11 Июль 2016

 

Я.И. КОРЕНМАН, д-р хим. наук, Т.А. КУЧМЕНКО, д-р хим. наук, Ю.Е. СИЛИНА, инженер,
Воронежская государственная технологическая академия

 

За последнее десятилетие объемы производства синтетических материалов, применяемых для изготовления мебели и ремонта помещений, резко возросли, что негативно влияет на качество воздуха отремонтированных помещений. Искусственные материалы являются источниками миграции легколетучих вредно действующих соединений, нарушают естественную вентиляцию и физико-химические показатели внутренней воздушной среды помещения [1].

 

Химическая стабильность современных строительных материалов (СМ) является одним из основных критериев гигиенической оценки загрязненности воздуха помещения. Гигиеническую оценку СМ начинают с проведения санитарно-химических исследований:

  • обнаружения возможного выделения вредно действующих веществ из СМ в контактирующие среды (в данном случае воздух);
  • изучения интенсивности и динамики миграции легколетучих соединений с поверхности СМ [2].

 

Рецептурный состав СМ позволяет априори предположить возможность выделения летучих соединений, являющихся исходными компонентами СМ или продуктами их деструкции (табл.1).

 

Таблица 1

Наименование материала

Область применения

Химические добавки

Выделяемые токсичные вещества

Полимерные материалы

Покрытие потолков, стен, полов

Пластификаторы, отвердители

Фенол, стирол, аммиак, ацетон, формальдегид

Неорганические вяжущие

Отделка стен

Полимерные смолы, отходы производства полимеров

Соединения фосфора, фтора, летучие органические вещества

Линолеум ПВХ

Покрытие полов

Полимерные смолы, стабилизаторы

Бензол, толуол, кумол, хлороформ, четыреххлористый углерод

ДВП, ДСП

Домостроение, изготовление мебели

Органические смолы

Фенол, формальдегид, аммиак, толуол

Панели ПВХ

Декоративная

отделка

Смолы, органические вяжущие материалы

Винилхлорид, хлорвинил, фталаты, стирол

Клеящие мастики

Домостроение, ремонтные работы

Вяжущие материалы

Формальдегид, нафтол, фталаты, этилацетат, октил, бензол, толуол

Лакокрасочные материалы

Отделочные работы

Отходы химических производств, отвердители

Ацетон, ксилолы, толуол, алкилацетаты, производные анилина

Паркетные доски

Декоративная отделка полов

Отвердители

Формальдегид, фенол, нафтохлорбензол, хлорфенол, бутиловый спирт, бутилацетат, анилин

Утеплители и пенопласты

Домостроение

Пластификаторы, органические смолы

Фенол, формальдегид, орто-и пара- крезолы, этилбензол, бутиловый спирт, стирол

 

Для контроля качества воздуха помещения службами санитарно-эпидемиологических станций используются, как правило, устаревшие методики анализа, позволяющие определять только индивидуальные компоненты из смеси воздуха. В связи с этим актуальной задачей является разработка тест-способов анализа, позволяющих контролировать качество воздуха помещения и принимать решение о безопасности его эксплуатации.

 

Принципиальное значение для качества внутренней воздушной среды помещения имеет характер источника загрязнения. К временным источникам относятся загрязнения, поступающие извне (выхлопные газы, компоненты сигаретного дыма, легколетучие соединения, мигрирующие с поверхности одежды, обуви, бытовой техники, пищевых продуктов) [4]. Такие источники менее опасны в связи с конечностью сроков миграции загрязнителей в воздух помещения и возможностью прекращения их доступа (проветривание, обеспечение полноценной вентиляции).

 

Основную массу постоянных источников загрязнения воздуха легколетучими соединениями составляют строительные материалы.

 

Эмиссия легколетучих соединений с поверхности СМ определяется нестабильностью применяемого материала и может продолжаться от нескольких месяцев и даже лет (кратковременная миграция) до полного вывода материала из пользования (долговременная миграция).

