙面漆，艺术漆，硅藻泥，软膜天花板，竹纤维材料与复合板材打造家具，结合胶粘剂厨房人造复合地板，瓷砖，普通墙面漆，艺术漆，硅藻泥，软膜天花板，竹纤维材料与复合板材打造家具，结合胶粘剂厨房0 2660 266瓷砖地板与墙面砖，复合板橱柜，干挂铝合金板装修天花板，复合塑料管材卫生间瓷砖地板与墙面砖，复合板橱柜，干挂铝合金板装修天花板，复合塑料管材卫生间0 2020 202瓷砖地板与墙面砖，干挂铝合金板装修天花板，复合塑料管材书房瓷砖地板与墙面砖，干挂铝合金板装修天花板，复合塑料管材书房0 3510 351人造复合地板，软膜天花板，纯天然木质家具，结合胶粘剂阳台人造复合地板，软膜天花板，纯天然木质家具，结合胶粘剂阳台0 0080 008瓷砖地板，瓷砖地板，普通墙面漆表普通墙面漆表 2 2 中甲醛浓度采集时间与初次采集时间间隔一周，基本气候环境并没有发生显著变化，所以两次甲醛浓度检测结果差异并不大中甲醛浓度采集时间与初次采集时间间隔一周，基本气候环境并没有发生显著变化，所以两次甲醛浓度检测结果差异并不大。从表从表 1 1 中的检测结果可以看出，该室内空间大部分选用新型装修材料，但是装修材料使用越多的室内空间，甲醛浓度越高，说明这些新型装修材料仍旧会给室内空间带来空气污染的危害，但是与现有研究数据来看，新型装修材料所释放出的各个空气污染物浓度远低于传统装修材料，由此可以看出，新型装修材料能够在一定程度上改善室内空气环境中的检测结果可以看出，该室内空间大部分选用新型装修材料，但是装修材料使用越多的室内空间，甲醛浓度越高，说明这些新型装修材料仍旧会给室内空间带来空气污染的危害，但是与现有研究数据来看，新型装修材料所释放出的各个空气污染物浓度远低于传统装修材料，由此可以看出，新型装修材料能够在一定程度上改善室内空气环境。2 22 2装修时长差异下污染物浓度变化装修时长差异下污染物浓度变化室内污染物漂浮于室内空间之中，随着时间的推移，在空气流动作用之下，浓度逐渐下降，所以文章研究没间隔两个月，室内空间污染物的浓度变化，有与两个卧室所使用的装修材料类似，污染浓度差异也较小，所以该试验只将主卧检测结果记录下来，同时厨房与卫生间空气污染浓度较为接近，所以只选择一个区域开展检测，不将卫生间的检测结果统室内污染物漂浮于室内空间之中，随着时间的推移，在空气流动作用之下，浓度逐渐下降，所以文章研究没间隔两个月，室内空间污染物的浓度变化，有与两个卧室所使用的装修材料类似，污染浓度差异也较小，所以该试验只将主卧检测结果记录下来，同时厨房与卫生间空气污染浓度较为接近，所以只选择一个区域开展检测，不将卫生间的检测结果统87第 48 卷第 2 期2023 年 2 月张小军新型装修材料所致室内空气污染空间特征研究Vol.48 No.2Feb 2023计在内计在内。其他室内空间空气污染浓度变化检测结果见图其他室内空间空气污染浓度变化检测结果见图 2 2。图 2时间推移下空气污染物浓度变化从图从图 2 2 中能够看出，随着时间推移，室内空间各个区域中的空气污染物浓度逐渐降低，这是由于受空气流通影响，各种空气污染物会逐渐向室外消散，降低室内空气污染物的浓度中能够看出，随着时间推移，室内空间各个区域中的空气污染物浓度逐渐降低，这是由于受空气流通影响，各种空气污染物会逐渐向室外消散，降低室内空气污染物的浓度。从图中再一次证明，室内使用新型装修材料较多的区域，污染物含量更高，而且大量使用木质家具与木质地板的区域污染物含量也显著高于使用瓷砖的区域，由此可以确定，新型装修材料之中大量使用木质材料，将导致室内空间污染物含量更高，这种情况也可能是由于木质材料组装过程中需要使用大量胶粘材料，造成室内空间中污染物质的含量显著高于其他区域从图中再一次证明，室内使用新型装修材料较多的区域，污染物含量更高，而且大量使用木质家具与木质地板的区域污染物含量也显著高于使用瓷砖的区域，由此可以确定，新型装修材料之中大量使用木质材料，将导致室内空间污染物含量更高，这种情况也可能是由于木质材料组装过程中需要使用大量胶粘材料，造成室内空间中污染物质的含量显著高于其他区域。2 32 3空气污染物空间分布特征空气污染物空间分布特征将挥发性有机物作为具有代表性的空气污染物研究对象，利用将挥发性有机物作为具有代表性的空气污染物研究对象，利用 AirpakAirpak 软件与软件与 CFDCFD 软件分析自然通风条件之下，室内空间中挥发性有机物浓度空间特征，以上文中污染较为严重的主卧室作为研究对象，软件分析自然通风条件之下，室内空间中挥发性有机物浓度空间特征，以上文中污染较为严重的主卧室作为研究对象，X X 方向为正南，方向为正南，Y Y 方向为正东，软件模拟分析结果见图方向为正东，软件模拟分析结果见图 3 3。