特徵化學污染物

室內空氣中的化學污染物可能以氣體和蒸汽（無機和有機）和微粒的形式出現。 它們在室內環境中的存在是從室外環境進入建築物或它們在建築物內生成的結果。 這些室內和室外來源的相對重要性因不同的污染物而異，並可能隨時間而變化。

室內空氣中常見的主要化學污染物如下：

1. 二氧化碳（CO₂)，它是一種代謝產物，通常用作與室內人類存在相關的一般空氣污染水平的指標
2. 一氧化碳（CO）、氮氧化物（NO_x) 和二氧化硫 (SO₂)，它們是主要在燃料和臭氧燃燒過程中形成的無機燃燒氣體 (O₃)，它是污染大氣中光化學反應的產物，但也可能由一些室內源釋放
3. 源自各種室內和室外來源的有機化合物。 室內空氣中存在數百種有機化學物質，但大多數的濃度都非常低。 這些可以根據它們的沸點進行分組，表 1 所示的一種廣泛使用的分類確定了四組有機化合物：(1) 極易揮發的有機化合物 (VVOC)； (2)揮發物(VOC)； (3) 半揮發性物質（SVOC）； (4) 與顆粒物 (POM) 有關的有機化合物。 顆粒相有機物溶解或吸附在顆粒物質上。 根據它們的揮發性，它們可能以氣相和顆粒相存在。 例如，由兩個稠合苯環組成的多環芳烴 (PAH)（如萘）主要存在於氣相中，而由五個環組成的聚芳烴（如苯並[a]芘）主要存在於顆粒相中。

表 1 室內有機污染物分類

室內空氣污染物的一個重要特徵是它們的濃度在空間和時間上的變化比室外常見的更大。 這是由於源的種類繁多、一些源的間歇性操作以及存在的各種匯。

主要來自燃燒源的污染物濃度隨時間變化很大並且是間歇性的。 由於繪畫等人類活動導致的揮發性有機化合物的間歇性釋放也會導致排放量隨時間發生巨大變化。 其他排放物，例如木製品釋放的甲醛可能會隨著建築物內溫度和濕度的波動而變化，但排放是連續的。 其他材料的有機化學物質排放可能不太依賴於溫度和濕度條件，但它們在室內空氣中的濃度會受到通風條件的很大影響。

房間內的空間變化往往不如時間變化明顯。 在建築物內，局部源的情況可能存在很大差異，例如，中央辦公室的複印機、餐廳廚房的煤氣灶和僅限指定區域的吸煙。

建築物內的來源

燃燒產生的污染物水平升高，特別是室內空間中的二氧化氮和一氧化碳，通常是由於燃燒器具未通風、通風不當或維護不善以及吸食煙草製品造成的。 未通風的煤油和燃氣空間加熱器會排放大量的 CO、CO₂，沒有_x，SO₂、微粒和甲醛。 燃氣灶和烤箱也會將這些產品直接釋放到室內空氣中。 在正常操作條件下，通風式燃氣強制空氣加熱器和熱水器不應將燃燒產物釋放到室內空氣中。 然而，當房間因競爭性排氣系統和某些氣象條件而減壓時，有故障的設備可能會發生煙氣溢出和回燃。

環境煙草煙霧

煙草煙霧造成的室內空氣污染來自側流和呼出的主流菸霧，通常稱為環境煙草煙霧 (ETS)。 已在煙草煙霧中鑑定出數千種不同的成分，各個成分的總量因香菸類型和煙霧產生條件而異。 與ETS相關的主要化學物質是尼古丁、亞硝胺、PAHs、CO、CO₂，沒有_x、丙烯醛、甲醛和氰化氫。

建築材料和家具

作為室內空氣污染源而受到最大關注的材料是含有脲甲醛 (UF) 樹脂的人造板和 UF 空心牆保溫材料 (UFFI)。 這些產品釋放的甲醛導致建築物中的甲醛含量升高，這與發達國家室內空氣質量差的許多投訴有關，尤其是在 1970 世紀 1980 年代末和 2 年代初。 表 1 給出了在建築物中釋放甲醛的材料示例。 這些表明最高的排放率可能與木質產品和 UFFI 有關，這些產品通常廣泛用於建築物中。 刨花板由細小（約 6 毫米）木屑與 UF 樹脂（8 至 50 重量%）混合併壓製成木板製成。 廣泛用於地板、牆板、擱架以及櫥櫃和家具的組件。 硬木層用 UF 樹脂粘合，通常用於裝飾牆板和家具部件。 中密度纖維板 (MDF) 含有比刨花板中使用的木屑更細的木屑，並且這些木屑還與 UF 樹脂結合。 MDF 最常用於家具。 所有這些產品中甲醛的主要來源是樹脂中殘留的甲醛，這是由於樹脂製造過程中與尿素反應所需的甲醛過量。 因此，新產品的釋放量最高，下降速度取決於產品厚度、初始排放強度、其他甲醛來源的存在、當地氣候和居住者行為。 在最初的八到九個月內，排放量的初始下降率可能為 1%，隨後下降速度要慢得多。 由於 UF 樹脂的水解，可能會發生二次排放，因此在溫度和濕度升高期間排放率會增加。 製造商通過使用較低比例（即接近 1:XNUMX）的尿素與甲醛來生產樹脂並使用甲醛清除劑，從而開發出低排放材料。 監管和消費者需求導致這些產品在一些國家得到廣泛使用。

