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如果新房入住发现甲醛超标,有没有「甲醛急诊室」可以快速补救?

SUNNY CHAN的回答

提示:全文1.8W字,可能是目前全网最全面深入的甲醛污染应对攻略。看不完可以先收藏或直接跳转目录对应章节看每小节开头给出的总结性陈述。本回答无广告植入无利益相关可放心食用。

累死累活的总算是把新房装好了,简直是操碎了心,一家子人搁这等着开开心心入住呢,一测甲醛/苯系物/TVOC各种超标,愁死个人了,这可咋整啊,能不能挂个急诊进ICU抢救一下哇,还能不能让我愉快的住新家了?

水帘洞甲醛超标,猴哥都会发愁

别急,作为一个十三年人居环境安全从业者,亲临现场勘察过新房污染源1000+,接受过海内外相关咨询案例1600+的人,没错就是在下,本次就大言不惭的来认领一下这个门诊的专家号,贡献一点救治方案,缓解一下大家对于污染超标的焦虑。

区别于常规的科普回答,这篇回答不仅展示了相关学术文献的研究结果,还采用了我这些年以来在实际生活环境中大量亲手测试的数据,其实真实的生活空间和实验室标准气候仓的结果还是比较一致的,毕竟理论基础都是相同的,但我的测试可能显得更贴近实际场景一点。此外某些文献的结论其实也不那么靠谱,和实际情况相悖的我都做了排除

简单来说,针对室内甲醛等环境污染物我们需要应对的对象分为两种:已经散发出来的气态有害物,以及正在持续散发有害物的污染源。对此,我们的应对方案就有两大类:
1、「扬汤止沸」——让呼吸环境中的有害物浓度迅速减少到安全限值以内;
2、「釜底抽薪」——控制污染源,降低其后续的散发能力。
针对已散发的有害物和污染源双管齐下,这样才可以更有效的改善我们的室内空气质量。
此外目前还有一些在「科技力」的加持下,产生的「新型净化技术」也是值得关注与期待的。

接下来,我会逐一介绍甲醛污染等应对的方法、实验数据、作用原理、操作方法和注意事项,希望每个人在家都能自然呼吸最安全的空气,免受甲醛困扰。(可以重点看结论以及文字加粗的部分)


1、扬汤止沸——针对室内整体空气质量的快速改良

1.1、自然通风

先说结论,自然通风是最省钱且最有效的手段。

1.1.1、通风的理论依据与真实效果

1.1.1.1、理论依据:

由菲克(Fick)定理等现有传质理论可知,自然通风(以及机械通风)对装修材料污染物发散过程的影响主要发生在两个方面 :

  • 造成并维持室内外污染物的浓度差,继而增加并维持了材料表面与主流区的浓度差,增大了材料表面传质量,促使污染物散发加剧;
  • 增大了材料表面的空气流速,从而对材料表面的传质系数产生正向影响。

1.1.1.2、真实效果:

众所周知,开窗通风是降低室内污染的有效手法,而且不要钱。不过鉴于不要钱的事情往往都有些始料未及的问题,我想也有不少朋友对于通风这种手段到底真实效果如何心里还是不那么踏实的吧?其实这事儿一开始我也是没底的,虽然很多文献和专著对于标准气候仓环境下自然通风的效果有大量的数据支持,但在实际生活中污染源极为复杂,通风条件也不那么理想的居住环境下是不是还是那么有效呢?于是这些年我陆续针对各种真实居住场景自己做了一些在关门仅开窗的无风环境下的自然通风效果测试,所用测试方法为国标:GBT 18204.2-2014 公共场所卫生检验方法 第2部分:化学污染物 7.2条:酚试剂分光光度法。

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封闭12小时-开窗10分钟-开窗60分钟-再关上1小时四种情况下同一房间内甲醛浓度变化(自测数据)

以下是多个房间不同初始浓度环境下自然通风对甲醛浓度的影响测试(仅开窗,状态2有个房间未测- 测试人:我自己):

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多个房间不同状态下甲醛浓度的变化(通风状态为仅开窗)- 自测数据

这样的实测数据我还有不少,当然不仅仅是我做过类似测试,前面说过,关于自然通风对室内甲醛等常规气态污染物浓度的影响是有大量相关文献研究的,大家有兴趣也可以自己做一下扩展阅读或者亲自测试。

需要特别注意的是,对于甲醛的测试需要十分关注测试的准确有效性,因为市面上绝大多数的所谓测试仪并无实际使用价值,不具备标准流程测试能力的同学做类似测试前可以参考以下扩展内容:

有没有必要买甲醛检测仪?

总而言之就是:

自然通风虽然不要钱,但对于以甲醛为代表的常规气态污染物的浓度降低是显而易见的有效,而且效果通常远高于机械通风(这里只讨论家用新风机)和净化器。

在我的很多测试中,初始甲醛浓度超过国标安全限值两三倍的状态下,哪怕仅开窗(测试房间窗型均为推拉或外开平开窗)十余分钟,室内采样位置测到的甲醛浓度都基本能降低到国标安全限值以下,可以说非常nice了!

1.1.2、通风净化的局限性

那通风是不是无所不能了呢?非也!

首先,自然通风对于分子量较小相对较“轻”的气体的效果极佳。这个很容易理解,因为密度较低嘛所以比较容易随着空气流动被带到室外去。

「通风处理效果极佳」的常见物质:如氨气、一氧化碳、二氧化碳等无机有害物;沸点落在VVOC(易挥发性有机化合物)领域内的甲醛、乙醛、氯乙烯;属于VOC(挥发性有机化合物)的丙烯醛、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、三/四氯乙烯等。

但自然通风对于个头更大,相对更“重”的气体虽然也有用,但与之达到相同的效果则需要更长的时间或更合理的通风方式。“带不动,实在是带不动!”

