目前室内装饰中常用的人造板材有胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等。因为甲醛有加强板材硬度和防虫、防腐功能^[1]，目前人造板材大多使用以甲醛为主要成分的脲醛树脂胶粘剂^[2]。但随着装修程度的提高，室内通风效果变差，无法将室内装修材料如板材、油漆、涂料、各种胶黏剂等所释放的污染物及时有效地排到室外而造成室内空气污染。室内空气污染对神经、免疫、内分泌等系统都有毒害^[3-4]。据统计，人类68%的疾病与空气污染有关，经济损失较大^[5-6]。国内外投入大量的人力物力开展室内空气污染研究，王志等^[7]对细木工板甲醛在室内环境中的释放规律研究发现，温度、湿度及换气率对甲醛释放具有显著影响，随着温、湿度的升高和换气率的降低，甲醛质量浓度明显增大；张文超等^[8]研究了表面装饰对刨花板TVOC释放的影响，结果表明薄木贴面刨花板的施胶量、热压温度、陈放时间、环境温度等对TVOC释放量影响较大。本文对刨花板甲醛释放规律及其家具空间内甲醛质量浓度分布规律进行研究，为室内空气污染防治提供依据。

1 材料与方法 1.1 实验材料

刨花板来自桂林市场，厚度为15 mm，每边截去100 mm，分割成尺寸为610 mm × 485 mm的试块，用不干胶封(丙稀酸类)闭断面，用黑色塑料袋密闭待用。30件刨花板家具，体积为0.5~2 m³。

1.2 环境测试箱

参照ASTME 1333标准^[9]设计制作环境测试箱(图 1)，内部尺寸为1 000 mm×800 mm×800 mm，面板上有尺寸为400 mm ×300 mm的观察口、直径为110 mm的操作孔和直径为5 mm的采样孔，内表面涂有不吸附甲醛的涂层。

1.3 实验仪器

甲醛测试仪(英国PPM公司，PPM-400ST型，量程0~24.56 mg/m³、精度0.001 mg/m³)、温湿度计(TH108型，-20~50℃，测量精度：±2℃，0~100%，测量精度：±5%)。

1.4 测试及评价方法

根据《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》(GB/T 18580-2001)^[10]中的环境舱测试法，结合舱温度、湿度的实际调节范围和波动情况，以及PPM-400ST型甲醛测定仪测量时对温度、湿度的具体要求，设定测试条件：温度为(25±0.5)℃、湿度为(60±2)%、换气率为0；其他条件不变，装载量为0.9、1.8、2.7、3.6、4.5 m²/m³(装载量实验)，温度为15、20、25、30、35℃(温度实验)，换气流量为0、0.18、0.36、0.54、0.72 m³/h(换气率实验)，记录不同测量条件下甲醛释放“舱稳定浓度”。按照《公共场所卫生监测技术规范》(GB/T 17220-1998)^[11]和《公共场所卫生监测标准检验方法(GB/T 18204-2000)^[12]采用PPM-400ST甲醛测试仪(采样体积3 mL)，对30件家具其空间内甲醛质量浓度进行检测，每隔30 min测试1次，连续3次，以甲醛质量浓度监测数据的相对标准差小于5%为测定浓度，根据《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)^[13]甲醛标准限值为0.1 mg/m³评判达标率。所用采样及检测仪器每年经国家计量部门检定1次，测试结果与《车间空气中甲醛的酚试剂(MBTH)分光光度测》(GB/T 16057-1995)^[14]酚试剂(MBTH)分光光度法测定值进行校正。

1.5 统计方法

测试结果采用SPSS 19.0统计软件进行分析，采用Kruska1-Wallis检验分析不同体积家具空间污染物浓度总体分布是否有差异，检验水准α= 0.05(双侧)。

2 结果与讨论 2.1 刨花板家具空间内的甲醛分析

随机抽取最常用的刨花板家具30件，家具空间体积在0.5~2 m³不等，在每件家具空间内选取5个点测试其甲醛质量浓度。甲醛质量浓度总体分布差异无统计学意义(P＞0.05)，试件甲醛超标分布差异亦无统计学意义(P＞ 0.05)。刨花板家具空间内的甲醛合格率只有16.7%，甲醛最高质量浓度和平均质量浓度分别为2.742 mg/m³、0.327 mg/m³，分别是国标的27.4倍、3.3倍，质量浓度超过国标1 ~ 2倍、2 ~ 3倍、3倍以上的比例分别为20.0%、30.0%、33.3%，由此可见，刨花板家具空间内的甲醛污染特别严重。

2.2 刨花板释放甲醛的过程

为了分析刨花板家具空间内甲醛污染严重的原因，在1m³环境测试箱中研究刨花板释放甲醛的过程(图 2)。其中温度、湿度、装载量、换气流量分别为25℃、62.0%、1.0 m²/m³、0 m³/h。