表 2. 各種建築材料家具和消費品的甲醛釋放率

建築材料和家具會釋放出範圍廣泛的其他揮發性有機化合物，這些揮發性有機化合物在 1980 年代和 1990 年代已成為人們日益關注的主題。 排放物可能是單個化合物的複雜混合物，儘管少數可能占主導地位。 對 42 種建築材料的研究確定了 62 種不同的化學物質。 這些 VOC 主要是脂肪烴和芳香烴、它們的氧衍生物和萜烯。 穩態排放濃度最高的化合物按降序排列為甲苯、 m-二甲苯、萜烯、 n-乙酸丁酯， n-丁醇， n-己烷， p-二甲苯，乙氧基乙酸乙酯， n-庚烷和 o- 二甲苯。 排放的複雜性導致空氣中的排放和濃度通常被報告為總揮發性有機化合物 (TVOC) 濃度或釋放量。 表 3 給出了一系列建築產品的 TVOC 排放率示例。 這些表明產品之間的排放存在顯著差異，這意味著如果有足夠的可用數據，可以在規劃階段選擇材料，以最大限度地減少新建建築中的 VOC 釋放。

表 3. 與各種地板和牆面覆蓋物及塗料相關的總揮發性有機化合物 (TVOC) 濃度和排放率

^a 聚氯乙烯，聚氯乙烯。

木材防腐劑已被證明是空氣和建築物灰塵中五氯苯酚和林丹的來源。 它們主要用於戶外暴露的木材保護，也用於用於處理幹腐病和昆蟲控制的生物殺滅劑。

消費品和其他室內來源

消費品和家用產品的種類和數量不斷變化，它們的化學物質排放量取決於使用模式。 可能影響室內 VOC 水平的產品包括氣溶膠產品、個人衛生用品、溶劑、粘合劑和油漆。 表 4 說明了一系列消費品中的主要化學成分。

表 4. 消費品和其他來源的揮發性有機化合物 (VOC) 的成分和排放

其他 VOC 與其他來源有關。 氯仿主要是由於分配或加熱自來水而進入室內空氣的。 液態復印機將異癸烷釋放到空氣中。 用於控制蟑螂、白蟻、跳蚤、蒼蠅、螞蟻和蟎蟲的殺蟲劑被廣泛用作噴霧劑、霧化器、粉劑、浸漬條、誘餌和寵物項圈。 化合物包括二嗪磷、對二氯苯、五氯苯酚、氯丹、馬拉硫磷、萘和艾氏劑。

其他來源包括居住者（二氧化碳和氣味）、辦公設備（揮發性有機化合物和臭氧）、黴菌生長（揮發性有機化合物、氨、二氧化碳）、污染土地（甲烷、揮發性有機化合物）以及電子空氣淨化器和負離子發生器（臭氧）。

外部環境的貢獻

表 5 顯示了英國城市地區室內空氣中出現的主要污染物類型的典型室內-室外比率以及室外空氣中測得的平均濃度。 室內空氣中的二氧化硫通常來自室外，並且來自自然和人為來源。 含硫化石燃料的燃燒和硫化礦的冶煉是對流層中二氧化硫的主要來源。 背景水平非常低（1 ppb），但在城市地區每小時最大濃度可能為 0.1 至 0.5 ppm。 二氧化硫可以通過用於通風的空氣進入建築物，並可以通過建築物結構中的小縫隙滲透。 這取決於建築物的氣密性、氣象條件和內部溫度。 一旦進入室內，進入的空氣將與室內空氣混合併被稀釋。 與建築和裝飾材料接觸的二氧化硫被吸附，這可以顯著降低室內相對於室外的濃度，特別是當室外二氧化硫水平很高時。

