室内空气污染及控制策略1

室内空气污染及其控制策略

摘要：室内空气污染已经引起了人们的关注，如何有效的控制室内空气污染受到了人们的广泛重视。简述了室内空气污染的种类及来源，提出了相应的控制策略，即源头控制、改善通风、净化空气、行政手段。

关键词：控制策略室内空气污染来源

1 室内空气污染物的分类、来源

1.1室内环境污染物的分类

在室内可检测出的污染物多达300多种，根据国家《室内空气质量标准》，按照室内空气污染物的不同性质，大致分为四大类[1-6]：

(1) 化学污染物

主要来自包括建筑、装修装饰和家具、化妆用品、厨房燃烧和室内化学用品释放或排出的包括氨、氮氧化物、硫氧化物、碳氧化物等无机污染物及甲醛、苯、二甲苯、等在内的有机污染物。在室内通风条件不良时，这些污染物在室内积聚，浓度升高，造成严重的室内污染。目前，我国城乡公共场所和家庭中的主要污染物是化学性污染物，常见的化学性污染物包括甲醛、苯、氨和挥发性有机物等。

（2）物理污染物

主要包括噪音污染，室内灯光照明不足或过亮，电磁辐射，花粉、孢子、人或动物的毛发、灰尘、烟草烟雾等在空气中形成的悬浮颗粒物。大部分的物理污染物是从室外环境进入室内的。另外，室内环境自身也存在污染，如室内环境的装饰、陈设、家具、照明、色彩等设计和安装不合理，对长时间在室内工作和生活的人们都可能造成人体健康的危害，成为危害健康的室内环境物理污染。

(3) 微生物污染

室内空气生物污染是影响室内空气品质的一个重要因素，主要包括：军团菌、放线菌等细菌，曲霉菌、葡萄状穗霉菌等真菌，病菌，花粉，虫螨等。室内生物污染对人类的健康有着很大的危害，能引起各种疾病，如各种呼吸道传染病、哮喘等。室内环境监测中心调查，由于室内空气中螨虫引起的过敏性皮炎患者平均竟占50%左右。发生在2003年的“非典”事件给予了我们强烈的警告和启示，引起了人们对室内环境中生物污染的关注。

（4）放射性污染

主要来源于建筑装修材料如水泥、石材、沥青等，以及房基土壤和岩石中释放出的氡、衰变子体及γ射线。放射性物质氡是我国建筑污染的主要问题，它几乎占了一个人每年所受天然放射性产生的照射剂量的50%。氡及其子体吸附在空气中的飘尘中形成放射性气溶胶，被人体吸收后，沉降与人体内，对上呼吸道、肺部对其产生强烈的内部照射，并可能诱发癌变。

1.2 室内环境污染物的来源

污染物质可以根据室内空气污染源的性质按表1 进行划分[ 7-8]，也可以形态划分为气体污染物和颗粒污染物两类。

表1 室内污染源及所产生的污染物（Table 1 indoor air pollutants and sources）

2.我国室内空气污染现状

我国20世纪80年代以前，室内污染物主要是燃煤所产生的SO2、CO、CO2、NO x。20世纪90年代末，随着我国经济建设的快速发展，特别是住房制度的改革和人民生活水平的提高，以及由此带来的室内装修行业的高速发展，由建筑、装饰装修和家具所造成的污染成了室内环境污染的重要来源。

同时，近年来我国中央空调和家用空调的普遍使用，为了达到节能的目的，要求建筑结构有良好的密闭性能，而现行设计的空调系统多数新风量不足，在这种情况下室内的空气质量更加恶化。但人们对室内空气污染的认识并没有与时俱进。刘风云等对208名泰安居民进行了调查[9]，结果表明：装修污染物的危害性仅以致癌的危害性知晓率较高，在50%以上，而对其他危害性的知晓率较低，63.46%的人并不清楚国家已颁布的室内环境的政策法规。

