室內(nèi)空氣污染及其凈化處理技術(shù)

摘要：在人的一生中，人們的起居生活、學習、工作、休閑、社會活動等時間絕大部分在室內(nèi)環(huán)境中進行，空氣與人的呼吸無法有效長期阻隔，室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞直接影響人們的身心健康。隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的深入，人們對美好生活的向往和追求，人們的生產(chǎn)、生活活動對室內(nèi)外環(huán)境帶來各種不良影響。目前室內(nèi)空氣污染問題也日趨嚴重。室內(nèi)空氣污染物的源頭廣泛，種類多樣，主要是建筑材料、裝修材料等材料釋放的化學污染物及人們在室內(nèi)的活動產(chǎn)生。隨著室內(nèi)空氣污染程度的加劇，已經(jīng)影響到人們舒適、健康的生活，甚至威脅到生命安全。室內(nèi)空氣污染凈化處理成為環(huán)境治理熱點之一。本文通過調(diào)研，分析了室內(nèi)空氣污染形成的原因及特性，總結(jié)了室內(nèi)空氣污染的來源及危害，提出了室內(nèi)空氣污染現(xiàn)狀，介紹了現(xiàn)有的室內(nèi)空氣污染凈化處理技術(shù)。關(guān)鍵詞：室內(nèi)空氣污染；凈化處理技術(shù)；分析一、引言室內(nèi)空氣污染是指室內(nèi)的空氣中存在對人類健康有害的物質(zhì)，并且濃度已經(jīng)超過國家標準，達到可以傷害到人的健康程度，我們把此類現(xiàn)象稱為室內(nèi)空氣污染?！笆覂?nèi)”主要指居室內(nèi)，廣義上也可泛指各種建筑物內(nèi)[1]，如辦公樓、會議廳、醫(yī)院、教室、旅館、圖書館、展覽廳、影劇院、體育館、健身房、商場、地下鐵道、候車室、候機廳等各種室內(nèi)公共場所和公眾事務(wù)場所內(nèi)。在我國物質(zhì)比較貧乏的時期，如70年代、80年代、90年代，室內(nèi)空氣污染主要是廚房燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣、NO2、NOX等有害物質(zhì)和微生物。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程不斷加快，各種環(huán)境污染隨著經(jīng)濟的發(fā)展而不斷產(chǎn)生，室內(nèi)空氣污染也不例外的在加劇。社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對美好生活的向往和追求，人們對室內(nèi)環(huán)境的訴求越來越個性化，如舒適、豪華、時尚、恒溫、藝術(shù)性、科技化等各種個性化需要，大量新產(chǎn)品、新材料、新技術(shù)的裝飾材料和現(xiàn)代家具及生活用品不斷進入室內(nèi)；同時為了降低能源消耗，許多建筑物從源頭上進行密閉設(shè)計。室內(nèi)環(huán)境的設(shè)施、材料、物質(zhì)釋放對人體健康有害的物質(zhì)，加上室內(nèi)通風不暢通，帶來室內(nèi)空氣質(zhì)量惡化?！妒覂?nèi)空氣質(zhì)量標準》(GB/T188883-2002)明確提出“室內(nèi)空氣應(yīng)無毒、無害、無異常嗅味”的基本要求，并對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量提出了具體的指標和檢測方法。雖然室內(nèi)污染物的濃度值低，但是人們呆在室內(nèi)的時間長，其累積濃度值大，量變引起質(zhì)變，導致人們的身心健康受損。