室内空气质量检测系统设计论文

甲醛是室内空气主要污染物之一。是一种无色的刺激性气体，沸点为 ℃，易于挥发，常温下易溶于水。主要来源于各种人造板材，贴墙布、涂料等各种装饰材料以及吸烟等产生的烟雾等。甲醛对人体健康的危害极大，室内空气甲醛含量大于 mg/m3就会对呼吸系统产生危害，高浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害，在我国有毒化学品名单上甲醛居第二位，且被世界卫生组织（WHO）确定为可疑致畸、致癌物质[1]。《居室空气中甲醛卫生标准》（GB/T16127—1995）规定居室内甲醛量要小于 mg/m3，但一般住宅装修后甲醛浓度平均为 mg/m3，最高可达 mg/m3，严重超出标准[2]。目前采用多种技术方法降低建材中的游离甲醛，虽取得一定成效，但由于技术与经济的限制，室内甲醛污染仍然十分严重。因此，对室内甲醛污染的控制与治理非常重要。1. 合理控制室内环境由于甲醛的释放是一个长期的过程，日本横滨国立大学研究表明，室内甲醛的释放期一般为3～15年，且其与室内的温度、相对湿度、室内换气数、室内建材等有关，合理控制室内环境可降低甲醛浓度。 室内通风室内通风是清除甲醛行之有效的办法，可选用空气换气装置或自然通风，这样有利于室内材料中甲醛的散发和排放。Zhang等[3]研究发现，MV（Mixing Ventilation）比DV（Displacement Ventilation）可以更好的保持室内空气质量。室内通风要注意根据季节、天气的差异和室内人数的多少来确定换气频度，通常在春、夏、秋季都应留适当的通风口，冬季每天至少开窗换气30 min以上，但其只用于污染较轻的场合。 控制室内温度、湿度经研究发现，甲醛的释放随着湿度的增大而增加，随温度升高而增大[4]。温度由30℃降到25 ℃可降低甲醛50%，相对湿度由70%降到30%时甲醛量降低40%，温度和湿度效应降低室内甲醛量主要是靠降低污染源的扩散[5]。要使室内材料中的甲醛尽快释放，就应增加其温湿度，因此一般在刚刚装修的房中采取烘烤的方法或在室内摆放一盆清水可使甲醛加快释放。要控制室内甲醛浓度就要降低其温湿度。 植物净化美国国家空间技术实验室（National Spacetechnology Laboratory）的有关实验[6]证明，银苞芋、吊兰、芦荟、仙人球、虎尾花、扶郎花等室内观赏叶植物对甲醛有较好的吸收效果。因此，在室内放置上述植物既美化环境又起到净化空气的作用。仅仅调节室内环境虽能降低室内甲醛浓度，但还不能达到理想结果，尤其在甲醛释放初期，需要采用空气净化技术。2. 室内甲醛污染治理技术目前，国内外采取多种方法治理室内甲醛污染，且现在已有一些产品问世。治理室内甲醛污染的空气净化技术归纳起来主要有：物理吸附技术、催化技术、化学中和技术、空气负离子技术、臭氧氧化技术、常温催化氧化技术、生物技术、材料封闭技术等。 物理吸附技术物理吸附主要利用某些有吸附能力的物质吸附有害物质而达到去除有害污染的目的。主要是各种空气净化器。常用的吸附剂为颗粒活性炭，活性炭纤维、沸石、分子筛、多孔粘土矿石、硅胶等。Sonia Aguado等[7]研究发现，沸石膜对室内甲醛、苯等污染物有较好去除效果。活性炭纤维是吸附剂中最引人注目的碳质吸附剂。蔡健等[8]研究发现，适当条件下用H2O2对ACF改性可提高对甲醛的吸附性能。荣海琴[9]等对经改性处理的聚丙烯腈(PAN)基活性炭纤维(ACF)对甲醛吸附性能进行初步研究发现，PAN-ACFs浸渍处理及后续热处理后的样品对甲醛的吸附量明显高于未处理样品对甲醛的吸附量。对物理吸附技术改进主要是寻找比表面积大且具有更快的吸脱附速率的吸附剂，还有与其他技术相结合使用等。Sawada等[10]在装有活性炭的花盆中栽培具有甲醛净化性能的植物，其对甲醛去除效果比单纯的活性炭吸附要好。物理吸附还可用于建材，Kazunori等[11]研发的一种可生物降解的木炭板，在2 h内可把20×10－6的甲醛全部吸收，且木炭板废弃后可被生物降解。