室内空气中甲醛采样分析.ppt
室內空氣中甲醛採樣分析及綠建材標章制度,李俊璋 教授兼中心主任國立成功大學工業衛生學科暨環境醫學研究所國立成功大學環境微量毒物研究中心,揮發性有機物（Volatile Organic Compounds）,定義揮發性有機物之定義為在標準狀態下（20，1 atm），蒸汽壓大於0.1 mmHg以上之有機化合物。揮發性有機化合物依世界衛生組織(WHO)所定義為沸點在50-260之物質，且依其沸點的不同尚分為半揮發性有機化合物(semi-volatile organic compounds)及極易揮發性之有機化合物(very volatile organic compounds)(WHO,1989)，但同樣具有高揮發性之醛類並不屬於在此定義。,揮發性有機物,甲 醛（Formaldehyde）,定義甲醛為結構簡單、分子量小(M.W.：30.03)的化合物，化性活潑，常溫常壓下為無色、具強烈刺激性的氣體，760mmHg時沸點為19.5，蒸氣密度1.067(空氣=1)，易溶於水、醇和醚，水溶解度可達55g/100mL(MSDS)。商業上，甲醛多以水溶液的形式出售，常見含37%、44%及50%甲醛的水溶液，俗稱福馬林；而在工業上，甲醛主要用於製造尿素甲醛樹脂、美耐皿樹脂、酚甲醛樹脂(melamine)等，少部份用在生產乙二醇(ethylene glycol)、肥料、染劑、消毒劑(disinfectants)、殺菌劑(germicides)、洗髮精的保存劑(preservatives)、水溶性塗料、紡織品防皺劑等，是用途非常廣泛的化合物。,室內VOCs及甲醛的來源及種類,室內空氣污染來源建築材料：隨著人們生活水準的提升和居住條件的改善，大量新型的建築和裝潢材料用於居室中。由建築物本身引起的污染主要是甲醛和VOCs濃度嚴重超過容許標裝飾材料：室內裝潢和裝修隨著使用量增加，使得所用裝飾材料的種類越來越多，例如地板磚、地毯、油漆、內牆塗料，膠合板和壁紙等，這些裝飾材料中內含的甲醛、苯、甲苯、醚類、脂類等揮發性有機物會逸散至空氣中污染室內空氣。,室內VOCs及甲醛的來源及種類,室內空氣污染來源室內家具產生的污染：家具是家戶和辦公大樓的重要用品，也是室內裝飾的重要組成部分。目前出售的家具中可能散發甲醛和VOCs等有害氣體。它們主要來自於膠黏劑、油漆、以及塗料等。家用化學品和空氣清新劑等產生的污染：室內用於滅蟲的各種殺蟲劑、空氣清新劑、清洗劑等都會造成室內空氣污染。外部環境污染物產生的影響：室內空氣來自室外，室外空氣的特性密切影響室內空氣，當室外空氣受到污染後，就會通過門窗等污染室內，因此周圍分布的固定或移動污染源、局部臭氣發生源等都會成為室內空氣的污染源。,環保署建議值0.1ppm,揮發性有機物對人體的危害,甲醛對人體的危害,甲醛為無色易溶的刺激性氣體，可經呼吸道吸收，若長期接觸低劑量甲醛可引起慢性呼吸道疾病、女性月經紊亂、妊娠綜合症，引起新生兒體質降低、染色體異常，甚至引起鼻咽癌。高濃度甲醛對神經系統、免疫系統、肝臟等都有毒害。甲醛還有致畸、致癌作用。長期接觸甲醛的人，可能引起鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮膚和消化道的癌症。皮膚接觸甲醛會造成刺激，多次接觸甲醛溶液後，易造成過敏、濕疹性皮膚炎，甚至皮膚變硬、變黑。眼睛初次暴露在110ppm的甲醛溶液時會造成刺痛，當濃度在4ppm時即會流淚，甲醛溶液波及眼睛時，輕者為暫時性不舒服，嚴重者會造成嚴重的灼傷，角膜混濁甚至失明。