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室内空气污染物——有机污染物,有哪些种类,各有什么性质?
  室内空气中的有机污染物,主要有甲醛、苯及苯系物、挥发性有机化合物和多环芳烃等。
    (一)甲醛
    甲醛是自然界中很容易找到的最简单且最常见的醛类物质。由于甲醛普遍存在且有强烈的刺激性,因此是室内空气污染物中最主要的物质之一,已广泛引起人们的注意和重视。
    1.甲醛的性质
    甲醛也称为蚁醛,其分子式为HC H 0,相对分子质量为3 0,是由俄国科学家霍夫曼于1 8 7 6年首先发现的。甲醛的化学性质活泼,易发生亲核加成反应、聚合反应、氧化反应等。甲醛可聚合成多聚甲醛,其受热很易发生解聚作用,在室温条件下也可缓慢释放甲醛。
    甲醛是一种挥发性有机化合物原生毒素,是无色、有强烈的刺激性气体,易溶于水、醇、醚,其3 5%~4 0%的水溶液称为“福尔马林”。在常压条件下,当温度大于1500℃时,甲醛分解为甲醇和一氧化碳;当有紫外光照射时,容易被催化氧化为水和二氧化碳。
    2.甲醛的来源  
    甲醛在工业上是由甲醇脱氢氧化而成,自然界中的甲醛含量较低,一般小于0.03mg/m3,城市的空气中甲醛年均浓度为0.00 5~o.0 1 mg/m3,不会造成对人体健康的危害。
    (1)室外空气中的甲醛来源  室外空气中的甲醛主要来源于石油、煤、天然气等燃料燃烧的产物,以及润滑油的氧化分解、汽车排放的废气、大气光化学反应等。据统计,燃烧1 000 L石油可产生7 1.8 6~2 3 9.9 0g甲醛,燃烧1t煤可产生2.3 g甲醛,燃煤烟气中含甲醛4~6 mg/kg;汽车废气中含甲醛7 0 mg/kg;空气中的烯烃被氧化也可生成甲醛。
    另外,室外空气中的甲醛还来源于生产甲醛、脲醛树脂、化学纤维、染料、橡胶制品、塑料、墨水、油漆、涂料等的工厂,在其生产的过程中均有甲醛排人空气中。
    (2)室内空气中的甲醛来源  室内的甲醛主要来自装修材料及家具、吸烟、燃烧和烹饪等。室内装修材料在生产时使用胶黏剂(脲醛树脂),其主要成分是甲醛。板材中残留的甲醛会逐渐向室内周围环境释放,是形成室内空气中甲醛的主体。另外,各类装饰材料及生活用品也会释放出甲醛,包括墙纸、室内纺织品、化妆品、清洁剂、防腐剂、油墨等。
    据统计,1 kg的合成织物可释放出7 5 0 mg甲醛。燃料燃烧可产生大量的甲醛,香烟的烟气中含甲醛为1 4~2 4 mg/m3。人每吸一口香烟(约40ml。)最多可吸人8 1 μg甲醛,室内有人吸烟时甲醛浓度比无人吸烟时高3倍左右。新书也会释放甲醛,一本2 cm厚的书,1h 可释放出1μg甲醛。
    甲醛的释放速率与家用物品所含的甲醛量、室内气温、空气湿度、风速、换气次数等因素有关。气温越高,甲醛释放率越快,室内甲醛的浓度就会升高。试验表明,室内湿度湿度增加12%,甲醛释放量将增加15%左右。室内甲醛浓度不同季节、时间与室内外温差的变化。
    3.甲醛的危害
    甲醛被称为室内环境的“第一杀手",对人体健康的危害极大。在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛居第二位,甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质,是各国公认的变态反应源,也是潜在的强致突变物之一。现代科学研究表明,甲醛对人眼和呼吸系统有
强烈的刺激作用,它可以与人体蛋白质结合,其危害与它在空气中的浓度及接触时间长短息息相关。
    4.甲醛在室内的限值
    今天,很多人也慢慢开始关心室内居室健康问题,但是不是很了解室内甲醛浓度的限值,其实,各个国家有关部门为了改善室内环境,保护居住者的身体健康,近年来,各国都对空气中甲醛浓度的限值作了严格规定。
    我国1996年颁布了《居室空气中甲醛的卫生标准》,明确规定居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.0 8 mg/m3;1996年颁布了《公共场所卫生标准》,明确规定空气中甲醛的最高容许浓度为0.1 2 mg/m3;2003年颁布了《室内空气质量标准》(GB/T l 8 88 3--2 00 3),明确规定日平均甲醛的限量值为0.1 0 mg/m3
    (二)苯及苯系物
    苯被国际癌症研究机构确认为有毒的致癌物质,甲苯、二甲苯为可疑致癌。室内空气质量检测表明,苯、甲苯、二甲苯都是室内的主要污染物。
1.苯及苯系物的性质