物理吸附富集能力强，且不会产生二次污染物，简单易推广，对低浓度有害气体较有效。但物理吸附的吸附速率慢，对新装修几个月的室内的甲醛的去除不明显，且会对环境产生二次污染，还有吸附剂需要定时更换。 催化技术催化技术以催化为主，结合超微过滤，从而保证在常温常压下使多种有害有味气体分解成无害无味物质，由单纯的物理吸附转变为化学吸附，不产生二次污染。目前市场上的有害气体吸附器和家具吸附宝都属于这类产品。纳米光催化技术是近几年发展起来的一项空气净化技术，它主要是利用二氧化钛的光催化性能氧化甲醛，生成二氧化碳和水。该技术在紫外光照射下用于治理空气污染越来越受到重视，成为空气污染治理技术的研究热点。为提高其对甲醛的降解速率，展开了一系列对其反应影响因素的研究。对二氧化钛光催化降解甲醛反应动力学的研究说明，甲醛光催化降解反应遵循一级反应动力学规律，反应速率由反应物浓度控制，光催化反应由表面化学反应控制[12]。甲醛浓度在10 mg/m3以下时，可被TiO2在紫外光条件下光催化完全降解为CO2和H2O，在较高浓度时被氧化成甲酸[13]。Stevens等[4]实验表明，在紫外光条件下，纳米TiO2光催化反应器对低浓度甲醛去除率为100%，但用太阳光照射时，净化效率仅为35%。钱昱等[14]对纳米二氧化钛光催化降解空气中甲醛的研究发现：TiO2 负载在无纺布和镍网上时比负载在玻纤布上效果好；加入适量活性炭能明显提高甲醛光催化降解速率；水玻璃作为粘结剂时能有效提高甲醛光催化降解速率。此外，许多学者不断研发新方法，在硼硅酸盐玻璃表面涂上一层Sol-Gel TiO2薄膜对室内甲醛有良好的去除效果，在 mW/cm2的UVA照射下最大反映速率常数为 min－1[15]。刘凡新等[16]通过Sol-Gel工艺在玻璃表面及多孔陶瓷表面制得均匀透明的掺铈纳米TiO2薄膜，发现其在近紫外光处的吸光度有明显提高，对甲醛有极高的光催化降解速率。杨阳等[17]利用纳米TiO2制备出一种完全不含有机物的水性涂料，涂敷在内墙上可长时间有效分解有害气体。在实际应用中可见光比紫外光易得，将具有可见光活性的Fe-TiO2光催化剂与耐光催化氧化的硅酸钾基料进行复配，可得到能够有效而持久地在普通日光灯环境下降解甲醛的复合建筑涂料[18]。催化技术可以与物理吸附技术或其他技术结合运用，效果更佳。催化技术与物理吸附技术相结合，可利用物理吸附技术为催化技术提供高浓度反应环境，催化技术降解甲醛使吸附剂得到再生。纳米TiO2光催化剂与一些气体吸附剂（沸石、活性炭、SiO2等）相结合在弱紫外光激发下就可以有效降解低浓度有害气体。侯一宁等[19]对二氧化钛-活性炭纤维混合材料对室内甲醛污染的净化进行的研究发现，TiO2-ACF混合材料比单纯使用TiO2或ACF效果要好，且TiO2与ACF质量比为1:时混合材料去除甲醛效果最好。Fumihide等[20]把光催化技术与使用活性炭进行连续吸附、脱附的技术相结合，发明一种改进的光催化反应器，可在10 min内使10 m3密闭室内小于1 mg/m3的低浓度甲醛降解到WHO标准（ mg/m3）以下，在90 min内可使甲醛浓度降为零。稀土激活空气净化材料综合了化学吸附、物理吸附、光催化等多元催化技术，对甲醛达到持久净化[21]。张增风等[22]对低温等离子体—催化脱除室内甲醛的研究发现，在室温、常压、介质阻挡放电情况下，电压增高，等离子体技术的甲醛脱除率增加，填充较大比表面积介质小球能有利于甲醛脱除，二氧化钛在等离子体气氛下可以产生催化活性。催化技术与其他技术结合运用可互补缺点，达到更好的净化效果。催化技术具有反应条件温和、能耗低、二次污染少、可以在常温常压下氧化分解结构稳定的有机物等优点，一般室内甲醛的浓度较低，在居室、玻璃、陶瓷等建材表面涂敷TiO2薄膜或安放TiO2空气净化设备可有效降解甲醛。但其需要纳米TiO2和紫外光照射，存在经济和技术的局限性，还未进入大面积使用推广阶段。 