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建筑装饰材料挥发性有机物及去除设备研究现状Review of researches on VOCs emission and their elimination1 挥发性有机物及其对人体健康的影响挥发性有机化合物（VOC）是指环境监测中以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类物质的总称，其中包括含氧烃类、含卤烃类，广义场合包括甲烷、丙烷、氯烃、氟烃及醇、醚、酯、酮、醛等含氧烃、胺等含氮烃、二硫化碳等含硫烃。通常按沸点的范围把有机化合物分为极易挥发性有机物（VVOC），挥发性有机物（VOC），半挥发性有机物 （SVOC）和与颗粒物质或颗粒有机物有关的物质（POM）等4类。有些有机化合物不能包括在以上的分类中。这是由于这些化合物（如甲醛和丙烯酸）因其反应性或对热的不稳定性不易从吸附剂上回收或用气相色谱法进行分析。挥发性有机物对人体的影响主要表现在感官效应和超敏感效应，包括感官刺激，感觉干燥，刺激眼黏膜、鼻黏膜、呼吸道和皮肤等，挥发性有机化合物很容易通过血液到大脑，从而导致中枢神经系统受到抑制，人人产生头痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感觉；醇、芳得烃和醛能刺激黏膜和上呼吸道；很多挥发性有机化合物如苯、甲氯乙烯、三氯乙烷、三氯乙烯和甲醛等被证明是致癌物或可疑致癌物。Molhave依据室内VOC对人体的影响不同，对其浓度进行了划分[1]，该划分原则通常作为权威引用或作为指导，并在美国ASHRAE标准62-1989R中得到应用，他的划分原则见表1。表1 VOC浓度与人体反应浓度范围/ug/m3 人体反应<200 舒适200～3000 可能抱怨3000～25000 抱怨>25000 有毒2 现有建筑中挥发性有机物的情况中国华西医科大学公共健康学院1995年冬天对刚装修的两个居民房进行了两个半月的VOC测量，发现这些房中产生不同程度的甲醇、乙醇、戊烷、已烷、苯、庚烷、环已烷、甲苯、二甲苯、乙基苯[2]。其中最主要的有机物是甲醇，苯，甲苯和二甲苯。中国预防医学科学院环境卫生监测所对一个办公室空气污染进行测量，发现办公室内主要有机物是苯、甲苯、二甲苯、乙苯和甲醛，浓度从到 mg/m3。美国环保局（EPA）通过对16个建筑的随机抽样调查发现，有4个建筑中的VOC浓度超过了 mg/m3。欧洲对9个国家的56栋建筑进行了室内VOC浓度的测量[3]，发现有22栋建筑中VOC浓度超过 mg/m3。文献[4]指出日本住宅中的有机物浓度为～ mg/m3。文献[5]指出瑞典公寓中VOC浓度为 mg/m3，居民家庭中为 mg/m3。文献[6]指出英国综合建筑中VOC浓度为 mg/m3。从上述调查情况可以看出，目前室内VOC污染状况是比较严重的。3 不同建筑装饰材料挥发性有机物的散发量测量为了从污染源上控制VOC的产生，国内外很多单位都对建筑装饰材料的VOC散发情况进行了测量。文献[7]对中国生产的8种室内材料即酸漆、黑漆、地板清洁剂、地板蜡、空气清新剂、地毯背面粘接剂、墙约、墙纸粘接剂和彩色墙纸进行了测量，发现其散发的VOC有3～30种。文献[8]指出了TVOC的最大传和其衰减度随着材料的不同而不同，流态物质如油漆、清漆和地板油的衰减度最大。EPA做了实验来确认各种室内污染源的散发量，同时确认各种因素对散发量的影响[9]，这些因素包括温度、相对湿度、空气变化及小室负荷。结果表明，空气换气次数对散发量尤其是湿材料的散发量有很大的影响。文献[10]对37种典型的加拿大民用住宅所使用的建筑装饰材料发散的VOC进行了测量，得出了这些材料的VOC数据库。