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『通风处理效果有用」但欠佳的常见物质:如造成大量肺癌的元凶之一无机物放射性、沸点落在SVOC(半挥发性有机化合物)区间内的有害物室内典型代表如增塑剂邻苯二甲酸酯系列、阻燃剂多溴联苯醚、油烟中的多环芳烃等有害气体的通风净化效率相对于甲醛苯系物等就要低很多(30%或以上)。

其次,即使在通风条件下,也并不能保证室内所有地方的空气都是安全的,需要注意这一点。

室内不同位置的旧空气被通风带来的新空气完全置换的时间是不一样的,对于这个时间长度的描述有个很形象的专业术语叫做“空气龄”——空气的年龄!通过CFD模拟人们发现一些偷偷摸摸埋伏在旮旯位置的空气在自然通风环境下的空气龄甚至可以长达一小时或更多,陷阱系刺客了属于是!!因此如果污染严重的话即使在自然通风情况下也要注意避开一些通风死角。

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图源:刘丽芳等《空调送风方式对室内甲醛浓度分布规律的影响》

1.1.3、窗户类型与通风效果的关系

除上述有害物密度、隐藏技巧等问题影响到自然通风的净化效果之外,是否开门(有无对流)以及窗户的类型和开启方式也极大的影响到实际的净化效果。

常见的窗户类型有以下六种,先说结论:

研究表明,外开平开窗中悬窗两种窗型的通风效果是相对最好的!

1.1.3.1、左右推拉窗

通常进风量还行,但风向变化后会弱于平开窗而且对室内气流的调节能力不太好,容易造成室内局部的风场不均匀;

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外窗开启方式为推拉窗时,三种风向下的室内 0.9m 空气龄云图CFD模拟-图源:杨少刚等《外窗开启方式对居住建筑自然通风影响研究》

1.1.3.2、外开上悬窗与外开下悬窗

相对进风量会少一些,尤其上悬窗会让气流向上偏移,同时室内的气流速度明显小于其他四种开窗方式,对夏季室内的自然通风是最为不利的。相对来说下悬窗能够引导气流向人员活动区域下沉,效果会更好一点。如果咱们的窗户就是上悬窗,可以考虑在外面加装导风板、改造成可控式上悬窗或中悬窗,或者打开门形成对流来增加换风效率;

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外窗开启方式为上悬窗(开启角度为30°)时,三种风向下的室内 0.9m 空气龄云图CFD模拟-图源:杨少刚等《外窗开启方式对居住建筑自然通风影响研究》

1.1.3.3、传统的外开平开窗与中悬窗

可以获得很大的通风量,并且具有优秀的气流调节能力,相对其他类型通常是更好的通风选择

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外窗开启方式为平开窗(开启角度为60°)时,三种风向下的室内 0.9m 空气龄云图CFD模拟-图源:杨少刚等《外窗开启方式对居住建筑自然通风影响研究》

1.1.4、其他注意事项

1.1.4.1、在高层的外开式窗户可能会因为楼间横风或台风等剧烈的气流活动导致损坏坠落伤人,因此不要盲目改装。同时防护措施不完善的窗台不要放置花盆、杂物等,防止高坠伤人事件发生;

1.1.4.2、雨水可能会随着风吹进入无人照看而保持窗户开启的房间,造成木质地板或其他木制家具的膨胀变形损坏或霉菌的滋生,这些不幸的事件在我多年的咨询经历中时有发生(这一句是不是很有翻译腔那味儿了哈哈哈);

1.1.4.3、长期开启的窗户相对关闭的窗户,对于心怀不轨的坏人总是更有诱惑力的,因此在无人居住的新房通风阶段,需要更注意财产保全方面的问题;

1.1.4.4、外源性污染——如雾霾、邻近的加油站、处于上风位置的垃圾中转/处理中心等,往往会对我们选择通风散味的热情造成严酷的打击。

1.2、机械通风

先说结论:在不方便开启门窗自然通风的条件下,新风是自然通风的第一优先替代手段。

除了外源性污染、财产/人身保全方面的忧虑之外,其实阻碍我们自然通风更常见的问题是室外的温湿度。除了昆明等四季如春的城市外,其他纬度地区往往面临着夏季高温季和冬季低温季的交替,此外南方的回南天和北方的梅雨季这种湿漉漉的天气也对自然通风造成了很大的困扰。在这种时候我们还能怎么通风呢?那自然是选择自闭(不是)机械通风(新风)啦!

1.2.1、新风的类型和基本原理

新风顾名思义就是引入室外的新鲜空气来置换室内有污染物的旧空气,一般有正压和负压两种。

1.2.1.1、负压式新风——抽风机

负压式新风就是直接往外抽风,导致室内气压低于室外大气压,因此叫做负压。说白了就是个抽风机啦。通常来说同等功率下负压式新风的净化效率是要高于正压式的,但为啥在家用新风设备中很少见到这种东西呢,因为直接抽风造成室内的负压之后,室外大气就会把外界空气从门缝窗缝等地方无差别的压进室内,管不了里边到底是不是有雾霾还是有汽车尾气大气光化学烟雾之类有些甚至比室内甲醛等更不友好你并不想要的去吸的东西,而众所周知给门缝窗缝安装滤网是非常有挑战性的工作,所以我们很少见到这样的新风机。它们往往用于室内有害物远比室外污染物恐怖更多的场合比如方舱医院(稀释效率更高而且带病毒的空气被抽出之后更便于集中消杀处理)或公厕等环境恶劣的场所。

1.2.1.2、正压式新风——打气球

基于上述一个最主要的原因——便于控制抽进室内的新空气的质量,我们常用的家用新风机都是正压式为主。你可以理解为往房子里边打气,气球这种东西打气会越变越大,但我们的房屋结构相对是刚性的,打气不足以造成明显的形变,所以那些新来的室外空气就会把室内旧空气从门缝窗缝或专用排风口(双向流新风机)挤出去,强行完成新旧空气的替换。这个过程中因为室内气压大于室外因此室外未经处理的空气除了通过新风进气管道之外从其他地方是进不来的,我们只需要在进气口加装HEPA滤网等过滤装置,就可以集中管控进到室内的空气质量,以避免引入雾霾、尾气等我们不想要的空气污染物。

1.2.2、新风的实际效果

在这些年以来的咨询中比较常听到一种疑问:我感觉家里新风机的出风口风量很微弱,那玩意真的有用吗?

