室内空气污染的防治措施
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的问题，本文介绍了室内空气污染的来源、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的问题和发展前景。 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的《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的10大威胁。据统计，全球近一半的人处于室内空气污染中，室内环境污染已经引起35.7%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。目前中国每年由室内空气污染引起的超额死亡数已经达到11.1万人，超额急诊数达430万人次，直接和间接经济损失高达107亿美元。室内空气污染已经是全世界普遍关注的问题，近几年来关于室内空气污染的防治人们也进行了大量的研究工作。
1 室内空气污染的来源
室内环境污染的来源主要有以下几个方面：一是室内装饰材料及家具的污染，二是建筑物自身的污染，一方面来自于建筑旌工中加入的化学物质如防冻剂，另一方面来自于地下土壤和建筑物中的石材，三是室外空气的污染，室外环境的严重污染及生态环境的破坏，加重了室内环境的污染；四是来自于人类自身活动，厨房的油烟和吸食香烟产生的烟雾，含有多种污染成分，另外家中使用的清洁剂、杀虫剂及家电也会挥发出有机物质。
2室内空气污染的种类和危害
室内空气污染物种类繁多，主要包括化学性污染、生物性污染和物理性污染。化学性污染是指因化学物质，如甲醛、苯系物、氨气、氡及其悬浮颗粒物等引起的污染。生物性污染是指因生物污染因子，包括细菌、真菌(包括真菌孢子)、花粉病毒和生物体等引起的污染。物理性污染是指因物理因素，如电磁辐射、噪声、振动以及不合适的湿度、温度、风速和照明等引起的污染。室内空气污染主要是人为污染，以化学性污染和生物性污染为主，常见的有甲醛、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的危害进行分析：
(1) 甲醛也叫游离甲醛，是一种无色、易溶于水的刺激性气体，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0．1mg／m。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。
它还是世界上公认的潜在致癌物，其毒性危害主要表现为神经系统及呼吸系统症状，它刺激眼睛和呼吸道黏膜，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的甲醛的释放期可长达3
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至15年。
(2) 氨气是一种具有强烈刺激性气味的气体，对口、鼻粘膜及上呼吸道有很强的刺激作用。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和呼吸停止。氨通常以气体形式吸入人体，进入肺泡内的氨少部分为二氧化碳所中和，余下的被吸收至血液，少量的氨可随汗液、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) 苯是一种无色、有特殊芳香味的液体，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、抽搐和昏迷。严重者可出现呼吸和循环衰竭，心室颤动。苯在短时间内影响较重，但它挥发较快，一段时
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间后苯的浓度很快就较低了。
(4) 烟尘：居室内吸烟也是室内污染之一，在一个相对较密封的居室内抽烟产生的烟雾不易散去，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。烟草中特有的化学物质在燃烧过程中，经过热裂变和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
【4】
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。香烟气溶胶气体
【5】
污染物种类及发生量如表2所示。
表2 香烟气溶胶气体污染物种类及发生量(μg/支) 污染物I 二氧化碳 一氧化碳 氮氧化物 甲烷 乙烷
发生量 10～60 1.8～17 0.01～0.6 0.2～1 0.2～0.6
污染物 丙烷 甲苯 苯 甲醛 丙烯醛
发生量 0.05～0.3 0.02～0.2 0.0～20.1 0.02～0.05 0.02～0.15
污染物 氮 焦油 尼古丁 乙醛
发生量 0.01～0.15 0.5～35 0.05～2.5 0.01～0.05
(5) 氡是在镭裂变后产生的自然界唯一的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、供水及用于取暖和烹饪的天然气都释放氡。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，氡对人体的辐射伤害占人体一生中所受到的全部辐射伤害的55 以上，其诱发肺癌的潜伏期大多都在15年以上，是除吸烟以外引起肺癌的第二大因素，世界卫生组织把它列为使人致癌的18种物质之一。
(6) 总挥发性有机物(TVOC)是指可以在空气中挥发的有机化合物，按其化学结构可以分为八类。造成室内空气污染的有害气体氨、苯及甲苯、二甲苯等都属于TVOC范畴。室内的TVOC主要是由建筑材料、室内装饰材料及生活和办公用品等散发出来的。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、光化学污染也是影响室内总挥发性有机物(TVOC)含量的主要因素。研究表明，暴露在高浓度TVOC污染的环境中，可导致人体的中枢神经系统、肝、肾和血液中毒，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 室内空气污染的防治措施