化学中和技术化学中和技术一般采用络合技术，破坏甲醛、苯等有害气体的分子结构，中和空气中的有害气体，进而逐步消除。目前，专家研制出了各种除味剂和甲醛捕捉剂，属于该技术类产品。该技术最好结合装修工程使用，可以有效降低人造板中的游离甲醛。 空气负离子技术其主要选用具有明显的热电效应的稀有矿物石为原料，加入到墙体材料中，在与空气接触中，电离空气及空气中的水分，产生负离子；可发生极化，并向外放电，起到净化室内空气的作用。市场中销售的“绿诺空气离子宝”属于这种产品。金宗哲等[23]研究表明，稀土激活电气石可净化甲醛95%以上，其把负离子技术和物理吸附、化学吸附技术集于一身。负离子技术也可应用到建材上，如负离子涂料，其能够持续释放的负离子与室内污染源持续释放的有害气体（正离子）不断中和、降解，可长期起到去除甲醛的作用。冯艳文等[24]应用天然矿物的改性活化技术和纳米稀土激活技术研制的健康环保型建筑内墙涂料，不仅具有较为优越的常规性能，还集无污染、抗菌、防霉、辐射远红外线、释放负离子等对人体健康有益的功能于一身。该涂料只需在可见光激发下便可产生大量的负离子，使室内负离子数增加200～400 个/cm3。[1][2][3][4][5]推荐阅读不可思议!9平米豪宅带卫生间和书房！这个小房子叫梦之家，坐落在 Se..精致的移动流水小品精绝神妙的中国古代建筑 网友30多平米浪漫小复式 什么样的房子最抗震，房屋结构与抗.. 世界十大不可思议景观 灾区重建，你有什么好建议？ 世界上最绿色最环保的车 臭氧氧化法臭氧与极性有机化合物如甲醛反应，导致不饱和的有机分子破裂，使臭氧分子结合在有机分子的双键上，生成臭氧化物，从而达到分解甲醛分子的目的。汪耀珠等[25]通过测量低浓度臭氧对甲醛气体的净化率(有紫外灯照射)发现，臭氧浓度～ mg/m3，甲醛浓度～ mg/m3，5 min后检测，臭氧对甲醛净化效率为。臭氧发生装置具有杀菌、消毒、除臭、分解有机物的能力，但臭氧法净化甲醛效率低，同时臭氧易分解，不稳定，可能会产生二次污染物，同时臭氧本身也是一种空气污染物，国家也有相应的限量标准，如果发生量控制不好，会适得其反。 常温催化氧化法又称为冷触媒法，主要是利用一些贵金属特殊的催化氧化性能，使室内污染物变成为CO2和H2O。一般载体为ZrO2、CeO、SiO、活性炭、分子筛等，经常采用的贵金属有Pd、Pt、Rh、Ru和Ir。日本近年来对低温催化剂进行了深入的研究，并有一系列的专利问世。Yushika等[26，27]研发的含有锰氧化物组分（MnO2为77 ％）的空气净化器，对刚刚装修的住宅中甲醛去除效果良好，在7个多月时间内使新建住宅室内甲醛由×10－6降到×10－6，且没有发现有害的副产品（HCOOH、CO），其还可以加速材料中甲醛释放。 生物技术生物法净化有机废气是微生物以有机物为其生长的碳源和能源而将其氧化、降解为无毒、无害的无机物的方法。李小梅等[28]实验表明，通过筛选、培育的适宜微生物菌种接种挂膜制作的生物膜填料塔对入口浓度小于20 mg/m3的甲醛废气具有较好的净化效果，净化效率达到90%以上，净化操作时，液体喷淋量维持在20 L/h有利于净化。Masaki等[29]研究表明，生物酶对甲醛降解有潜在能力，此方法操作简单、运行成本低，无二次污染而被欧洲广泛使用并已工业化。生物活性温度一般为10～40 ℃，因此室内温度必须维持在特定微生物的活性温度范围内，使其应用受到限制。 材料封闭技术对于各种人造板中的甲醛，专家们研制出了一种封闭材料，称作甲醛封闭剂，用于家具和人造板材内的甲醛气体封闭。目前出现在我国市场上的美嘉保护盾，具有封闭甲醛的作用，可涂刷于未经油漆处理的家具内壁板和人造板，以减少各种人造板中的甲醛释放量。但其治标不治本。3. 结 语随着国家环保法规的日益严格，环境意识的深入人心，室内甲醛污染的控制与治理越来越受到重视。国内外对甲醛污染的空气净化技术已经有较多应用于实际，同时各种新方法新技术也在不断得到研究，其中纳米光催化技术是空气净化技术研究的发展趋势，同时由于每种方法都有自己的优缺点，针对实际情况选用适当的技术，尤其是多种技术相结合利用可对室内甲醛污染进行有效的控制与治理。