对于这个疑问,其实相关文献和实验数据也已经很多很多了,无论从理论还是实验来说都是有用的。但我们依然自己做了实际生活环境中的效果测试,还是以甲醛为标志性污染物来测试同一房间在温湿度大气压等外界环境因素基本一致前提下,封闭门窗后测试新风设备全程运行/不运行24小时之后的浓度对比。

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我在成都某小区的测试(封闭时间24H)
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李欣/于敬同学在北京某小区的测试(封闭时间48H)

简单来说,同样的房间开启新风与不开启新风,在密闭一定时间之后,以甲醛为代表的气态污染物浓度会有非常明显的区别,差距可能会高达30%甚至一倍左右。

因此,在不方便开启门窗自然通风的条件下,新风是自然通风的优先替代手段。

最近拿到了 Telaire-7001 二氧化碳检测仪,顺手测了一下空调(无新风)环境下一整夜的二氧化碳浓度增长,给大家看下,可谓是触目惊心。

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左:正常通风状态,右:封闭门窗吹空调一夜后(居住人数:2)

经过一夜的门窗关闭之后,两个人的卧室内二氧化碳浓度从平常正常开窗时候的437PPM飙升至2346PPM,超过国标推荐浓度1000PPM的两倍以上。

我说怎么最近起床老是感觉晕乎乎没睡够的样子,现在看来多半是二氧化碳浓度太高的缘故。

所以新风不仅在新房阶段可以有效控制室内化学污染物浓度,还可以在平常生活中维持室内含氧量,降低二氧化碳的浓度累积,因此无论新房旧房,就冲着这一点来说新风设备都是可以安排上的。

1.3、净化器

先说结论:

净化器是新风的良好补充,但目前还并不能替代新风(最简单比如对氧气和二氧化碳浓度的调节净化器就还做不好),所以最好是两个都要,二者结合对于室内空气质量的改善效果更为全面高效。

净化器最初的和最主要的本质工作一直是对颗粒物的清除,也许是拜“净化”这个名字所赐,越来越多的消费者寄希望于净化器可以处理包括但不限于颗粒物、甲醛等化学污染物、病毒细菌等等素有想得到想不到的室内有害物,这也导致了厂家不断给净化器增加各种净化功能。所以时至今日,净化器变得越来越大,越来越重,也越来越贵了。各种各样的黑科技比如高压静电滤网、光催化滤网、紫外杀菌、低温等离子、负离子发生器、单线态氧之类层出不穷。但总的来说,净化器主要解决的问题还是颗粒物,处理其他污染物目前还是以传统的活性炭滤网为主。对于净化器常用技术的基本原理及各自存在的问题我曾经写过一个回答简单探讨过,这里不再赘述,有兴趣的同学可以移步下面扩展阅读:

家用空气净化器是不是智商税?

在上面的答案中我也说过,净化器是新风的良好补充,但目前还并不能替代新风(最简单比如对氧气和二氧化碳浓度的调节净化器就还做不好),所以最好是两个都要,二者结合对于室内空气质量的改善效果更为全面高效。鉴于目前为止家用净化器完成化学污染物净化的主力部件还是活性炭滤网,所以我建议如果对净化器净化甲醛苯系物TVOC能力有要求的话,在购买时可以考虑体积与重量相对比较大一些的净化器,因为往往活性炭装载量更多,效果更明显。在使用中也要注意及时更换关键滤网,避免吸附饱和之后失去净化能力的反而同时自身变成了一个船新的污染源。

对于活性炭装载量较大的净化器,我对其中霍尼韦尔某款依然亲手做了室内环境中的真实效果测试,从结果来看,这种净化器对颗粒物、甲醛、TVOC等的净化能力还是能够让我满意的:

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前不久自己动手实测的霍尼韦尔H-Max 空间舱对颗粒物、TVOC及甲醛的控制效果

以上数据的完整测试过程如下,有兴趣可以移步扩展阅读:

SUNNY CHAN:空气净化器真的能净化甲醛VOC吗?使用价值五万多的检测设备硬核测试霍尼韦尔 H-Max 空间舱

1.4、一些网红净化产品简评

1.4.1、臭氧发生器

这种东西在厨房通风很好的场景下(开着油烟机当低配通风橱用),拿来洗菜消毒什么的我不评价,但不建议买来给家里除甲醛什么的。一是小型的臭氧发生器对甲醛等的净化效果基本为零,你甭管理论上臭氧氧化电位多高,实际效果上它就是不行(大功率高浓度的工业应用环境另当别论,那玩意也没法用在家里,太吓人了)。这也是我多年前亲自测试过的,而且这个结论也有权威机构支持,这里我直接引用我关于这个东西之前写过的内容吧:

Boeniger 调查了臭氧发生器在提高室内空气质量方面的使用情况,并且得出结论:

臭氧是一种不具有现实意义和效果的改善室内空气质量的方法,尤其是考虑到它对健康潜在的严重危害。
美国环保局(EPA) 也评估了臭氧发生器在改善室内空气品质方面的使用情况,认为:
①即使按照产品说明书操作,臭氧发生器产生的臭氧浓度也可能会超过健康标准;
②在不超过健康标准的浓度下,臭氧对控制室内污染几乎没有效果。