 

Для отделочных работ широко применяются полистирольные, полипропиленовые и полиэтиленовые пленки высокого давления (самоклеящиеся пленки); различные полимерные материалы, улучшающие акустику помещения, повышающие звукоизоляцию; древесно-стружечные и древесно-волокнистые панели, обеспечивающие монтаж сложных конструкций в помещениях и применяемые для отделочных работ и производства мебели [5].

 

Загрязненность воздуха помещения легколетучими соединениями СМ изучена нами на примере помещения, отремонтированного с применением полимерных покрытий для отделки потолков (ГОСТ РФ 509916—00), сухой строительной замазки (ГОСТ РФ 28013—98), самоклеящейся пленки для облицовки и декоративной отделки поверхностей (гОсТ РФ 51121—97), древесно-волокнистых и древесно-стружечных панелей (ДВП-ТУ 5536-001-51035632-99, ДСП-ТУ 5772-001-52618577-00). Согласно гигиеническим заключениям в тестируемых пробах воздуха содержались ацетон, аммиак, фенол и формальдегид, эмиссия которых в воздушную среду не превышает ПДК. Как правило, эти соединения являются продуктами деструкции стабилизаторов, эмульгаторов, красителей, входящих в состав указанных выше СМ и улучшающих их эксплуатационные характеристики. Например, источниками фенола, формальдегида и аммиака в воздухе помещений являются древесные панели (ДВП, ДСП), при производстве которых в качестве связующих применяются феноло-формальдегидные и мочевиноформ-альдегидные смолы [6].

 

Загрязненность воздуха отремонтированного помещения изучали сенсорометрическим методом на установке типа «электронный нос» [7]. Схема основного конструкционного узла — ячейки детектирования с инжекторным вводом пробы приведена на рис. 1 [8].

 

Таблица 2

Сорбент

∧Fт, Гц

сравн., Гц

2 суток после ремонта

через 1 неделю

через 2 недели

2 суток после ремонта

через 1 неделю

через 2 недели

А-N

24

20

6

7

7

7

ТХ-100

18

10

6

6

6

7

ПчК

17

14

10

7

7

7

ПЭГА

20

12

5

5

6

6

 

Пьеэокварцевые резонаторы,
модифицированные пленками сорбентов


Рис. 1. Схема полисенсорной ячейки детектирования с инжекторным вводом пробы

 

Пьезокварцевые резонаторы АТ-среза с собственной частотой колебаний 8—10 МГц модифицировали пленками сорбентов различной полярности. Сорбенты подбирали в соответствии с индексами Ковача и Мак-Рейнольдса, установленными по кинетическим и количественным параметрам сорбции индивидуальных соединений: ацетона, фенола, формальдегида, аммиака [9]. Для фиксирования уровня фона легколетучих соединений, мигрирующих с поверхности СМ в воздух помещения, составлена матрица из 4 сенсоров на основе пленок Апиезона-N (А-N), Тритона Х-100 (ТХ-100), пчелиного клея (ПчК), полиэтилен-гликольадипината (ПЭГА).

 

Пробу воздуха отремонтированного помещения отбирали методом дискретной газовой экстракции [10]. Воздух прокачивали через шприц объемом 20 см3, вводили в ячейку детектирования 3 см3 пробы без предварительного концентрирования. Одновременно отбирали пробу воздуха в неотремонтированном помещении (проба сравнения).

 

По сигналам сенсоров в матрице строили «визуальные отпечатки» запаха воздуха тестируемого помещения и сопоставляли с пробой сравнения. Результаты опроса матрицы сенсоров при экспонировании в пробах воздуха тестируемого помещения приведены в табл. 2: ∧Fт и ∧Fсравн. — аналитические сигналы пьезовесов при экспонировании воздуха тестируемого и неотремонтированного помещений соответственно.

 

Аналитический сигнал пьезовесов уменьшается во времени вследствие выветривания загрязнителей из воздуха помещения, в то время как при экспонировании сенсоров в пробах воздуха сравнения такая зависимость не наблюдается (качественный и количественный составы пробы стабильны).