對老幼病殘體弱、身體免疫抵抗力較低等人群而言，他們室外活動少，室內(nèi)空氣質(zhì)量的優(yōu)劣與他們的健康關(guān)系尤為重要。針對日趨嚴重的室內(nèi)空氣污染，科研人員積極投入室內(nèi)空氣污染的凈化處理技術(shù)研究，市面上涌現(xiàn)出了大量的室內(nèi)空氣凈化設(shè)備。二、室內(nèi)空氣污染及其凈化處理技術(shù)(一)室內(nèi)空氣污染形成的原因及特性室內(nèi)空氣污染形成的原因是多方面的，絕大部分來自室內(nèi)和室外。室內(nèi)來源主要是三個方面，一是人們的行為或活動產(chǎn)生，例如吸煙產(chǎn)生尼古丁、煙霧等物質(zhì)污染室內(nèi)空氣質(zhì)量；烹調(diào)、燃氣熱水器的使用、滅蚊等活動產(chǎn)生氮氧化物、可吸入顆粒物、煙霧等物質(zhì)污染室內(nèi)空氣質(zhì)量；生活垃圾或廢棄物沒有及時清理或處置不當產(chǎn)生異味、細菌等物質(zhì)污染室內(nèi)空氣質(zhì)量。二是室內(nèi)裝飾材料和室內(nèi)家具中所含的揮發(fā)性有機物，例如油漆、工業(yè)化生產(chǎn)各種類型的板材、墻布、墻紙、乳膠漆等材料都含有甲醛、苯系物、氯仿等揮發(fā)性有機物成分，上述物質(zhì)都具有致癌性，這些有害物質(zhì)以氣態(tài)形式緩慢釋放污染室內(nèi)空氣質(zhì)量，特別是在密閉空間，由于空氣沒有進行有效流通，這些釋放出來的有毒有害有機污染物氣體的濃度超過《室內(nèi)空氣質(zhì)量國家標準》許可的范圍，造成了室內(nèi)空氣污染。三是建筑物材料產(chǎn)生，例如建筑物材料成分中含有放射性物質(zhì)或施工過程中加入化學物質(zhì)，這些有害物質(zhì)以氣態(tài)形式緩慢釋放污染室內(nèi)空氣質(zhì)量。室外來源主要是室外的空氣污染，室內(nèi)可吸入顆粒物污染物大部分來源于室外空氣污染物，室內(nèi)空氣污染物大部分由室外空氣形成對流帶走或稀釋，這樣室外空氣污染不可避免的影響甚至惡化室內(nèi)空氣質(zhì)量。室內(nèi)空氣污染對人體健康的危害而言，一是會引起急性中毒，如急性一氧化碳中毒和二氧化碳中毒；二是會誘發(fā)疾患或引起慢性中毒，如空調(diào)病，香煙煙霧、燃料燃燒、烹調(diào)油煙引起的慢性阻塞性肺疾??；三是對身體免疫抵抗力低、孕婦、兒童等這類人群造成的危害更大；四是對人有致癌作用。由于人們絕大部分時間在室內(nèi)，室內(nèi)空氣污染物沒有進行稀釋、擴散或自凈等方式處理，室內(nèi)空氣質(zhì)量比室外空氣質(zhì)量顯得更加重要。室內(nèi)空氣污染具有如下特性：(1)室內(nèi)空氣污染排放頻率高、周期長新房裝修時，使用的油漆、膠合板、刨花板、膠、乳膠漆等各種裝修材料中都含有甲醛、苯等有害物質(zhì)，當室內(nèi)溫度較高時，這些有害物質(zhì)就會緩慢釋放出來，室內(nèi)板材中的甲醛其釋放期為3-15年。(2)室內(nèi)空氣污染對人體的接觸時間長、累積影響大室內(nèi)是人們生活、工作的主要場所，人們絕大部分時間在室內(nèi)，長期接觸室內(nèi)空氣污染物，即使污染物的濃度很低，但接觸時間長，量變引發(fā)質(zhì)變，產(chǎn)生累積作用，對人體健康產(chǎn)生不良影響。(3)室內(nèi)空氣污染程度比室外高、受害程度也比室外高2016年，原國家環(huán)保部發(fā)布的《中國人群環(huán)境暴露行為模式研究報告(兒童卷)》指出，近三成兒童受室內(nèi)空氣污染威脅，相較成人，孩子更易受到室內(nèi)空氣污染的侵襲[2]。