温、湿度变化对木质人造板材甲醛释放影响
【摘要】 目的 研究温、湿度对木质人造板材甲醛释放影响，建立不同温、湿度甲醛释放预测模型。方法 利用气候舱获得不同温、湿度板材甲醛释放量。结果 温度和甲醛释放量呈线性关系(P<0?05，校正R2=0?9963)；湿度和甲醛释放量呈抛物线关系，拟合线性回归方程为：Yhat=0?6368+0?0821Te-0?0695 Hu+0?0007Hu2，在温度固定的情况下，湿度为46?9％时，甲醛释放量达最小值。结论 甲醛释放量随温度增高而增大，随湿度增加先小幅下降后上升，提示夏天高浓度室内装修污染的危害尤为重要。
【关键词】 温度(Te)
甲醛是室内装饰装修的主要污染物之一，其来源广泛、毒性大、毒作用时间长〔1〕，近年来越来越受到关注。室内空气中的甲醛主要来源于木质人造板材，脲醛树脂因其价格低廉，使用方便和胶合性能良好，被大量用作室内人造板的胶黏剂，而且在相当长的时期内，这种情况不会改变。不同季节装修后的室内污染物浓度显著不同，尤其是夏天室内污染物浓度较高，提示污染物的浓度与温湿度有关。为了探讨木质人造板材中甲醛释放受温、湿度影响的规律，建立温、湿度变化的甲醛释放预测模型，利用环境测试舱进行了实验研究。
1 与方法
1?1 实验材料和处理方法 受试材料为某品牌厂家直销店五夹板一整块。对板材进行切割处理，切割时按每边去除10cm裁剪，得到30cm×10cm大小的受试样品若干块，使测试的负荷值(1Oadingfactor)为(1±0?03)m2/m3(30cm×10cm×2面/60L)，其中60L为测试舱体积，然后将切割好的板材分散放在通风走道内进行充分的空气接触1周，再将板材在同一时间进行包边处理，然后将板材放入1个密闭塑料箱(40cm×50cm×40cm)中待取，以保证板材测量时初始浓度相同。
1?2 实验仪器和检测方法
1?2?1 甲醛测量和甲醛分析仪 甲醛的检测采用4160-2型甲醛分析仪(美国INTERSCAN公司)，不同温湿度甲醛浓度的检测统一以mg/m3为计量单位。
1?2?2 小型环境气候舱 采用符合卫生部《木质板材中甲醛的卫生规范》(卫法监发(2001)255号)要求的WH-2型小型智能环境气候舱(武汉市宇信科技开发有限公司)，该舱采用数显温、湿度自动调节装置，自动采气控制装置，温度(Te)调节范围为10～40℃，湿度(Hu)调节范围为30%～80％，空气交换率(ACH)为(1?0±0?03)h。考虑到舱Te(设定值±1℃)、Hu(设定值±5％)的实际调节范围和波动情况，以及4160-2型甲醛测定仪测量时对Te、Hu的具体要求，将舱Hu分别设定为35％,45％,55%,65％,75％共5个层次，调节每个层次在Hu固定的情况下，分别设定Te为13,18,23,28,33,38℃，分别记录不同测量条件下的'甲醛释放舱稳定浓度〔2〕,即在连续3次间隔30min的测量中，甲醛浓度监测数据的变异系数(CV)<5％。
1?3 质量控制 在整个实验过程中，甲醛分析仪使用前调零，使用时预热，每次采样2min后读数，每个参数组合下的甲醛释放量分3次读数(间隔30min)，计算时取均值；对舱温度、湿度和空气交换率参数进行实验前运行验证，以确保能够满足实验要求。
1?4 分析 采用SAS9.1.3软件进行分析。
2 结果
2?1 不同温、湿度五夹板甲醛释放量(表1) 不同温度甲醛释放量的散点图(不同湿度甲醛释放量取平均值)，显示温度在13～38℃范围内变化时，温度和甲醛释放量之间成线性关系(P<0?05，校正R2=0?9963)。不同湿度甲醛释放量的散点图(不同温度甲醛释放量取平均值)，显示湿度在35％～75％范围内变化时，湿度和甲醛释放量之间成抛物线关系，甲醛释放量经过先小幅下降(Hu：35%～45％之间)然后快速上升(Hu:45％～75％之间)的过程。
表1 不同温、湿度的甲醛释放量（略）
2?2 不同温、湿度情况下的甲醛释放预测模型(表2) 拟合线性回归方程得到温度的系数为0?0821(P<0?05)，湿度的系数为-0?0695(P<0?05)，湿度相乘的系数为0?0007(P<0?05)，其方程为：Y=0?6368+0?0821Te-0?0695Hu+0?0007Hu2(公式中：Y为舱稳定浓度，Te为温度、Hu为湿度，浓度、温度和湿度的单位分别为mg/m3、℃和％)。
表2 线性回归方程的温度、湿度系数（略）
根据方程作出甲醛释放预测模型三维图，底面2个轴分别是温度(℃)和湿度(％)，纵轴是甲醛释放浓度(mg/m3)，可以看出甲醛释放量随着温度的增加而增加，随着湿度的增加先小幅下降后上升，从侧面水平观察整个预测曲面随温、湿度增加有抬高的趋势。本实验温度和湿度的交互作用差异无统计学意义，在温度固定的情况下，得出湿度为46?9％时，甲醛释放量达到最小值。
3 讨论
本实验表明，甲醛释放量随着温度增加而增大，分析原因可能为板材中甲醛的释放依赖其沸点和极性。通常随温度的增加其释放量增大〔3，4〕，与相关报道〔5-7〕，温度促进甲醛释放一致。湿度在35％～45％范围内变化时甲醛释放量下降的结果有待进一步验证，湿度在45％～75％范围内变化时甲醛释放量明显上升，这在相关研究中也得到验证〔8-10〕。分析原因可能为湿度增高时，环境空气中弱酸性水蒸气会和脲醛树脂胶中游离二甲醇低聚物反应或者促进其中羟甲基脲和木材纤维素反应生成甲醛，同时还可以促进脲醛树脂胶水解释放甲醛〔11〕。因此，建议装修季节可以考虑选择春天或春夏之间，装修完工后，经过夏天高温、高湿促甲醛释放的过程，秋天以后入住。提示夏天预防高浓度室内装修污染的危害尤为重要。本研究拟合温、湿度变化的线形回归方程，用以预测不同温、湿度的甲醛释放量，为下一步建立现场典型装修家庭的甲醛释放预测模型进行探索。在此基础上可以依据居室的房间体积大小、通风状况、所在地的温湿度高低，给居民提出一个装修使用板材用量的性范围。
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