酚醛树脂和脲醛树脂板材对室内装修甲醛暴露水平分析
刘利亚1, 周贻兵1, 李磊1, 潘川2, 张卫国1     
1. 贵州省疾病预防控制中心卫生监测检验所;
2. 贵州省荔波县疾病预防控制中心
摘要: 目的 探讨以酚醛树脂和脲醛树脂为胶粘剂的人造板材装修后室内甲醛的暴露水平。方法 根据装修时使用人造板材种类分成酚醛树脂板材组 (A组)、脲醛树脂酚醛树脂板材混合组 (B组) 和脲醛树脂板材组 (C组), 在装修完工后15 d内完成第1次监测, 以后每月对应时间监测1次, 共7次。甲醛测定方法为《居住区大气中甲醛卫生检验标准方法分光光度法》(GB/T16129-1995)。结果 A组 (0.084±0.040 mg/m3) 与B组 (0.195±0.278 mg/m3) 和C组 (0.494±0.559mg/m3) 经t检验差异有统计学意义 (P < 0.05);C组至第7次监测 (183 d) 甲醛浓度仍处于较高水平 (0.118±0.14 mg/m3); B组和A组分别在第5次 (122 d) 和第3次 (60 d) 室内甲醛降低到国家标准值以下。结论 装修时大量使用脲醛树脂板材可引起室内甲醛暴露水平的升高。
关键词: 居室空气     甲醛     暴露水平     板材粘合剂    
Analysis on Level of Formaldehyde Exposure to Phenolic Resin Material and Urea Formaldehyde Resin Material in Housing Renovation
Liu Liya1, Zhou Yibing1, Li Lei1, Pan Chuan2, Zhang Weiguo1     
Abstract: Objectives To discuss the level of formaldehyde exposure in housing renovation while using phenolic resin material and urea formaldehyde resin material as adhesives. Methods Based on the kinds of adhesive materials used, the study was classified into three groups:phenolic resin (group A), mixed urea formaldehyde resin and phenolic resin (group B), and urea formaldehyde resin (group C). The monitoring started from the 15th day after the renovation being completed and monitored every month for 7 times. The concentration of formaldehyde was determined by spectrophotometry (GB/T 16129-1995). Results The Results of group A (0.084±0.040 mg/m3), group B (0.195±0.278 mg/m3) and group C (0.494±0.559 mg/m3) were significantly different by t-test (P < 0.05). The level of formaldehyde in group C was higher on the seventh monitoring day (183 days; 0.118±0.14 mg/m3); the level of formaldehyde in group A and group B came to the national standards at 122 and 60 days after renovation, respectively. Conclusions Excessively using urea formaldehyde resin material as adhesives could cause a higher level of formaldehyde exposure.
Key words: indoor air formaldehyde     exposure level     adhesives    

甲醛是家庭装修过程中最主要的室内空气污染物,长期接触超标剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病、妊娠综合症、新生儿体质降低,甚至引起鼻咽癌。高质量浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害,是公认的变态反应源,也是潜在的强致突变物之一[1]。居室装修后室内甲醛主要来源于装修和家具使用的以醛类聚合树脂为黏合剂的大芯板、颗粒板、胶合板、中密度板等,在遇热、潮解时释放甲醛[2]。板材中甲醛的衰减周期较长,通常为3~15年,目前我国室内空气卫生标准规定甲醛在居室空气中的限量为0.08 mg/m3[4]。脲醛树脂因具有生产成本低,黏合性良好等优点,目前被各类人造板材、家具、泡沫塑料制品等广泛应用[3]。酚醛树脂因生产工艺和使用成本相对较高,目前用酚醛树脂作粘合剂板材家装使用较少。为了解不同类型胶粘剂板材装修后室内甲醛的暴露水平,根据装修选材要求挑选贵阳市不同装修质量的居室24户,分3组进行甲醛暴露水平监测,以便在装修过程中对甲醛的防控提供参考依据。

