甲醛是室内空气中最主要、来源最广、危害最严重的污染物之一^[1]，高剂量甲醛会对免疫功能、肝、肺及中枢神经系统造成永久性伤害，严重影响人们的身体健康^{[2, 3, 4, 5, 6]}，因此，国内外学者对室内空气污染进行了大量研究^{[7, 8, 9, 10]}。石克虎等^[7]研究发现，温度、湿度、换气率等环境因素对木质板材中的甲醛释放影响显著，其中温度对甲醛释放量的影响最大；王雨等^[8]研究表明，随着温度或湿度的增加，室内实木复合地板的甲醛质量浓度增高；姜志华等^[9]在研究强化木地板甲醛释放量与存放时间、环境温度的关系时发现，存放时间长短和检测环境温度对其甲醛释放量有一定影响。本文主要研究温度、湿度、换气率、装载率等环境因素对不同板材地板释放的甲醛质量浓度的影响规律，并采用单指数模型对实验结果进行拟合，为有效控制室内地板的甲醛释放量、提高室内空气质量提供依据。

实验所采用的复合实木地板、竹地板及三种不同产地的高纤维木地板(A、B、C)均来自广西桂林市建材市场，厚度均为15 mm。酚试剂(AR，Sigma-Aldrich 西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)、硫酸铁铵(AR，广东汕头市西陇化工厂)、盐酸(AR，广东汕头市光华化学厂)、36%～38%甲醛水溶液(AR，广东汕头市西陇化工厂)。

环境测试舱(图 1；济南弘为科技有限公司，HW-571型，内表面为不锈钢)：温度为10～50℃、精度为±0.5℃，湿度为30%～80%、精度为±2%，空气流速0.1～0.3 m/s；甲醛测试仪(英国PPM公司，PPM-400 ST型)：量程为0～24.56 mg/m³、精度为0.001 mg/m³；可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司，722S型)。

1 进气口; 2 采样孔; 3 温控仪; 4 实验材料; 5 观察口; 6 操作孔; 7 出气口; 8 风扇。 图1 环境测试舱示意图

图选项

根据《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》(GB/T 18580-2001)^[12]的要求：标准测试温度为23℃、换气率为1.0次/h，装载率为1 m²/m³、试样表面空气流速为0.3 m/s。保持其它条件不变，分别设定温度 (7℃，15℃，23℃，31℃，39℃)、湿度(35%，45%，55%，65%，75%)、装载率(0.2，0.4，0.6，0.8和1.0 m²/m³)、换气率(0.5，0.75，1，1.25和1.5次/h)进行单因素实验。首先采用《酚试剂(MBTH)分光光度法》(GB/T 16057-1995)^[13]对甲醛测试仪进行校准(校准结果为0.005 mg/m³)，再 采用甲醛测试仪检测不同实验条件下环境舱中的甲醛质量浓度，当最后3个测试质量浓度差小于5%时，经校准后的质量浓度即为环境测试舱内地板释放的甲醛平衡质量浓度。

y=A·exp(x/t)+y₀     (1)

x— 温度(℃)或湿度(%)、换气率(次/h)、装载率(m²/m³)；

A、t、y₀— 经验常数，由实验结果拟合而得。

依据《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)^[15]中的甲醛标准限值为0.1 mg/m³评判室内地板甲醛释放的达标率。

采用SPSS 19.0 统计软件进行统计分析，并采用Kruskal-Wallis检验不同环境条件下地板释放的甲醛质量浓度是否有差异，检验水准α=0.05(双侧)。

地板释放的甲醛质量浓度与温度的关系曲线如图 2所示，其中，湿度、换气率、装载率、试样表面空气流速分别为45%、1.0次/h、1 m²/m³、0.3 m/s。

a 高纤维木地板A； b 高纤维木地板B； c 高纤维木地板C； d 实木复合地板； e 竹地板 图2 地板释放的甲醛浓度与温度的关系

图选项

当其它实验条件保持一定时，所有地板释放的甲醛质量浓度均随温度的升高而增加。主要是由于温度的升高将增加甲醛分子的扩散系数，促进地板内部的甲醛分子扩散到地板表面以及表面的甲醛分子穿过气/固界面扩散到气相中，使地板释放的甲醛质量浓度逐渐增加。当温度超过15℃时，高纤维木地板释放的甲醛质量浓度超过国家标准规定的质量浓度，而当温度超过35℃时，实木复合地板、竹地板释放的甲醛质量浓度才会超标。高纤维木地板释放的最高甲醛质量浓度达0.420 mg/m³，为国家标准的4.2倍。

