文章简介：室内空气中潜在的化学反应与空气品质（节选）
0 引言
病态建筑综合症（SBS）与室内空气品质（IAQ）密切相关，许多文献对此进行了探讨。室内空气品质问题与高浓度空气污染引起的污染不同。它是一种室内长期的低浓度污染，其有害物浓度一般接近甚至远低于相应的国家环境标准。室内空气品质不良究竟是怎样引起的以及作用机理如何等问题还有待深入研究。
建筑物室内污染源主要有燃煤燃所炉、建筑装饰材料、建筑涂料、家用电器以及办公设备（如复印机、打印机、电脑等），这些污染源产生的污染物种类繁多。从化学观点看，室内空间可看作一个不断有化学物质进出的反应容器。其中某些化学物质可能相互之间发生反应，产生一些原先室内环境中并不存在的污染物，这就是室内的二次污染物。这些二次污染物可能比先前的污染物刺激性更强、危害更大。这些反应产物究竟对IAQ产生何种影响，国内目前对此研究不多。
1 室内潜在化学反应的外在环境条件
建筑中常用有机隔热材料的主要品种有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等。这些材料在使用过程中随着时间的推移或遇到高温会发生分解，产生许多气态的有机化合物，引起室内污染。这些污染物主要有甲醛、氯乙烯、苯、甲苯、二异氰酸甲苯酯等。建筑物室内大多铺设地砖、地毯，墙面喷有油漆、涂料，并采用压合木制品进行装修。这些材料会释放出大量的污染物，特别是挥发性有机化合物（VOC），如压合木制品和绝缘材料中的甲醛、五氯苯酚等。油漆涂料一般由颜料、助剂、溶剂及成膜物质组成。成膜材料的主要成分有酚醛树脂，过氧乙烯树脂，丁苯橡胶等，这些物质在使用过程中向空气中释放大量的甲醛、氯乙烯、苯、酚类等有害气体。涂料大多是挥发性很强的有机物质，最终会释放出污染物，因此涂料溶剂是室内重要的污染源。建筑装修材料需要使用粘合剂进行粘接，这些粘合剂在使用时也会挥发出大量VOC，如酚、甲酚、醛类、苯类、丙酮、乙烯醋酸酯、环氧氯丙烷等。文献给出了部分典型装饰材料散发的主要VOC。
此外，室内办公设备（如打印机、复印机等）和某些家用电器（静电空气净化器、臭氧杀菌消毒柜等）因为气体放电而产生臭氧及多种VOC。Kelly等对干式复印机在复印过程中产生的污染物进行了研究，测试了1台复印机散发的污染物及其产生量。臭氧也可来自室外，Hayes曾对室内外臭氧浓度进行研究，发现室内浓度比较低，约为室外的10％-80％，并且室内外臭气浓度的比值办公室比住宅的大。这为室内潜在的化学反应的发生提供了基础。同时，室内环境条件为反应的发生提供了外在条件。
室内采光基本有三种光源：a)太阳光，包括直射部分和透射部分，透过玻璃窗进入室内的阳光受玻璃吸收反射后，除去了具有光化学活性的紫外线部分；b)白炽灯，主要是荧光部分，只含有很弱的紫外线；c)荧光灯，含线光谱和连续光谱，有较强的紫外辐射。
环境中若存在臭氧、过氧化氢等氧化剂，在光照条件下，能生成一些具有较强氧化能力的基团，如?OH自由基，它能把有机物中的氢拉出来，是有机物质在环境中氧化降解的引发剂。在环境中，有机污染物的分子在吸收光子后，就成为激发态的分子。由于有机物一般含有C－C，C－H，C－O，C－N等键，这些键在太阳光的照射下会离解断裂，发生光降解化学反应。
2 室内可能发生的化学反应
2.1 与臭氧发生的反应
大气中臭氧的本底浓度常在0.01之间变化，平均值为。臭气的嗅觉阈值为，极微量时人感到舒适；臭氧浓度大于时对人体有害。文献对室内污染物与臭氧发生的反应进行了分析研究。
2.1.1 臭氧与氮氧化物的反应
臭氧与NO极易生成，反应速度主要取决于NO浓度和室内温度：
该反应进行很快，若室内有存在，则室内NO浓度将比室外低得多。
臭氧与以一定速率反应生成硝酸自由基：
2.1.2 臭氧与不饱和烃的反应
臭氧很易与烯烃反应，反应速率随烯烃中碳原子增多而加快，反应产物包括醛、酮、酸等多种碳氢化合物气溶胶。基本反应为