经过390 min后，刨花板释放的甲醛质量浓度即达到0.457 mg/m³，是国家标准的4.6倍，因此，刨花板是家具空间内甲醛污染的主要原因，主要是由于刨花板生产时使用的脲醛树脂等胶黏剂向空间较小、密闭程度较好的刨花板家具空间内释放甲醛的缘故。

刨花板释放甲醛的过程经历了快速释放、缓慢释放、释放饱和等阶段，和家具内甲醛的释放与家具内表面的甲醛达到动态平衡有关。

2.3 环境浓度对刨花板甲醛释放的影响

当环境测试箱中的甲醛质量浓度较大时，即将其降到初始浓度，再测试其浓度与时间的关系曲线(图 3)。其中，装载量、温度、湿度、换气流量分别为1.0 m²/m³、25℃、62.0%、0 m³/h。

其它条件相同时，只要将环境浓度降到初始值，第10次实验得到的刨花板释放的甲醛质量浓度与时间的关系与第1次的实验结果基本一致，说明环境中的甲醛质量浓度对刨花板释放甲醛影响较大，甲醛质量浓度的增加是抑制刨花板甲醛释放的主要原因。主要是由于在释放初期，环境中甲醛质量浓度很低，与刨花板表面的甲醛质量浓度差很大，甲醛扩散驱动力较大，甲醛分子从材料表面穿过气固界面扩散到气相中的速度较大，从而促进刨花板内部的甲醛向表面迁移并向气相扩散，使得环境箱中甲醛质量浓度上升较快，即属于快速释放阶段；随着时间的延长，环境测试箱中的甲醛质量浓度不断增加，与材料表面的浓度差不断减小，材料表面的甲醛进入气相中的量减小，即属于缓慢释放阶段；当时间延长到一定值后，家具材料表面的甲醛质量浓度与环境测试箱中的甲醛质量浓度基本相等，材料表面的甲醛扩散到气相中的速度与气相中的甲醛吸附到材料表面的速度基本相等，抑制材料内部的甲醛向表面迁移，系统达到动态平衡，即达到饱和阶段。

2.4 装载量对刨花板甲醛释放的影响

图 4为刨花板释放的甲醛释放浓度与装载量的关系。其中，温度、湿度、换气流量分别为25℃、62.0%、0 m³/h。

当其它条件保持不变时，刨花板释放的甲醛质量浓度随着装载量的增加而增加，当装载量从0.9 m²/m³增加到4.59 m²/m³时，甲醛质量浓度从0.457 mg/m³增加到1.405 mg/m³。主要是由于当装载量增加时，释放甲醛的材料表面积增大，能够从材料内部扩散到表面的甲醛分子的数量增加，导致穿过气固界面扩散到气相中的甲醛气体分子的数量增加，从而使得环境测试箱中的甲醛质量浓度随着装载量的增加而增加。

2.5 环境温度对刨花板甲醛释放的影响

刨花板释放的甲醛释放平衡浓度与环境温度的关系如图 5所示。其中装载量、湿度、换气流量分别为1.0 m²/m³、62.0%、0 m³/h。

其它实验条件保持不变时，刨花板释放的甲醛质量浓度随着温度的升高而不断增加，当环境温度从15℃增加到35℃时，甲醛质量浓度从0.105 mg/m³增加到1.175 mg/m³。主要是由于温度升高时，甲醛分子的扩散系数增加，促进内部的甲醛分子扩散到材料表面及表面甲醛分子穿过气固界面扩散到气相中，从而使家具材料释放的甲醛质量浓度随着温度的升高而增加。

2.6 换气流量对刨花板甲醛释放的影响

图 6为刨花板释放的甲醛释放平衡浓度与换气流量之间的关系。其中装载量、温度、湿度分别为1.0 m²/m³、25℃、62.0%。

保持其它条件不变，刨花板释放的甲醛释放浓度随着换气流量的增加而不断减小，当换气流量从0增加到0.072 m³/h时，甲醛质量浓度从0.442 mg/m³降低到0.269 mg/m³。主要是由于增大换气流量会降低测试箱中的甲醛质量浓度，增加与材料表面的甲醛质量浓度差，促进表面甲醛分子向气相扩散，进一步促进材料内部的甲醛分子向材料表面扩散，导致甲醛质量浓度随着换气流量的增加而不断降低。

3 结论

家具空间内的甲醛污染特别严重，合格率只有16.7%，最高甲醛质量浓度为2.742 mg/m³，是国标的27.4倍，超过国标1 ~ 2倍、2 ~ 3倍、3倍以上的比例分别为20.0%、30.0%、33.3%。

刨花板释放甲醛的过程包括快速释放、缓慢释放、释放饱和3个阶段，抑制甲醛释放的主要原因是环境浓度，释放的最高甲醛质量浓度为0.457 mg/m³，是国家标准的4.6倍，是家具空间的主要污染源。

当其它条件保持不变时，刨花板释放的甲醛质量浓度随着温度、装载量的增加而增加，随着换气流量的增加而不断减小。