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自己删减，不知可否？ 室内空气质量与健康 人的一生中有70-90%的时间是在室内度过，可见室内空气质量对人类健康的影响是多么重要。在人均居住面积没有解决的情况下，当然很难谈到改进室内空气质量。但在人们生活水平和居住条件不断改善的现在，改进室内空气质量提高人们的健康水平就成为必然的了。 室内环境对健康的影响主要分为两大类型：一种称之为不良建筑综合症（Sick Building Syndrome, 简称SBS），另一种称之为建筑相关疾病（Building Related Illness, 简称BRI）。不良建筑综合症（SBS）指的是在建筑物内生活和工作时会出现的症状。主要症状表现为：注意力不集中，抑郁，嗜睡，疲劳，头痛，烦恼气味，易感冒，胸闷，黏膜、皮肤、眼睛刺激等。一旦离开这种环境，症状会自然减轻或消失。建筑相关疾病（BRI）指的是由于建筑选址、设计、选材不当，造成室内空气质量不良引起的疾病，主要有呼吸道感染，心血管疾病，军团病及各种癌症（如肺癌）。离开了引起建筑相关疾病的环境，症状也不会消失。无论是不良建筑综合症，还是建筑相关疾病，都可通过改善居住环境，提高室内空气质量，从而降低这些症状的发生率。 人类对空气污染引起健康危害的认识是有一个过程的。人类最早关注的空气污染物是二氧化硫（SO2），二氧化氮（NO2），一氧化碳（CO），臭氧（O3），和铅（Pb），可把它们统称为‘传统空气污染物’。一般来讲，传统空气污染物种类比较少；除铅以外，不会在人体内累积；主要是引起呼吸系统疾病；除氮氧化物以外，对其引起的健康效应已有相当的了解；一般在摄入几分钟（急性）到数年（慢性）内会出现反应。随着工业的发展和人类的进步，出现了越来越多的空气污染物，可把这些统称为‘非传统空气污染物’。一般来讲，非传统空气污染物种类多，在人体内都有生物累积，可以引起人体内各器官的病变（人们最关心的是癌症），目前关于非传统空气污染物对健康影响的知识了解甚少。世界卫生组织（WHO）把人类的致癌物分为三类：第一类为已经证明了的人类致癌物质，这包括有砷、镍、六价铬、氡、吸烟、苯、苯并(a)芘、氯乙烯、双氯甲烷醚等。第二类为已经证明了的动物致癌物质。这里又把第二类分为两种：一种为2A类 – 已经充分证明为动物的致癌物，如丙烯腈、三氯乙烷、柴油机废气等；另一种为2B类 – 已证明为动物致癌物（但不充分），如乙醛、三氯甲烷、1,2二氯乙烷、短纤维等。第三类为新发现尚未分类的致癌物质，如1,1,2,2四氯乙烯。以上所有这些致癌物质都可能出现在人类生活环境中，引起人类癌症发病率的增加。以我国为例，廿世纪六、七十年代，我国肺癌死亡率不到十万分之十。但到九十年代末，城市地区已增加到十万分之四十。所以室内空气质量问题不能不引起我们的高度重视。 室内空气污染物主要有以下几种形式：一种是悬浮颗粒物。按粒径大小又可分为总悬浮颗粒物、粒径小于10微米的悬浮颗粒物（PM10）和粒径小于 微米的悬浮颗粒物（）。做饭和取暖时的室内燃烧，其它人类活动，都会使室内颗粒物浓度明显增加。许多化学污染物、生物污染物和氡衰变子体等都会附着在悬浮颗粒上，从而被人吸入体内造成危害。据研究PM10的危害大于总悬浮颗粒物，而的危害又大于PM10。可惜现在对的研究还很不够。第二种室内主要空气污染物是品种日益增多的化学物质。这包括上面提到的绝大部分传统空气污染物、非传统空气污染物以及其它人类致癌物质。第三种室内污染是放射性污染。主要是氡及其短寿命衰变子体、地面 g 照射量率等。放射性对健康的影响主要是引起癌症发病率的增加。第四种室内污染是生物污染。主要指细菌、病毒、霉菌、尘螨、花粉、孢子、蟑螂等造成的污染。