一、引言
對(duì)環(huán)境測(cè)試艙進(jìn)行自吸附及自衰減跟蹤測(cè)試，以扣除自吸附與自衰減效應(yīng)帶來的影響，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供可靠可信的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，有利于對(duì)實(shí)驗(yàn)作出更接近實(shí)際的客觀評(píng)價(jià)。但是，由于環(huán)境測(cè)試艙測(cè)試周期長(zhǎng)、測(cè)試成本高，對(duì)其自吸附及衰減效應(yīng)方面的文獻(xiàn)報(bào)道極為少見。本實(shí)驗(yàn)對(duì)玻璃環(huán)境測(cè)試艙進(jìn)行了為期45天的甲醛釋放、衰減等跟蹤測(cè)試研究，總結(jié)出了玻璃環(huán)境艙對(duì)甲醛自吸附及衰減的規(guī)律。
二、實(shí)驗(yàn)測(cè)試
1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器及甲醛測(cè)試方法原理
(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器
自制玻璃環(huán)境測(cè)試艙，容積為0.75m3(750mm×800mm×1250mm)，其構(gòu)造、選材、密閉性及附加設(shè)備依據(jù)QB/T2761-2006《室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品凈化效果測(cè)定方法》附錄A配置；ZK-3S型氣體可循環(huán)采樣器；甲醛測(cè)定儀(ZKZH-101D)。
(2)甲醛測(cè)試方法原理
GB/T18204.26-2000《酚試劑分光光度法測(cè)甲醛》；QB/T2761-2006中的環(huán)境艙法。
2.實(shí)驗(yàn)方案及步驟
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及過程控制參照QB/T2761-2006。具體如下:
(1)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
①環(huán)境測(cè)試艙準(zhǔn)備:依次用洗滌水洗、自來水洗、去離子水洗，用經(jīng)過充分過濾凈化的潔凈空氣清洗，至艙內(nèi)干燥。
②釋放源準(zhǔn)備:釋放源載體:醫(yī)用脫脂紗布5層(長(zhǎng)17cm、寬5cm)，卷在玻璃棒(玻璃棒規(guī)格:長(zhǎng)30cm、直徑5mm)上，用棉線固定；污染物:甲醛溶液(質(zhì)量百分比濃度為0.2%)；釋放源:將上述釋放源載體浸入上述試劑瓶中的液面下，待完全潤(rùn)濕后立即投入使用。
(2)環(huán)境測(cè)試艙測(cè)試條件
①溫濕度:測(cè)試集中于一段時(shí)間內(nèi)，溫度變化遵循室溫(20℃～23℃)，無特殊控制，濕度變化隨脫脂紗布少量水氣自然揮發(fā)，無特殊控制。
②采樣:每次采樣前風(fēng)扇開啟20min后關(guān)閉，即刻采樣，同時(shí)采對(duì)角線上的兩點(diǎn)(每點(diǎn)采樣體積10L)作為平行樣對(duì)比并記錄，每日工作時(shí)間內(nèi)間隔采樣6次，取6次共12點(diǎn)的平均值作為日甲醛濃度均值；采樣同時(shí)，氣體循環(huán)以維持艙內(nèi)氣體壓力平衡。
(3)測(cè)試過程
甲醛本底濃度測(cè)試(第1天):備用環(huán)境測(cè)試艙，密閉艙門，間隔采樣，測(cè)試并記錄。
甲醛釋放源釋放階段(2～11天):備用釋放源置于玻璃表面皿中，快速放入測(cè)試艙，密閉艙門，記錄甲醛濃度變化，直至艙內(nèi)甲醛充分釋放達(dá)到相對(duì)平衡。該階段甲醛日均濃度變化如表1所示。
<CTSM>表1放入甲醛釋放源后甲醛日均濃度隨間隔天數(shù)變化對(duì)應(yīng)表</CTSM>
甲醛濃度衰減階段(11～17天):在上述平衡穩(wěn)定近1周后，快速移出污染源，即刻密閉艙門，間隔測(cè)試甲醛濃度變化，計(jì)算衰減消耗。該階段甲醛日均濃度變化如表2所示。
<CTSM>表2移出釋放源后甲醛日均濃度衰減變化對(duì)應(yīng)表</CTSM>
充分通風(fēng)換氣階段(17～27天):甲醛衰減消耗減弱至一定程度后，完全打開艙門，通風(fēng)換氣，使艙內(nèi)甲醛經(jīng)艙內(nèi)外充分空氣交換而消耗，至艙內(nèi)外甲醛濃度基本一致并低于0.1mg/m3；記錄艙內(nèi)外甲醛濃度變化。該階段甲醛日均濃度變化如表3所示。
<CTSM>表3換氣期間艙內(nèi)甲醛日均濃度變化對(duì)應(yīng)表</CTSM>
艙內(nèi)表面自吸附甲醛重新?lián)]發(fā)釋放階段(27～45天):在艙內(nèi)外濃度接近平衡后，再次密閉艙門，記錄艙內(nèi)甲醛濃度變化情況，該階段甲醛日均濃度變化如表4所示。
<CTSM>表4關(guān)閉艙門后甲醛日均濃度變化對(duì)應(yīng)表</CTSM>
三、結(jié)果與討論
1.本底濃度測(cè)試階段(第1天)
經(jīng)過充分清洗的玻璃環(huán)境測(cè)試艙甲醛本底濃度測(cè)定值:一天中間隔采樣測(cè)試顯示濃度均小于0.01mg/m3。
2.甲醛充分釋放階段(2至11天)
圖1為艙中放入甲醛釋放源后甲醛日均濃度變化擬合曲線。對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)如表1所示。