  苯及其同系物甲苯和二甲苯,均为无色、有芳香气味、易挥发、燃点低的液体。这些化合物微溶于水,易溶于乙醚、石油醚、氯仿和二硫化碳等有机溶剂。二甲苯又有邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯3种异构体,它们的物理、化学特性极为相似。
    苯(C6 H6)与其他不饱和有机化合物不同,其性质非常稳定,很难继续递降。试验结果表明:苯即使在高温下和铬酸、高锰酸钾等强氧化剂一同加热,也不会被氧化。在低温情况下,如果不掺加催化剂,它与硫酸、溴等不发生加成作用,而是在升温和掺人催化剂的条件下发生取代反应。甲苯、二甲苯的性质比苯活泼,可被强氧化剂氧化,取代反应也较为容易。
    2.苯及苯系物的来源
    苯及苯系物可以从煤焦油中提取,也可以从石油中转化而来,它们是有机合成的重要原料,不仅可用于制造洗涤剂、杀虫剂、消毒剂,而且还可作为印刷工业、皮革工业、精密光学仪器制造、电子工业中的溶剂和清洗剂,还能在建筑装饰装修材料及人造板家具、沙发中
作为黏合剂、溶剂和添加剂。
    在以上物质的使用过程中,苯及苯系物均会逐渐挥发出来。测试结果表明,室内空气中苯的主要来源是溶剂型的木器涂料。
    3.苯及苯系物的危害
    苯、甲苯和二甲苯以蒸气状态存在于空气中,由于它们都属于芳香烃类,弥散于室内空气中,不容易被人察觉。人的中毒作用一般是由于吸入这类的蒸气或皮肤接触所致。
    目前室内装饰中多用甲苯、二甲苯代替纯苯作各种胶、油漆、涂料和防水材料的溶剂或稀释剂。因为苯具有易挥发、易燃、蒸气有爆炸性的特点。人在短时间内吸人高浓度的甲苯、二甲苯时,可出现中枢神经系统麻痹作用,轻者有头晕、头痛、恶心、胸闷、乏力、意
识模糊,严重者可致昏迷以致呼吸、循环衰竭而死亡。如果长期接触一定浓度的甲苯、二甲苯,会引起慢性中毒,可出现头痛、失眠、精神萎靡、记忆力减退等神经衰弱样症候群。
    长期吸人苯能导致再生障碍性贫血,严重者出现白细胞减少和血小板减少,严重时可使骨髓造血机能发生障碍,导致再生障碍性贫血。如果造血功能完全破坏,可发生致命的颗粒性白细胞消失症,并可引起白血病。
    孕妇接触甲苯、二甲苯及苯系混合物时,妊娠高血压综合征、妊娠呕吐及妊娠贫血等妊娠并发症的发病率显著增高,专家统计发现接触甲苯的人员自然流产率明显增高。苯系物可导致胎儿先天性缺陷问题已经引起了国内外专家的关注,有学者曾经报道,在整个妊娠期间
吸人大量苯的妇女,她们所生的婴儿多有小头畸形、中枢神经系统功能障碍及生长发育迟缓等缺陷。
    (三)挥发性有机化合物
    挥发性有机化合物简称VOCs,其定义有好几种。美国ASTM D3 9 6 0--9 8标准将VOCs 定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物。美国联邦环保署(EPA)的定义:挥发性有机化合物是除C0、C02、H2 C03、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外,任何参加大气光化学反应的碳化合物。世界卫生组织对总挥发性有机化合物(TVOC)的定义为,熔点低于室温而沸点在5 0~2 6 0度之间的挥发性有机化合物的总称。
    1.挥发性有机化合物的性质
    我国对挥发性有机化合物(VOCs)的定义:是指在常温下饱和蒸汽压超过133.3 Pa或沸点在5 0~2 5 0度液体或固体化合物。这是一类强挥发、有特殊气味、刺激性、有毒的有机气体。它一般是作为溶剂使用后而进入大气中,也广泛地存在于水和土壤中,从而形成对环境污染。
    由于挥发性有机化合物(VOCs)的种类较多,如醛、酮、酸、酯、烷烃、烯烃等,所以各自的化学性质和物理性质也不相同。
    2.挥发性有机化合物的来源
    室内的挥发性有机化合物(VOCs)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。如建筑材料中的人造板、泡沫隔热材料、塑料板材;室内装饰材料中的油漆、涂料、黏合剂、壁纸、地毯;生活中用的化妆品、洗涤剂等;办公用品主要是指油墨、复印机、打字机等;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含有量的主要因素。
    室外的挥发性有机化合物(VOCs)主要是来源于石油化工等工业的排放、燃料燃烧及汽车尾气的排放等。
    3.挥发性有机化合物的危害
    在目前已确认的900多种室内化学物质和生物性物质中,挥发性有机化合物(VOCs) 至少在3 5 0种以上,其中2 0多种为致癌物或致突变物。由于它们单独的浓度低,但种类多,以TVOC表示其总量(即总挥发性有机物),当若干种VOCs共同存在于室内时,其联合毒性作用是不可忽视的。