目前国内对这方面的重视还不够，但WHO已相当重视，正在起草有关的建议书。严重急性呼吸综合症（SARS）即由生物污染引起。除此之外，物理因素造成的污染也不可忽视。主要表现为光、噪音、震动、属于非电离辐射的电磁辐射，超声，次声污染等。 有多种因素造成了室内环境质量不佳。一是建筑地点的选择。建筑地点要选择在通风、向阳、干燥的地方，有利于排水。要远离交通干线。地基土壤没有被污染。土壤中的放射性核素含量要在正常水平。在建筑设计上，要注意到卫生学要求。强调自然通风，要能做到每人每小时有30立方米的新风量。在建筑装修材料的选择上，要选择那些合乎标准的建筑装修材料，避免有害的化学溶剂、粘胶剂向室内释放。改掉不良生活习惯，也是保持室内良好空气质量的重要措施之一，重视值得。 保证良好的室内空气质量，当然要根据污染物的来源，采取适当措施。在所有措施中，加强室内通风，保持一定的新风量是最重要的措施。没有规矩，不能成方圆。在评价室内空气质量标准时，还必须要有室内空气质量标准。我们国家的“室内空气质量标准”已于2002年11月19日发布，并于2003年3月1日起实施。这是我们国家进行室内空气质量评价的依据。标准发布之后，只能在一段时间内起作用。随着对客观规律认识的加深和新的研究成果的出现，还需要不断对现有标准进行修订和补充。在我国的标准中，只对19中污染物给出了标准值，这当然还远远不够。各种污染物，尤其是化学污染物，要根据暴露时间给出不同的标准值。相信在下一步的修订中，必然会注意到这些问题。 影响空气质量的因素 城市空气污染状况取决于两个因素：污染物的排放情况和大气的扩散能力。在污染源相对稳定的情况下，污染物在大气中的扩散、迁移、流动和转化，与当时的气象条件密切相关，风向、风速、逆温层结、降水等气象因子对污染物的扩散起到重要作用。如当有降水出现，或有风的时候，往往有利于空气中污染物的扩散；反之当有雾或风很小时，往往容易出现空气污染加重。因此，开展空气质量预报使我们能够在实时监测空气污染状况的同时，根据未来气象条件的变化，预测未来空气质量状况，自觉减少或降低污染物的排放，从而达到从被动防御到主动预防的目的。 2、 空气质量对人体健康的影响 空气污染指数小于50，说明空气量良好，为一级优。 空气污染指数大于50，小于100，为二级良好。 空气污染指数大于100小于200，表明污染物浓度小于环境空气质量三级标准限值，为特定工业区所要求的空气质量；在这个指数期间，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状，心脏病和呼吸系统疾病患者应减少体力消耗和户外活动； 3、 吸烟对健康的危害 世界科学界公认，吸烟对健康危害很大，将近四分之一的癌症、大部分呼吸道疾病和心血管疾病与吸烟有密切关系。医学家证明，吸烟者在各种疾病中的死亡率比不吸烟者高，其中，肺癌高倍，支气管炎、肺气肿高倍，喉癌、口腔癌高～倍，胃、十二指肠溃疡高倍，循环系统疾病高倍。 吸烟的烟雾中可以分离出3000多种有害成分，主要有焦油、尼古丁、一氧化碳、一氧化氮、氰化氢和丙烯醛等。 一氧化碳是最有害的成分，在烟雾中的含量为1～5％，它同血红蛋白的结合力比氧大250倍左右，因此能减少血的带氧能力，还能使动脉内壁水肿，形成水泡，妨碍血液运行，为血小板和胆固醇的沉积创造条件，导致动脉粥样硬化。一氧化碳对慢性支气管炎和肺气肿的发生发展有很大影响，冬天易发生的“煤气中毒”也是一氧化碳中毒。空气中含万分之几的一氧化碳就可使人“煤气中毒”而死亡，可见其毒性之大。 尼古丁作用于交感神经节、副交感神经节、肾上腺，造成心率加速、血压升高，诱发心脏病。 吸烟对青少年的危害更为严重，因为青少年正处在生长发育阶段，身体各器官系统还没有成熟，比较娇嫩，所以受毒害更为严重。另外，青少年的大支气管比较直，当烟雾带着烟尘的微粒和有害物质进入呼吸道时，很容易长驱直入，进到各个细支气管和肺泡，使支气管和肺泡受到比较严重的侵害。