我国的监测数据表明，我国室内化学性、物理性、生物性污染都在增加。据中国室内环境监测中心提供的数据，我国每年由室内空气污染引起的超额死亡数可达11.1万人，超额门诊数可达22万人次，超额急诊数可达430万人次[10]。仅1995年我国室内空气污染健康危害所导致的经济损失就高达107亿美元。

然而，公共场所的空气污染更令人堪忧。朱利中教授研究指出[11]，商场、超市等公共场所空气中污染物浓度远高于家庭、办

公室等室内环境，均超过了美国环境保护署(EPA)推荐的空气中容许的浓度标准。他还指出，不同类型室内空气中苯系物浓度由高到低依次为公共场所＞公交车微环境＞居民家庭＞办公室，商场是空气中苯系污染物污染最严重的地方。

3.室内空气污染控制策略

控制策略一般可分为四个范畴：控制源头；改善通风；净化空气；行政手段。

3.1 控制源头

从源头上控制污染的产生，实施清洁生产被认为是减少室内污染最有效的途径。这包括以下措施：

（1）新建或改建楼房时，用污染物排放率低或危害性较低的物料作为替代品。如停止使用产生石棉粉尘的石棉板和产生甲醛的脲醛泡沫塑料，使用原木木材、软木胶合板和装饰板，不使用刨花板、硬木胶合板、中强度纤维板等。

（2）加强立法，健全室内空气法规。于2002年1月1日起实施的《室内装饰装修材料有害物质限量标准》10项强制性标准（GB 18680—2001~GB 18688—2001，GB 6566—2001）对各种室内装饰装修材料有害物质限量的监控和规范装饰装修市场秩序发挥了重要作用。

（3）改动源头位置，使远离有人占用的地方。隔离产生污染物的空间(如复印机室、柴油发电机室、蓄电池室等) ，防止污浊空气在建筑物内产生交叉污染。

（4）定期清洗或及时更换空调系统的易污染部件，如过滤器、消声器、表冷器等，防止污染物沉积，影响空气品质。

3.2 改善通风

通风换气与室内空气品质的关系十分密切。到目前为止，有效的通风换气依然是国内外最简便可行的改善室内空气品质的方法。居室内整体和局部的新风量不足，室内污染物不能很好的扩散，会造成严重污染。开窗或安装通风换气机是通风换气最有效的途径。

王琨[12]等对哈尔滨市一新装修的房间进行了短时通风效果实验，结果表明：通风时间在15 min左右可有效地降低室内空气中的甲醛和氨质量浓度。通风30 min甲醛质量浓度持续降低，但氨质量浓度降低不明显。室内通风标准[13]建议在无人吸烟的建筑物中最小通风速率是每分钟每人0.14m3，而在有人吸烟时每分钟每人0.57m3。

需要注意的是，开窗通风只是起稀释污染物的作用，是一种治标不治本的方法。它可以暂时降低室内污染物的浓度，但只要污染源存在，关闭一段时间的窗户后，污染物的浓度又会重新积聚到一定浓度。

3.3 净化空气

目前国内外室内空气污染净化技术大都是从工业尾气和废气的治理技术演变而来。室内空气净化技术，按原理可分为：物理法、化学法、生物法。

3.3.1气体吸附

室内空气污染的吸附，主要是用活性炭、硅胶、分子筛等材料为吸附剂加排风机制造的吸附式空气净化器，可吸附大多数气态污染物，特别是对于低浓度的VOC、CO2、SO2，是一种比较有效且简单的方法。

在室内空气净化中，活性碳吸附技术是广泛使用、较为有效的方法之一。由于活性炭的非极性、孔隙多分散性，与吸附质分子的作用主要是由活性炭和吸附质分子的范德华力所决定，因此，活性炭是具有高吸附能力的吸附剂。活性炭对各种气体的吸附能力主要用“亲和系数”来表示，亲和系数越