目前世界上已有3个体积为55 m3 (5m×4m×)的实验室用于研究建筑装饰材料的VOC产生量，它们分别是IRC/NRC①，NRMRL/USEPA②和CSIRO/Austrlia③，这些实验室均用不锈钢制作，具有加热、通风、空气调节系统，能够控制室内各种参数。为了使各实验室所测得的数据有可比性及可靠性，欧洲已经建立了对室内污染物测量方法、选样方法、数据分析方法、结果整理方法等统一的协定方案[11]。4 建筑装饰材料VOC散发标准的制定和材料的分类目前我国国家质检总局已颁发了《室内装饰装修材料有害物质限量》10项强制性标准，从2002年7月1日开始的散发量作了规定[12]。北欧国家根据普通材料最大的VOC散发量为40，100和数百ug/(m2·h)，将材料分为MEC-A（低挥发性材料），MEC-B（中挥发性材料）和MEC-C（高挥发性材料）3类[13]。美国EPA现在做出了污染源分类数据库，这个数据库含有材料的VOC散发量及毒性[14]。5 挥发性有机物散机理的研究挥发性有机物的散发率通常由以下两个过程决定[15]：①材料内部的扩散；②材料表面到周围空气的散发。材料内部的扩散是浓度梯度、温度梯度及密度梯度共同作用的结果。每种化合物都有自己的质扩散系数，与其相对分子质量、分子体积、温度及与被扩散的物质特性有关。表面散发由几种机理共同作用，包括蒸发和对流。对于表面散发而言，VOC的散发率会受到空气中浓度、气流速度及温度的影响[16，17]。根据材料的不同，VOC的产生率可能由上述一个或两个因素起决定作用。根据散发机理的不同，室内建筑装饰材料的散发模型，总体上可分为两类即经验模型和物理模型。6 挥发性有机物去除机理和去除设备的研究目前人们主要集中研究活性炭和光触媒设备对VOC的去除特性。吸附是由于吸附剂和吸附质分子间的作用力引起的，这些作用力分为两大类--物理作用力和化学作用力，它们分别引起物理吸附和化学吸附。物理吸附是可逆过程，只能暂阻挡污染而不能消除污染。而化学吸附是不可逆的过程，是挥发性物质的分子与吸附剂起化学反应而生成非挥发性的物质，这种机理可使得低沸点的物质如甲醛被吸附掉。活性炭是最常用的吸附剂，它对许多VOC都是很有效的，但对甲醛作用很小。已有的研究成果表明活性炭对芳香族化合物的吸附优于对非芳香族化合物的吸附，如对苯的吸附优于对环已烷的吸附；对带有支键的烃类物质的吸附优于直键烃的吸附；对相对分子质量大、沸点高的化合物的吸附总是高于相对分子质量小、沸点低化合物的吸附；空气湿度增大，则可降低吸附的负荷；吸附质浓度越高，则吸附量也越高；吸附量随温度升高而下降；吸附剂内表面积愈大，吸附量越高。浸了高锰酸钾的氧化铝（PIA）对甲醛及低浓度的醛和有机酸有很高的去除效率。所以PIA经常与活性炭联合起来使用以提高过滤器的效率。目前美国市场上有3种化学过滤器，都是用活性炭作为吸附剂的[18]，第1种是V字型装有大颗粒的活性炭，第2种是折边型装有小颗粒的活性炭，第3种是折边型的活性炭编织物过滤器，效率为40%～80%，当风速为时阻力为约100Pa。光触媒设备是以N型半导体的能带理论为基础，N型半导体吸收能量大于或等于禁带宽度（禁带能量）的光子（hv）后，进入激发状态，此时价带上的受激发电子路过禁带，进入导带。同时在价带上形成光致空穴。可以用作光催化剂的N型半导体种类繁多，有TiO2，ZnO， Fe2O3，CdS和 WO3等。由于TiO2的化学稳定性高、耐光腐蚀、难溶，并且具有较深的价带能级，可使一些吸热的化学反应在被光辐射的TiO2表面得到实现和加速，加之TiO2无毒、成本低，所以被广泛用作光催化氧化反应的催化剂。TiO2的禁带宽度（Eg）为，当用波长小于387nm的光照射TiO2时，由于光子的能量大于禁带的宽度，其价带上的电子被激发，跃过禁带进入导带，同时在价带上形成相应的空穴。光致空穴h 具有很强的捕获电子的能力，而导带上的光致电子e-又具有高的活性，在半导体表面形成了氧化还原体系。利用光致空穴h 和光致电子e-与空气中的水分和氧气相互反应产生的具有高浓度活性的氢氧游离基·OH，可氧化各种有机物质并使之矿化。