    测试证明,当挥发性有机化合物(VOCs)的浓度在0.1 88 mg/m3时,会导致人晕眩和昏睡;当挥发性有机化合物(VOCs)的浓度在3 5 mg/m3时,可能会导致人昏迷、抽筋,甚至死亡。多种挥发性有机化合物的混合存在具有协同作用,使其危害强度增大,整体暴露后对人体健康的危害更加严重。
    挥发性有机化合物(V()Cs)挥发到室内空气中,不仅会污染室内环境,而且也严重危害人体健康。该类有机物对人体的危害主要表现在它可以影响人体的呼吸系统、循环系统、消化系统、内分泌系统。其中有些有机物质甚至可以产生“三致”效应,如苯系物可以导致人体神经系统障碍,在进人人体后会损害血液及造血器官,会导致出血症或败血症,严重者甚至致癌,严重危害人体健康。
    4.挥发性有机化合物的限值
    国家新颁布的《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 5 0 3 2 5  2 0 1 0)中,室内空气中总挥发性有机物(TVOC)的含量,已经成为评价居室室内空气质量是否合格的一项重要项目。在此标准中规定总挥发性有机物(TVOC)含量工类民用建筑工程:0.5 mg/m3;Ⅱ类民用建筑工程:0.6 m9/m3。在《室内空气质量标准》  (GB/T l 8 8 8 3--2 00 2)中规定,室内空气中总挥发性有机物(TVOC)浓度限值为0.6 mg/m3
  (四)多环芳烃
  多环芳烃指分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物,是一类典型的持久性有机污染物,通常存在于石化产品、橡胶、塑胶、润滑油、防锈油、不完全燃烧的有机化合物等物质中,是环境中重要致癌物质之一。
    常见的多环芳烃主要包括萘、蒽、菲、芘、苯并[a]芘等。多环芳烃中4~6环的稠环化合物具有强烈的致癌作用,2 1世纪后有超过l 6种具有致癌性的多环芳烃被禁用。苯并[a]芘是第一个被发现的强化学致癌物,现以苯并[a]芘作为多环芳烃的代表进行介绍。
    1.苯并[a]芘的性质
    多环芳烃是一类惰性较强的有机化合物,由于这种较强的惰性使它们比较稳定,能广泛地存在于环境中,特别是存在于大气的飘尘中,对环境和人体健康的危害很大。多环芳烃中4环以下分子量较小的多环芳烃多以蒸气态存在,小于5μm的颗粒可吸人肺的深部。
    苯并[a]芘的化学式为C20 H12,是多环芳香烃类化合物,相对分子质量为2 5 3.2 3,沸点为4 7 5 ℃,熔点为l 7 0℃,相对密度为1.3 5 1。纯品为无色或微黄色针状结晶,在水中的溶解度较小,易溶于苯、乙醚、丙酮、环己烷、二甲苯等有机溶剂。在苯中溶解呈蓝色或紫色荧光,在浓硫酸中呈橘红色并伴有绿色荧光。
    2.苯并[a]芘的来源
    苯并[a]芘主要是含碳燃料及有机物热解过程中的产物。当煤炭、石油等含碳燃料在800~1 2 00℃高温时,如果氧气供应不足,产生的苯并[a]芘最多。苯并[a]芘进人空气中,大多被吸附在烟尘等固体微粒上,有的也以气态形式存在于空气中。工厂烟气中的悬浮颗粒物上吸附有苯并[倪]芘,煤气厂、火电厂空气中苯并[a]芘的含量最高可达73μg/m3
煤炭
    大量的测试结果表明,飞机在飞行时,其发动机排放苯并[a]芘约为8~1 9 mg/min;汽车每行驶1 km排放苯并[a]芘约2.5~33.5μg;香烟的烟雾中也存在多环芳烃,每100 支香烟产生的烟雾中含苯并[a]芘约0.2~1 2.2μg。
    据测定,厨房烹调和烟草烟气是室内空气中多环芳烃的主要来源。此外,其他化学日用品(如卫生球、各种杀虫剂、某些塑料用品)等,都可能释放多环芳烃和苯并[a]芘。
    3.苯并[a]芘的危害
    多环芳烃中含有多种致癌活性的物质,主要包括苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽等10余种组分,这些物质可诱发胃癌、肺癌、喉癌、口腔癌等多种癌症及心血管疾病。其中苯并[a]芘在空气中存在较为普遍,致癌的能力也最强。
    苯并[a]芘是一种很强的环境致癌物,可诱发皮肤、肺和消化道癌症。1775年报道的英国烟囱清洁工人阴囊癌发病率高的调查,使人们开始注意到苯并[a]芘的致癌性。据统计,海边居民因长期食用大量咸鱼及熏鱼,其胃肠道及呼吸道的癌症发病率较内陆居民高3 倍;冰岛的胃癌死亡率为1 2.5/万人,可能与该地区居民喜吃烟熏食品有关。
    大量流行病调查资料表明,接触沥青、煤焦油等富含多环芳烃的人群,易发生职业病皮肤癌、肺癌,其死亡率与苯并[a]芘浓度呈正相关。动物皮下注射、静脉注射和动物致癌实验结果表明,随着室内空气中沉降颗粒物中苯并[a]芘含量的增高,实验动物肺部的肿瘤发生率相应增高,呈现出比较明显的剂量一反应关系。