1引言

家具已成为人们日常生活中不可缺少的生活用品。近年来，随着物质水平的提高，家具对室内空气的污染已受到越来越多的关注，并引起了诸多的消费纠纷[1,2,3]。家具污染的主要原因是使用了含粘合剂的人造板材以及家具表面涂刷的各种油漆，这些粘合剂和油漆含有大量的有机挥发物（Volatile Organic Compounds，简称VOC）,调查发现，在布置新家具的房间中可以检测出较高浓度的甲醛、苯等几十种有毒化学物质[4]。国外针对家具污染已建立了相关的标识体系和标准[5]，如美国的BIFMA[6]。我国虽然已颁布了人造板、涂料、壁纸等室内装修装饰材料有害物限量标准，但是针对整体家具一直没有相关的标准[5]。由于家具的原材料使用量和使用方法、家具的具体使用环境等的差异，有可能导致原材料合格而放置家具的室内空气质量不合格[1,3,7]，因此，对家具的评价不能仅局限于检测家具板材，需要对整体家具的污染物散发种类及散发速率进行研究评价。

2实验原理

在体积为V的检测舱里放置一家具，检测舱通风量为Q；家具表面向周围空间不断散发VOC，家具体积为V′，散发VOC的表面积为A，表面散发速率为E(t)；假设在搅拌风扇的作用下，舱内VOC均匀分布，整个舱内VOC浓度为C(t)；假设检测舱壁面无吸附脱附作用、舱内不存在化学反应、检测舱送风不含VOC、检测舱密闭性良好。舱内VOC质量平衡方程

                                     （1）

其中：

V—检测舱体积，m3

V′—家具体积，m3

C(t)—检测舱内VOC浓度，mg/m3

t—时间，h

E(t)—家具表面散发速率，mg/m2·h

A—家具散发表面积，m2

图1 实验原理图

Q—检测舱送风量，m3

 

被测衣柜体积为0.81m3，仅为舱体积的2.7%，并且测试时衣柜门打开，则V′<<V，所以V′可忽略，定义装载因子（m2/m3），由（1）得

                                                        （2）

实验开始后，每隔一定时间对舱内空气进行采样并分析VOC成分和浓度，经过多次采样得到一系列的VOC浓度值，对得到的浓度值进行拟合可以得到C(t)的表达式，代入（2）便可计算出家具表面散发速率E(t)。

3实验设备和实验内容

本实验用到的空气检测舱为30m3不锈钢大型检测舱（图2）[5]。检测舱温湿度控制由两个独立的空调系统完成，先通过控制舱外环境温度来减小热扰，进一步采用直流方式精确控制舱内温湿度，实验温度23℃±0.5℃，湿度50%±5%。舱内用不锈钢搅拌风扇增加空气混合度，混合度可达95%。舱门采用硅橡胶压紧变形密封，检测舱密闭状态下的漏气量0.003 h-1。检测舱送风依次经过初效过滤器、空调器、初效过滤器、普通活性炭、活化活性炭、高效过滤器进行净化，可以很好控制送风的背景气体浓度以及颗粒物浓度。

                               

图2 检测舱外观                                      图3 被测家具

实验被测家具见图3，家具详细信息见表1，家具在检测前已裸露于实验室外2个月，但打开家具门仍有强烈的刺激气味，实验分析了家具VOC散发种类以及浓度。实验之前首先对检测舱进行排风换气，以达到清洁效果，然后密闭舱门，打开空调系统，调节检测舱的换气次数为1h-1，待检测完背景浓度以及温湿度符合要求时即可放入家具打开家具门开始检测，检测采样点位于检测舱排风口，TVOC采用Tenax吸附管采样、GC-MS分析，甲醛采用酚试剂分光光度法采样分析，整个实验历时40.5h，实验前期采样时间间隔较短、后期较长。

表1 被测家具说明

4结果讨论

表2 第40.5 h主要污染物含量

实验进行到第40.5 h时采样分析结果如表2所示，其中TVOC和2种含量最高的物质浓度变化曲线见图4，可以看出随着实验的进行，各物质浓度先是短暂而迅速的上升，然后是逐渐的衰减。

GB/T 18883-2002[8]中规定的标准值：TVOC 0.60 mg/m3、苯 0.11 mg/m3、甲苯 0.20 mg/m3、二甲苯 0.20 mg/m3，对照表2中的检测值，检测浓度均小于标准浓度，但图4表明，大约前10 h TVOC的浓度是超标的，这正是对实验之前衣柜有刺激气味的说明，由于舱内有30 m3/h的新风量，舱内空气很快达标，说明通风对保持室内空气质量至关重要。对于图4中1-甲氧基苯甲酸乙酯在前期浓度较高，后期与甲苯基本一致，原因可能是家具内1-甲氧基苯甲酸乙酯的初始含量较高。实验的第1h和第24 h甲醛的检测结果分别为0.009 mg/m3、0.01 mg/m3，均远小于GB/T 18883-2002[8]中甲醛的标准值0.10 mg/m3，说明对于该衣柜甲醛不是主要污染物。对图4中浓度变化曲线衰减阶段进行拟合，如TVOC的拟合曲线所示（图5），回归方程采用指数衰减模型，3种物质拟合结果见表3，回归方程拟合均较好，将拟合得到的C(t) 代入（2）可计算出E(t)，结果见表3。

    

图4浓度变化曲线                         图5 TVOC拟合曲线

表3 C(t)拟合结果和E(t)计算结果

物质	C(t)	R2	E(t)
TVOC		0.98
1-甲氧基苯甲酸乙酯		0.97
甲苯		0.99

 

 

5结论

采用30m3不锈钢大型检测舱在换气次数为1h-1的条件下检测了一件衣柜，经采样分析得到了衣柜散发污染物的种类，采用指数衰减模型对VOC浓度曲线衰减阶段进行了拟合，拟合结果较好，利用C(t)拟合结果计算得到了表面散发速率E(t)，E(t)可用于评价家具污染的具体程度，为进一步研究家具标识体系做准备。

参考文献

[1]           张红兵. 消费者何时能和家具污染说再见. 社区, 2006, (7): 40~42.

[2]           江伟，梁书文，魏振瀛，龙翼飞. 家具污染消费者该如何维权. 商品与质量, 2006, (5): 10.

[3]           周俐峻. 从一起案例看目前家具检测标准的不足. 科技咨询, 2007, (30): 155.

[4]           王新轲. 干建材VOC散发预测、测定及控制研究[博士学位论文]. 2007, 清华大学.

[5]           张泽强. 室内物品及材料化学污染散发检测舱研究[硕士学位论文]. 2008, 清华大学.

[6]           BIFMA M7.1-2005 Standard Test Method For Determining VOC Emissions From Office Furniture Systems, Components And Seating.

[7]           朱一军. 浅谈室内环境污染中家具的检测. 计量与测试, 2006, (8): 59-60.

[8]           中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 卫生部, 国家环境保护总局. GB18883-2002, 室内空气质量标准. 北京: 中国标准出版社, 2002.