如下所示：有机污染物的降解机理与其分子结构有关，分子结构不同其降解机理及途径也有差异。Hashimoto等研究了脂肪族化合物的光催化降解机理，认为脂肪烃先于·OH生成醇，并进而氧化为醛和酸，终生成二氧化碳和水[19]。文献[20]指出TiO2光催化反应中，一些芳得族化合物的光催化降解过程往往伴随着多种中间产物的生成。目前，对于各类芳香族化合物的光催化降解机理研究还很不完备，初步研究认为其主要降解机理还是在·OH基的作用下，芳香环结构发生变化，并进一步开环，从而逐步被氧化，最终矿化为二氧化碳、水及小分子无机物。对室内甲醛和甲苯的研究表明，污染物光催化氧化与其浓度有关，质量数在1×10-4以下的甲醛可完全被光催化分解为二氧化碳和水，而在较高浓度时，则被氧化成为甲酸。高浓度的甲苯光催化降解时，由于生成的难分解的中间产物富集在TiO2周围，阻碍了光催化反应的进行，去除效率非常低，但低浓度时TiO2表面则没有中间产物生成。文献[21]对非均相光催化技术在室内空气品质控制方面的应用进行了研究。指出光催化氧化技术室内空气中低浓度的VOC有着良好的效果。光催化氧化设备可进行模块化设计，而且气体通过时压力降低可忽略不计，这样很容易加装到中央空调空调的系统中去。美国新泽西州的通用空气技术（UAT）公司已开发生产了落地式及管道式光催化空气交净化与消毒设备[22]。尽管许多厂家都在研制VOC去除设备，但对于室内多种有机物污染并存的情况，如何描述这些设备的性能及如何用于实际工程中，则是亟待解决的问题。7 结语7．1 国内外实测结果表明，目前许多建筑中存在VOC污染。国内这方面的研究刚起步，建议有关部门应规范现有建筑装饰材料，根据有关规范要求，尽快建立建筑装饰材料VOC数据库。7．2 为了评估建筑装饰材料对室内带来的挥发性有机物，应考虑实际房间中多污染源的问题，通过建立合理的房间污染模型来切实指导空调系统的设计运行和维护。7．3 针对目前国内外空调房间存在挥发性有机物的污染的问题，应该改变空调系统设计方法即从设计阶段就应该考虑这些污染的去除问题，并开发出用于去除各种污染包括牢固挥发性有机物的高效设备。参考文献1 Molhave L. 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色彩在室内设计中的运用摘要：首先分析了色彩在建筑室内设计中的作用以及室内色彩的组成，最后，探讨了色彩在室内设计中的创新运用，仅供参考。关键词：室内设计色彩主体色彩陪衬色彩点缀色彩近年来，随着物质文化生活水平的提高，人们对居住空间、工作环境和各类活动场所的使用功能与审美功能提出了更新、更高的要求，而科技发展也为提高人居环境质量创造了条件，人们可以根据个人喜好充分运用各种色彩与材料来创造个性化的室内空问。人类生存的每个空间都充满色彩，小同的色彩给人以小同的心理和生理感受。因此，在室内设计中，对于研究和运用色彩在室内空间中的作用及其变化规律，就显得尤为重要。1.色彩在室内设计中的作用色彩是室内设计中最重要的因素之一，既有审美作用，还有表现和调节室内空间与气氛的作用，它能通过人们的感知、印象产生相应的心理影响和生理影响。室内色彩运用得是否恰当，能左右人们的情绪，并在一定程度上影响人们的行为活动，因此色彩的完美设计可以更有效地发挥设计空间的使用功能，提高工作和学习的效率。色彩设计在室内设计中有如下作用：(1)调节空间感。运用色彩的物理效应能够改变室内空间的面积或体积的视觉感，改善空间实体的不良形象的尺度。例如一个狭长的空间如果顶棚采用强烈的暖色调，两边墙体采用明亮的冷色调，就会弥补这种狭长的感觉。(2)体现个性。色彩可以体现一个人的个性，一般来讲，性格开朗、热情的人，室内选择的应是暖色调；性格内向、平静的人，选择冷色调。喜欢浅色调的人多半直率开朗；喜欢暗色调、灰色调的人多半深沉含蓄。(3)调节心理。色彩是一种信息刺激，若过多高纯度的色相对比，会使人感到过分刺激，容易烦躁，而过少的色彩对比，会使人感到空虚、无聊，过于冷清。