,室內空氣中VOC及甲醛濃度影響因子,室內空氣中VOC及甲醛之採樣分析須考室內污染源之環境動態特性如室內空氣中VOC及甲醛在空間和時間之變性，主要考項目包含室內空間大小、污染源特性、空調通風和氣候條件等，部份項目具有變的特性，故必須在調查時加以考。室內環境往往是隨時間不同在變化，而非靜止變的，影響變化之因子包含污染源的變性、室內空間的變性、同的通風和氣候條件等，加上污染物的同，則使問題加複雜。,室內空氣中VOC及甲醛濃度影響因子,室內空氣污染源依其排放特性可分成續性排放(長期穩定性排放)，及非續性排放(短期穩定性排放)，這種可以再細分為規則性排放(R,排放時間固定)，以及規則性排放(I,排放時間固定)，續性污染物排放之大小與溫、相對濕、空氣動速及月份等長期因子有關，非續性排放則受短期因子影響較大。,室內空氣中VOC及甲醛濃度影響因子,室內環境污染物濃隨著時間而改變，如建築齡、調查季節及當天的採樣時段等因子之改變，皆會影響室內採樣的結果。因此，必須審慎的確定適當之採樣時間。在相同情況下，會得到同的採樣分析結果。如在同一室內環境，採樣在門窗緊閉時進所得之結果，必與大通風時進者同。此外，室內人員同之活動，也會產生同程之的污染，(如同活動，會於室內空氣中產生等程之懸浮微逸散)。因此，在具空調之辦公大中進隔夜採樣，或許代表意義大，瞭解室內環境曾進之活動及相關污染源，並加以詳實紀，對採樣結果之評估與應用有很大之幫助。,室內空氣中VOC及甲醛濃度影響因子,室內空氣污染物濃變化會受到室外空氣污染程的影響。因此，必須有室外空氣品質濃的相關資訊及相關之污染物特性研究(如由輛排放之NO2，CO或碳氫化合物，戶外光化學作用產生之臭氧等)，室外空氣污染物進入室內空氣中之時間延遲與空氣交換有關。此外，須注意以短時間採集室內空氣，樣本是否會受到室外空氣濃突然提高的影響，室外有高濃污染源存在，常會造成室內空氣污染源判斷上之錯誤。為瞭解室內污染物濃與外氣濃之關係，可以於建築物室外進空氣採樣測，採樣器可設置在建築物外有遮蔽處，在有空調之建築物，其進氣口為適當之外氣採樣點。,室內空氣中VOC及甲醛濃度影響因子,一般而言，室內空氣採樣時間的長短依研究對象而定，評估污染物毒性為慢毒性者，其長期平均為重要之指標，故需要較長的採樣時間(24h)。評估污染物毒性為急毒性者，則最高濃為較重要之指標，其採樣時間應縮短(1h)，甚至可使用直式採樣儀器。在最壞情況下(最高濃產生)，採樣時間應小於或等於污染最嚴重之時間。採樣目的是為評估目前室內空氣品質是否 合乎法規需求，則採樣時間最好考採樣標準方法之建議值。,室內空氣中VOC及甲醛濃度影響因子,採樣頻及樣本之擇定必須能基於室內空氣品質特性。人員活動和通風特性可能有季節性之變化，無法以單一樣本代表全部的分佈。只有瞭解影響濃的因素，才可判斷單一樣本是否能代表分佈。大的樣本之取得才能看出全貌，然而，卻也可能增加採樣及分析成本。,室內空氣中VOC及甲醛濃度影響因子,室內測最終目的為風險評估，採樣點最佳設置位置為人員所在的位置，如果測是在固定的室內位置，可能具代表性。如果同時要在多個房間採樣，須依採樣目的決定採樣點。舉，二氧化氮可由室內燃燒源產生，如果需要得知最高濃，採樣則應在燃燒源附近進。即使在同一室內環境，污染物濃也可能有很大差，特別是在通風效佳或是高污染源存在之空間。,室內空氣中VOC及甲醛濃度影響因子,如果沒有特別的目的，一般採樣點常設置在室內中央地11.5m位置處。