美国EPA 官网原文:

In an experiment designed to produce formaldehyde concentrations representative of an embalming studio, where formaldehyde is the main odor producer, ozone showed no effect in reducing formaldehyde concentration (Esswein and Boeniger, 1994). Other experiments suggest that body odor may be masked by the smell of ozone but is not removed by ozone (Witheridge and Yaglou, 1939). Ozone is not considered useful for odor removal in building ventilation systems (ASHRAE, 1989).
——EPA

2015年我使用7克的臭氧发生器做过臭氧清除室内空气中游离甲醛效果的对照测试,测试结果和上述 Boeniger 或 EPA 的结论是完美吻合的。当时我对测试结果非常困惑,还询问了西南石油大学化学院的一些老师,他们的猜测也是常规浓度的臭氧应该没什么明显的净化能力,今天才发现国外已经做过类似研究并给出结论了。

此外臭氧对呼吸系统、家用电器线路板等都会有损伤,因此我不建议在有人的环境下使用可以大量扩散臭氧的设备,没人的时候也不建议。对于一些在工作中会产生臭氧而且排放不达标的净化设备也建议谨慎使用。

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更多臭氧相关内容可以移步以下扩展阅读:

智能家居有哪些环境安全风险常被我们忽视?

1.4.2、负离子发生器

至今为止还没看到过有比较权威的理论或者实验研究证明负离子/负氧离子之类东西可以净化甲醛,这玩意感觉理论上就讲不通。负离子明确的净化效果是凝聚颗粒物辅助沉降。对于其可疑的净化能力之外是否有多好的保健作用,我不专业,无法评价,或许有吧。

1.4.3、某某AIR之类的各种网红畅销小盒子

这些东西长得看起来差不多成分其实有所区别,早期的好几个品种纯属大号香氛盒,改善气味的作用是显而易见的有,但对于除甲醛,我多年前用干燥器测试法测试过这玩意的某元祖级产品,我只能说从我当时的测试数据来看,24小时甲醛清除率趋近于零。不过现在有些盒子里边用的已经是吸附/吸收类(物理/化学)材料,有些用的是缓释性氧化物(如ClO2等),这些东西理论上在小空间内对空气中的污染物还是有一点作用的,之前北京的李欣同学对这类盒子做过小舱测试,也证明了这一点。

1.5、针对部分非主流有害物应对的补充说明

1.5.1、地下室的常见环境问题

我接触过不少别墅的地下影音室,这东西最常见到的污染问题主要是两个:

1.5.1.1、四壁吸音板使用默认的劣质亥姆霍兹共振腔结构的中密度纤维板材质造成的灾难性的甲醛污染(注意很多公司的会议室、播音室、录音棚什么的墙壁上也装满了这玩意):

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最常见的亥姆霍兹共振腔结构的中密度纤维板材质吸音板——我愿称之为室内常见板材中的甲醛污染源之王!图源-自拍

这种东西,我的建议是直接拆了扔掉,换成环保的吸音材料,包括但不限于水泥木丝板、全松实木单孔共振吸声板、金属微穿孔共振吸声板、聚酯纤维吸声板(玻纤类慎用)、空间吸声体或其他无机吸声材料等。

1.5.1.2、氡的累积问题

在一些本底放射强度较高地区比如深圳等,地下室中的氡在一段时间之后很容易累积到一个极为危险的程度。所以针对这个问题,如果事先地基之下没有做隔氡池和排风系统等专业防氡工程的话,个人建议安装一个抽风机,管道布设在地面位置(氡密度远大于空气平均密度),每次下去看电影之前先启动抽风机物理排除一段时间会比较保险。需要长时间呆在下面的话建议安装出风口位于地面高度的双向流新风设备并持续运行。

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专业检测机构常用的中核 FD-216 测氡仪(湖北研升检测技术有限公司负责人刘玉薇同学提供设备)-图源:自拍

对于地下室或本底放射强度较高地区三楼以下房间入住前均建议找专业机构做一下氡浓度测试。

1.5.2、墙体混凝土抗冻剂导致的氨超标

因氨类抗冻剂的大量添加造成墙体氨气排放超标的问题多见于北方高纬度地区以前冬季建造的房屋,现在这种情况好了不少。这种氨超标像人造板甲醛超标一样旷日持久,虽然氨气不像甲醛那样有三致作用那么恐怖,但这东西浓度高了损伤呼吸系统,也不是好相与的。而且目前对这种情况除了通风并没有很好的解决办法,因此如果遇到这样的房间,加装新风设备依然是几乎唯一的低成本解决手段。

1.5.3、卫生间气味问题

主要来自于地下排污系统的氨、吲哚等恶臭物质,一方面通过排风扇(负压式新风)排出异味气体,另外更要及时检查马桶法兰、下水管水封、长期不用的浴缸排水管水封等是否正常。一般来说找到问题根源之后采取相应措施疏堵结合很容易解决。

1.5.4、细菌/病毒等有害微生物

针对已经逸散到室内空气环境中的有害微生物可以考虑使用带有低温等离子发生器/光催化模块/短波紫外线灯阵列等功能模块的空气净化器来处理,此外新风系统对于有效降低室内有害微生物颗粒也是有用的。

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霍尼韦尔 H-Max 空间舱底部用于病毒细菌处理的的紫外灯阵列——图源:自拍

上图中我拆过的霍尼韦尔某款空气净化器底部的四根254纳米波段紫外灯管就是针对有害微生物消杀的,紫外线波长越短,能量越高,消杀能力越强。

2、釜底抽薪——针对污染源的补救/改良/优化措施

2.1、针对人造板造型/家具甲醛散发的补救处理

先说结论:

两个基础知识:甲醛散发的特点——「缓释、长久」;室内甲醛几乎唯一和最主要的长期来源——「常规胶黏剂(脲醛树脂)制作的人造板制品」。
如果能够控制人造板制品的甲醛散发能力,无疑是解决室内甲醛超标效率最高的,釜底抽薪的办法。
如果遇到因为板材质量不够好或者用量太大造成严重超标的情况,选用有效的人造板甲醛清除剂进行涂刷处理是效率很高的方法之一。

2.1.1、甲醛污染的特点与主要来源

我在之前的科普中多次说到,室内最主要和最长久的有机污染物几乎只有甲醛一种,而长期甲醛散发的来源也几乎只有一个,那就是采用常规胶黏剂(脲醛树脂)制作的人造板。质量不够好或者用量较多的情况下人造板会造成持续很多个室内高温季节(南方夏天和北方冬天供暖季)的甲醛污染。

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某房间四年内甲醛浓度变化

上图为我亲自监测的某房间四年之间的甲醛浓度数据变化,第四年夏季依然有轻度超标(测试方法:实验室标准流程的酚试剂分光光度法)。

这就是为什么明明室内常见有机污染物多达数百种,而甲醛始终是名气最大的明星污染物的原因之一,不仅因为其明确的三致作用(致癌致畸致突变),更因为其长到超过一般人想象的持续散发周期。因此针对甲醛污染的处理一直是改善室内空气质量的重中之重。好在甲醛最主要的长期来源我们已经很明确就是脲醛树脂人造板制品,因此如果能够控制人造板制品的甲醛散发能力,无疑是解决室内甲醛超标效率最高的,釜底抽薪的办法。

2.1.2、人造板甲醛污染的控制方法

2.1.2.1、人造板工业控制人造板甲醛散发的历史和方法

2.1.2.1.1、甲醛持久散发的根本来源

古老的人造板是不存在甲醛污染这个问题的,早在三千多年前就已经出现的胶合板一直采用酪素胶、血胶、骨胶、鱼胶等天然生物质胶黏剂制作,甚至直到1940年成都木材综合工厂还在使用猪血胶制作飞机副油箱用的竹席胶合板。日后的木材工业甲醛系胶黏剂三巨头之一的酚醛树脂在1912年才用于木材粘接,1920年当今世界人造板胶黏剂的王者脲醛树脂才被发明出来,1929年开始应用于木材粘接,但直到多年以后德国巴斯夫解决了贮存问题才开始广泛应用于人造板制作,之后就一发而不可收。脲醛树脂胶黏剂因其物美价廉逐渐成为常年占据人造板胶黏剂90%以上的绝对主流用胶。

这个东西什么都好,除了一个小小的缺点——严重而持久的甲醛散发。

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脲醛树脂人造板甲醛长期散发的微观机理(整理自李兰亭、杜官本等老师的文献)——图省事直接拍的很多年前自己的笔记

不过在几十年前,今天谈虎色变的甲醛污染问题相比人们对获取物美价廉的人造板的热情是忽略不计的,也不存在什么E1、E2之类的释放量分级,当时人们对人造板的全部关注都在于物理力学性能上面。

2.1.2.1.2、人造板工厂采用的降醛措施

七八十年代,现代人造板工业重要发源地之一联邦德国等地区一些人造板工艺学领域的专家才开始研究这种让人讨厌的刺激性挥发物。针对脲醛树脂中甲醛释放的基本原理,当时尝试和研发了多种针对人造板工厂制造工艺端的控制措施。

在热压工段之前主要是通过调整尿素与甲醛的摩尔比、添加苯酚/间苯二酚等物质对脲醛树脂进行改性、加入尿素/部分硫化物/聚醋酸乙烯/聚乙烯醇/淀粉/乌诺托品/之类甲醛捕捉剂、调整施胶木材单元含水率、改变热压曲线、尝试不同种类的固化剂用量、在固化剂中加入氯化铵等等手段,在不明显降低物理力学强度的前提下降低成品的甲醛散发;

在热压之后的裸板阶段,除了改变堆放养生方式以外,一方面是通过喷洒热尿素溶液或氨水来快速降低甲醛,一方面是开发了类似于VERKOR法(后来的FD-EX法)、RYAB法(瑞典专利)等氨处理装置来对成品板材进行后期处理。这些方法都能在短时间内使得板材的甲醛散发大幅降低30%~50%,但效果并不能长期保持,一段时间之后会有不同程度的回弹,不过在快速降低裸板前期高烈度甲醛散发方面的效果是极为明显的。

此外,日本也尝试了分别用尿素/盐酸羟胺/亚硫酸钠等多种硫化物处理成品胶合板,也取得了明显的抑制效果。

当然,对裸板进行油漆涂装或压贴预油漆纸/三聚氰胺等浸渍纸或单板/PVC等表面装饰材料的方式也能从物理角度来大幅降低裸板的前期甲醛散发。

2.1.2.1.3、当前针对成品家具板材的甲醛抑制方法

药剂类方法中目前效果比较明显的是「反应型人造板甲醛清除剂」,这是延续上述早期德日相关工艺并逐渐改良至今的方法。当前短期和长期控制效果相对比较好的多以乙烯脲等甲醛捕捉剂为主原料,通过和能够渗透接触到的游离甲醛反应生成其他稳定化合物的方式来快速降低家具板材的前期高烈度释放,使室内空气甲醛浓度能够短时间内降至国标允许浓度以下,缩短空置时间,毕竟租房子还是太贵了。同时因为这些生成物一定程度上由内而外的填塞了部分板材内部空隙,对内部甲醛的后期散发通道构成阻碍,从而带来了后期的持续影响,降低了反弹的烈度(坦率的说这条是我基于相关理论的个人推测,条件所限无法亲自进行实验验证,有条件的老师可以采用压汞法等对此进行测试验证)施工得当的话,无论短期还是长期来看,效果还是可以比较明显的(对照未处理板材)。