图 3甲醛浓度软件模拟结果97第 48 卷第 2 期2023 年 2 月张小军新型装修材料所致室内空气污染空间特征研究Vol.48 No.2Feb 2023根据图根据图 3 3(a a)中甲醛浓度空间分布特征计算得出该区域平均挥发性有机物浓度约为)中甲醛浓度空间分布特征计算得出该区域平均挥发性有机物浓度约为 0 22 mg/m30 22 mg/m3，按照国家标准规定室内空间挥发性有机物的浓度不得低于，按照国家标准规定室内空间挥发性有机物的浓度不得低于 0 6 mg/m30 6 mg/m3，该室内挥发性有机物浓度为超过该标准，说明所研究区域室内空气质量较高，从图，该室内挥发性有机物浓度为超过该标准，说明所研究区域室内空气质量较高，从图3 3(a a)中能够看出，进风口向下位置挥发性有机物污染浓度较低，这主要受到来源于进风口的空气气流速度较高所影响)中能够看出，进风口向下位置挥发性有机物污染浓度较低，这主要受到来源于进风口的空气气流速度较高所影响。图图 3 3(b b)中污染物浓度分布情况与图)中污染物浓度分布情况与图 3 3(a a)中情况完全相反，原因与进风口位置相反有关，但是两种结果中，污染物浓度分布趋势较为接近，靠近风速较大的室内区域，空气污染物浓度更低)中情况完全相反，原因与进风口位置相反有关，但是两种结果中，污染物浓度分布趋势较为接近，靠近风速较大的室内区域，空气污染物浓度更低。该位置之中计算得出挥发性有机物的平均浓度为该位置之中计算得出挥发性有机物的平均浓度为 0 049 mg/m30 049 mg/m3，显著低于国家标准，污染情况较为适宜，显著低于国家标准，污染情况较为适宜。3 3结语结语房屋装修之后存在大量对身体有害的污染性气体，检测并分析这些空气污染物在室内的浓度以及分布状态能够更好房屋装修之后存在大量对身体有害的污染性气体，检测并分析这些空气污染物在室内的浓度以及分布状态能够更好、更便捷制定控制室内污染的方法，所以文章分析新型装修材料所致室内空气污染空间特征更便捷制定控制室内污染的方法，所以文章分析新型装修材料所致室内空气污染空间特征。利用设备采集，同时结合利用设备采集，同时结合 AirpakAirpak 软件与软件与CFDCFD 软件从数据统计以及软件分析两个方面分析所研究室内空间中空气污染物的分布软件从数据统计以及软件分析两个方面分析所研究室内空间中空气污染物的分布、扩散情况，经过多方面分析确定室内装修中，使用多种新型装修材料景观也会产生空气污染物，但是浓度较低，且装修材料使用越多，空气污染浓度越高扩散情况，经过多方面分析确定室内装修中，使用多种新型装修材料景观也会产生空气污染物，但是浓度较低，且装修材料使用越多，空气污染浓度越高。室内环境之中，随着时间推移，空气污染物浓度保持下降趋势，说明经过空气流通以及自然风场影响，能够改善室内空气污染问题室内环境之中，随着时间推移，空气污染物浓度保持下降趋势，说明经过空气流通以及自然风场影响，能够改善室内空气污染问题。软件分析结果显示，室内空气污染物在进风口风速较高位置浓度较低软件分析结果显示，室内空气污染物在进风口风速较高位置浓度较低。参考文献:参考文献:1 1 王好，叶蔚，高军，等 王好，叶蔚，高军，等 源于文献数据库的公共建筑室内空气污染特征分析及健康风险评价源于文献数据库的公共建筑室内空气污染特征分析及健康风险评价 J J 建筑科学，建筑科学，20192019，3535(2 2):):122 128122 128;134134 2 2 陈凤娜，任俊，张惠敏，等 陈凤娜，任俊，张惠敏，等 建筑室内装修污染控制设计方法研究与应用建筑室内装修污染控制设计方法研究与应用 J J 暖通空调，暖通空调，20192019，4949(3 3):):110 114110 114 3 3 张小芳，何瀚东，王子杰，等 张小芳，何瀚东，王子杰，等 城市住宅室内空气污染物时空特征分析城市住宅室内空气污染物时空特征分析 J J 环境工程，环境工程，20202020，3838(1 1):):65 7465 74 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