水曜日、09月2011 21:49

室内化学汚染物質の性質と発生源

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特徴的な化学汚染物質

室内空気の化学汚染物質は、ガスや蒸気 (無機および有機)、粒子として発生する可能性があります。 屋内環境でのそれらの存在は、屋外環境からの建物への侵入または建物内でのそれらの生成の結果です。 これらの屋内および屋外の発生源の相対的な重要性は、汚染物質によって異なり、時間の経過とともに変化する可能性があります。

室内空気中に一般的に見られる主な化学汚染物質は次のとおりです。

  1. 二酸化炭素 (CO2)、これは代謝産物であり、屋内の人間の存在に関連する大気汚染の一般的なレベルの指標としてよく使用されます
  2. 一酸化炭素 (CO)、窒素酸化物 (NOx)および二酸化硫黄(SO2)、これは主に燃料とオゾンの燃焼中に形成される無機燃焼ガスです(O3)、汚染された大気中の光化学反応の生成物ですが、一部の屋内発生源からも放出される可能性があります
  3. 屋内および屋外のさまざまな発生源に由来する有機化合物。 室内空気中には何百もの有機化学物質が存在しますが、そのほとんどは非常に低濃度で存在します。 これらは沸点に従ってグループ化することができ、表 1 に示すように広く使用されている分類の 1 つは、有機化合物の 2 つのグループを識別します。 (3) 揮発性 (VOC); (4) 半揮発性 (SVOC); (XNUMX)粒子状物質(POM)に関連する有機化合物。 粒子相有機物は、粒子状物質に溶解または吸着します。 それらは、揮発性に応じて、気相と粒子相の両方で発生する可能性があります。 たとえば、XNUMX つの縮合ベンゼン環 (ナフタレンなど) からなる多環芳香族炭化水素 (PAH) は主に気相で見られ、XNUMX つの環 (ベンズ[a]ピレン)は主に粒子相に見られます。

 

表 1. 室内有機汚染物質の分類

カテゴリー

Description

略語

沸騰範囲(℃)

フィールド調査で一般的に使用されるサンプリング方法

1

非常に揮発性の(ガス状の)有機化合物

VVOC

0~50~100

バッチサンプリング; 木炭への吸着

2

揮発性有機化合物

VOC

50-100から240-260

Tenax、カーボンモレキュラーブラック、チャコールへの吸着

3

半揮発性有機化合物

SVOC

240-260から380-400

ポリウレタンフォームまたはXAD-2への吸着

4

粒子状物質または粒子状有機物に関連する有機化合物


POM


380


コレクションフィルター

 

室内空気汚染物質の重要な特徴は、それらの濃度が屋外で一般的な場合よりも空間的および時間的に大きく変化することです。 これは、多種多様なソース、一部のソースの断続的な動作、および存在するさまざまなシンクによるものです。

主に燃焼源から発生する汚染物質の濃度は、非常に大きな時間的変動を受けやすく、断続的です。 塗装などの人間の活動による揮発性有機化合物の一時的な放出も、時間とともに放出に大きな変動をもたらします。 木材ベースの製品からのホルムアルデヒド放出などのその他の放出は、建物内の温度と湿度の変動によって異なる場合がありますが、放出は継続的です。 他の材料からの有機化学物質の放出は、温度と湿度の条件にあまり依存しないかもしれませんが、室内空気中のそれらの濃度は換気条件に大きく影響されます.

部屋の中の空間的な変化は、時間的な変化よりも目立たない傾向があります。 建物内では、局地的な発生源の場合、大きな違いが生じる可能性があります。たとえば、中央オフィスのコピー機、レストランの厨房のガス調理器、指定された場所での喫煙制限などです。

建物内のソース

燃焼によって生成される汚染物質、特に屋内空間での二酸化窒素と一酸化炭素のレベルの上昇は、通常、換気装置のない、不適切に換気された、またはメンテナンスが不十分な燃焼器具とタバコ製品の喫煙に起因します。 ベントのない灯油やガスストーブは大量のCO、COを排出します2いいえx、 そう2、微粒子およびホルムアルデヒド。 ガスコンロやオーブンも、これらの製品を室内の空気に直接放出します。 通常の動作条件下では、通気式ガス燃焼強制空気加熱器および給湯器は、燃焼生成物を室内空気に放出してはなりません。 ただし、競合する排気システムによって部屋が減圧されている場合や、特定の気象条件の下では、煙道ガスのこぼれやバックドラフトが故障した器具で発生する可能性があります。