然而，特別的是長時間的測，需地較高的位置(1.52m)，以避免其他因素的干擾及防礙人員之活動。由於室內空間有同之污染源及環境動態，許多體積龐大的空氣品質監測儀器，並適合於室內環境進測，因此，體積較小之直式儀器常用於室內化學污染物之調查，要精確分析污染物之成分組成(如VOCs之成分組成)，則通常需於室內進採樣後，將樣本送至實驗室以精密儀器進分析。,甲醛之採樣分析方法,空氣中氣態之醛類化合物檢驗方法以DNPH衍生物之高效能液相層析測定法（NIEA A705.10T）一、方 法 概 要 空氣中氣態之醛類化合物，以定流量之空氣採樣泵收集至含2，4二硝基代苯胼（2，4Dinitrophenylhydrazine，DNPH）和過氯酸溶液之收集瓶中，樣品經0.45m濾膜過濾後，直接注入高效能液相層析系統，測定樣品中醛類化合物之含量。二、適 用 範 圍 本方法適用於分析空氣中氣態的甲醛等十六種醛類化合物。本方法之偵測極 限如表一。,甲醛之採樣分析方法,三、干擾（一）分析過程中主要干擾來自吸收液中不純物之干擾，宜使用純度達 99.9 以上之分析試藥級，必要時可配合再結晶法純化之。分析時必須執行空白試驗。（二）干擾亦可能來自成分複雜的空氣樣品，以致造成層析圖中訊號的部分重疊，此時可變換層析條件，重新定性及定量。,甲醛之採樣分析方法,四、採樣及保存（一）採樣：採樣組裝如圖一所示，吸收瓶內含 20 mL 吸收液。以串接二個吸收瓶方式進行採樣，另取一含 20 mL 吸收液吸收瓶作為現場空白樣品，採樣時，請依環保相關法規辦理，原則上採樣口位置圍籬地面 1.2 至 1.5 公尺，採氣流率與時間可視實際狀況增減（採氣流率若設定於 100 mL/min，空氣採樣時間為 100 min，其偵測極限如表一）。採樣完後立即將前、後樣品溶液（含以吸收液清洗吸收瓶之洗液）分別倒入二個 25 mL 密封瓶中，再以吸收液加至 25 mL，加蓋後送回實驗室進行分析。（二）樣品保存：採樣完成後，樣品應於 4 下保存，並應在 7 天內完成待測物之分析工作。,圖一空氣採樣裝置圖,甲醛之採樣分析方法,五、步驟 樣品經 0.45 m 濾膜過濾後，直接注入高效能液相層析系統中分析測定，分離條件如下，標準樣品層析圖如圖三。可作梯度沖提之高效能液相層析儀並具紫外可見光光譜偵測器。層析用積分儀。層析分離管：REGISHi ChromODS C18逆相管柱 25 cm 4.6 mm 或同級品。層析儀條件：參考如圖二所示，可以程式改變流洗液之氰甲烷組成，流洗液流量為1.0 L/min。,圖二層析儀分析條件,甲醛之採樣分析方法,作業環境空氣甲醛標準分析參考方法（CLA 2403）1.試藥 1.1 脫附劑：甲苯（層析級）。1.2 甲醇（層析級）。1.3 經 10 2-(hydroxymethyl)piperidine(2-HMP)處理的XAD-2管。1.4 37 福馬林溶液。1.5 甲醛儲備溶液。1.6 硫酸。1.7 亞硫酸鈉（Na2SO3）。1.8 去離子水。1.9 氫氣。1.10 經過濾之空氣。1.11 內標物為二甲基甲醯胺（N,N-dimethylformamide,DMF）。,甲醛之採樣分析方法,2.設備 2.1 採集設備：經 10 2-(hydroxymethyl)piperidine 處理的 XAD-2 管，（120mg/60mg），見通則之採樣介質。2.2 個人採樣泵：流率約 10100 mL/min。