生成的具有过量的能量，氧化性很强，在空气中能与其他物质进一步反应，如与等作用分别生成等产物，或者自动分解为碳值较低的醛、酮、酸一类物质。
2.2 室内污染物可能发生的光化学反应
2.2.1 氮氧化物的光化学反应
氮氧化物有等，这些化合物在太阳光作用下发生多种光化学反应。如气体可吸收波长的光，在波长紫外光照射时可发生光离解。
生成的基态氧原子很快又与空气中的氧分子反应生成臭氧，公式中M表示其他分子。
产生的臭氧会与空气中NO分子碰撞反应生成和，即上述反应的发生为光化学烟雾的产生提供了基础。
2.2.2 醛和酮的光化学反应
甲醇的光解有两个途径：
生成的H和HCO自由基能生成氢的过氧自由基；
碳原子较多的醛类也可光解，如乙醛，其光解反应有下列途径：
酮在光的作用下也会发生光解反应，如丙酮在光的作用下发生。断裂，生成甲基和乙酰基自由基：
不对称的酮光解时，有两种数裂途径，可生成不同的自由基，如
2.3 潜在化学反应对IAQ的影响
由上面的分析可以看出，室内存在光化学反应以及臭氧氧化反应的条件。空气中，碳氢化合物与CO等污染物在一定的光作用下，发生反应而形成光化学烟雾。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛和黏膜，使得呼吸困难。
当空气中含在碳氢化合物时，其中的烯烃和芳香烃等有机化合物易与及等反应，生成一系列的中间和最终产物。中间产物有多种自由基，如烷基、烷氧基、酰基、过氧烷基、过氧酰基等；最终产物有臭氧、醛、酮、过氧乙酰硝酸酯和过氧苯酰硼酸酯等。PAN没有天然源，只有人工源，即全部由反应产生。
若室内有燃烧产生的污染物，如和气溶胶颗粒物，这些污染物若在室内停留时间过长，在一定温湿度下会生成硫酸和硫酸盐气溶胶，引起化学烟雾。
3 通风量和湿度对室内潜在化学反应的影响
外部环境因素对室内空气污染物是否发生化学反应有重要影响。这此因素包括停留时间、通风量和湿度等。空气污染物在室内的停留时间必须比该污染物发生化学反应的时间长或者相当，反应才能发生。通风量（通风换气次数）直接影响室内污染物相互作用的时间，也影响室内污染物浓度。若一种污染物主要由室内产生，那么通风量越大，与室内空气混合越好，则室内污染物浓度越低；若污染物主要由室外产生，则情况正好相反。而污染物浓度又影响化学反应发生的速率。污染物的性质决定污染物参与化学作用的程度。一些挥发性有机物惰性强（如卤代烷烃类），一般不参与反应；而另一些污染物则易反应（如烯烃）。一般说来，随温度升高，室内大部分化学反应速率加快，但也有一些反应与湿度关系不大，如烯烃和羟基间的反应。
相对湿度决定空气中水分的多少以及材料表面含水状况，而这影响到一些亲水性化合物的去除情况。还有其他一些因素如光照条件及材料表面性质的影响，这是不一一分析。
关于通风量的确定，在工业通风设计中规定：当同时散发数种溶剂（苯及其同系物或醇类或醋酸类）的蒸气，或数种刺激性气体（二氧化硫及三氧化硫或氟化氢及其盐类等），全面通风量应按各种气体分别稀释到容许浓度所需的空气量的总和计算。对于民用建筑，许多建筑材料能散发出各种性质相似污染物，应属于这种情况，通风空调风量的确定可以借鉴工业通风设计中的规定。对此应采用的具体方法有待进一步研究。
4 结语
臭氧是一种强氧化剂，由室外进入室内的臭氧以及室内设备产生的臭气是引起室内污染物发生反应的根本原因。室外光照及室内某些光源为室内污染物潜在的光化学瓜提供了条件，室内某些气溶胶颗粒物可作为催化剂对室内发生的某些反应起到催化作用。
室内潜在反应引起的二次污染物，其危害可能比一次污染物更大，在通风空调设计中应加以考虑。
室内空气品质问题应从系统工程的原则出发，只靠暖通空调系统是难以解决的，应将生态城市、生态小区以及绿色建筑结合起来加以研究解决。
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