環境タバコ煙

タバコの煙による室内空気の汚染は、通常、環境タバコの煙 (ETS) と呼ばれる副流煙と吐き出された主流煙に起因します。 たばこの煙には数千種類の成分が確認されており、個々の成分の総量は、たばこの種類や煙の発生条件によって異なります。 ETS に関連する主な化学物質は、ニコチン、ニトロソアミン、PAH、CO、CO です。2いいえx、アクロレイン、ホルムアルデヒド、シアン化水素。

建材・調度品

室内空気汚染の原因として最も注目されているのは、尿素ホルムアルデヒド(UF)樹脂を含む木質ボードとUF空洞壁断熱材(UFFI)です。 これらの製品からのホルムアルデヒドの放出は、建物内のホルムアルデヒドのレベルを上昇させ、これは、特に 1970 年代後半から 1980 年代前半にかけて、先進国における室内空気の質の悪さに関する多くの苦情に関連しています。 表 2 は、建物内でホルムアルデヒドを放出する材料の例を示しています。 これらは、建物で広く使用されることが多い木材ベースの製品と UFFI に最も高い排出率が関連している可能性があることを示しています。 パーティクルボードは、UF樹脂(1~6重量%)と混合された細かい(約8mm)木材粒子から製造され、木材パネルにプレスされます。 床材、壁パネル、棚、キャビネットや家具の部品に広く使用されています。 広葉樹の層は UF 樹脂で接着されており、装飾的な壁の羽目板や家具の部品に一般的に使用されています。 中密度繊維板 (MDF) には、パーティクル ボードに使用されるものよりも細かい木材粒子が含まれており、これらも UF 樹脂で結合されています。 MDFは家具に最もよく使用されます。 これらすべての製品に含まれるホルムアルデヒドの主な発生源は、樹脂の製造中に尿素との反応に必要な過剰量のホルムアルデヒドが存在する結果、樹脂に閉じ込められた残留ホルムアルデヒドです。 したがって、放出は製品が新しいときに最も高く、製品の厚さ、最初の放出強度、他のホルムアルデヒド源の存在、地域の気候、居住者の行動に応じて減少します。 排出量の最初の減少率は、最初の 50 ~ 1 か月で 1% になる可能性があり、その後の減少率ははるかに遅くなります。 UF 樹脂の加水分解により二次放出が発生する可能性があるため、高温多湿の時期には放出速度が増加します。 製造業者によるかなりの努力により、樹脂製造用の尿素とホルムアルデヒドの比率を低くする (つまり、XNUMX:XNUMX に近づける) こと、およびホルムアルデヒド スカベンジャーを使用することによって、低放出材料が開発されました。 規制と消費者の需要により、一部の国ではこれらの製品が広く使用されています。

表 2. さまざまな建設資材および消費財からのホルムアルデヒド放出率

 

ホルムアルデヒド放出速度の範囲 (mg/m2/日)

中密度繊維板

17,600-55,000

広葉樹合板パネル

1,500-34,000

パーチクルボード

2,000-25,000

尿素ホルムアルデヒド発泡断熱材

1,200-19,200

針葉樹合板

240-720

紙製品

260-680

グラスファイバー製品

400-470

アパレル

35-570

弾力性のあるフローリング

240

敷物類

0-65

張り生地

0-7

 

建材や家具は、1980 年代と 1990 年代にますます懸念されてきたさまざまな VOC を放出します。 放出は、個々の化合物の複雑な混合物である可能性がありますが、いくつかが支配的である可能性があります。 42 の建材の研究で、62 の異なる化学種が特定されました。 これらの VOC は、主に脂肪族および芳香族炭化水素、それらの酸素誘導体およびテルペンでした。 定常状態の放出濃度が最も高い化合物は、降順でトルエン、 m-キシレン、テルペン、 n-酢酸ブチル、 n-ブタノール、 n-ヘキサン、 p-キシレン、エトキシエチルアセテート、 n-ヘプタンと o-キシレン。 排出の複雑さにより、大気中の排出と濃度は、総揮発性有機化合物 (TVOC) の濃度または放出として報告されることがよくあります。 表 3 は、さまざまな建材の TVOC 排出率の例を示しています。 これらは、製品間に排出量の大きな違いが存在することを示しています。つまり、適切なデータが利用可能であれば、計画段階で材料を選択して、新しく建設された建物での VOC 放出を最小限に抑えることができます。