东北林大刘玉/沈隽老师对甲醛捕捉剂处理刨花板的效果曾经做过量化测试,显示其6小时甲醛去除率为66.67%。我自己的测试也表明其短期控制效果是极为明显的,但时间久了会反弹到什么程度,到底有没有实际的使用价值呢?目前学界对于长期效果的研究非常缺乏,于是多年前我自己进行了一些持续时间半年至四年的长期跟踪对照测试:

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从2015年11月持续到次年6月高温季对照组和测试组人造板试件的散发能力差异——自测

上图中测试件均为同一张E2级中密度纤维板裸板上切掉边缘部分之后切割的形状尺寸完全一致的小块人造板,测试方法为干燥器法,时间跨度为从2015年11月17日~次年6月29日。绿色为未处理裸板,绿色和红色为分别采用了不同品牌人造板甲醛清除剂同剂量饱和处理后的表现。可以看到三组试件的初始散发能力相差并不大,经过处理后的瞬间蓝色/红色组的短期散发就降到了极低的程度,随着药剂效果的衰减以及尤其是环境温度的增长,三组试件的甲醛散发都逐渐上升,但即使在次年6月份的高温天气下,红色组处理过的板材甲醛散发量也显著低于未处理组以及另一种甲醛清除剂处理组。

甚至在四年之后我复测了三组试件,红色组的散发量依然低于其他组,当然这时候板材整体的散发都已经很低了。

这些测试表明两个结论:

1.有效的人造板甲醛清除剂处理可以在短时间内极大降低板材的甲醛散发烈度,即便上述测试用到了地狱难度的E2级纤维板裸板;
2.有效的人造板甲醛清除剂可以带来相对同种未处理板材长期的甲醛抑制能力,并非都是智商税产品。

事实上,早期此类产品在国内技术研发方面的领军人物之一就是北京林业大学木材科学与技术领域罗文圣教授,真正的行业内科班专家。虽然现在给各种网红除醛产品背书的名牌大学教授越来越多了,但在我心目中真正具备人造板工业专业背景的去开发针对成品家具人造板甲醛清除剂的还只有他一个。虽然后来因为不善于营销市场销售不景气等原因相关产品已经停止了面向C端的售卖多年,罗老师的精力更多用到了木材阻燃剂的开发,但他在这个领域的贡献始终是值得相关行业铭记的。

所以,如果遇到因为板材质量不够好或者用量太大造成严重超标的情况,选用有效的人造板甲醛清除剂进行涂刷处理是效率很高的方法之一。

不过目前为止我还没有遇到过堪称完美的产品,因为效果好的往往有各种毛病,比如容易造成五金件锈蚀、边部吸水膨胀封边条脱落、板材翘曲开裂等问题。副作用小的经实际测试很多短期效果及长期控制能力又不理想,因此使用之前需要做好收益与风险的平衡,使用中操作要谨慎,尽量避免家具损伤。

此外,采用其他成分/技术的如光催化/生物酶/二氧化氯之类的产品,我也做过不少测试,实际表现有好有坏,因无法确定其真实成分是否和说明书一致,这里不做深入探讨。理论上说光催化类产品在一定时间内是会对甲醛以及其他有害物均有一定程度的处理能力的,但控制能力和持续时间不一而足,具体技术原因因为某些问题这里不便于细说,有兴趣深入探讨的朋友可以线下交流;生物酶等(如果成分为真)产品即使在短期内效果也不是很让人满意,对这些东西东北林业大学沈隽/刘玉老师等也有大量的量化测试研究,我自己也做过一些,这里不做赘述,有兴趣的可以扩展阅读两位老师关于人造板甲醛散发控制的相关专著和论文。

2.2、烘烤排风法的理论与实际效果/正确操作方法

烘烤排风法,这是真正写入研究生教材的板材有害物控制方法,简单说就是通过高温及良好通风来快速散发板材前期的游离甲醛和苯系物/VOCs之类其他气态挥发物。原理涉及较多传质扩散方面的理论这里不做赘述,常见的所谓“闷放法”也是属于烘烤排风法的粗糙应用之一。这里我简单说一下这种方法在新房新家具环境下的应用及注意事项吧。

2.2.1、操作方法

个人建议:

高温季一直保持通风,低温季间歇加热通风(建议在实际操作中加热温度不超过40℃,封闭加热时间控制在八小时以内,加热后通风时长在半小时以上,然后持续循环)

相关研究:

加热温度方面,吕阳老师等以TVOC为对象进行了量化研究,因为在不同温度下TVOC的有效扩散系数不同(比如45℃下为23℃的55.7倍),因此理论上是温度越高效果越好。但实际上我们需要考虑高温对建材形状和物理力学性能的负面影响,所以建议最高温度不要超过45℃

加热后通风量方面,一定程度内通风量与空气中TVOC浓度成反比,但当换气次数达到6次每小时以上时,烘烤后通风3小时室内空气中TVOC浓度将不再随换气次数增加而改变。结合能耗因素综合考虑,吕杨老师等研究认为,若通风时间在4小时以上时选择换气次数为3次每小时比较理想

2.2.2、效果与局限

主要作用是快速降低甲醛、苯系物及其他VOCs之类化学污染物的前期高烈度散发,但无论理论还是我的实际测试都表明,对于甲醛的长期散发影响是很有限的,相对高质量人造板甲醛清除剂处理来说后期反弹力度通常还是比较大一点。但对于甲醛之外的那些本身不会长期高释放的苯系物/VOCs之类效果还是很好的。