在通風不良的住所，室內(nèi)煙霧可超過可接受的微小顆粒含量，比室外空氣高100倍[3]。(4)室內(nèi)空氣污染物來源廣種類多室內(nèi)空氣污染物來源十分廣泛，既有來自建筑物自身帶來的污染、室內(nèi)裝修材料及家具材料帶來的污染,又有來自家電、辦公設(shè)備帶來的污染及廚房、廁所、浴室自身環(huán)境的污染，人們在室內(nèi)活動所產(chǎn)生的污染。污染物的種類有物理的、化學的、生物的、放射性的，十分繁多。(5)室內(nèi)空氣污染的影響范圍大、人數(shù)多、后果嚴重廣義的室內(nèi)環(huán)境是指相對封閉的場所，范圍十分廣泛，人們絕大部分呆在室內(nèi)環(huán)境，導致室內(nèi)空氣污染的影響范圍大、人數(shù)多,后果嚴重。(6)室內(nèi)空氣污染影響人類健康。就全球而言，由于肺炎、慢性呼吸道疾病和肺癌，使用固體燃料產(chǎn)生的室內(nèi)空氣污染造成160萬人死亡，總疾病負擔(以殘疾調(diào)整生命年計，將由于殘疾和死亡而喪失的生命年相結(jié)合的一個衡量標準)超過室外空氣污染造成的負擔5倍[3]。(二)室內(nèi)空氣污染的來源及危害室內(nèi)空氣污染的來源很多，涉及的面也很廣，最常見的污染來源及危害有：(1)化學污染主要來源于室內(nèi)裝修材料及家具釋放出來有害氣體，室內(nèi)燃燒產(chǎn)生物和煙霧等。主要化學污染物如下：甲醛：裝修材料中使用的各種工業(yè)化板材都多少使用了膠粘劑；除純實木外其它品種的木地板都多少使用了膠粘劑；裝修中使用的輔材有各種膠水、膠粘劑。地毯、窗簾、家具、玩具等含有化纖面料的制品，有時也會使用到膠粘劑，同樣會釋放出甲醛、苯等污染物。裝修界有句行業(yè)俗語叫：無醛不成膠，意思是說普通化學膠水的主要成分為甲醛和尿素、水，如果沒有甲醛，膠水就會沒有黏性，所以凡是普通的化學膠水以及使用了膠水的產(chǎn)品里面多少都含有甲醛。裝修過程中使用的膠如此之多，甲醛一定是少不了。甲醛的直觀影響是包括嗅覺和對眼睛、鼻子以及喉嚨的刺激，主要癥狀包括身體不適、流淚、打噴嚏、咳嗽、惡心以及呼吸困難，癥狀的強烈程度視甲醛的濃度高低。對于老人來講，因為老人本身抵抗力下降非常明顯，甲醛會因此趁虛而入，對老人身體造成危害，從而導致各種疾病的出現(xiàn)[4]。苯系物(包括苯、甲苯和二甲苯)：俗話說無苯不成漆，沒有苯，漆的性能就會大大降低。苯系物主要來源于室內(nèi)裝修和家具中的油漆、各種油漆涂料的添加劑和稀釋劑、各類粘合劑。在室內(nèi)環(huán)境苯系物對人體的危害主要是慢性中毒，癥狀是刺激皮膚、眼睛和上呼吸道，長期吸入苯系物會導致再生障礙性貧血。據(jù)法國國家工業(yè)環(huán)境與危害所的一項研究結(jié)果顯示，幼兒比成年人更容易受到苯污染的危害[5]。氨：氨的主要來源是建筑施工中加入了膨脹劑、防凍劑等化學物質(zhì)。長期接觸低濃度氨氣可使慢性咽炎、慢性鼻炎及神經(jīng)衰弱綜合征發(fā)病率增加，嗅覺功能減弱，出現(xiàn)免疫功能缺餡[6]。TVOC：總揮發(fā)性有機物：室內(nèi)主要來自燃燒后的產(chǎn)物及煙霧；TVOC還來自室內(nèi)家具中的油漆、涂料和膠粘劑。TVOC有刺激性氣味，對身體所造成的危害是引起機體免疫水平失調(diào)。TVOC濃度范圍在3.0-25mg/m3之間，會有刺激性氣味，人感覺不適，或有頭痛癥狀；TVOC濃度大于25mg/m3時，人出現(xiàn)睡覺時間過長、全身無力、胸口痛、沒有食欲、反胃等癥狀。長期在有TVOC的環(huán)境中可能造成對肝或身體其他部位的傷害。一氧化碳：室內(nèi)主要來自天然氣、煤、液化氣等物質(zhì)的燃燒。