<CTSM>圖1放入甲醛釋放源后甲醛日均濃度增長(zhǎng)變化擬合曲線圖</CTSM>
放入釋放源后，甲醛日均濃度變化呈一階指數(shù)函數(shù)遞增。通過分析可知，放入釋放源初期，艙內(nèi)空間甲醛濃度以釋放源釋放、濃差擴(kuò)散為主，隨著空間甲醛濃度增加，甲醛分子間的碰撞及甲醛分子與艙壁表面碰撞頻率逐步增加，導(dǎo)致碰撞產(chǎn)生的聚合、聚合物的沉降及碰撞產(chǎn)生吸附頻率逐步增加，形成正反兩種競(jìng)爭(zhēng)因素，即正向因素(釋放源釋放、聚合體的解聚、艙表面吸附物的解吸與沉降物的自然揮發(fā)等)與反向因素(分子間的碰撞聚合、聚合沉降及艙表面碰撞吸附等)的競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)正向因素為主時(shí)，甲醛濃度快速增加，對(duì)應(yīng)于曲線初期的快速增長(zhǎng)區(qū)。隨著空間甲醛濃度的快速增加，反向因素逐步增強(qiáng)，正反因素的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果使甲醛濃度增加趨勢(shì)減弱，表現(xiàn)出曲線后期趨于平緩的增長(zhǎng)期。隨著空間甲醛濃度繼續(xù)增加，正向因素逐步減弱，而反向因素作用持續(xù)增強(qiáng)。當(dāng)正反兩種因素在該溫濕度條件下達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后，甲醛濃度進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定期，對(duì)應(yīng)于曲線的相對(duì)平衡區(qū)間。
3.甲醛濃度衰減階段(11～17天)
圖2為快速移出釋放源后甲醛日均濃度衰減變化擬合曲線。對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)如表2所示。
<CTSM>圖2移出釋放源后甲醛日均濃度衰減變化擬合曲線圖</CTSM>
快速移出釋放源后的5h內(nèi)，甲醛衰減消耗即達(dá)46.6%，之后衰減減弱，濃度變化呈一階指數(shù)函數(shù)遞減。通過分析可知，快速取出釋放源后，動(dòng)態(tài)平衡被破壞，正向因素減弱，而衰減因素(空間甲醛的碰撞聚合、聚合體的沉降、甲醛分子與艙壁表面的碰撞吸附)成為主要影響因素，以致甲醛濃度急劇下降，進(jìn)入曲線的快速下降區(qū)間。隨著艙底沉降甲醛的增多，甲醛的自然揮發(fā)趨勢(shì)上升，正向因素上升。但是同時(shí)隨著空間甲醛濃度下降，衰減因素減弱。兩種因素競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，使甲醛濃度衰減趨勢(shì)減弱，進(jìn)入曲線后期較為平緩的衰減區(qū)間。
4.充分通風(fēng)換氣階段(17～27天)
圖3為完全打開艙門通風(fēng)換氣期間艙內(nèi)甲醛日均濃度變化折線圖。對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)如表3所示。
<CTSM>圖3換氣期間艙內(nèi)外甲醛日均濃度變化折線圖</CTSM>
通過分析可知，完全打開艙門1周后，艙內(nèi)甲醛濃度開始隨艙外環(huán)境甲醛濃度變化出現(xiàn)圍繞一定范圍內(nèi)的波動(dòng)，波動(dòng)值小于0.04mg/m3，且艙內(nèi)外甲醛濃度均在0.1mg/m3以下。該階段，空氣交換使艙內(nèi)甲醛自然揮發(fā)，沉降于艙底的甲醛及艙表面吸附的甲醛，通過空氣交換自然揮發(fā)而逐步消耗，當(dāng)消耗至艙內(nèi)外濃度均小于0.1mg/m3且波動(dòng)不大后，進(jìn)入下一步考察測(cè)試階段。
5.艙內(nèi)表面自吸附甲醛重新?lián)]發(fā)階段(27～45天)
圖4為再次關(guān)閉艙門后甲醛日均濃度變化擬合曲線。對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)如表4所示。
<CTSM>圖4關(guān)閉艙門后甲醛重釋放日均濃度變化擬合曲線圖</CTSM>
該階段，艙內(nèi)壁吸附甲醛成為新的甲醛釋放源重新釋放，艙內(nèi)甲醛濃度變化呈一階指數(shù)函數(shù)遞增。再次密閉艙門后，艙壁表吸附甲醛的解吸、艙底殘余甲醛的自然揮發(fā)成為艙內(nèi)甲醛濃度變化的主要影響因素，而艙內(nèi)空間甲醛整體濃度偏低使反向因素影響不明顯，形成了甲醛空間整體濃度較大幅度的再次遞增，至第6天進(jìn)入相對(duì)平衡階段。該階段測(cè)試表明，即使經(jīng)過9天的充分通風(fēng)換氣，艙壁吸附甲醛仍殘余較多。這部分殘余甲醛在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中成為二次釋放源重新釋放、平衡。
四、結(jié)束語
環(huán)境測(cè)試艙甲醛濃度自衰減效應(yīng)明顯，衰減變化呈一階指數(shù)函數(shù)遞減；艙內(nèi)壁甲醛自吸附效應(yīng)明顯，自吸附甲醛成為新的釋放源重新釋放，釋放濃度變化呈一階指數(shù)函數(shù)遞增?？梢?，作為基本實(shí)測(cè)試驗(yàn)設(shè)備，設(shè)置空白對(duì)比測(cè)試艙或者通過實(shí)驗(yàn)扣除吸附值及衰減值等以消除自吸附與自衰減效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的影響是一種有效的質(zhì)量控制手段。