因此，室内色彩要根据使用者的性格、年龄、性别、文化程度和社会阅历等，设计出各自适合的色彩，才能满足视觉和精神上的需求，还要根据各个房间的使用功能进行合理配色，以调整心理的平衡。(4)调节室内温感。气候温度的感觉随着不同颜色搭配方式而不同。色彩在设计过程中采用不同的色彩方案主要是为了改变人对室内温度的感受。比如寒冷地区的色彩方案应选择红、黄等颜色，明度可以略低，但彩度必须相对变高；温暖地区可以选择蓝绿、蓝、蓝紫等颜色使其明度升高，降低它相对的彩度。但是，季节和地域的气候是循环变化的，因此要因地制宜根据所在地区的常态来选择合适的色彩方案。(5)调节室内光线。室内色彩可以调节室内光线的强弱。因为各种色彩都有不同的反射率，如白色的反射率为70％～90％，灰色在10％～70％之间，黑色在10％以下，根据不同房间的采光要求，适当的选用反射率低的色彩或反射率高的色彩来调节进光量。2.室内色彩的组成主体色彩主体色彩是室内设计中面积最大、占主导地位的色彩，一般占室内面积的60％～70％。它给人以整体印象，如暖色调、冷色调等。使人产生喜庆、温暖、冷静、严肃等不同的心理感受。主体色彩通常是指室内的天花板、墙壁、门窗、地板等大面积的建筑色彩。如果将这些大面积色彩统一起来，使用某一变化微小的色调，如采用低纯度高明度的明快色彩，会使人产生和谐而自然的感觉，这一手法通常使用在家居装饰和私人空间中；而采用高纯度的色彩则会使人产生激动和兴奋的感觉，这一手法通常使用在商业空间和公共空间中。主体色彩是陪衬色彩和点缀色彩的基础，因而它的选择是室内色彩设计的关键。如白色一直被认为是理想的主体色彩，这是因为白色是一种中性色彩，它能够与各种色彩相调和。现在的室内装饰一般都以白色为基础，略加色相的变化，从而产生高明度的灰色系列作为主体色彩，如粉红色、浅黄色、淡绿色、浅灰色等。此外，高纯度或低明度的色彩作为主体色的室内设计，配以淡雅的对比色来进行点缀，同样可以起到画龙点睛的作用。这两种室内色彩设计相比，前者能够产生平和淡雅的效果，后者能够产生活泼激烈的效果。在实际设计时，应结合具体的环境和室内使用功能，扬长避短，灵活运用，以达到理想效果。陪衬色彩陪衬色彩在室内设计中是以主体色彩为依据进行选择的。如果主体色彩是红色系列，陪衬色彩可选用明度变化，比如采用略深或略浅的红色进行陪衬；也可选择色相变化，如使用偏黄或偏蓝的红色进行陪衬。陪衬色彩是构成室内环境色彩的重要部分，也是构成各种色调的最基本因素。在主体色彩和陪衬色彩的映照下，室内色彩会产生一种统一而有变化的整体效果。如果只有一种主体色调而没有陪衬色调的搭配，整体上就会显得空洞和单调。一般来讲陪衬色彩应占室内空间面积的20％～30％。在室内占有一定面积的家具也应考虑陪衬色对其的影响。各类不同品种、规格、形式和材料的家具，如橱柜、梳妆台、床、桌、椅、沙发等，它们是室内陈设的主体，是表现室内风格及个性的重要因素，它们的造型应与室内设计的风格一致，其色彩也应与陪衬色彩基本一致，从而控制室内色彩的总体效果。此外。室内装饰中的织物色彩也是配色的主角，尤其是窗帘、帷幔、床罩、台布、地毯及沙发、坐椅上的大块蒙面织物等，它们的材质、色彩、图案千姿百态，与人的关系也更为密切，一般选择多数色彩与陪衬色彩相统一，少量的色彩可作为点缀色。点缀色彩点缀色彩是指室内环境中最醒目，最易于变化的小面积色彩，它一般是室内设计中的视觉中心，应占室内面积的5％～10％；如形象墙，小景点，壁挂，靠垫，摆设品，花草等陈设的色彩。点缀色彩往往采用主体色和陪衬色的对比色或纯度较高的强烈色彩，使室内空间中的色彩既有统一又有对比，产生既变化又和谐的整体效果。由此可见，室内环境的色彩效果有很大一部分是由陈设物的色彩决定的。对室内色彩的处理一般应进行总体的控制和把握，即室内空间的色彩应统一协调。当然，过分统一又会使空间显得呆板、乏味，过分的色彩对比会使室内空间杂乱无章。