其危害是吸入一氧化碳會降低血液輸送氧氣至身體細胞組織的能力，但細胞組織需要氧氣進行工作，因此對患有心血管疾病、肺部疾病以及呼吸道疾病的人群所產(chǎn)生的危害尤為嚴重。氮氧化物：氮氧化物是形成煙霧的一種化學物質(zhì)。室內(nèi)來自燃料(煤炭、天然氣、液化氣等)燃燒和烹調(diào)的煙霧都可以形成這種物質(zhì)。氮氧化物對身體造成的危害包括肺部損傷和呼吸器官的疾病。(2)物理污染主要來源于周圍環(huán)境及家用電器等。其主要污染物是噪聲和非電磁輻射。噪聲：噪聲主要來源于室外周邊工礦企業(yè)或建筑工地的噪聲、交通噪聲、生活噪聲及室內(nèi)的電器設(shè)備產(chǎn)生的噪聲等。噪聲持續(xù)時間長，影響睡眠，導致入睡時間拖后、睡眠程度變淺、覺醒時間短、多夢；休息不好，精神不集中、心煩意亂，工作和學習效率低，生活質(zhì)量下降。長期在噪聲環(huán)境，人會出現(xiàn)神經(jīng)衰弱綜合征，甚至精神異常；噪聲可影響消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)，可致月經(jīng)失調(diào)，性功能紊亂等。非電離輻射：室內(nèi)非電離輻射主要來自各類家電如微波爐、電視機、電冰箱、空調(diào)等；家用微波爐如有漏能時，在5cm距離出可達5000μW/cm2。長期接觸非電離輻射，對人的健康帶來不良影響，例如出現(xiàn)頭暈、疲乏、記憶力衰退、食欲減退、煩躁易怒、血壓變化、白細胞減少等癥狀。(3)生物污染生物污染在系統(tǒng)中的潮濕部分中會大量滋生，并擴散至整棟建筑物中，或由室內(nèi)較潮濕霉變的墻壁、寄生于地毯、毛絨玩具、被褥中的螨蟲及其它細菌等產(chǎn)生，或由人體或者寵物分泌出的傳染性微生物產(chǎn)生，或由室內(nèi)植物污染帶來的生物污染。細菌、真菌、病毒、螨、植物等來源于潮濕的衛(wèi)生間、廚房、沙發(fā)、枕頭、羽絨被、床墊及窗簾；室內(nèi)的地毯、壁紙和各種軟墊家具等容易產(chǎn)生塵螨；空調(diào)冷卻水、冷凝水中容易寄生軍團菌。生物污染主要污染物為細菌、真菌、病毒、螨、植物，對人類健康帶來不良影響，例如各種呼吸道傳染病、哮喘、建筑物綜合癥等。(4)放射性污染主要來源于花崗巖石材及瓷磚、陶瓷等，其主要污染物是氡?；◢弾r的氡氣含量是由于花崗巖本身的形成過程造成的，不同產(chǎn)地的花崗巖成因和成分不同，氡氣含量也有高低。瓷磚、陶瓷的原料是粘土，其中含有天然巖石的風化成分，釉面會摻入各種礦物砂作為原料，這些原料里都可能混入放射性較高的物質(zhì)，最主要還是氡的緩慢釋放。氡能對人體的神經(jīng)系統(tǒng)、造血器官、消化系統(tǒng)造成一定程度的損傷，另外可使肺細胞受損，可能會引發(fā)肺癌。研究表明，氡及其子體所放射的α射線是造成人體血液病和引發(fā)肺癌的主要因素之一[7]。(三)室內(nèi)空氣污染現(xiàn)狀隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，科學技術(shù)的進步，許多化工產(chǎn)品用新材料、新工藝、新技術(shù)的方式應(yīng)用于基本材料、粘合劑及添加劑等材料用作裝鈽材料、家私家具、家用電器、日化產(chǎn)品、軟裝織物等室內(nèi)家裝設(shè)備設(shè)施材料上，加上烹調(diào)、抽煙與室內(nèi)滅蚊、空氣凈化處理不當?shù)然顒?，空調(diào)的使用導致房間密閉性、通風效果不佳等原因，室內(nèi)空氣中充斥著濃度不等的甲醛、苯、二甲苯、甲苯、氨、一氧化碳、氮氧化物、細菌、螨、異味等室內(nèi)空氣污染物，來源廣泛、成份復(fù)雜。