陕西建筑材料联盟

交流ㅣ环保家居,期待一场新的革命——对我国建筑材料环保检测方法体系的思考和探索

中国建材杂志2018-06-12 01:49:12



<<2015年第8期

作者简介

郭中宝,硕士,2007年北京科技大学分析化学专业毕业,中国建材检验认证集团股份有限公司化学测试部部长助理,中国分析测试协会青年委员会委员。2007年硕士毕业至今,一直在中国建材检验认证集团股份有限公司从事建筑材料环境安全及化学分析方面的检验与科研工作。到目前为止,共发表学术论文20余篇,参与专著编写2部,获得授权发明专利4项,实用新型专利2项,主持中国建筑材料科学研究总院青年基金项目1项,主持国家标准制订项目1项,参与国家自然科学基金、科技部创新方法工作专项等科研项目7项,参与国家及行业标准制订2项。获得中国建筑材料联合会·中国硅酸盐学会建筑材料科技进步二等奖1项、中国建材集团科技进步一等奖1项、中国建筑材料科学研究总院优秀青年基金三等奖1项。荣获中国建筑材料科学研究总院科技新星、中国建材检验认证集团股份有限公司优秀党员、优秀员工等荣誉称号。

随着环保理念的普及以及人们自身健康意识的提高,环保家居无疑成为每个人心中的梦想。为了环保家居目标的实现,众多的科研工作者开展了大量的科研工作。早在20世纪70年代末,欧洲一些发达国家的科学家就已着手研究建筑材料释放的气体对室内空气的影响及对人体健康的危害程度,并就建筑材料对室内空气的影响进行了全面且系统的基础研究工作。室内空气中的污染物主要来自于装修使用的人造板、胶粘剂、壁纸、涂料、油漆、地毯和各种家具等材料。目前,针对这些建筑材料,国内外都有一套完整的检测方法和控制指标体系,这套体系对我们环保家居目标的实现发挥了极为重要的作用。

在我国,建筑材料环保检测起步较晚,其高潮始于2001年。当时,由于我国频繁发生室内装修污染造成危害人体健康的事件,因此国家组织力量在很短的时间内发布并实施了GB 18580-2001GB18588-2001GB 6566-200110项强制性国家标准,对各种建筑材料中的有害物质进行了明确的限定,设定了市场准入标准。应该说,200110项有害物质强制性国家标准的实施是促进环保家居目标实现的一场革命,以其为开端,建筑材料环保检测在我国进入了大发展时代。经过十几年的发展,人们生活的室内空气质量有了很大的改善,环保家居有了一定的保障。然而,近些年来,建筑材料环保检测的发展进入了一个明显的滞胀期,新方法、新指标、新设备都发展乏力,远远滞后于各种新型建筑材料的发展,这使得很多家庭仍然饱受室内空气污染的困扰,实现环保家居更多的只能是靠运气。在这样的情况下,我们期待建筑材料环保检测领域的另一场革命——以新方法、新指标、新设备为基础的新的检测方法体系的构建,以此推动环保家居目标的全面实现。


国内外检测方法体系的发展现状


1.检测方法趋于成熟

建筑材料的环保检测始于欧洲发达国家。从国际上看,建筑材料的环保检测已经有大约40年的历史,我国全面开展建筑材料的环保检测工作也已经有十多年的时间。在这期间,有很多的科研工作者投身到相关的研究之中,建立了很多科学的分析方法。时至今日,其方法体系已经较为成熟,对各种建筑材料、各种已知的污染物,都有成熟的检测方法可循,而且基本都已经标准化。

2.污染物控制指标趋于统一

科学家们从室内空气中检出了500多种有机物,这些污染物对人体的危害主要有:致癌作用、抑制酶活性导致机体的损害和致突变作用导致遗传性突变等等。由于建筑材料释放的污染物很多,不同建筑材料释放的污染物类别差异也很大,对这些污染物一一进行限定难度很大,而且也会造成检测成本的大幅度增加。因此,国内外方法体系中的污染物控制指标都分为单一污染物指标和总挥发性有机化合物(TVOC)指标。单一污染物指标主要是对毒性较大和普遍含有的污染物进行限定,如大家普遍关注的甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨等。TVOC指标则包含采样分析的所有有机气态物质,通常是指沸点在50℃至250℃的各种有机化合物。目前,无论是对具体的单一污染物还是对TVOC,国内外从指标类别和指标限量值上都趋于统一,差异不大。