图 3所示为地板释放的甲醛质量浓度与湿度的关系曲线，其中，温度、换气率、装载率、试样表面空气流速分别为23℃、1.0次/h、1 m²/m³、0.3 m/s。

a 高纤维木地板A； b 高纤维木地板B； c 高纤维木地板C； d 实木复合地板； e 竹地板 图3 地板释放的甲醛浓度与湿度的关系

图选项

当其它条件不变时，室内地板释放的甲醛质量浓度随着湿度的增加而增加。主要是因为空气中的湿度增加时，溶入空气中的亲水性甲醛分子的数量增加，地板表面附近的空气中甲醛质量浓度与地板表面的甲醛质量浓度差增大，促进地板表面的甲醛分子向空气中扩散，使地板表面的甲醛质量浓度与地板内部的甲醛质量浓度差增加，进一步促使地板内部的甲醛分子向地板表面扩散，从而使地板释放的甲醛质量浓度增大。当湿度从35%上升到75%时，竹地板释放的甲醛质量浓度均未超标，而高纤维木地板释放的甲醛质量浓度均超标，当湿度大于55%时，实木复合地板释放的甲醛质量浓度超标。对比分析图 3与图 2可得，相对于环境温度，湿度对地板甲醛释放的影响较小。

图 4所示为地板释放的甲醛质量浓度与装载率的关系曲线，其中，温度、湿度、换气率、试样表面空气流速分别为23℃、45%、1.0次/h、0.3 m/s。

a 高纤维木地板A； b 高纤维木地板B； c 高纤维木地板C； d 实木复合地板； e 竹地板 图4 地板释放的甲醛浓度与装载率的关系

图选项

在其它实验条件不变的前提下，随着装载率的增加，室内地板释放的甲醛质量浓度逐渐增加(图 4)。当装载率增大时，能够散发甲醛的地板表面积增加，释放到一定体积的环境测试舱中的甲醛分子数量增加，使环境测试舱中的甲醛质量浓度增加。当装载率从0.2 m²/m³增加到1 m²/m³时，实木复合地板、竹地板释放的甲醛质量浓度均未超标；当装载率大于0.5 m²/m³，高纤维木地板释放的甲醛质量浓度均超标。

环境测试舱中的甲醛质量浓度与换气率的关系曲线如图 5所示，其中温度、湿度、装载率、试样表面空气流速分别为23℃、45%、1 m²/m³、0.3 m/s。

a 高纤维木地板A；b 高纤维木地板B； c 高纤维木地板C；d 实木复合地板；e 竹地板 图5 环境舱甲醛浓度与换气率的关系

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当其它条件相同时，换气率的增加会降低环境测试舱中的甲醛浓度，主要是由于换气率增加时，将从环境测试舱中排出更多的甲醛分子，并使更多的含较少甲醛分子的空气进入环境测试舱中，从而使体积一定的环境测试舱中的甲醛浓度降低。当换气率从0.5次/h增加到1.5次/h，竹地板导致的环境测试舱甲醛质量浓度均未超标，而高纤维木地板使得环境舱中 的甲醛质量浓度超标，当换气率大于1.0次/h时，实木复合地板将导致环境舱的甲醛质量浓度超标。

采用不同的甲醛释放模型对图 2-4所示的实验数据进行拟合，结果表明，单指数模型对实验结果的拟合效果较好，拟合得到的相应参数如表 1所示。地板释放的甲醛质量浓度与温度、湿度及装载率的关系基本符合单指数模型。其中，单指数模型对高纤维木地板释放的甲醛质量浓度与温度、湿度、装载率关系实验结果的拟合较好，其R²值分别达0.99968，0.99751，0.99369，而对竹地板的实验数据的拟合结果稍差，其R²值分别为0.99039，0.94600，0.89967。单指数模型模拟的结果与实验测试数据吻合较好，表明采用单指数模型模拟不同环境影响因素下地板释放的甲醛质量浓度可行且具有良好的预测效果和通用性。

当其它实验条件保持不变时，高纤维木地板、实木复合地板、竹地板释放的甲醛质量浓度随着温度、湿度、装载率的增加而增加，随着换气率的增加将导致舱内甲醛质量浓度降低。

当温度超过15℃或装载率大于0.5 m²/m³、湿度为35%～75%、换气率为0.5～1.5次/h时，高纤维木地板释放的甲醛质量浓度将超过国家标准规定的浓度，最高甲醛质量浓度达0.420 mg/m³，为国家标准的4.2倍。

地板释放的甲醛质量浓度与温度、湿度、装载率的关系基本符合单指数模型y=A ·exp (x/t)+y₀，其R²值最低为0.89967，最高可达0.99968，显示出良好的相关性。