关于不同类型蚊香的室内污染实验分析

朱博说空气 发表于 2020-6-8 11:39

夏季高温来临,许多人对蚊子叮咬不胜烦恼。疫情期喜欢宅在家的惯性作用还在持续,白天和夜晚都得对付蚊虫的招惹。据中国日用杂品协会统计,2016年我国蚊香产量22.6亿盒/瓶,即人均用量1.6盒/瓶。

◆ 蚊香类型和成分

蚊香是夏季室内驱蚊虫的主要用品,目前市场上蚊香种类已呈现多样化,主要包括:盘式固体蚊香、片型电蚊香和液体电蚊香。以盘式蚊香为典型,其燃用过程中释放大量粒径≤2.5μm的细颗粒物和气态污染物,因此也是室内空气环境重要的污染源。

各类蚊香中驱虫成分主要是除虫菊酯,传统的盘式蚊香中其质量比分占0.3~0.4%。除虫菊酯对人体有慢性毒害作用,成人暴露在0.01~1.98μg/m3含量0.5~5h,会产生头痛、恶心、眩晕等症状;长期暴露蚊香烟气中可引起儿童持续哮喘;对动物试验还发现,除虫菊酯对生殖系统有危害作用。

除了驱虫成分外,各类蚊香的成分区别在于驱虫剂的载体不同。盘式蚊香的载体是木屑类有机填料,此外还包括粘结剂、染料等慢性阻燃物质。电蚊香的载体则是碳氢化合物,此外还会加入一些氯仿、苯、乙醚等作为溶剂。

由于不同种类蚊香的散发载体不同,尽管相同驱虫效果下除虫菊酯等驱虫剂成分含量相同,然而这些驱虫成分所附着的载体颗粒物群的粒径尺度、颗粒物浓度均不相同,这些细微粒子通过呼吸进入人体组织器官的部位和含量也具有差异性。

◆ 蚊香污染物散发场景实验

为分析蚊香散发污染物水平和成分,本文作者在某30m3空间空气质量实验舱对盘式固体蚊香、片型电蚊香和液体电蚊香共3种类型蚊香进行了实测,场景如下图。实验舱可调节室内温/湿度、入室新风、总风量等空气参数,以及调控室内气流组织形式等。舱内配置风扇,开启时面向壁面,便于空气参数迅速混合均匀。

本次实验重点测评比较3类蚊香的散发的PM2.5颗粒浓度、TVOC和苯类有机物、甲醛、CO和CO2。测试方法和精度如下:

(1) PM2.5 计重浓度

采用DUSTRAKT II-8530气溶胶监测仪,测试PM2.5计重浓度,采样流量1.4L/min,测试分辨率±0.002mg/m3。实验仪器设置采样时间间隔30s。

(2) TVOC和苯类有机物

根据《室内、环境和工作场所空气 取样和通过吸附管/热吸/毛细气相色谱法分析挥发性有机成分》ISO 16017-1,采用热解吸直接进样的气相色谱法测试实验舱总挥发性有机化合物(TVOC)。利用SQC-1000采样泵采样实验舱内气体进入Tenax管,采样体积500ml/min,并用气相色谱质谱联用仪Trace DSQ测试分析TVOC,以及苯、甲苯、二甲苯等主要有机污染物。

(3)甲醛

根据《公共场所空气中甲醛测定方法》GB/T 18204,26-2000,利用酚试剂分光光度法测试空气实验舱内甲醛采样浓度,采样体积500mL/min。

(4) CO和CO2

利用室内空气监测仪yesAIR检测实验舱内CO、CO2含量,同时测试室内温度、湿度。CO、CO2测试分辨率均为±1ppm,温度为±0.1℃,相对湿度为±1%。


◆ 实验测评结果

1)蚊香散发物总释放量

利用电子天平,测试使用蚊香前后质量,分别对各类蚊香使用前后称重,并记录消耗时间,计算释放速率如表(其中盘式固体蚊香已去除燃烧后烟灰重量)。

表中可见,测试过程盘式蚊香释放速率是液体蚊香、片型电蚊香的21倍和38倍。可见燃用盘式蚊香在空气中散发释放物远高于后两种蚊香。

2)污染物排放系数

通过定释放浓度法对盘式固体蚊香、液体电蚊香、片型电蚊香污染物实验结果,为简化说明,直接给出各类蚊香的几种污染物的排放系数,反映各类蚊香的PM2.5、TVOC(可挥发有机物)、甲醛、CO的排放水平,具体如下表。