关于这方面的扩展阅读可以进一步参考哈尔滨工业大学刘京、大连理工大学吕阳等老师的研究。

2.3、实木家具污染来源/特征及正确应对

2.3.1、常规全实木家具

实木家具(此处只讨论全实木家具,涉及人造板构件的请参照上面人造板相关处理内容)除极少见的廉价实木强化(特指脲醛树脂真空浸渍强化)改性材料及采用酚醛树脂胶黏剂制作的重组木/竹类材料之外,一般而言并不存在严重的和长期的甲醛污染,因为即便是指接材/集成材等不那么原教旨主义的实木材料,其粘接用胶量比起同体积任何一种人造板(无胶人造板除外)来说都可以忽略不计。全实木家具前期主要污染来源是溶剂型油漆/木蜡油之类表面涂装造成的,对于这些有害物来说较高的温度结合良好通风是最简单有效的手段。但需要注意木材内部含水率变化造成的可能的形变/开裂等问题。

2.3.2、饰面橡胶木全实木定制家具

这里有必要特别讨论一下现在越来越多见的橡胶木制品的甲醛污染问题。橡胶木作为取之不尽用之不竭而且物美价廉的低端可再生木材原料之一,储量和成本/价格优势都是比较明显的,应用也越来越广。对于未饰面的原初状态橡胶木制品来说,其污染特征和处理方法同上部分全实木家具一样。但现在很多的橡胶木定制家具都在橡胶木指接实木板外层压贴了浸渍纸,那么常规三聚氰胺浸渍纸带来的甲醛散发依然会造成前期大约一年内高温季的甲醛散发,处理方法参见人造板部分。更严重的是在浸渍纸下还有一层科技木接拍板这种结构的橡胶木实木定制板材,因为成本及产量原因,这层科技木薄木/薄单板极少会用到无醛科技木,基本都是常规脲醛树脂科技木。科技木的制作工艺决定了其用胶量显著高于其他人造板,因此加上表层常规三聚氰胺浸渍纸两者的甲醛散发,我们测到过一些这类结构的橡胶木实木板材前期严重的甲醛释放,对此需要引起关注,不能因为其本质是实木就掉以轻心,最好也依照人造板甲醛控制方法进行前期处理。

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越来越多的科技木饰面应用——图源:自拍

2.4、软体家具(沙发与床垫)污染问题与应对

2.4.1、沙发

沙发的主体框架通常还是以硬杂木等全实木为主材料,污染问题不大。箱体某些部位可能会用到人造板,但一般用量不大,不是主要的污染源。沙发的污染来源更多是海绵等填充材料本身原料质量问题造成的有害物挥发、粘贴成型用到的溶剂型胶黏剂、以及皮革等表层材料加工工艺化学残余物的散发。我几年前在成都测到过仅靠一套沙发就让空荡荡的房间甲醛超标三倍以上的情况,移除之后立马降到合格线以下,气味表现也非常明显,显然当时TVOC数值也应该是很高的。

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沙发中污染物的主要来源之一——油性胶黏剂在造型工艺上的大量应用——图源:自拍

对于沙发来说,拆开晾晒或处理内部材料是很难操作的,因为不容易复原,往往造成家具损伤。所以很难有更好更快的补救措施,烘烤排风算是一种吧。但由于内部多孔材料的吸附脱附问题,表层皮革等的阻碍,导致对于沙发的通风散味效率一般都远低于其他家具。因此如同人造板制品一样,购买时就选择更环保的产品才是性价比最高的手段,预防为主!买回来发现问题较大就多通风吧。

此外部分沙发同汽车座椅一样,可能存在随时间流逝反向增长的有害物乙醛,这个就更难办了,除了前面说过的针对室内空气改良的通风/新风/部分净化器之外当前并没有更好的针对污染源本身的应对办法(或者说我尚未发现)。

2.4.2、床垫

床垫中需要高度关注的重污染源是采用脲醛树脂制作的廉价硬质椰棕床垫,通常能在前两三年的高温季造成高烈度的甲醛散发,解决方法是物理移除——也就是能扔多远扔多远。

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造成严重甲醛污染的脲醛树脂硬棕垫的表面结构状态——图源:自拍

我在下面的专栏文章中简单描述了这类棕垫的识别特征和方法,简单概括一下就是廉价(多在600元以下或作为买床的赠品存在)、质感超硬以及明显的刺激性气味,有兴趣可以扩展了解一下:

SUNNY CHAN:棕床垫都有毒?NONONO,你可别扔错了!

2.5、针对部分非主流污染源应对的补充说明

2.5.1、建材/风水石等的造成的放射性氡问题

可使用inspector等电离辐射测试仪对可疑石材等进行测试,若情况严重建议直接物理移除。

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美国 inspector 便携式电离辐射测试仪——图源:自拍

2.5.2、厨房油烟

厨房油烟是多环芳烃的主要来源,而多环芳烃是致癌物聚居区,建议选用效果好的油烟机并在烹饪时保持运行。此外多层小区住户油烟还会通过公用烟道进入室内,建议检查油烟机是否配置止逆阀。

2.5.3、卫生间/猫砂盆等带来的氨等污染物

注意保持卫生,及时清洁。来自下水管道的外部污染请及定时检查管路水封/法兰等是否正常,以堵为主。

2.5.4、空调系统微生物

建议及时清洁蒸发器/中央空调集水盘等部位。常用挂机建议选用带高温自洁功能的空调,目前美的/格力等都有带此类功能的产品,可以最方便有效的解决这个以前操作起来极为困难的污染问题。