3.1 使用绿色建筑装饰材料，控制源头污染 传统建材工业是天然资源和能源消耗最高，破坏生态环境最多，对大气污染最为严重的行业之一，也是造成室内空气环境污染的重要因素之一．“绿色建材”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的建材．“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、铬及其化合物的颜料和添加剂；“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．以科技为先导的低能耗、低
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污染、高效益的“绿色建材”是2l世纪我国建材工业的战略目标． 选择绿色建筑装饰材料，以低毒或无毒的绿色产品代替高毒物质，减少化学合成装饰材料的使用。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的影响而对其进行分类标签，并在丹麦等国家得到应用。美国加州和华盛顿州要求建筑材料所散发出的VOC、甲醛及粒子
要符合有关规定。
3.2 加强室内空气的监督、监测及追踪调查
监督部门应加强室内空气的监督、监测及追踪调查，杜绝装修材料挥发物对人体健康的危害，保证人体健康。
3.3加强通风措施，提高室内净化能力
保持良好的室内通风，增大通风换气次数，特别是新装修的房子一定要注意长时间的通风，不要急于入住。住宅的厨房、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加强居住小区的绿化与生态建设，推行室内养花种草。
室内环境与室外环境是统一的整体，当室内环境中的污染物浓度高于室外时，室内中污染物就向外扩散。室外绿化好的居民区，绿色植物对扩散到室外大气中的污染物具有吸附吸收和净化作用，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的情操、美化居室的同时，还可吸收室内产生的一些污染物。研究表明，在含有甲醛的密闭房间内，放1～2盆吊兰或长春藤，半天内可使甲醛的含量降低约一半【1】
。
3.5使用室内空气净化器
消除室内空气污染的最有效的方法是通风换气。在依赖空调系统的密闭的空间，保持空气质量的有效方法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的
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空气净化装置，可达到净化室内空气的理想效果。
使用室内空气净化器进行有效治理从治理的角度，通过使用室内空气净化器，可以在不影响室内温度和不受室外空气影响的情况下进行有害气体的清除。国内外市场上出现的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的组合式。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，而对尘埃和有害气体没有作用。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，但达到饱和吸附后，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的空气净化器，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，净化室内空气技术是在20世纪9o年代兴起的，其原理是利用紫外光，由光催化反应将反应体系吸收的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的产物，同时可杀灭室内空气中细菌、病菌。实践证明在典型环境中的紫外光强度，也适合于降解极低浓度的污染物。目前，国内外开展此项研究的文献较多，如：杨瑞进行的静态实验，研究了用纳米光催化剂去除甲苯等有害气体的效果；美国的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的情况；肖劲松等人用纳米Ti()，涂料光催化降解甲醛的试验等等。这些文献多集中于较高质量浓度的研究，但单一污染物在室内空气中往往存在的浓度极低，而极低浓度污染物的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，生成有害的中间产物。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。但是新的问题又出现了，如活性炭与TiO2的复合方式，怎样才不致降低TiO，的光催化活性等。古政荣等人用具有直通孔的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的净化网，结果表明，对甲苯净化率达98 8％，甲醛净化率达98．5％，氨的净化率达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的目的。但在成为实用技术前，还需要在以下几个方面进行进一步的研究：对高
流速气体中低浓度的有机物的处理效果；光催化氧化过程中可能产生的副产物；提高催化剂
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表面的传质效率。 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，取得了满意的效果；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的吸附容量。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，可与其它性能的材料形成复合材料，容易再生再利用，生成的炭粉尘少等特点。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、甲醛等有机毒气的优良吸附剂，也是当今世界最先进的室内VOC处理技术之一。 3.6.3负载型金催化剂
研究较多的是金催化剂上的CO催化氧化反应、金催化剂相对于其它贵金属催化剂，显示了很好的催化活性，即使在203K下仍表现出对CO良好的催化反应活性。金催化剂还具有其它催化剂不具备的能增强湿度的特点。目前在空气净化方面