2.3 氣相層析儀：備有火焰離子化偵檢器（FID）、積分器，以及管柱。2.4 2mL 玻璃小瓶，備有聚四氟乙烯（PTFE）內襯的蓋子。2.5 1,2,10 mL 定量吸管和吸球。2.6 10,25,50,100 L 之注射針筒。2.7 10,25,50 mL量瓶。2.8 超音波振盪器。,甲醛之採樣分析方法,3.採樣 3.1 個人採樣泵連結採集管，進行流率校正，見通則之採樣。3.2 以正確且已知的流率，採集空氣。採樣泵流率為 10100 mL/min，應 採集的空氣體積約 136 L。3.3 將樣品加蓋裝箱後搬運。注意：採樣期間甲醛與 2-(hydroxymethyl)piperidine反應成oxazol-idine 衍生物。若採樣流率高於 100 mL/min 會導致反應不完全 而有破出之現象。,甲醛之採樣分析方法,4.樣品脫附與脫附效率測定 4.1 樣品脫附 4.1.1 打開 XAD-2管塑膠蓋，將斷口切開，使開口與管徑同大，前端之玻 璃綿拿出丟棄，前段之 XAD-2 倒入 2mL 的玻璃小瓶中。取出分隔 之聚甲醯胺甲酯（PU）泡綿，後段之 XAD-2 倒入另一個 2 mL的玻 璃小瓶。4.1.2 每一玻璃小瓶中，加入脫附劑 1 mL，立即蓋上瓶蓋。4.1.3 以超音波振盪器振盪 60 分後測定。4.2 脫附效率測定 4.2.1 見通則之脫附效率。4.2.2 將 XAD-2 管兩端切開，倒出後段的 XAD-2，丟棄之。4.2.3 以微量注射針筒取適量的分析物，直接注入前段的 XAD-2。添加量 為 6.7426.95 g。4.2.4 以塑膠蓋封管，並以石蠟薄膜加封，冷藏靜置過夜。4.2.5 以脫附劑脫附後，進行分析。,甲醛之採樣分析方法,5.檢量線製作與品管 5.1 檢查線製作 5.1.1 見通則之檢量線製作與品管。5.1.2 以注射針筒直接注入含有脫附劑的玻璃小瓶中。所建立之檢量線濃 度範圍約為 0.5853.9 g/mL。（註：至少應配製種不同濃度的標準溶液，以建立檢量線。）5.1.3 將樣品標準溶液與試藥空白樣品一起分析。5.1.4 以波峰面積（或高度）對分析物的濃度，繪製檢量線。5.2 品質管制 5.2.1 見通則之檢量線製作與品管。,甲醛之採樣分析方法,6.儀器分析 6.1 儀器分析條件,甲醛之採樣分析方法,大約滯留時間(retention time)：如下表所示。,高濃度檢量線範圍：0.2407.990 g/mL低濃度檢量線範圍：1.917647.940 g/mL 更低濃度檢量線範圍：0.0479 0.2397 g/mLQA/QC平均準確度為103.56%(93106.87%)。精密度(RSD)為12.12。方法偵測極限(MDL)：以採樣量48L換算空氣中甲醛濃度為1.49 g/m3（1.82 ppb）。,綠建材標章認可制度在台灣室內空氣品質躍升之基石,綠建材設計技術規範9.綠建材認定如下：9.1 依我國第一類環保標章規格標準並取得環保標章之室內建築材料。包括塑橡膠類再生品、建築用隔熱材料、水性塗料、回收木材再生品、資源化磚類建材、資源回收再利用建材等六種。9.2 取得內政部建築研究所認定綠建材標章之建材。9.3 其他經中央主管建築機關認定具有同等性能目的者。,綠建材規範公告納入建築技術規則七月一日正式實施建築技術規則第三百二十一條 建築物之室內裝修材料及樓地板面材料應採用綠建材，其使用率應達室內裝修及樓地板面材料總面積百分之三十以上。