2.6、物理移除大法的正确使用

对于严重的污染源(如软包全裸纤维板床头柜/劣质软硬包装饰板材/劣质硬棕垫/常规中密度纤维板基材吸音板/肉红色花岗岩之类比较恐怖的东西)或其他补救处理成本高于购买成本的污染源,我通常建议直接扔

3、人居环境净化技术新动向及未来展望

3.1、家电类解决方案

类似于美的“全屋智慧空气解决方案”等集成了多参数空气质量实时监测与多功能模块组合主动调控的全屋空气智能解决系统,是家电领域现在以及未来针对室内整体空气环境改善的主流模式之一。

传统的家电领域对空气质量进行补救优化主要是依靠各自独立的新风设备(甲醛/VOC/二氧化碳浓度等控制)、空调系统(温度调控)、净化器(颗粒物等处理)、除湿机/加湿器等(湿度调节)等常见家用电器来进行,涉及到很多的终端设备的安装和运行维护,尤其是在房间构成复杂的场景下,安装和使用难度变得更大,然而实际效果及协同性、操作便捷性都往往变得更低。如何将以上各种电器集成在一个系统中,对室内各项环境相关指标进行集中监控,并根据各项监控指标的实时数据进行同步调控,已成为当下绿色建筑等学科领域的重点研究对象。

其实早在多年以前重庆大学等研究机构就针对这个问题,研发了基于焓差控制、多参数污染物浓度控制和热湿参数控制等三种控制技术的多参数动态新风控制系统,并在武汉朗诗绿街、浙江湖州布鲁克IAQ实验保障房等典型绿色建筑项目中进行了早期应用。

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朗诗绿街——国内绿色建筑落地的重要代表之一(图源:百度-侵删)

但这些技术一直定制化的应用于绿色建筑中,并没有变成成熟快捷可购买的成套家电应用体系,绝大多数的普通消费者难以享受科技的便利。我作为一个二十多年的资深科幻迷,对未来居住空间的各种功能设想也是从未停止的。从斯坦利罗宾逊到布雷德伯里,很多优秀科幻小说家呈现的人类未来居住场景都曾给我留下过深刻的印象,也一直都想要早日实现对人居环境安全的集中智能控制。

针对这个问题,最近的一个可落地的解决方案是家电领域世界级巨头美的新推出的“全屋智慧空气解决方案”,具体场景实现是依托核心设备美的领航者Ⅲ全季候中央空调,通过在全季候空气管理(对温湿度等参数进行监测调控提升环境供舒适度)以及全屋空气定制(通过新风/净化/消杀等功能模块的有机集成实现洁净空气)两个角度共同发力,来一站式解决复杂空间、复杂季候、复杂环境下居住空间面临的各种问题,算是帮我完成了多年以来对理想人居环境的部分构想,是普通消费者也可以相对低成本低难度实现绿色建筑空气管理模式的。

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美的“全屋智慧空气解决方案”功能示意

更详细的内容可以参考阅读我下面专门讨论这个系统的文章:

SUNNY CHAN:科幻照进现实——看美的领航者三代中央空调如何领航全屋环境舒适度与空气质量安全

其他厂商如海信的“五维空气管家”战略与“智慧空气家”系统、海信中央空调健康空气主动管理系统、海尔三翼鸟绿色智慧建筑解决方案、全屋空气解决方案、AI墅居气候系统等智慧家电体系等等也都有类似的解决方案,我在下面链接中有专门写到过,有兴趣可以移步扩展阅读,这里不再赘述:

AWE 2023 都有哪些看点?

3.2、光催化技术PRO/PLUS版

虽然当前受限于某些关键技术瓶颈我个人并不很看好光催化技术在室内空气净化方面的实际应用,但毋庸置疑的是:以光催化为代表的高级氧化技术是极少能够真正几乎无差别广谱净化各种有机有害物的处理手段。在不需要考虑光源能量对人的损伤以及催化剂失活后的回收再生难度的前提下应用效果极好,甚至可以解决常规净化手段无法处理的问题(典型案例是西昌卫星发射站肼类废水的处理)。我非常期待在催化剂活性保持及量子效率提升两个方向的技术能早日取得突破性进展,那样以后搭载高效光催化模块的净化/消毒杀菌类电器或者表面烧结/涂装光催化材料的室内建材等的广泛应用将是针对室内外多种环境污染的高效广谱解决方法;

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纳米二氧化钛粉体——图源:自拍

3.3、生物酶PRO/PLUS版

虽然当前生物酶技术在人造板甲醛清除等方向的实测效果十分弱鸡(详见东北林大沈隽/刘玉老师的量化测试),时效性也很难解决,但理论上生物催化剂是有着理应比其他类型催化剂更高效的优势,目前用在垃圾站恶臭气体污染处理等方向其实已经很成熟,但用于室内环境这块目前还是受限良多。期待这方面能够早日取得更好的技术突破吧;

3.4、低温等离子技术PRO/PLUS版

低温等离子净化技术理论上应该是相比光催化等其他高级氧化技术在环境净化领域更早能有更成熟应用的技术,拭目以待!

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某净化器内部的小型低温等离子模块——图源:自拍

3.5、催化氧化法

贵金属(Pt/Pd/Ag/Au等)负载型催化剂或一些高性能非贵金属催化剂(如锰系的MnO2/Mn3O4及钴系的CoO等)对甲醛等有害物具有较高的催化氧化活性,目前已经有一些产品在应用。催化氧化技术优势很多,但原料成本、制备成本、抗环境扰动能力(高温/低湿等)、对水分子的优先吸附、常用载体的高亲水性等都对商业应用及实际净化效率造成了一些阻碍。期待未来进一步的技术发展。

4、总结:针对整体空气质量及具体污染源我们可操作的方法小结及推荐优先度排序

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[29]我自己以及北京福瑞诺和科技有限公司于敬/李欣同学在以往工作中的相关测试数据

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