高，活性炭对其的吸附能力就越强。

近年来开发的活性炭纤维（ACF）具有吸附容量大、吸附速度快、对低浓度的物质吸附性能特别优良、再生能力不苛刻还兼有催化氧化等特点，引起了人们的广泛关注。日本最先用ACF处理有机废气，此后这项技术引起了人们的重视。C．H．Ao和S．C．Lee对ACF与光催化结合净化室内空气中的VOC进行了研究，结果表明，当VOC浓度处于ppb（10-9）时，仍可达到满意的效果[14]。国内对活性炭吸附方面也取得了很大的进展。王雨群等[15]解析了室内空气中甲醛在ACF上的吸附与解析动力学过程。郭振江等[16]用纳米TiO2-ACF 光催化技术净化室内空气中的甲醛和氨取得了较高的净化效果。ACF易造成二次污染，但其优点显著，仍是世界上最先进的室内VOC处理技术之一。

3.3. 2 气体过滤

气体过滤按选材的不同，可分为粗过滤、中效过滤和高效过滤[17]。目前用于室内空气过滤的技术大都来自工业废气治理技术。在室内空气过滤中，选择滤材是关键。一般来说，滤材的种类有纤维滤料、功能性滤料和复合滤料等。其具有除尘效率高、容尘量大、使用寿命长的特点。高效的空气过滤器拦截了空气中的粉尘、细菌和微生物，如果沉积在过滤器上的污染物不及时清理极易造成二次污染。同时，过滤材料只能清除空气中的粉尘，对有害气体的清除效果不佳。

3.3. 3 静电除尘技术

静电除尘最早用于工业技术。其除尘原理与工业除尘的机理相同。利用阳极电晕放电原理，使空气中的尘粒带正电荷，借助库仑力将带电尘粒捕集在集尘装置上，从而达到除尘净化的目的，除尘率可达99%以上，能捕集0.01~0.1μm微尘，压力损失小。另外，从实际使用的角度看，必须定期清洁电极板。同时静电除尘法只对尘埃有效，对污染物，特别是有害气体、细菌病毒等毫无效果[18]。

3.3.4 低温等离子体技术

等离子体是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的导电流体，整体保持电中性。低温等离子体技术去除无机污染物的原理[19]是：由于等离子体体系中含有大量具有较高能量的活性基团，它们能够破坏大多数气态有机物中的化学键，使之断裂，从而达到降解的目的；同时低温等离子体体系中的活性基团极易氧化具有还原性的无机物包括还原性较强的硫化氢等。体系中能量高的活性离子则打开键能较小的物质使其生成一些单原子、分子，最终转化为无害物。低温等离子体不同于一般的中性气体，它的基本特点是系统主要由高能电子支配。经检测，等离子体空气消毒净化机对空气中的金黄色葡萄球菌杀灭率为99.9%，对白色念球菌杀灭率为99.96%，对空气中的自然菌的杀灭率在90%以上。低温等离子体技术具有净化效率高，使用范围广，能量利用率高，能耗少等特点，在环境保护方面的应用前景十分看好。

区瑞琨等人[20]采用低温等离子体－催化协同技术降解挥发性有机废气，发现该技术适用于处理大气量低浓度有机废气，能够提高VOCs的降解率，增加CO2的选择性，减少副产物的产生，并能大大降低能耗。龙千明等人[21]将低温等离子体与贵金属催化结合，用于处理甲苯气体，研究结果表明，甲苯的去除率达到了满意的效果。谭凯等人[22]介绍了用低温等离子体技术处理汽车尾

气的研究进展。司向云等人[23]利用低温等离子体技术对柴油机NO x进行了研究，净化效率能达到50%。图1 低温等离子体净化室内空气的一般工艺流程。

图1 低温等离子体净化室内空气的一般流程

（figure 1 process of purification indoor air pollutant by nonthermal plasma）

3.3.5 光催化技术

光催化氧化法是指在光是照射下，在催化剂的表面将一些有害的有机物转化为CO2和水。光催化净化的原理是基于光催化剂在紫外灯的照射下受激产生高能电荷—电子—空穴，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使周围的氧还原成活性氧离子，从而具备极强的氧化—还原作用，将吸附在催化剂表面的污染物氧化或还原成无害物（如CO2，H2O，H2，N2）从而达到净化空气的目的[24]。光催化技术具有反应条件温和，可连续操作，运行成本低等优点，但其净化效率不高，反应过程中会产生有害副产物。