1 材料与方法 1.1 主要试剂与仪器

甲醛 (HCHO,天津科密欧化学试剂厂);4-氨基-3联氮-5巯基-1,2,4-三氮杂茂 (AHMT,东西仪器科技有限公司);氢氧化钾 (KOH,国药集团化学试剂有限公司);高碘酸钾 (KIO4,上海试剂二厂);硫代硫酸钠 (Na2S2O3 ·5H2O, 国药集团化学试剂有限公司)。722分光光度计 (上海菁华科技仪器公司);空气采样器 (流量范围0~2 L,盐城鑫宝科技有限公司);气泡吸收管 (有5 mL和10 mL刻度线,盐城鑫宝科技有限公司)。

1.2 样本来源和分类标准

监测样本来源于贵阳市二城区2009年4月—2012年9月由贵阳山风装饰工作室承接的家装工程。为尽量减少环境条件对监测结果影响,选择监测时段为每年4—10月,将木工板用量在32~35张 (居室面积统一折算成120 m2后测算)、居室墙面装修为内墙漆、客厅装修为地砖、卧室地面装修为实木地板、外购家具未装填、新装修无人入住为条件,筛选24户人为分成3组。A组使用以酚醛树脂为胶粘剂的板材,价格约在180~210元/张;B组使用脲醛树脂板材 (25±2) 张,酚醛树脂板材 (10±2) 张;C组使用以脲醛树脂为胶粘剂的普通板材,价格约70~90元/张。监测前对拟监测对象装修使用板材质量、使用数量进行确认并实地测量,装修完工后15 d内第1次采样,气温范围为16.9ºC~28.7ºC,湿度范围为53.6%~80.1%。首次采样后每个月对应时间采样1次,共监测7次。

1.3 测定方法与评价依据

按照《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325-2010)[5]要求采样、检测和对居室内甲醛监测结果进行评价。

1.4 质量控制

1.4.1 采样

采样前对采样员进行采样程序和采样技术培训,并按规定的时间进行采样,提前通知户主在采样前提前2 h关闭门窗,按规范要求选择采样点和采样房间,采样前用皂膜流量计校准空气采样泵,防止使用过程中因意外因素引起流量误差而导致的采样误差,每个采样点平行采样并作室外空白对照,填写好采样记录。

1.4.2 分析

在检测工作开始前对AHMT分光光度法[6]实施比色法的质量控制程序,对甲醛空气样品、加标空气样品 (加标量为0.45 mg)6 d内6批平行样测定,用总标准差检验测定结果的精密度。总标准差 (s) 若小于其各自浓度的5%(W) 表示精密度符合要求[7]。用总平均回收率置信限R/d评估测定的准确度 (R为平均回收值,d为预期回收),若0.95≤R/d≤1.05时表示合格,即方法的回收率在95%~105%[7]

1.5 统计分析

应用SPSS 11.5统计学软件,不同装修质量组均值之间的比较采用t检验。

2 结果 2.1 测定方法的精密度和准确度测定

由甲醛样品和加标甲醛样品的批内、批间均方求得总标准差均小于各自测定浓度的5%(W)[5],测定的精密度可被接受。回收值R=4.32,根据空气样品中甲醛的质量浓度C1=1.24 μg/mL;加标用甲醛标准溶液质量浓度C2=300 μg/mL;加标用甲醛标准溶液体积V1=1.5 mL;加标取用空气样品的体积V2=98.5 mL,求得预期回收d=V1(C2-C1)/(V2+V1)=4.48。准确度的可信限R/d=0.96,样品测定的准确度已达到要求[7](表 1)。

表 1 方法精密度和准确度测定结果 (μg/mL)
项目均数 (X)质量浓度均数的5%值 (W)总标准差
(st)
回收值 (C2)-(C1)
(R)
预期回收
(d)
准确度可信限
(R/d)
试样 (C1)1.240.060.054.324.480.96
加标样品 (C2)5.560.280.17

