甲醛是一种有刺激性气味的有毒气体，因其来源广、毒性大、污染时间长等特点，成为室内环境的主要污染物之一^[1]。居室内甲醛主要来自装修采用的木质人造板材，随着人造板的大量使用，其所释放的甲醛已经越来越受到人们的关注^[2]。研究认为，板材中甲醛的释放规律较为复杂，受温度、湿度、换气率及板材自身特性等多种因素的影响。近年来，一些学者开始尝试采用实验或模拟的方法来研究人造板甲醛的释放特性^[3-9]。然而，由于影响因素众多，作用机制不明确，对人造板的甲醛释放规律尚缺乏系统深入研究。

本文选取室内装饰材料中最具代表性的细木工板，采用气候箱模拟室内环境，研究细木工板在室内环境中甲醛的释放特性及规律，分析探讨温度、湿度、换气率等因素对于甲醛释放的影响，为室内甲醛污染的源头防治提供理论支持。

1 实验设备与方法 1.1 仪器

采用容积为1 m³的海纳特QWH-1000恒温露点气候箱^[10]，产品符合气候箱测试甲醛的国家相关标准^[11]。通过调节箱内温度、相对湿度和换气率，可以真实模拟室内气候环境。箱体内壁由不吸附甲醛的不锈钢材料组成，箱内装有空气循环装置，确保箱内温度、湿度均匀一致。

仪器选用双光束紫外/可见光分光光度计(北京瑞利分析仪器公司UV-2601)，通过测量甲醛溶液吸光度的变化，计算出甲醛浓度。

1.2 样品的制备与处理

选用市售细木工板。依据甲醛测试国家标准^[11]，将板材裁剪成表面积1 m²的规格，并将其周边榫槽部分用铝箔进行密封，以减少板材周边暴露部分甲醛释放对实验的影响。

1.3 实验方法

将板材固定在气候箱中间的不锈钢支架上，板材的表面与空气流动方向平行。根据气候箱的调节范围和研究需要，本实验环境温度分别设置为15、18、21、24、27和30℃，相对湿度设置为30%、40%、50%、60%、70%和80%。换气率分别设置为0.25、0.5、1和1.5次/h。待气候箱内甲醛浓度达到平衡后，打开采样装置气泵开关，采样流量设定为2 L/min，采样时间为50 min。采样结束后，应用《空气质量甲醛的测定乙酰丙酮分光光度法》(GB/T15516-1995)^[12]，对气候箱内的甲醛浓度值进行测定。

2 结果与讨论 2.1 温度对甲醛释放的影响

当换气率为1次/h时，不同湿度条件下，甲醛平衡浓度与温度的关系曲线如图 1所示。

在不同的相对湿度下，升高温度都会显著促进细木工板中甲醛的释放。采用一阶指数函数对数据进行拟合，模拟曲线与实验数据符合度较高，相关系数均超过0.98。当湿度为50%，甲醛浓度随温度的变化曲线为：C=-0.006 09+ 0.008 51e^{0.079 T} (R²=0.99)。分析认为，温度升高会加速板材内甲醛的传质过程，同时改变板材内部的原有孔隙结构，使甲醛以更快的速率释放到环境中。另一方面，温度升高还会导致板材内部胶黏剂等含醛物质发生化学反应，产生一部分甲醛^[13-14]。由图 1可以看到，由于细木工板甲醛含量较高，在本实验环境下，甲醛随温度的升高其浓度不断增大。但当环境温度超过27℃，湿度大于70%后，甲醛释放增加量随温度升高趋于平缓。分析认为，在高温高湿下，甲醛的释放速率已接近某一极值，其浓度随温度、湿度增加的幅度逐渐减小。

2.2 湿度对甲醛释放的影响

换气率为1次/h，在不同环境温度条件下，甲醛平衡浓度与相对湿度的关系曲线如图 2所示。

在不同温度下，甲醛平衡浓度均随着相对湿度增大而增大，在实验范围内曲线并无平缓趋势。当温度超过18℃，湿度超过60%时，从曲线趋势可见，甲醛迁移和扩散速率均明显加快。数值拟合表明，不同温度下甲醛的平衡浓度与相对湿度均符合一阶指数关系。当温度为24℃时，以湿度为自变量H，甲醛浓度为因变量C，其变化符合指数曲线规律，C=-0.019 51+ 0.030 3e^{1.615 H} (R²=0.99)。分析认为，湿度增大会影响板材中甲醛的扩散和迁移速率。湿度与温度类似，湿度增加会加快甲醛分子从板材到空气的迁移过程，板材吸湿膨胀也将改变原有的空隙结构，会加快传质过程，促进甲醛的释放。此外，当相对湿度较高时，细木工板中固化的脲醛树脂会发生水解产生新的甲醛，同时大量的水分子也会加速甲醛的脱附速率^[15]，导致甲醛平衡浓度的升高。

2.3 换气率对甲醛释放量的影响

当温度为24℃、湿度为50%时，改变换气率N，得到不同换气率条件下甲醛平衡浓度的变化曲线。N=1.5，1，0.5，0.25次/h时的甲醛平衡浓度如图 3所示。

甲醛的平衡浓度随着换气率的提高迅速降低。增大换气率可以快速排出含甲醛浓度较高的室内空气，通过通风稀释作用降低甲醛浓度。此外，实验表明，在较高的换气率条件下，甲醛达到平衡浓度的进程加快。这是由于甲醛浓度的降低会加速传质过程，使室内的甲醛以更快的速率达到一个较低的平衡浓度。

3 结论

温度升高能促进细木工板中甲醛的释放，温度与甲醛浓度符合指数关系。当环境温度超过27℃，湿度大于70%以后，甲醛释放增加量随温度升高趋于平缓。提高相对湿度会促进甲醛的释放，当湿度超过60%时，甲醛迁移和扩散速率均明显加快。提高换气率会降低室内甲醛的平衡浓度，并减少甲醛达到平衡浓度所需的时间，因此加强通风将有助于降低室内甲醛的浓度。