表 5. 英國城市室內空氣污染物的主要類型及其濃度

^a ETS，環境煙草煙霧。

氮氧化物是燃燒的產物，主要來源包括汽車尾氣、化石燃料發電站和家用空間加熱器。 一氧化氮 (NO) 相對無毒，但可被氧化成二氧化氮 (NO₂), 特別是在光化學污染期間。 二氧化氮的背景濃度約為 1 ppb，但在城市地區可能達到 0.5 ppm。 在沒有不通風的燃料設備的建築物中，室外是二氧化氮的主要來源。 與二氧化硫一樣，與室外相比，內表面的吸附降低了室內濃度。

臭氧是在受污染的大氣中通過光化學反應在對流層中產生的，其產生是陽光強度和氮氧化物、活性碳氫化合物和一氧化碳濃度的函數。 在偏遠地區，背景臭氧濃度為 10 至 20 ppb，而在城市地區夏季月份可能超過 120 ppb。 由於與室內表面反應和缺乏強源，室內濃度顯著降低。

據估計，由於人為活動而釋放的一氧化碳佔北半球大氣中存在的一氧化碳的 30%。 背景水平約為 0.19 ppm，在城市地區，濃度的晝夜模式與機動車的使用有關，每小時峰值水平範圍為 3 ppm 至 50 至 60 ppm。 它是一種相對不活潑的物質，因此不會因室內表面的反應或吸附而耗盡。 因此，由於室外空氣，室內源（例如未通風的燃料設備）會增加本底水平。

有機化合物的室內-室外關係是化合物特定的，可能會隨時間變化。 對於甲醛等具有強烈室內來源的化合物，室內濃度通常占主導地位。 對於甲醛，室外濃度通常低於 0.005 mg/m³ 室內濃度是室外值的十倍。 苯等其他化合物具有很強的室外來源，汽油驅動的車輛尤為重要。 苯的室內來源包括 ETS，這導致英國建築物的平均濃度比室外高 1.3 倍。 室內環境似乎不是該化合物的重要吸收槽，因此它不能防止來自室外的苯。

建築物中的典型濃度

室內環境中的一氧化碳濃度通常在 1 到 5 ppm 之間。 表 6 總結了 25 項研究報告的結果。 在環境煙草煙霧存在的情況下濃度更高，但濃度超過 15 ppm 是例外情況。

表 6. 氮氧化物（NO^x) 和一氧化碳 (CO)

^a ND = 未檢測到。

室內二氧化氮濃度通常為 29 至 46 ppb。 如果存在燃氣灶等特定來源，濃度可能會高得多，並且吸煙會產生可測量的影響（見表 6）。

許多 VOC 存在於室內環境中，濃度範圍約為 2 至 20 mg/m³. 圖 52,000 總結了一個美國數據庫，其中包含家庭、公共建築和辦公室中 71 種化學品的 3 條記錄。大量吸煙和/或通風不良產生高濃度 ETS 的環境可產生 50 至 200 mg/m 的 VOC 濃度³. 建築材料對室內濃度有重大貢獻，新住宅可能有更多超過 100 mg/m 的化合物³. 翻新和粉刷導致揮發性有機化合物含量顯著增加。 乙酸乙酯、1,1,1-三氯乙烷和檸檬烯等化合物的濃度可超過 20 mg/m³ 在居住者活動期間以及居民離開期間，一系列 VOC 的濃度可能會降低約 50%。 已經描述了與居住者投訴相關的材料和家具導致污染物濃度升高的具體案例。 其中包括注射防潮層中的石油溶劑油、煤焦油產品中的萘、乙烯基地板中的乙基己醇和木製品中的甲醛。

圖 1. 室內場所所選化合物的每日室內濃度。

建築物中存在大量單獨的 VOC，因此很難詳細說明選定化合物以外的化合物的濃度。 TVOC 的概念已被用來衡量存在的化合物的混合物。 對於 TVOC 代表的化合物範圍沒有廣泛使用的定義，但一些研究人員建議將濃度限制在 300 mg/m 以下³ 應盡量減少住戶對室內空氣質量的投訴。

室內使用的殺蟲劑揮發性相對較低，濃度在每立方米微克範圍內。 揮發的化合物會污染灰塵和所有室內表面，因為它們的蒸氣壓低並且容易被室內材料吸附。 空氣中的 PAH 濃度也受它們在氣相和氣溶膠相之間的分佈的強烈影響。 居住者吸煙會對室內空氣濃度產生強烈影響。 PAH 的濃度範圍通常為 0.1 至 99 ng/m³.

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