2.2 脲醛树脂组 (C组) 甲醛质量浓度测定

C组第1次监测室内甲醛结果范围为0.128~1.64 mg/m3,结果均值 (0.512±0.66) mg/m3,最大超标值是国家标准的20.5倍,最小超标值是国家标准的1.6倍,室内甲醛质量浓度显著高于B组和A组。与B组和A组数据均值间比较差异有统计学意义 (t值分别为5.15、6.39,P<0.05)。C组第1次~第4次监测8户室内甲醛均超标,组内各批次间差异无统计学意义 (P>0.05)。第5次室内甲醛有明显下降趋势,与第1次比较差异有统计学意义 (P<0.05),第5次~第7次组内各批次间差异无统计学意义 (P>0.05)。至第7次监测 (183 d) 甲醛质量浓度仍处于较高水平 (0.118±0.14 mg/m3),最大超标值仍是国家标准的11.3倍。B组和A组分别在第5次 (122 d) 和第3次 (60 d) 室内甲醛能降低到国家标准值以下。

2.3 混合组 (B组) 甲醛质量浓度测定

B组第1次监测室内甲醛结果范围为0.078~0.643 mg/m3,结果均值 (0.24±0.32) mg/m3,甲醛质量浓度显著低于C组第1次甲醛监测结果,数据均值间比较差异有统计学意义 (t值为5.15,P<0.05),最大超标值是国家标准的8.04倍。B组内第1次~第4次监测甲醛质量浓度范围 (0.24±0.32~0.22±0.30 mg/m3),组内各批次间差异无统计学意义 (P>0.05),至第7次监测室内甲醛有明显下降趋势,仅有1户室内甲醛质量浓度超标,超标量是国家标准的4.19倍,第1次与第7次监测结果均值间比较差异有统计学意义 (P>0.05;表 2)。

表 2 不同装修材质室内甲醛测定结果
监测次第
(次)
脲醛树脂组 (C组)酚醛树脂+脲醛树脂组 (B组)酚醛树脂组 (A组)
$\overline x $±s
(mg/m3)
超标率
(%)
$\overline x $±s
(mg/m3)
超标率
(%)
$\overline x $±s
(mg/m3)
超标率
(%)
10.512±0.66100.00.24±0.3287.50.034±0.03612.5
20.432±0.59100.00.20±0.2975.00.014±0.02212.5
30.403±0.45100.00.18±0.3050.00.005±0.0160
40.310±0.41100.00.22±0.3050.00.005±0.0120
50.274±0.2887.50.11±0.2225.00.005±0.0110
60.237±0.2375.00.099±0.1125.00.005±0.0130
70.118±0.1475.00.022±0.0612.50.005±0.0100
注:0.005 mg/m3为测定方法最低检测质量浓度的1/2,当测定结果小于方法最低检测质量浓度0.01时,按1/2参加统计

2.4 酚醛树脂组 (A组) 甲醛浓度测定

A组第1次监测室内甲醛结果范围为 (0.005~0.122) mg/m3,结果均值 (0.034±0.036) mg/m3室内甲醛质量浓度显著低于B组和C组,数据均值间比较差异均有统计学意义 (P<0.05),8户室内甲醛浓度仅1户超标,且超标量不大,是国家标准的1.53倍,第3次监测 (第60 d)8户室内甲醛浓度均能降低到标准值以下 (表 2)。

3 讨论

脲醛树脂的原料是尿素和甲醛,因具有资源丰富、工艺简单、生产成本低、胶接性和耐水性好、胶层无色等优点,是生产各类人造板材的主要胶粘剂,目前该类板材在家装市场占有率达80%以上[3],以脲醛树脂为胶粘剂的人造板材,其释放特点是潮解后或室温超过20℃时分解成游离甲醛,是造成室内甲醛污染的主要原因。近年来市场上所销售的具有低甲醛释放以酚醛树脂为胶粘剂的人造板材,由于其固化温度高、生产效率低、工艺复杂、生产成本相对较高、耐水性良好等特点,多用于室外装饰面板。而超低甲醛释放的脲醛树脂胶粘剂及其人造板还处于研制阶段,尚未形成工业化规模生产,很大程度限制了其广泛应用[8]

