不同氧化剂条件下家具板材释放VOCs的SOA生成转化机理研究

Some kinds of VOCs emitted from furniture plank are very active. The reaction of those compounds with oxidants in the indoor air results in the formation of new gaseous and particular pollutants leading to healthy damage. The method of indoor air polluiton study and of photochemical reaction study will be integrated to study the secondary pollution from VOCs emitted from furniture wood in this study, especially for secondary organic aerosol (SOA). VOCs emitted from furniture plank in climate chamber will be analyzed to obtain the pollutant list. Then the gases will be introduced into smog chamber. Under certain oxidant and reaction conditions (temperature, humidity and light intensity), the conversion velocities will be measured to identify the active VOCs compound. The SOA formation and conversion mechanism will be studied intensively. By changing the reaction conditions, the key factors influencing the SOA formation and conversion will be identified. The ambient air will be introduced into the smog chamber as background air to study the real influence of VOCs and SOA polluiton to indoor air quality. This study will complement the shortage of the influence of SOA resulted from furniture plank pollution to indoor air quality.

家具板材释放的污染物中部分VOCs具有较强活性，其反应后造成新的气相和颗粒相污染，对人体健康具有更大危害。本项目拟将室内空气污染的研究方法与光化学反应箱模拟研究方法相结合，针对家具板材释放VOCs所造成的二次污染，尤其是颗粒物污染进行深入研究。在气候箱内测定家具板材释放的VOCs物种，获得VOCs物种清单，并将气候箱内含VOCs气体引入光化学反应箱，在一定的氧化剂浓度及反应条件（温度、湿度和光照）下，测定各VOCs物种的转化速率，识别活性VOCs物种。本项目重点研究活性VOCs物种的SOA生成转化规律，通过改变反应条件来识别影响VOCs释放和SOA生成转化的重要因素。将实际大气引入光化学反应箱作为背景气体，研究在实际大气条件下家具板材释放VOCs对室内空气质量的影响，评估家具板材对居室内VOCs和颗粒物的贡献，弥补对家具板材释放污染物产生的SOA对室内空气质量影响研究不足的欠缺。

家具释放的污染物中部分VOCs具有较强活性，其反应后造成新的气相和颗粒相污染，对人体健康造成更大危害。本项目利用500L的静态箱作为环境反应舱，以市场统一购买的6类家具板材（共计24块）作为实验对象开展研究，以质子转移反应飞行时间质谱仪（PTR-TOF-MS）为主要实验仪器，研究了刨花板、胶合板、密度板和集成材等4种板材自然释放的VOCs物种。各类板材释放VOCs以烷烃和甲醛为主，在25±2℃，RH为50±5%条件下，各类板材在2周内均可释放平衡，同时发现集成材释放的VOCs浓度最高，可达11.45 mg/m3，密度板最少，只有0.50 mg/m3（室内环境标准为0.50 mg/m3）。研究了6种不同工艺共24块板材的8h释放速率实验，发现正壬烷、甲基环己烷和甲醛释放速率最高。利用SPSS模型的分层聚类功能，由VOCs释放规律将其板材分为五层，并确定了每层板材释放特征VOCs作为目标VOCs。以低压汞灯（波长为254nm）为光源，研究了光氧化条件下VOCs转化SOA的规律，及气相和颗粒相污染物的变化规律。不同板材光照下生成颗粒物浓度不同，集成材生成颗粒物浓度最高为2.4×106N/cm3，密度板生成颗粒物浓度最小为1.6×105 N/cm3，期间SOA粒径逐渐增加，粒径范围为60-160nm，同时发现异戊二烯是SOA生成的前体物。选择北京市区夏冬季节不同封闭空间进行室内污染气体（甲醛、苯、甲苯、二甲苯及TVOC）检测，发现办公区及普通家居甲醛浓度较高，初装修房屋苯系物浓度较高，并利用公式计算各区域的SOA生成潜势。由浸渍法制得的TiO2/ACF（活性炭纤维）在紫外灯（主波长为254nm）、25℃及RH=60%下进行光催化反应，其甲苯去除率达38%，同时发现湿度、光照强度、温度及氧气对甲苯光催化均有较大影响。对市售不同光触媒液样对NOx、甲醛和甲苯进行净化率测试，在25℃、RH=60%及反应时间为24h下，对三种污染物去除率分别为75%（NUV、365nm）、81%（UV、254nm）、和96%（UV、254nm）。本项目从上述家居板材释放特征及颗粒物生成规律，实际室内污染物状况及污染物治理技术等多方面开展研究，研究成果可评估室内家具板材释放VOCs和颗粒物贡献，为全面认识家具板材对室内空气质量提供了科学依据。