 

По «визуальным отпечаткам» изучали кинетику выветривания ацетона, фенола, формальдегида и аммиака из воздуха. Для этого сопоставляли площади «визуальных отпечатков» воздуха тестируемого помещения со стандартами, полученными в динамике и соответствующими пробам, отобранным через 2 суток, 1 и 2 недели после ремонта. В результате определяется время, когда составы загрязненного воздуха тестируемого помещения и воздуха сравнения соизмеримы. Выравнивание составов воздуха обоих помещений достигается через 10 суток после окончания ремонта (рис. 2).

 


Рис. 2. Кинетика выветривания загрязнителей из воздуха тестируемого помещения и воздуха сравнения

 

Разработанная методика суммарного определения летучих соединений, мигрирующих с поверхности СМ в воздух жилого помещения, характеризуется экспрессностью, простотой выполнения, рекомендуется для тестанализа воздуха после ремонта.

 

В результате выполненного исследования установлено выделение вредно действующих веществ из современных строительных материалов в воздух отремонтированного помещения, изучены интенсивность и динамика миграции загрязнителей с поверхности самоклеяющейся пленки, строительной замазки, полимерных материалов, древесно-волокнистых и древесно-стружечных панелей. Основное количество фенола и формальдегида мигрирует с поверхности древесных панелей, ацетона — с самоклеящейся пленки, аммиака — из строительной замазки. Менее интенсивная миграция ацетона, фенола, формальдегида и аммиака в воздух происходит с поверхности полимерного материала.

 

Наибольшее практическое значение имеет суммарное определение загрязнителей в воздухе отремонтированного помещения ввиду того, что в реальных условиях с учетом масштаба, геометрических параметров помещения и присутствия естественной вентиляции, обеспечивающей смешивание компонентов, миграция химических веществ в воздух отличается от установленной в лабораторных условиях на примере газовых фаз индивидуальных строительных материалов [11].

 

Список литературы

  1. Туников С.А. Новости строительства // Промышленное и гражданское строительство. 2002. №2. С. 36-37.
  2. ДмитриевМ.Т., КазнинаН.И. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. М: Химия. 1989. 368 с.
  3. БудниковГ.К Эколого-химические и аналитические проблемы закрытого помещения. // Сорос. образоват. журн. 2001. т. 7. № 3. 39-44.
  4. Померанцев Э.Г. Экологические проблемы производства, переработки и утилизации ПВХ и изделий из него // Пласт. массы. 1995. № 2. С. 47-49.
  5. Орлов Ю.Г. Отделочные материалы // Строит. материалы. 2002. № 3 . С. 47-49.
  6. Nealthy P.V. Healthy building and air distribution in rooms proceedings of healthy buildings / Anal. ^em., 1995. V. 37. № 11. P. 45-50.
  7. Кучменко Т.А. Применение метода пьезокварцевого микровзвешивания в аналитической химии. Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. тех-нол. акад., 2001. 280 с.
  8. Коренман Я.И., Шлык Ю.К., Кучменко Т.А., Кудинов Д.А. Патент 2205393 Россия, МПК 7 G 01 N 30/62. Ячейка детектирования для анализа газовых фаз // Изобретения. 2003. Бюл. № 15. Ч. 2. С. 476.
  9. Король А.Н. Неподвижные фазы в газожидкостной хроматографии. М.: Химия, 1985. 240 с.
  10. Витенберг А.Г., Иоффе Б.В. Газовая экстракция в хроматографическом анализе. Л.: Химия. 1982. 279 с.
  11. Коренман Я.И., Кучменко ТА., Силина Ю.Е. Контроль безопасности современных строительных материалов с применеием метода пьезокварцевого микровзвешивания // XLV zjazdowe Naukowy Polskiego Towarzystwa Chemiznego. Lublin (Poland). 2003. P. 1277.

 

Статья взята из журнала «Строительные материалы»