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溫、濕度變化對木質(zhì)人造板材甲醛釋放影響
【摘要】 目的 研究溫、濕度對木質(zhì)人造板材甲醛釋放影響，建立不同溫、濕度甲醛釋放預(yù)測模型。方法 利用氣候艙獲得不同溫、濕度板材甲醛釋放量。結(jié)果 溫度和甲醛釋放量呈線性關(guān)系(P<0?05，校正R2=0?9963)；濕度和甲醛釋放量呈拋物線關(guān)系，擬合線性回歸方程為：Yhat=0?6368+0?0821Te-0?0695 Hu+0?0007Hu2，在溫度固定的情況下，濕度為46?9％時，甲醛釋放量達(dá)最小值。結(jié)論 甲醛釋放量隨溫度增高而增大，隨濕度增加先小幅下降后上升，提示夏天高濃度室內(nèi)裝修污染的危害尤為重要。
【關(guān)鍵詞】 溫度(Te)
甲醛是室內(nèi)裝飾裝修的主要污染物之一，其來源廣泛、毒性大、毒作用時間長〔1〕，近年來越來越受到關(guān)注。室內(nèi)空氣中的甲醛主要來源于木質(zhì)人造板材，脲醛樹脂因其價格低廉，使用方便和膠合性能良好，被大量用作室內(nèi)人造板的膠黏劑，而且在相當(dāng)長的時期內(nèi)，這種情況不會改變。不同季節(jié)裝修后的室內(nèi)污染物濃度顯著不同，尤其是夏天室內(nèi)污染物濃度較高，提示污染物的濃度與溫濕度有關(guān)。為了探討木質(zhì)人造板材中甲醛釋放受溫、濕度影響的規(guī)律，建立溫、濕度變化的甲醛釋放預(yù)測模型，利用環(huán)境測試艙進(jìn)行了實(shí)驗研究。
1 與方法
1?1 實(shí)驗材料和處理方法 受試材料為某品牌廠家直銷店五夾板一整塊。對板材進(jìn)行切割處理，切割時按每邊去除10cm裁剪，得到30cm×10cm大小的受試樣品若干塊，使測試的負(fù)荷值(1Oadingfactor)為(1±0?03)m2/m3(30cm×10cm×2面/60L)，其中60L為測試艙體積，然后將切割好的板材分散放在通風(fēng)走道內(nèi)進(jìn)行充分的空氣接觸1周，再將板材在同一時間進(jìn)行包邊處理，然后將板材放入1個密閉塑料箱(40cm×50cm×40cm)中待取，以保證板材測量時初始濃度相同。
1?2 實(shí)驗儀器和檢測方法
1?2?1 甲醛測量和甲醛分析儀 甲醛的檢測采用4160-2型甲醛分析儀(美國INTERSCAN公司)，不同溫濕度甲醛濃度的檢測統(tǒng)一以mg/m3為計量單位。
1?2?2 小型環(huán)境氣候艙 采用符合衛(wèi)生部《木質(zhì)板材中甲醛的衛(wèi)生規(guī)范》(衛(wèi)法監(jiān)發(fā)(2001)255號)要求的WH-2型小型智能環(huán)境氣候艙(武漢市宇信科技開發(fā)有限公司)，該艙采用數(shù)顯溫、濕度自動調(diào)節(jié)裝置，自動采氣控制裝置，溫度(Te)調(diào)節(jié)范圍為10～40℃，濕度(Hu)調(diào)節(jié)范圍為30%～80％，空氣交換率(ACH)為(1?0±0?03)h。考慮到艙Te(設(shè)定值±1℃)、Hu(設(shè)定值±5％)的實(shí)際調(diào)節(jié)范圍和波動情況，以及4160-2型甲醛測定儀測量時對Te、Hu的具體要求，將艙Hu分別設(shè)定為35％,45％,55%,65％,75％共5個層次，調(diào)節(jié)每個層次在Hu固定的情況下，分別設(shè)定Te為13,18,23,28,33,38℃，分別記錄不同測量條件下的甲醛釋放艙穩(wěn)定濃度〔2〕,即在連續(xù)3次間隔30min的測量中，甲醛濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)的變異系數(shù)(CV)<5％。
