不同家具板材释放挥发性有机污染物特征研究

摘要

本文中利用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，研究在正常室内环境下不同类型的家具板材释放VOCs的物种和浓度;利用SPSS模型，对家具板材的VOCs释放规律进行聚类分析;开展家具板材释放VOCs的光氧化实验，探究VOCs向二次有机气溶胶(SOA)的转化规律。研究结果如下:
　　利用PTR-TOF-MS和GC-PID作为研究工具，分析不同类型板材在正常的室内环境中自然释放VOCs规律，研究结果表明:(1)家具板材释放的VOCs以烷烃为主，还有少量的烯烃、芳香烃、醛酮类和乙酸乙酯、乙酸甲酯以及甲基叔丁基迷等物质。(2)4类家具板材释放的VOCs的浓度及种类不大相同。集成材释放的TVOCs总浓度最高，达到11.45 mg/m3，平衡浓度排位前十的VOCs依次是戊烷＞丁烷＞丙烷＞溴甲烷＞异戊二烯＞甲醛＞乙腈＞环己烷＞乙醛＞甲醇;胶合板释放平衡后TVOCs浓度为3.75mg/m3，平衡浓度排位前十的VOCs为:丙烷＞戊烷＞甲醛＞丁烷＞甲醇＞正壬烷＞乙烷＞甲基环己烷＞异戊二烯＞乙腈;刨花板释放平衡后总TVOCs的浓度为1.85mg/m3，平衡浓度排位前十种的VOCs为:戊烷＞丁烷＞丙烷＞溴甲烷＞异戊二烯＞甲醛＞乙腈＞环己烷＞乙醛＞甲醇;密度板释放平衡后TVOCs的浓度最低，仅为0.5mg/m3，浓度排位前十种的VOCs为:乙烷＞甲醛＞正十一烷＞正壬烷＞甲苯＞异戊二烯＞乙醛＞环己烷＞乙腈＞氯甲烷。
　　根据家具板材释放(VOCs释放已达到平衡)VOCs的研究结果，选取浓度最高的15种VOCs为目标VOCs，开展板材短期(VOCs释放未达到平衡)释放规律研究，考察各类家具板材中15种目标VOCs的释放速率，利用SPSS模型对家具板材进行聚类分析。研究结果表明:(1)家具板材释放VOCs，释放速率最快的3种VOCs分别为正壬烷、甲基环己烷和甲醛。(2)利用SPSS模型，对15种目标VOCs的释放速率进行分层分析，根据欧氏距离为5可将所有板材聚类分为5层。第一层板材释放的特征VOCs为三溴甲烷，平均释放速率为324.51ug/m-3h-1;第二层板材释放的特征VOCs为异戊二烯和甲苯，其对应的最大释放速率分别为718.97和345.19 ug/m-3h-1;第三层板材释放的目标VOCs种类复杂，且各种VOCs释放速度总体较低，板材释放速率最大值都没有超过50ug/m-3h-1，没有特征VOCs;第4层板材释放的特征VOCs有甲醛、甲醇、异丁烯醛+甲基乙烯基甲醛，平均释放速率分别为15.12、20.63和12.39 ug/m-3h-1;第5层板材释放的特征VOCs为苯乙烯和甲基环己烷，最大释放速率为258.39和572.71 ug/m-3h-1。
　　以低压汞灯作为光源，研究密度板、刨花板、实木地板和细木工板这4类板材在光氧化实验中VOCs转化SOA的规律，以及气相和颗粒相污染物的变化。结果表明:(1)开灯之后，NOx与NO2的变化趋势基本一致，都表现为上升趋势，NO在实验后期基本上都会消耗完全。(2)静态箱中颗粒物浓度激增出现在NO将被消耗完全的时候，颗粒物数浓度出现数百以及以上增长。(3)不同板材光照后产生的颗粒物数浓度不相同。各家具板材体系下，颗粒物的数浓度与释放出VOCs的种类、TVOCs的浓度、以及NOx和O3浓度呈正相关关系。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 挥发性有机污染物(VOCs)的概述

1．2．1 VOCs的定义和分类

1．2．2 室内VOCs的来源

1．2．3 国内外室内环境标准

1．2．4 VOCs对人体的影响

1．3 家具板材释放研究进展

1．3．1 研究方法

1．3．2 研究进展

1．4 论文的研究内容和思路

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究思路

2 家具板材周期性释放VOCs规律研究

2．1 引言

2．2 实验材料和实验仪器

2．3 仪器标定和实验方法

2．3．1 PTR-TOF-MS的标定

2．3．2 GC-PID仪器的标定

2．4 实验方法

2．5 实验结果

2．6 本章小结

3 家具板材快速释放VOCs特征研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料与实验仪器

3．2．2 实验方法

3．2．3 质量控制

3．3 实验结果

3．4 本章小结

4 家具板材释放VOCs光氧化反应研究

4．1 引言

4．2 实验装置和仪器

4．3 实验仪器

4．4 实验方法

4．5 实验结果

4．5．1 VOCs光氧化下NOx、O3和PM之间的关系

4．5．2 机理分析

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 全文结论

5．2 建议与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的研究成果

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