近年来，光催化的研究进展很快，尤其是纳米材料光催化技术。李玉华等人[25]利用TiO2光催化技术进行了低浓度甲醛去除效率实验研究，结构表明对低浓度的甲醛去除效率可到99%。张前程在其学位论文利用光催化技术去除苯，达到了满意的效果[26]。张绍原等人[27]以甲醛为研究对象，结合光催化和纳米技术，模拟室内环境，制备纳米TiO2在紫外光条件下进行了光降解实验，室内空气中的甲醛净化效果良好。但单独用光催化净化室内空气的效果并不好，通常需要与其他的室内空气净化技术结合起来。

图2 催化净化工艺的一般工艺

（figure 2 The general process of catalytic processes）

3.3.6植物净化法

绿色植物对居室的污染空气具有良好的净化作用。最先对绿色植物净化室内空气进行研究的是一位美国宇航局工作的科学家威廉．沃维尔，他用了几年时间测试了几十种绿色植物对几十种化学复合物的吸附能力，结果发现各种绿色植物都能有效的降低空气中的化学物质并把它们转化成自身的养料。从他公布的一份抗污染的绿色植物清单中抗，在24h光照的条件下，芦荟消灭了1m3空气中所含的90%的甲醛；90%的苯在常青藤中消失。龙舌兰可吞噬70%的苯、50%的甲醛和24%的三氯乙烯。同时，他还做了大量的实验，证实绿色植物吸入化学物质的能力大部分来自土壤中的微生物，而不是叶子。与植物同时生长于土壤中的微生物

在经历了代代遗传繁殖后，其吸收化学物质的能力还会增加。

植物具有能够吸附空气污染物的能力。皮东恒[28]对3种植物吸收甲醛的能力进行了测定，结果表明，三种植物对甲醛的净化速率：吊兰＞金绿萝＞芦荟，而且白天大于晚上。黄爱葵[29]对4种植物净化甲醛和苯进行了研究，结果为综合吸收效果和抗性能力，试验植物的吸收净化能力依次为爱玉合果芋＞黄金葛＞金边虎尾兰＞吊兰＞中斑吊兰。吴平[31]分别对几种观叶植物进行了甲醛的模拟环境及现实环境试验，发现植物确实能够在一定程度上降低甲醛的浓度，同时探讨了植物在吸收甲醛时的内部生理变化特点。

合理利用植物进行室内环境污染的净化，不仅美化、净化和香化了居室环境，而且达到了陶冶情操和心情的作用，但用植物净化室内空气也是有条件的。新装修的室内环境污染不是特别严重的可行，但在污染物严重超标的房间里，植物就可能成为反映污染的“标本”了。

表2 六种室内空气净化技术比较

（table 2 comparison of 6 cleaning techniques for indoor air ）

有害气体去除能力颗粒物去除能力二次污染缺点活性炭好差是再生

气体过滤差好是定期换滤料静电除尘差好否吸附不彻底

低温等离子体中好否不能彻底降解污染物光催化好差否

单独用净化效率不高，产生

有害副产物植物净化好差否污染物浓度不宜太高

3.4 行政手段

一些室内空气品质问题只需采用如下行政手段便可轻易解决。①重新安排活动，例如在办公室时间以外的时段进行翻新工程或除虫工作等。②限制个人操作可产生污染物器材的时间。③重新安置较容易受影响的人士，使远离曾令他们出现病症的范围。虽然这些措施不能解决问题，但在一定程度上达到了暂时舒缓的效果。4. 结语

由于室内空气污染范围广，危害大，种类多等特点，采用单一的室内空气净化技术进行处理，往往很难达到令人满意的效果。所以，现在急需研究开发更有效的净化技术。提升室内空气质量、保护人们身体健康，不仅需要科研人员的努力，而且更要从室内污染的源头抓起，严格控制各种室内建筑、装饰、用具等所造成的空气污染，尽量减少污染的来源。

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