1?3 質(zhì)量控制 在整個實(shí)驗過程中，甲醛分析儀使用前調(diào)零，使用時預(yù)熱，每次采樣2min后讀數(shù)，每個參數(shù)組合下的甲醛釋放量分3次讀數(shù)(間隔30min)，計算時取均值；對艙溫度、濕度和空氣交換率參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗前運(yùn)行驗證，以確保能夠滿足實(shí)驗要求。
1?4 分析 采用SAS9.1.3軟件進(jìn)行分析。
2 結(jié)果
2?1 不同溫、濕度五夾板甲醛釋放量(表1) 不同溫度甲醛釋放量的散點(diǎn)圖(不同濕度甲醛釋放量取平均值)，顯示溫度在13～38℃范圍內(nèi)變化時，溫度和甲醛釋放量之間成線性關(guān)系(P<0?05，校正R2=0?9963)。不同濕度甲醛釋放量的散點(diǎn)圖(不同溫度甲醛釋放量取平均值)，顯示濕度在35％～75％范圍內(nèi)變化時，濕度和甲醛釋放量之間成拋物線關(guān)系，甲醛釋放量經(jīng)過先小幅下降(Hu：35%～45％之間)然后快速上升(Hu:45％～75％之間)的過程。
表1 不同溫、濕度的甲醛釋放量（略）
2?2 不同溫、濕度情況下的甲醛釋放預(yù)測模型(表2) 擬合線性回歸方程得到溫度的系數(shù)為0?0821(P<0?05)，濕度的系數(shù)為-0?0695(P<0?05)，濕度相乘的系數(shù)為0?0007(P<0?05)，其方程為：Y=0?6368+0?0821Te-0?0695Hu+0?0007Hu2(公式中：Y為艙穩(wěn)定濃度，Te為溫度、Hu為濕度，濃度、溫度和濕度的單位分別為mg/m3、℃和％)。
表2 線性回歸方程的溫度、濕度系數(shù)（略）
根據(jù)方程作出甲醛釋放預(yù)測模型三維圖，底面2個軸分別是溫度(℃)和濕度(％)，縱軸是甲醛釋放濃度(mg/m3)，可以看出甲醛釋放量隨著溫度的增加而增加，隨著濕度的增加先小幅下降后上升，從側(cè)面水平觀察整個預(yù)測曲面隨溫、濕度增加有抬高的趨勢。本實(shí)驗溫度和濕度的交互作用差異無統(tǒng)計學(xué)意義，在溫度固定的情況下，得出濕度為46?9％時，甲醛釋放量達(dá)到最小值。
3 討論
本實(shí)驗表明，甲醛釋放量隨著溫度增加而增大，分析原因可能為板材中甲醛的釋放依賴其沸點(diǎn)和極性。通常隨溫度的增加其釋放量增大〔3，4〕，與相關(guān)報道〔5-7〕，溫度促進(jìn)甲醛釋放一致。濕度在35％～45％范圍內(nèi)變化時甲醛釋放量下降的結(jié)果有待進(jìn)一步驗證，濕度在45％～75％范圍內(nèi)變化時甲醛釋放量明顯上升，這在相關(guān)研究中也得到驗證〔8-10〕。分析原因可能為濕度增高時，環(huán)境空氣中弱酸性水蒸氣會和脲醛樹脂膠中游離二甲醇低聚物反應(yīng)或者促進(jìn)其中羥甲基脲和木材纖維素反應(yīng)生成甲醛，同時還可以促進(jìn)脲醛樹脂膠水解釋放甲醛〔11〕。因此，建議裝修季節(jié)可以考慮選擇春天或春夏之間，裝修完工后，經(jīng)過夏天高溫、高濕促甲醛釋放的過程，秋天以后入住。提示夏天預(yù)防高濃度室內(nèi)裝修污染的危害尤為重要。本研究擬合溫、濕度變化的線形回歸方程，用以預(yù)測不同溫、濕度的甲醛釋放量，為下一步建立現(xiàn)場典型裝修家庭的甲醛釋放預(yù)測模型進(jìn)行探索。在此基礎(chǔ)上可以依據(jù)居室的房間體積大小、通風(fēng)狀況、所在地的溫濕度高低，給居民提出一個裝修使用板材用量的性范圍。
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