,地球永續,2006年施行,台灣首度將綠建材納入建築法規,暫緩實施,人本健康,健康綠建材評定標準已納入CNS國家標準,台灣綠建材標章評估特點,1.具法制基礎：綠建材標章是綠營建、綠建築政策的一環，在綠建築推動方案與建築技術規則之綠建築專章中，要求建築物室內裝修材料及樓地板面材料應採用綠建材，其使用率應達室內裝修材料及樓地板面材料總面積30以上，可見我國之綠建築及綠建材推廣已具法制化效力。2.具產品基本性能確保：綠建材標章分四大類評定但具共通性基準，皆須通過通則評定，以確保產品之基本功能性與不具人體健康危害性，且材料採取、製造過程皆對環境是友善且無害的，此為保護消費者的積極作法。3.具積極鼓勵性意義：綠建材除符合性能標準外，更積極提升建材性能與品質，增加裝修使用的健康性、環境保育的生態性、廢棄回收的再生性及使用效能的高性能，並作為國內優良建材的品質評定與確保。,台灣綠建材標章圖樣說明,綠建材標章設計以綠環保，美家園的理念為出發點，運用簡單大方的造型變化，表現出綠建材的概念，以葉子及中文人字的造型為屋頂，表現出綠建材以人為本的精神。底下以房子的圖案巧妙結合GreenG字的造型，運用圓形的文字編排整合健康、生態、再生及高性能等主題，勾繪出以優質綠建材建構美麗家園的意象，以及人本健康、地球永續的想法，並搭配仲夏樹葉的明綠色及沉穩的墨綠色，完整呈現綠建材的意涵，如圖為綠建材標章圖示。,目前綠建材標章的內涵是依據建築生命週期資源採取、製造、使用、廢棄再生訂定四大範疇以健康、生態、再生及高性能綠建材分別評定：一、資源採取與製造階段：秉持取之於自然，用之於自然原則，考量建材天然性與低人工處理，以無匱乏之虞的天然材料經低人工處理過程製造，以求對環境無害、對人體無毒之天然建材，是為生態綠建材之範疇。二、建材裝修使用階段：針對室內裝修材料成分及塗裝、膠合等製造過程中皆含有或添加過多的甲醛及揮發性有機化合物(VOCs)，在台灣高溫高濕氣候條件下其逸散量倍增，直接影響人體健康與室內環境品質，健康綠建材針對健康風險危害程度進行管控，此為健康綠建材之範疇。,綠建材標章制度評估內涵,三、使用性能及效率提昇階段：因應國內建築常見之問題如建築環境噪音、基地保水性不佳、玻璃帷幕外殼耗能、炫光害等問題，可藉由科學技術提升，以求獲得問題改善，並提高建材性能效率，可提升建築品質與生活環境之水準、降低整體能、資源的耗用，是為高性能綠建材之範疇。四、廢棄再生階段：為達成營建廢棄物減量、再利用、再循環目標，著重綠建材之再生性並確保基本安全與功能性要求，提高廢棄材料再利用率，以達成永續循環社會的需求，此為再生綠建材之範疇。,綠建材標章制度評估內涵,台灣綠建材標章制度內涵,綠建材發展與定義,健康 Healthy 再生 Recycling,生態 Ecological 高性能 High-performance,生態綠建材即在建材生命週期中，屬低加工低耗能，易於天然分解，符合產業生態，或無虞匱乏危機之材料。,健康綠建材即對人體健康不會造成危害的建材。即為低逸散、低污染、低臭氣、低生理危害特性之建築材料。,高性能綠建材高性能防音綠建材即是能有效防止噪音的建材。高透水性綠建材為達到一定滲透力之建材或其整體構造達一定透水率之建材。,再生綠建材是利用回收之材料經由再製過程，所製成之最終建材產品，且符合廢棄物減量(Reduce)再 利 用(Reuse)再 循 環(Recycle),1.綠材料概念於1988年第一屆國際材料科學研究會上首次提出。