表 3. さまざまな床材および壁材およびコーティングに関連する総揮発性有機化合物 (TVOC) 濃度および排出率

材料の種類

濃度 (mg/m3)

排出率
マグネシウム(Mg / m
2時間)

壁紙

ビニールと紙

0.95

0.04

ビニールとガラス繊維

7.18

0.30

印刷された紙

0.74

0.03

壁装材

ヘッセ

0.09

0.005

PVCa

2.43

0.10

テキスタイル

39.60

1.60

テキスタイル

1.98

0.08

床の敷物

リノリウム

5.19

0.22

合成繊維

1.62

0.12

ラバー

28.40

1.40

ソフトプラスチック

3.84

0.59

均質PVC

54.80

2.30

コーティング

アクリルラテックス

2.00

0.43

ワニス、透明エポキシ

5.45

1.30

ワニス、ポリウレタン、
二成分

28.90

4.70

ワニス、酸硬化

3.50

0.83

a PVC、ポリ塩化ビニル。

木材防腐剤は、空気中および建物内の粉塵中のペンタクロロフェノールとリンデンの発生源であることが示されています。 それらは、主に屋外にさらされる木材の保護に使用され、乾腐病や昆虫の防除に適用される殺生物剤にも使用されます。

消費者製品およびその他の屋内ソース

消費財や家庭用品の種類と数は常に変化しており、化学物質の排出は使用パターンによって異なります。 室内の VOC レベルに寄与する可能性のある製品には、エアゾール製品、個人用衛生製品、溶剤、接着剤、塗料が含まれます。 表 4 は、さまざまな消費財に含まれる主要な化学成分を示しています。

表 4. 消費者製品およびその他の揮発性有機化合物 (VOC) の発生源からの成分と排出量

ソース

排出率

洗浄剤と
農薬

クロロホルム
1,2-ジクロロエタン
1,1,1-トリクロロエタン
四塩化炭素
m-ジクロロベンゼン
p-ジクロロベンゼン
n-デカン
n-ウンデカン

15μg/m2.h
1.2μg/m2.h
37μg/m2.h
71μg/m2.h
0.6μg/m2.h
0.4 μg/m2.h
0.2μg/m2.h
1.1μg/m2.h

蛾のケーキ

p-ジクロロベンゼン

14,000μg/m2.h

ドライクリーニング済みの衣類

テトラクロロエチレン

0.5~1mg/m2.h

液体床ワックス

TVOC(トリメチルペンテンと
ドデカン異性体)

96 g / m2.h

レザーワックスを貼り付ける

TVOC (ピネンおよび 2-メチル-
1-プロパノール)

3.3 g / m2.h

洗剤

TVOC(リモネン、ピネン、
ミルセン)

240 mg / m2.h

人間の排出

アセトン
アセトアルデヒド
酢酸
メチルアルコール

50.7 mg /日
6.2 mg /日
19.9 mg /日
74.4 mg /日

コピー用紙

ホルムアルデヒド

0.4μg/フォーム

蒸気加湿器

ジエチルアミノエタノール、
シクロヘキシルアミン

-

ウェットコピー機

2,2,4-トリメチルヘプタン

-

家庭用溶剤

トルエン、エチルベンゼン

-

ペイントリムーバー

ジクロロメタン、メタノール

-

ペイントリムーバー

ジクロロメタン、トルエン、
プロパン

-

ファブリックプロテクター

1,1,1-トリクロロエタン、プロ
ペイン、石油蒸留物

-

ラテックス塗料

2-プロパノール、ブタノン、エチル-
ベンゼン、トルエン

-

ルームフレッシュナー

ノナン、デカン、エチル
ヘプタン、リモネン

-

シャワー水

クロロホルム、トリクロロエチレン

-

 