3.气候箱法逐渐成为主流

在目前的检测方法体系中,针对不同的材料和不同的污染物,都有不同的前处理方法。如甲醛测定时,其前处理方法就有蒸馏法、干燥器法、萃取法、气候箱法等多种。同一个污染物,采用不同的前处理方法所得到的数据不具有可比性,而且其数据与其在实际使用环境中释放到空气中的数据也往往不具有可比性。在这样的情况下,气候箱法受到了人们的普遍青睐,逐渐成为主流。


气候箱法是利用气候箱模拟居室环境,通过测定建筑材料释放到箱体空气中的污染物浓度来评价材料环保性能的方法。它具有与实际使用环境一致、对所有建筑材料普遍适用的特点,是进行建筑材料环保检测最为科学的方法。气候箱法在美国的应用最为普遍,而且相应的标准体系也最为发达,其标准中涉及的气候箱规格有85L1m36m3和(28~32m3,分别应用于不同类别的材料。美国GREENGUARD公司进行的绿卫士认证中采用的测试方法就全部为气候箱法。相对于欧美国家,气候箱法在我国的普及程度较低。十几年来,气候箱法只对人造板、地毯等少数几类产品适用,而且标准中采用的气候箱也只有1m3规格。但近两年我国也加大了气候箱法的推广力度,不断有应用气候箱法进行建筑材料环保检测的标准出台,如GB/T29592-2013《建筑胶黏剂挥发性有机化合物(VOC)及醛类化合物释放量的测定方法》、GB/T 31106-2014《家具中挥发性有机化合物的测定》和GB/T 31107-2014《家具中挥发性有机化合物检测用气候舱通用技术条件》等。


我国现行检测方法体系存在的问题


在我国,21世纪初是建筑材料环保检测技术的大发展时代。经过十几年的发展,我国建筑材料的环保水平有了大幅度提高,人们生活的室内空气质量也有了很大的改善。但即便如此,目前我国的装修污染问题仍然频频出现。比如,装修用材的环保指标都符合国家标准要求,甚至远远高于标准规定,但装修后最终空气质量却不能满足国家标准要求。再如,装修后空气质量满足国家标准要求,但人感觉仍有明显的异味,引起感官不适。对于这些现象,从业人员往往给出“叠加污染”、“有味不代表有害”等解释,但仔细分析,这些解释给人的感觉更多的是“无奈”,它彰显出的是检测方法的不科学和控制指标的不合理。

具体来讲,我国现行检测方法体系存在如下几个主要问题:

1.新材料不断涌现,对应的环保检测标准缺失

随着科学技术的不断进步,各种新型建筑材料不断应用于室内装修之中,但与之相应的环保检测标准却远远滞后于材料的发展。很多时候一些新材料的环保检测都是参照类似材料的标准进行,但这样就往往造成一些污染因素不能得到有效控制。

2.环保检测标准更新缓慢,跟不上人们环保要求提高的步伐

我国自2001年制定十项有害物质强制性检测标准以来,环保标准的更新非常缓慢。比如人造板、地毯、家具、壁纸、氯乙烯卷材等标准到现在仍然没有更新,但十几年来,这些材料的门类、用料却有了很大变化,使用原有标准很难真正反映材料的环保水平。

3.检测技术不断进步,但标准中新检测方法难产

十几年来,空气污染物的检测技术有了显著的进步,一些本不普及的新方法都已经成为了常规方法,但这些新方法却不能成为标准方法,如前处理过程的气候箱法、检测过程的气相色谱-质谱法等。很多标准在制定时不注重新方法的建立,大量引用旧标准,在进行相关产品检测时,明明有好的方法和设备,但却不能使用。


我国建筑材料环保检测的发展方向

我国现行建筑材料环保检测方法体系中存在的一些问题对我们环保家居目标的实现提出了挑战,但同时也为建筑材料环保检测技术的发展带来了机遇。今后,新的检测方法体系的建立、新的控制指标体系的建立和快检检验方法的建立及推广将成为趋势。

1.立足于气候箱的新的检测方法体系的建立

我国现行的检测方法体系中,很多污染物的检测都是总量检测,不能结合材料的用量特点、干燥特点和污染物衰减特点反映材料在实际使用环境中的释放量水平。因此,有必要在今后进一步推广不同规格的气候箱法的应用,针对各种材料的特点,优化样品制备条件、承载率条件、换气率条件、试验温湿度条件和试验周期,同时提出新的目标污染物检测内容,完善现有的有害物质检测范围,构建一套系统的与实际使用环境更为一致的气候箱模拟检验法。