由于室內(nèi)使用的材料種類繁多，室內(nèi)空氣污染物組分復(fù)雜、濃度懸殊各異，室內(nèi)空氣中大部分污染物濃度會隨著室內(nèi)使用時間的越來越長而變得越來越低，但是總還有一些污染物濃度會高于《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》許可的范圍。WHO報道的研究結(jié)果表明，全世界每年有約300人死于室內(nèi)空氣污染引起的疾病，占總死亡人數(shù)的5％，大約30％~40％的哮喘病、20％~30％的其他呼吸道疾病源于室內(nèi)空氣污染[8]。(四)室內(nèi)空氣污染凈化處理技術(shù)室內(nèi)空氣污染物種類繁多、成分復(fù)雜，常見的污染物包括甲醛、苯系物(苯、甲苯、二甲苯)、總揮發(fā)性有機物、細菌等。面對日益加劇的室內(nèi)空氣污染，人們采取了很多種控制其濃度的措施。加強通風能降低室內(nèi)的顆粒物和微生物濃度，是一種簡單而有效的方法。開窗通風、推遲遷入時間辦法是一種自然行為。針對日趨嚴重的室內(nèi)空氣污染，人們采用的凈化處理技術(shù)一般有以下幾種：(1)吸附凈化法吸附凈化法是用吸附劑吸附室內(nèi)空氣污染物中的某些物質(zhì)，是用于去除空氣中的氣態(tài)污染物的最常用的凈化技術(shù)之一，如去除空氣污染物中的甲醛、二氧化硫、氨氣、氮氧化物、酯、酮、醛類等，常用的吸附劑有顆?；钚蕴俊⒒钚蕴坷w維等。吸附凈化法的優(yōu)點是處理低濃度的室內(nèi)氣態(tài)污染物性能突出。吸附凈化法的缺點是易吸潮，從而吸附能力降低，易滋生細菌等生物污染。(2)綠色植物凈化技術(shù)綠色植物凈化技術(shù)是利用綠色植物進行光合作用的原理，植物呼吸時吸收室內(nèi)空氣污染物中的二氧化硫、氮氧化物、甲醛、氯化氫等有害物質(zhì)。綠色植物凈化技術(shù)的優(yōu)點是經(jīng)濟實惠、推廣應(yīng)用方便、維護簡單，具有觀賞性。缺點是綠色植物的生長期短及吸收室內(nèi)空氣污染物的能力下降明顯。(3)低溫等離子凈化法低溫等離子凈化法是利用特定設(shè)備來產(chǎn)生等離子體，這些等離子體與室內(nèi)空氣污染物中物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)生成生成無害物質(zhì)。低溫等離子凈化法的優(yōu)點是對室內(nèi)空氣污染物中的苯、氨、硫化氫、二氧化硫、甲醛和氮氧化物等有害物質(zhì)有較好處理效果，缺點是運行費用、設(shè)備購置費用高，應(yīng)用推廣方面有一定的難度，有副產(chǎn)物產(chǎn)生引起二次污染。(4)臭氧凈化技術(shù)臭氧凈化技術(shù)是利用特定設(shè)備，使空氣中的氧合成臭氧，臭氧主要是能殺滅室內(nèi)空氣污染物中的細菌等微生物、臭味、異味等物質(zhì)，因臭氧有強氧化性，能可快速分解產(chǎn)生臭味及其它氣味的物質(zhì)。臭氧凈化技術(shù)的優(yōu)點是不會生成任何殘留物及二次污染。缺點是過量的臭氧對身體有害；影響肺功能，可能導致哮喘；不能清除顆粒物。 (5)催化凈化法催化凈化法是有害氣體在催化劑的環(huán)境作用下發(fā)生化學反應(yīng)生產(chǎn)無害物質(zhì)的方法。其中等離子催化凈化技術(shù)的優(yōu)點是對有害氣體都有較高的處理效果，缺點是運行費用、設(shè)備購置費用高，應(yīng)用推廣方面有一定的難度，有副產(chǎn)物產(chǎn)生引起二次污染。納米材料光催化凈化技術(shù)的優(yōu)點是反應(yīng)在常溫常壓下進行，能殺