脲醛树脂组室内甲醛暴露水平显著高于混合组和酚醛树脂组,甲醛的平均质量浓度水平在装修完工后第1次监测最高,是混合组的2.55倍,酚醛树脂组的13.4倍,各组均值之间比较差异有统计学意义 (P<0.05)。经过连续7次监测室内甲醛有较大幅度的降低,但脲醛树脂组8户居室室内甲醛仍然全部超标。混合组监测结果表明,随着脲醛树脂板材用量的减少,室内甲醛与脲醛树脂组比较有明显下降,其降幅为2.59倍。酚醛树脂组全部使用了以酚醛树脂为胶粘剂的板材,装修后室内甲醛质量浓度处于较低水平,91 d后室内甲醛均能降低到国家标准值以下。分析酚醛树脂板材甲醛质量浓度低于脲醛树脂板材的原因,可能是酚醛树脂甲醛和苯酚的摩尔比在0.6~0.8间,苯酚的摩尔数大于甲醛,反应时苯酚会过剩, 而不会增加游离甲醛的数量, 同时酚醛树脂板材的热压时温度较高, 且热压时间长, 理论上酚醛树脂板材装修后只有在室温50℃以上甲醛才会释放, 符合室内使用要求[8]

综上, 居室装修中大量使用以脲醛树脂为胶粘剂的人造板材, 是引起室内装修甲醛污染的因素之一。因室内甲醛的释放、扩散是个十分复杂的过程, 甲醛污染程度与房屋的朝向、温度、季节、湿度和大气压都有关系, 提示居室甲醛的释放需要较长期的一个过程[2]。因此, 在装修时合理控制以脲醛树脂为胶粘剂的板材使用量是有效控制居民装修室内甲醛污染的有效措施。

参考文献
[1] 刘利亚, 王娅芳, 周昌, 等. 居室装修后甲醛的污染水平与控制措施分析[J]. 环境卫生学杂志, 2012, 2(6): 271–273.
[2] 姚孝元, 王雯, 陈元立, 等. 中国部分城市装修后居室空气中甲醛浓度及季节变化[J]. 环境与健康杂志, 2005, 22(5): 353–355.
[3] 刘凤杰, 宋彦梅, 衣守志. 脲醛树脂粘合剂中低甲醛释放研究进展[J]. 天津化工, 2004, 18(5): 4–6.
[4] 中华人民共和国卫生部. GB/T 18883-2002室内空气卫生质量标准[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2002.
[5] 中华人民共和国卫生部. GB 50325-2010民用建筑工程室内环境污染控制规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2002.
[6] 中华人民共和国卫生部. GB/T 16129-1995居住区大气中甲醛卫生检验标准方法分光光度法[S]. 北京: 中国标准出版社, 1995.
[7] 张卫国, 付家华, 张明时. 气相色谱法测定保健用品中甲醇含量[J]. 中华预防医学杂志, 2001, 35(1): 61–62.
[8] 李美玲, 齐暑华, 齐海元, 等. 酚醛树脂加成固化的研究进展[J]. 中国胶粘剂, 2010, 19(9): 55–57.

中国疾病预防控制中心主办。
0
刘利亚, 周贻兵, 李磊, 潘川, 张卫国
Liu Liya, Zhou Yibing, Li Lei, Pan Chuan, Zhang Weiguo
酚醛树脂和脲醛树脂板材对室内装修甲醛暴露水平分析
Analysis on Level of Formaldehyde Exposure to Phenolic Resin Material and Urea Formaldehyde Resin Material in Housing Renovation
环境卫生学杂志, 2014, 4(6): 569-571, 575
Journal of Environmental Hygiene, 2014, 4(6): 569-571, 575

相关文章

工作空间