室内挥发性有机污染物污染

室内空气中挥发性有机物的来源十分复杂，已确认的几个主要方面包括：

(i) 建筑材料： 如人造泡沫隔热材料、塑料板材、地砖等；

(ii) 室内用品： 如地毯、挂毯、化纤窗帘、壁纸等；

(iii) 化学品： 如油漆、含水涂料、粘合剂、化妆品、洗涤剂和捻缝胶等；

(iv) 办公用品： 如油墨、复印机和打印机等；

(v) 化石燃料燃烧和吸烟；

(vi) 人体排泄物；

(vii) 室外输入等。

就室内源而言，新材料的排放量尤其大，一般在前几个月中排放速率快速下降，然后缓慢减少。按化学结构不同，挥发性有机化合物可分为烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃、醛类、酮类和酯类等，沸点一般在50～250℃之间。燃烧产生的挥发性有机物的数量和性质与燃料类型和燃烧条件有关，煤、木材和其他生物质燃料比天然气和汽油倾向于排放出更多的气态碳氢化合物和部分氧化的挥发性有机物。当前者在无通风设备的条件下燃烧时，室内这些气体的浓度会急剧升高。

挥发性有机化合物对人体健康的影响主要是刺激眼睛和呼吸道，引起皮肤过敏，使人感到头痛、咽痛与乏力等。值得指出的是，研究发现挥发性有机物之间存在协同作用，即当多种挥发性有机物共存时，尽管每个化合物的含量都低于限值，但它们之间有相互增强和促进作用，仍会对人体造成严重危害。因此总挥发性有机物(TVOC)是反映室内空气中挥发性有机物的污染程度的一个重要综合性指标。

TVOC指利用TenaxGC或TenaxTA采样，用非极性色谱柱(极性指数小于10)进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物。在非工业性的室内空气中，已检测到上百种挥发性有机化合物，成分复杂，单个化合物的浓度一般不超过50 μg·m^-3。我国《室内空气质量标准》规定室内空气中TVOC的限值为0.60 mg·m^-3。

下面具体介绍甲醛、苯及其同系物、酞酸酯、三氯乙烯和尼古丁等污染问题较为突出的几种典型的室内挥发性有机污染物。

甲醛(HCHO)为无色易溶于水的液体，挥发性很强，有刺激性气味。室内甲醛主要来源于建筑材料、家具、人造板材、各种粘合剂涂料和合成纺织品等等。矿物燃料燃烧排放的甲醛量很小，但吸烟是甲醛的一个重要排放源。据测定每支烟可排放约2.4 mg甲醛，而从香烟直接吸入体内的烟气中的甲醛浓度可能超过警戒浓度400多倍。

目前各类人造板材及其家具在制作中通常采用脲醛树脂作为胶粘剂，我国人造板材80％以上使用脲醛树脂，年消耗量接近10万吨。脲醛树脂聚合物有多种形式，可能是甲醛的最大排放源。若这些聚合物制成的是高密度模块或压合塑料，其表面积相对较小，释放出甲醛的速率相对较慢。但脲醛聚合物还有很多是制成泡沫形式使用的，这是一种海绵状多孔固体，具有巨大的表面积。这些脲醛树脂是高效、方便的绝缘材料，在寒冷地区被大量用做建筑材料。然而它们也被发现释放大量的甲醛，释放速率有快有慢，与甲醛是以游离态还是结合态形式存在有密切关系。

新材料在初始阶段快速释放的是游离甲醛，树脂末端的N-羟甲基也可以快速反应，释放出甲醛：

             (1-9)

当这些源消耗完毕，连续、近似稳态的缓慢释放过程就开始了，大多是由于聚合物骨架上的亚甲基桥基的水解反应产生的：

      (1-10)

在高温下，释放速率加快。另外，因为反应是水解反应，在稳态过程中若遇潮湿条件则速率会明显增加。图1-1是建材中含甲醛的新建筑物中HCHO释放过程的时间曲线。

甲醛分解反应的第一步是一个光化学过程，需要吸收UV-B和UV-A低波段的辐射才能发生，荧光灯发射大量的UV-A，但白炽灯发出的光大多是在可见光和近红外区。

       (1-11)

以上光解产生的两个自由基继续与氧反应，生成过氧氢自由基：

                        (11-12)

              (11-13)

过氧氢自由基是反应活性很强的物种，可通过一系列反应消除，例如氧化NO：

                 (1-14)

室外清洁大气中甲醛的浓度通常在10 ppbv以下，但在含有许多甲醛排放源的建筑物内，经常能观测到100～500 ppbv的浓度。浓度比这个范围再高出几倍的情况也不少见。一般将混合比100 ppbv作为警戒浓度。

甲醛对眼、鼻、喉的粘膜有强烈的刺激作用，甲醛暴露最普遍的症状就是眼睛受刺激和头痛，严重的可引起过敏性皮炎和哮喘。美国EPA最近的一项研究指出甲醛是导致某种罕见类型喉癌的强烈可疑物。由于甲醛可与蛋白质反应生成氮次甲基化合物而使细胞中的蛋白质凝固变性，因而可抑制细胞机能。据分析，前文提到的致病建筑物综合征主要就是由于甲醛和其他挥发性有机物作用引起的。此外，甲醛还能和空气中的离子性氯化物反应生成二氯甲基醚，而后者是一种致癌物质。