近几年来,笔者所在的项目组一直致力于低本底气候箱的研发并进行气候箱法测定各种建筑材料的污染物的应用实践。在2013年完成的科技部创新方法工作专项项目《石膏板环境安全性评价体系的建立》中,项目组研发了一种低本底、低吸附的气候箱,获得了国家实用新型专利授权,并将其用于石膏板的各种挥发物的测试之中,取得了良好的测试效果,为最终证明我国石膏板不存在环境安全危害发挥了重要作用。

2.能反映材料在实际使用环境中环保水平的评价指标体系的建立

1)原有污染物控制指标的优化

随着气候箱法的逐渐应用,需要立足于该方法体系,建立与之适应的评价指标体系,使达到控制指标的材料在正常应用后,真正达到不对室内环境形成污染的水平。另外,考虑到原有方法还将长期应用的现实情况,有必要构建气候箱检测方法体系的评价指标与原有方法评价指标的对应关系,为优化已有方法中的污染物控制指标建立基础。

实际上,在气候箱法与传统方法检验指标的对应关系方面的研究一直都在进行。早在2001年我国全面开展建筑材料环保检测之初,笔者所在的项目组就开展了由中国建筑材料科学研究总院资助的项目《装饰装修材料有害物质检测系统的研发与应用》的研究工作,其中一部分内容就是探索气候箱法在各种建筑材料环保检测中的应用,并进行相应的数据积累。相信随着气候箱研发技术的进步和各种规格的气候箱的普及,原有污染物控制指标的优化工作将会快速开展。

2)建筑材料异味强度指标的建立

在现代的环保家居理念中,环保所涵盖的已经不只是简单的是否对人体健康有害的问题,它还包括是否能够使人身心愉悦的概念。而身心愉悦所指的更多的是感官刺激,最为典型的就是异味污染。很多家庭装修后,空气质量检验合格,但总是有一些令人生厌的气味,影响生活质量。因此,建立建筑材料异味强度指标,通过对建筑材料的异味控制实现家居环境异味的源头控制,也将是未来的发展方向之一。

为了构建建筑材料异味强度指标的评价模型,笔者所在的项目组在近几年中参与了国家自然科学基金项目《室内环境中异味物质的特征及其强度预测研究》和《垃圾填埋场和室内环境中异味活度系数测定与应用研究》的研究工作,对室内环境异味物质的分类及异味等级的评价方法进行了开拓性的研究。基于项目研究成果建立了《建筑装饰装修材料异味测定方法》,并将其用于2014APEC会议使用的关键场所(雁栖湖核心岛报告厅、宴会厅,雁栖湖会展中心,水立方晚宴会场)的高规格装修之中,保障这些场所达到了装修后即无异味的效果。

3.快检检验方法的建立及推广

目前,我国对建筑材料的环保检测仍然以传统的实验室检测手段为主,这种检测方式步骤繁琐、试验周期长,不能满足材料现场检验或快速检验的需求。在很多装修工程上,由于工期的要求,在材料检验结果没有出来之前材料就已经使用甚至已经用完的现象屡见不鲜,一旦出现材料不合格的现象,将为后续处理带来很大麻烦。因此,近几年来,建立建筑材料环保性能快速检测方法的呼声越来越高,不少研究人员也开始投入到相关的研究之中。

笔者所在的项目组为了适应很多重点工程需要快速检验的需求,立足于已有的研究基础,建立了《建筑装饰装修材料可挥发物质测定方法-大体积顶空法》,该方法可以实现建筑材料环保性能的快速检验,并在2014APEC会议的关键场所得到了广泛应用,有效地保障了工期,同时实现了装修后空气中基本无甲醛、无苯和极低VOC的超高环保水平。

结语

与人们日益提高的环保家居要求相比,我国现有的建筑材料环保检测方法体系已经明显滞后,现行的方法体系无法保证环保家居目标的实现。实际上,在建筑材料环保检测领域,一些新的检测理念和检测方法已经酝酿多年,很多人都投入了很多精力进行研究,但由于检测技术水平、材料环保水平、市场需求和检测成本等多方面的限制,迟迟未能实施。然而,随着相关技术的逐渐成熟,以及人们的环保需求和方法水平之间差距的逐渐拉大,建筑材料环保检测领域的另一次革命也逐渐走近。笔者判断,快速检验、异味强度检验将成为引爆第二次革命的导火索,笔者所在的项目组也将在这些方面继续开展深入研究,为我国建筑材料环保检测技术的进步以及人们环保家居目标的早日实现贡献力量。






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