如果正确应用陈设品千姿百态的造型和丰富的色彩，就能赋予室内空间以勃勃生机，使室内环境的色彩生动活泼起来。但切忌为了丰富色彩而选用过多的点缀色，那样会使室内显得凌乱无序，应考虑在主体色协调下的适当点缀。3.色彩在室内设计中的运用色彩的运用应因空间的使用目的不同而不同由于空间具有不同的使用目的，所以在满足色彩不同要求的同时，还要考虑不同性格的体现，以营造出不同的氛围。如办公空间、商业空间、医院等，由于它们的使用目的各不相同，对色彩的选择也不尽相同(办公空间应选择偏冷的色彩以表现其严肃而统一的特点；商业空间可根据所经营商品的特点来选择丰富多彩的暖色；医院则可选择肃穆、恬静、明度偏高的色彩。色彩的运用应因空间的大小、形式而变化大的空间多采用深一些的色调，以增加室内的重量感；反之，应采用浅一些的色调来增加空间感。例如居室空间过高时，可选用饱和度较高的色彩，以减弱空旷感，提高亲切感；墙面过大时，宜采用明度偏低的色彩；柱子过细时，宜用浅色增加体积感；柱子过粗时，宜用深色减弱粗笨感。色彩的选择应根据空间的方位而定不同方位在自然光线作用下的色彩是不同的，冷暖感也有差别，因此，可利用色彩来进行调整。如朝北的房间常有阴暗沉闷之感，可采用明朗的暖色，使室内光线转趋明快，给人以温暖的感觉；朝南的房间日照充足光线明亮，可采用中性色或冷色；朝向东西方向的房间有上下午光线的强烈变化，且光线的温度较高，所以迎光面应涂刷明度偏低的冷色，以便综合自然光线对它的影响，整个房间以冷色调为宜。色彩的选择应考虑到空间使用者的类别男女老幼的不同个体对色彩的喜好有很大差别，所以色彩的选择应适合居住者的爱好。如女孩子的房间可大量运用粉红系列的色彩，像白雪公主一样天真、浪漫；男孩子的房间可选用天蓝色系列的色彩，使他们可以幻想自己像水手或飞行员，有蓝天和大海一样的胸襟；青年人和中老年人由于生活经验和知识结构不同，对审美的需求也不一样，青年人喜欢鲜艳的色彩，老年人则喜欢沉稳大方的颜色。因此对空间色彩的选择要有针对性，了解使用者的喜好，才能与之产生共鸣。色彩的设计应注意空间的使用时间学校的教室、工业生产的车间、商业经营的场所，这些不同的活动与工作空间，要求必须有不同的视觉条件与之相适应，才能提高效率，达到安全舒适的目的；如过去医生和护士的服装统一为白色，由于色彩的单一容易造成视觉的疲劳，而人们的眼睛需要交替观看不同的颜色才能最大限度地减轻视觉疲劳的产生，因而现在医院员工的服装有粉红、浅蓝、淡绿、白色等颜色；同样，房间的色彩因其对视觉产生作用的时间较长，比服装对视觉的影响要强得多。所以，要根据空间使用时间的长短，利用色彩进行必要的调节，使在其间活动的人感到舒适而不致产生视觉疲劳。色彩的选择应注意使用者的偏好一般来说，在符合色彩搭配原则的前提下，应尽可能地满足不同使用者的爱好和个性。这种爱好和个性是因人而异的，是受民族、地域、性别、年龄、知识结构等影响的；比如说有的人偏爱红色，但红色不能在室内大面积使用，因为红色太过刺激，长时间待在红色环境中会使人产生焦虑不安的情绪；但红色可以作为点缀色和别的颜色搭配使用，这样会更加突出红色的魅力；对于色彩偏爱者来讲。我们可以因势利导，在满足其要求的基础上，采用综合的方法选用一些类似色和陪衬色进行合理搭配，并用一些对比色进行点缀。4.结束语总之，室内是人们生活中接触最频繁的色彩环境室内。空间的色彩构成是一个非常复杂的综合性问题，多空间、多变化、多组合的色彩设计，受色彩对比及调和的影响与制约，同时也受使用功能的支配，还有室内、光线、材料、家具、人为等因素的影响。把握好这些，才能形成既有对比变化又有协调统一的视觉效果，营造出既高雅又富有情趣的人性化空间，为人们创造出一个喻悦舒适的生活与工作环境。参考文献：[1]高祥生，韩巍.室内设计师手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004[2]朱小平.室内设计[M].天津：天津人民美术出版社，2006