已有商业化产品，如Au／Fe2o3和Au／AI：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的分解等方面，也表现出优良的催化活性。 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，其原因是水中重金属离子与微生物细胞表面的活性基团(羧基、巯基、氨基、磷酸根等)进行了离子交换和相互结合。细菌细胞和真菌的菌丝都有巨大的比表面积，因而对重金属的吸附量很大，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的效果尤其明显。生物吸附剂的制备就是将微生物通过吸附法、共价吸附法、交联法和包埋法固定在载体上。选择载体的原则是：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的处理，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、酮和苯、甲苯、乙苯、二甲苯以及苯乙烯等简单的芳香族化合物，效果非常明显。其基本方法是在过滤器中的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，并与膜内的微生物相接触而发生生物化学反应，使废气中的污染物完全降解为cO2和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、高流量的挥发性有机物和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的特性，对室内主要有机污染气体的植物吸附开展了广泛研究，取得可喜进展。他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的绿色植物，如芦荟，可消除1In3空气中所含醛浓度的9o％、常青藤可吸收9o％的苯，龙舌兰可吞食70％的苯、50％的甲醛。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的方法，研究利用放电等离子产生的能引起化学反应的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。为了能得到高密度的等离子体，同时尽量减少放电过程中产生的对人体有害的O ，多采用脉冲放电和沿面放电形式。为
提高微粒状物质和气体状物质的去除率，现在多采用等离子体反应器与催化剂联合使用的球状颗粒填充式结构，脉冲放电和沿面放电形式，这样既能把放电过程中产生的O浓度控制在允许的范围之内，又能快速去除污染物，使室内空气中有害气体和微粒状物质同时去除，具有能耗低、处理量大、不使用氧化剂和药剂，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的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和分解有害气体物质一体化的放电等离子体装置。
低温等离子体技术是集物理学和化学于一体的全新技术。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2．4～9．8eV之间，因此足以使大多数气态有机物中的化学键发生断裂，从而使之降解。即使是一些较强还原性的无机物如硫化氢等极易被低温等离子体系中的活性基团氧化，而一些键能较小的物质则会被体系中能量高的活性离子打开，生成一些单原子、分子，最终转化为无害物。低温等离子体技术的主要缺点是产生一定浓度的臭氧，可能对人体健康产生影响，是必须解决的问题。 3.6.7膜分离净化技术
膜分离净化技术是一项简单、快速、高效和经济节能的新技术，用于分离气体的膜主要有有机聚合膜和无机膜。有机膜分离技术现已成功地应用于其它方法难以回收的有机物的分离，如采用该方法回收有机废气中的丙酮、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的净化的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、石油化工及合成氨的回收和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的机械强度、孔径尺寸易控制等优点，现已有应用于室内空气净化的报道，如黄肖容等用梯度氧化铝膜净化空气的研究_3 。该无机膜去除空气中大于0．2tan，颗粒物达100％，对细菌的总截留率也达99．99％。
研究表明，无机膜具有较高的通透性和耐热耐压性能，但其气体分离系数较低，因而对室内低浓度VOC的去除效果不理想。而有机膜具有高的分离系数，但其气体通透量低，耐热和耐腐蚀性差，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，已成为研究的热点。 3.6.8 臭氧净化技术
利用臭氧的强氧化性，可以和很多有机物发生氧化还原反应达到净化空气的目的。主要缺点是对无机有害气体净化效果不好；即使是挥发性有机物，也达不到深度氧化的目的，常产生一些有害副产物，其本身也是一种对健康有明显影响的物质，因此，并不是一个很好的净化化学污染物的技术。 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，甚至是太阳光。催化剂是一类在一定波长光线照射下具有很高光活性的化学物质，主要是半导体光催化剂。光催化技术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和水，同时，还具有安全、防腐、除臭、杀菌等功能，是一种具有广阔前景的
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室内空气净化新技术。
目前纳米光催化技术在室内空气净化中的应用已经有了很大的进展，主要表现在两个方面：
(1)无机气体的去除。二氧化硫和氮氧化物既是城市空气中的主要污染物，也是室内燃料燃烧产生的主要污染物，氨则是某些混凝土填加剂 (防冻液)释放出来的，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的浓度范围在0．01～10ppm，在100ppm以上则难以去除。
(2)室内异味的去除。室内异味物质，主要是一些含硫、氮的化合物，如硫醇、硫醚、
室内空气污染及其 治理措施