如果室内有大量的高比表面材料，例如书架上的书和纸、地毯、布料和其他纺织品等，甲醛等有机物还会被吸附在这些材料表面，当人多、室内温度升高的时候又重新释放出来，加剧污染效应。

甲醛作用含量一般认为在0.12 mg·m^-3。我国《室内空气质量标准》规定室内空气中甲醛的限值为0.10 mg·m^-3。

苯(C₆H₆)、甲苯(C₇H₈)和二甲苯(C₈H₁₀)都是常用溶剂，挥发性较强，有芳香气味，不溶于水，溶于乙醇等有机溶剂。在汽油、油墨、涂料、塑料和橡胶中都含有苯，另外在洗涤剂、炸药、药物和染料的生成过程中也用到苯。室内空气中的苯主要来自吸烟烟雾、装饰材料、人造板家具、各种涂料的添加剂、稀释剂和空气消毒剂等。甲苯和二甲苯的主要排放源是建材、装饰材料及人造板家具的溶剂和粘合剂。新装修的房间中苯及甲苯、二甲苯的含量往往很高。

苯的健康效应表现在血液毒性、遗传毒性和致癌性三方面。苯能对呼吸道产生麻醉和刺激作用，并在体内神经组织及骨髓中蓄积，破坏造血功能。据文献报道，室内苯浓度超过2.4 mg·m^-3时，人在短时间内就会出现头痛、胸闷、恶心、呕吐等症状；在64.8～162 mg·m^-3的苯蒸气浓度下暴露1年，可导致急性非淋巴白血病(ANLL)；浓度为64.8～324 mg·m^-3时，可导致染色体变异；浓度达810～1620 mg·m^-3时，暴露1 h即会破坏中枢神经系统，引起头晕、倦睡、恶心等症状；在浓度高达64 800 mg·m^-3的苯蒸气中暴露5～10 min即可致死。

甲苯和二甲苯对健康的危害主要是对中枢神经系统的损伤和引起粘膜刺激。甲苯、二甲苯的浓度达到423～2000 mg·m^-3时，可刺激眼睛、鼻腔及咽喉。

我国《室内空气质量标准》规定室内空气中苯的限值为0.11 mg·m^-3，甲苯和二甲苯的限制均为0.20 mg·m^-3。

酞酸酯在聚氯乙烯(PVC)等多种塑料中用做增塑剂，常见的室内塑料材料中酞酸酯的含量为壁纸30％～40％，涂漆20％～40％，瓷砖5.0％～15％，电线包皮30％～50％和合成革60%～80％。这些增塑剂分子并不是化学键合到树脂链上，而是通过较弱的分子间力与聚合链相连接。因此随着时间的推移，酞酸酯分子会逐渐从塑料中释放出来进入周围环境，使室内空气受到污染。Uhde等用排放测定箱测得在14天内含聚氯乙烯涂层的壁纸释放出酞酸二正丁酯(DBP)和酞酸二乙基己基酯(DEHP)的浓度分别为0.83～5.1 mg·m^-3和0.050～0.94 mg·m^-3。Fujii等采用被动采样技术研究了合成革、壁纸和乙烯基地板材料等三种普遍使用的塑料材料表面排放酞酸酯的通量及其与温度的相关性。测得20℃下，酞酸二乙酯、酞酸二丁酯和酞酸二乙基己基酯从这些材料中的最大排放速率分别为0.89，0.77和14 mg·m^-2·h^-1。80℃下，三者的最大排放速率分别为2.8，4.5×10²和1.5×10³ mg·m^-2·h^-1。合成革大量用于装饰汽车的座位和挡泥板。在热带气候下或在夏天，太阳照射下的汽车内部温度可达80℃。研究发现酞酸酯的排放速率对温度的依赖性主要取决于化合物本身的结构和性质，而与材料类型关系不大。

许多动物研究和体外测试结果表明酞酸酯具有生殖毒性和发育毒性，还可引起肝肾异常。日本厚生省依据酞酸酯的毒性数据规定DBP和DEHP的室内限值分别为220 mg·m^-3和120 mg·m^-3。

尼古丁是烟碱的别称，结构式见图1-2，它是吸烟烟雾中的标志化合物。研究发现尼古丁和苯酚、萘酚等吸烟产物在室内空气中的浓度受到室内通风和室内材料两种因素的共同影响，由于墙壁、地板和家具等材料对这些化合物的显著吸附和再释放，使之在空气中的滞留时间大大延长，甚至在单次吸烟后的数周至数月内，都能检测到尼古丁等化合物的残留。

三氯乙烯(trichloroethylene，简称TCE)是一种用途广泛的工业化学品，90％以上用于金属除油污和干洗行业，另外还用在印刷油墨、油漆、涂料、清漆和粘合剂中。TCE是一种潜在的致肝癌化学品。