2.1992年國際學術界為 綠材料下定義：在原料採取、產品製造、應用過程和使用以後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的材料，稱為綠建材。,一、一般要求(一)綠建材應於原料取得，生產製造，成品運輸及使用等階段不致造成環境污染。(二)綠建材之產品性能應符合國家標準；若無國家標準，應述明所具有之性能標準。(三)綠建材之品質及安全性應符合相關法規。,評定基準-一般通則,二、限制物質(一)非金屬材料任一部份之重金屬成份，依據事業廢棄物毒性特性溶出程序（TCLP）檢出值不得超過之規定。(二)不得含有石綿成份。(三)不得含有放射線【加馬等效劑量在二微西弗/小時以下(包括宇 宙射線劑量)】。(四)不得含有行政院環境保護署公告之毒性化學物質。(五)不得含有無機鹵化物及其他蒙特婁公約管制化學品。,評定基準-一般通則,TCLP毒性溶出檢測設備,偏光顯微鏡-石綿檢測設備,健康綠建材即對人體健康不會造成危害的建材。即為低逸散、低污染、低臭氣低生理危害特性之建築材料。,健康綠建材 Healthy,一、低甲醛（HCHO）逸散,建築材料中，甲醛常用為防腐劑及生產尿素甲醛樹脂的重要化學物質，在製造碎料板、纖維板、合板、積層板等建材時，尿素甲醛樹脂常供做接著劑使用，因此普遍存在於建材，於使用後持續逸散，導致室內空氣品質不良。,一般居住空間木質建材裝修,健康綠建材評估基準,甲醛-辦公空間實測濃度,二、低總揮發性有機物質（TVOC）逸散（BTEX）,TVOC係指室內空氣中揮發性有機物質總濃度。當VOCs混合體被測定時，經常以揮發性有機物質總量TVOC表示室內空氣中之有機化合物總濃度。在TVOC濃度值方面，依據WHO提供之建議值300g/m3作為TVOC濃度之評估指標。以基準值Cvt,RH=TVOC：300g/m3，由質量平衡模型（Mass Balance Model）可計算健康綠建材的性能水準。,污染物質量平衡理論(Mass Balance Model),健康綠建材評估基準,健康綠建材評估基準,1.清淨空氣產生系統,3.樣品捕集系統,4.分析系統,GC/FID-火焰離子偵測器 GC/MS-質譜儀,ATD-自動熱脫附儀,2.環境控制及監測系統,225L-不鏽鋼環控箱25-50%RH-控制器,定量系統,定性系統,健康綠建材測試方法,一、木質建材-甲醛（HCHO）逸散,80 g/m2/h,低於標準值 0.08 mg/m2h,46hr=157標準值0.08 mg/m2h,木心夾板之甲醛48hr逸散速率1570.08 mg/m2h,銘木地板之甲醛46hr逸散速率4.10.08 mg/m2h,資料來源（江哲銘、李俊璋，內政部建築研究所，2003）,資料來源（江哲銘、李俊璋，內政部建築研究所，2003）,不合格,合格,健康綠建材檢測案例,三、塗料類建材-總揮發性有機物質（TVOC）逸散,EF24=113.5 mg/m2h,不合格,清漆 之 TVOC-24hr逸散速率 113.5 0.19 mg/m2h（基準值）,資料來源（江哲銘、李俊璋，內政部建築研究所，2003）,健康綠建材檢測案例,建築 建指外在的建設健築 健指內在的修練,1.亞熱帶氣候對應之建築環境2.台灣本土氣候特徵之對應3.生態綠科技產業之新舊建築應用與改造結合自然共生與生活數位化之未來新生活,未來新生活建立台灣新健築,以人為本，以地球為祉，的永續健康建築,綠建材網頁 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