他の VOC は、他のソースに関連付けられています。 クロロホルムは、主に水道水の分配または加熱の結果として、室内空気に取り込まれます。 液体プロセスコピー機はイソデカンを空気中に放出します。 ゴキブリ、シロアリ、ノミ、ハエ、アリ、およびダニを駆除するために使用される殺虫剤は、スプレー、噴霧器、粉末、含浸ストリップ、餌およびペットの首輪として広く使用されています。 化合物には、ダイアジノン、パラジクロロベンゼン、ペンタクロロフェノール、クロルデン、マラチオン、ナフタレン、アルドリンが含まれます。

その他の発生源には、居住者 (二酸化炭素と臭気)、オフィス機器 (VOC とオゾン)、カビの繁殖 (VOC、アンモニア、二酸化炭素)、汚染された土地 (メタン、VOC)、電子空気清浄機とマイナス イオン発生器 (オゾン) が含まれます。

外部環境からの貢献

表 5 は、英国の都市部の屋内空気で発生する主要な種類の汚染物質の典型的な屋内と屋外の比率と、屋外空気で測定された平均濃度を示しています。 室内空気中の二酸化硫黄は、通常、屋外起源であり、自然発生源と人為起源の両方に起因します。 硫黄を含む化石燃料の燃焼と硫化鉱の製錬は、対流圏における二酸化硫黄の主な発生源です。 バックグラウンドレベルは非常に低い (1 ppb) が、都市部では 0.1 時間あたりの最大濃度は 0.5 ~ XNUMX ppm である可能性がある. 二酸化硫黄は、換気に使用される空気中の建物に入り、建物構造の小さな隙間から浸透する可能性があります。 これは、建物の気密性、気象条件、および内部温度によって異なります。 中に入ると、入ってくる空気が混合され、室内の空気によって希釈されます。 建物や家具の材料と接触する二酸化硫黄は吸着されるため、特に屋外の二酸化硫黄レベルが高い場合、屋外と比較して屋内の濃度を大幅に下げることができます。

表 5. 英国都市部における化学的室内空気汚染物質の主な種類とその濃度

物質/グループ
物質

濃度比
屋内/屋外

典型的な都会のコン
セントレーションズ

二酸化硫黄

〜0.5

10〜20 ppb

二酸化窒素

≤5-12 (屋内ソース)

10〜45 ppb

オゾン

0.1-0.3

15〜60 ppb

二酸化炭素

1-10

350のppm

一酸化炭素

≤5-11 (屋内ソース)

0.2-10 ppmの

ホルムアルデヒド

≤10

0.003 mg / m3

その他の有機化合物
トルエン
ベンゼン
m-および p-キシレン

1-50



5.2μg/m3
6.3μg/m3
5.6μg/m3

浮遊粒子

0.5~1(ETSを除く)a)
2-10 (ETSを含む)

50~150μg/m3

a ETS、環境たばこの煙。

窒素酸化物は燃焼の産物であり、主な発生源には自動車の排気ガス、化石燃料を燃料とする発電所、家庭用暖房機などがあります。 一酸化窒素 (NO) は比較的毒性がありませんが、二酸化窒素 (NO) に酸化される可能性があります。2)、特に光化学汚染のエピソードの間。 二酸化窒素のバックグラウンド濃度は約 1 ppb ですが、都市部では 0.5 ppm に達する場合があります。 換気されていない燃料器具のない建物では、屋外が二酸化窒素の主な発生源です。 二酸化硫黄と同様に、室内表面への吸着により屋外に比べて濃度が低下します。

オゾンは、汚染された大気中の光化学反応によって対流圏で生成され、その生成は、太陽光の強度と、窒素酸化物、反応性炭化水素、および一酸化炭素の濃度の関数です。 遠隔地では、バックグラウンドのオゾン濃度は 10 ~ 20 ppb であり、夏季の都市部では 120 ppb を超えることがあります。 室内表面との反応と強力な発生源がないため、室内濃度は大幅に低くなります。

人為的活動の結果として放出される一酸化炭素は、北半球の大気中に存在するものの 30% を占めると推定されています。 バックグラウンド レベルは約 0.19 ppm であり、都市部では、3 日あたりの濃度パターンが自動車の使用に関連しており、50 時間あたりのピーク レベルは 60 ppm から XNUMX から XNUMX ppm の範囲です。 比較的非反応性の物質であるため、室内表面での反応や吸着によって枯渇することはありません。 したがって、換気されていない燃料器具などの屋内ソースは、そうでなければ屋外の空気のためにバックグラウンドレベルに追加されます.