由上表可见,盘式蚊香PM2.5散发量12.9mg/h,约为液体电蚊香散发量的10倍,片型电蚊香里量的5倍。盘式蚊香散发的TVOC(总挥发性有机物)散发量高于其它两类蚊香33%和43%。此外,盘式蚊香由于燃烧作用,还散发CO污染物。

对测得TVOC中,采用GC-MS气相质谱仪分析主要苯类污染物,包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯。各类蚊香散发TVOC(总挥发性有机物)中,主要的苯类物质含量较低,只占TVOC的4.5~6.5%。通过光谱分析,盘式蚊香散发其他主要污染物包括:邻苯二甲酸二丁酯、十四烷、十二烷;液体蚊香和片型电蚊香为邻苯二甲酸二丁酯、2,6-二叔丁基苯醌、2-苯异丙醇。

◆ 家庭污染场景

通过以上计算蚊香污染排放系数,设定一般卧室房间条件下,房间体积27m3,房间相对封闭,换气次数1次/h(一般通风条件下),使用不同蚊香时,可以计算房间内人员污染物暴露浓度水平。

注:a为GB/T 3095-2012《环境空气质量标准》日均浓度限定值;b为GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》8h均值限定值;其它标准限定值取GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》1h均值限定值。

上表可见,房间在正常通风条件(换气次数n=1次/h)下使用3类蚊香达到稳定状态时(约10min),对于室内的甲醛、和TVOC气体污染物,均会出现较严重超标,相比盘式蚊香,对应液体蚊香、片型电热蚊香污染程度低一些。

对盘式蚊香,其散发的PM2.5超过标准近6.4倍,达到重度污染水平,同时CO浓度也超标3.3倍。可见盘式蚊香的气体、颗粒物污染水平均最高。

在夜间习惯关窗关门的室内封闭环境的条件下,此时通风条件很差时(n<0.5次/h),此时污染物浓度将再增大1倍,室内环境达到严重污染水平。由此可见,住居人群不应过久停留在蚊香使用环境中,尤其对于盘式蚊香,人群在睡眠期间使用蚊香过程时应注意及时通风稀释,避免长时间处于封闭的高浓度污染环境。

5. 结语

当前新冠疫情期间,人们长时间在居室,尤其夜间休息时习惯使用蚊香。通过空气质量舱测定的蚊香污染表明,使用蚊香容易引起室内空气严重污染,其污染源的危害排序为盘式蚊香>片型电热蚊香>液体蚊香。

试验结果说明,人员在室内蚊香时,考虑引发的室内空气PM2.5和化学气体污染,不宜使用蚊香过久,一般1h应该开门窗通风一次,包括使用液体蚊香、电热片式蚊香(因没有显著气味而容易忽略)。对于现代建筑密闭条件好,引发房间自然通风不足,需要及时开门窗通风。在晚上睡眠期间,长时间不通风蚊香散发污染物将在室内累积,对人体的健康损害大,尤其对家庭老人、儿童人群不利,建议夜间不使用蚊香。

◆ 参考文献

1. Zhu C.A chamber study on the emission factors of gaseous and particulate pollutant of mosquito repellents incense. Proceedings of the 11th International Conference on Industrial Ventilation,2015

2. Wang Li,Zheng XR, Stevanovic S. Characterizing pollutant emissions from mosquito repellents incenses and implications in risk assessment of human health. Chemosphere. 2018

3. 方圆,茅清希,邱济夫.盘式蚊香对室内空气品质的影响.建筑热能通风空调. 2006

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