有機化合物の屋内と屋外の関係は化合物固有であり、時間の経過とともに変化する可能性があります。 ホルムアルデヒドなどの屋内発生源が強い化合物では、通常、屋内濃度が支配的です。 ホルムアルデヒドの屋外濃度は、通常 0.005 mg/m 未満です。3 屋内の濃度は屋外の値の 1.3 倍です。 ベンゼンなどの他の化合物は、強力な屋外発生源を持っており、ガソリン駆動車は特に重要です。 屋内のベンゼン源には ETS が含まれており、これらの結果、英国の建物内の平均濃度は屋外の建物の XNUMX 倍になります。 屋内環境は、この化合物にとって重要な吸収源ではないようであり、したがって、屋外からのベンゼンに対しては保護されません。

建物内の典型的な濃度

屋内環境の一酸化炭素濃度は、通常 1 ~ 5 ppm の範囲です。 表 6 は、25 の研究で報告された結果をまとめたものです。 濃度が 15 ppm を超えることは例外的ですが、環境タバコの煙が存在する場合は濃度が高くなります。

表 6. 窒素酸化物 (NOx)と一酸化炭素(CO)

Site

NOx 値 (ppb)

CO平均値
(PPM)

オフィス

喫煙
管理

42-51
-

1.0-2.8
1.2-2.5

その他の職場

喫煙
管理

NDa-82
27

1.4-4.2
1.7-3.5

輸送手段

喫煙
管理

150-330
-

1.6-33
0-5.9

レストランとカフェテリア

喫煙
管理

5-120
4-115

1.2-9.9
0.5-7.1

バーと居酒屋

喫煙
管理

195
4-115

3-17
〜1-9.2

a ND = 検出されません。

屋内の二酸化窒素濃度は通常 29 ~ 46 ppb です。 ガスストーブなどの特定の発生源が存在する場合、濃度が大幅に高くなる可能性があり、喫煙は測定可能な影響を与える可能性があります (表 6 を参照)。

多くの VOC は、約 2 ~ 20 mg/m の範囲の濃度で室内環境に存在します。3. 家庭、公共の建物、およびオフィスの 52,000 種類の化学物質に関する 71 の記録を含む米国のデータベースを図 3 に要約します。大量の喫煙および/または不十分な換気が ETS の高濃度を生み出す環境では、50 ~ 200 mg/mXNUMX の VOC 濃度が生成される可能性があります。3. 建材は室内濃度に大きく影響し、新築住宅では 100 mg/m を超える化合物が多く含まれる可能性があります。3. 改修と塗装は、VOC レベルの大幅な上昇に寄与しています。 酢酸エチル、1,1,1-トリクロロエタン、リモネンなどの化合物の濃度は 20 mg/m を超えることがあります3 居住者の活動中、および居住者の不在中に、さまざまな VOC の濃度が約 50% 低下する可能性があります。 居住者の苦情に関連する材料や調度品が原因で汚染物質の濃度が上昇した特定の事例が報告されています。 これらには、注入された防湿コースからのホワイト スピリット、コール タールを含む製品からのナフタレン、ビニール床材からのエチルヘキサノール、木材ベース製品からのホルムアルデヒドが含まれます。

図 1. 屋内サイトで選択された化合物の毎日の屋内濃度。

AIR030T7

建物内で発生する個々の VOC の数が多いため、選択した複数の化合物の詳細な濃度を特定することは困難です。 TVOC の概念は、存在する化合物の混合物の尺度として使用されてきました。 TVOC が表す化合物の範囲に関して広く使用されている定義はありませんが、一部の研究者は、濃度を 300 mg/mXNUMX 未満に制限することを提案しています。3 室内の空気の質に関する居住者からの苦情を最小限に抑える必要があります。

屋内で使用される農薬は揮発性が比較的低く、濃度は立方メートルあたりマイクログラムの範囲で発生します。 揮発した化合物は、蒸気圧が低く、室内の材料に吸着される傾向があるため、ほこりや室内のすべての表面を汚染する可能性があります。 空気中の PAH 濃度は、気相とエアロゾル相の間の分布によっても強く影響を受けます。 居住者による喫煙は、室内の空気濃度に大きな影響を与える可能性があります。 PAH の濃度範囲は通常、0.1 ~ 99 ng/m です。3.

 

 

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内容

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