王靜 冀志江 劉蕊蕊 趙春艷 郭春紅

摘 要：本文對JC/T 2040-2022《負(fù)離子功能建筑室內(nèi)裝飾材料》新修訂版標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了解讀。從目前負(fù)離子功能裝飾材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、標(biāo)準(zhǔn)修訂意義、詳細(xì)技術(shù)要求和試驗(yàn)方法的確定、試驗(yàn)驗(yàn)證情況等方面進(jìn)行了具體介紹。讓從業(yè)人員充分了解認(rèn)識新修訂標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，更好地指導(dǎo)該領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：負(fù)離子功能，空氣離子量，建筑裝飾材料，放射性輻射

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.01.031

Interpretation of JC/T 2040-2022 ，Indoor decorative materials with the function of negative air ion

WANG Jing* JI Zhi-jiang LIU Rui-rui ZHAO Chun-yan GUO Chun-hong

（State Key Laboratory of Green Building Materials， China Building Materials Academy）

Abstract： This paper interprets the revised version of JC/T 2040-2022， Indoor decorative materials with the function of negative air ion. The present situation of the negative ion functional decorative materials industry， significance of standards revision， technical requirements， test methods， and experimental verification details of the newly revised standard are expounded in detail. The interpretation of this standard can enable practitioners to fully the revised content， and better guide the technical progress and industrial development in this fi eld.

Keywords： negative ion function， air ion content， building decoration materials， radioactive radiation

1 負(fù)離子功能裝飾材料的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和標(biāo)準(zhǔn)修訂意義

根據(jù)大地測量學(xué)和地理物理學(xué)國際聯(lián)盟大氣聯(lián)合委員會采用的理論，空氣負(fù)離子是O2-（H2O）n、OH-（H2O）n 和CO4-（H2O）2。醫(yī)學(xué)研究表明空氣中負(fù)離子量多對人體增強(qiáng)免疫力、增強(qiáng)記憶力、消除疲勞、穩(wěn)定情緒等有好處，對環(huán)境影響是通過負(fù)離子與空氣中帶正電荷的塵埃結(jié)合，降塵同時減少空氣中細(xì)菌病毒，因很多空氣微生物會附著在塵埃上，空氣負(fù)離子又俗稱空氣維生素[1]。因此國外早在二十世紀(jì)六七十年代就有負(fù)離子設(shè)備在醫(yī)院（病人康復(fù)）和體育場館（運(yùn)動員體能）等方面的應(yīng)用，2000年左右國內(nèi)開始了負(fù)離子功能材料及各類制品的研發(fā)，到2005年統(tǒng)計(jì)資料顯示這方面的研發(fā)達(dá)到一個小高潮，負(fù)離子功能電子產(chǎn)品、紡織品、建材產(chǎn)品陸續(xù)推出。

目前在淘寶等網(wǎng)上搜索“負(fù)離子”產(chǎn)品，能夠搜到很多品類的產(chǎn)品都有負(fù)離子功能，如空氣凈化器、濕度調(diào)節(jié)器、電吹風(fēng)、汽車氧吧、玻璃擺飾、毛絨玩具、頭發(fā)護(hù)理、洗發(fā)精、熏香及熏香爐、床上保健用品、功能纖維、枕芯、按摩用品等家居用品，建筑裝飾材料方面有負(fù)離子功能的產(chǎn)品有瓷磚、涂料、壁紙壁布、木地板等。可以說負(fù)離子功能產(chǎn)品涉及很多產(chǎn)業(yè)，從行業(yè)調(diào)查看，通過添加負(fù)離子功能材料為傳統(tǒng)建筑裝飾產(chǎn)品增加負(fù)離子功能的產(chǎn)品占比很大，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)國內(nèi)有百家以上企業(yè)從事相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。這類產(chǎn)品因?yàn)槟芨纳骗h(huán)境空氣質(zhì)量而受到市場的關(guān)注。

為了配合規(guī)范產(chǎn)品市場的發(fā)展，中國建材研究總院牽頭陸續(xù)制定出臺了JC/T 1016-2006《材料負(fù)離子功能測試方法》、HG/T 4109-2009《負(fù)離子功能涂料》、JC/T 2040-2010《負(fù)離子功能建筑室內(nèi)裝飾材料》、JC/T 2012-2010《電氣石 電氣石粉》等標(biāo)準(zhǔn)，為負(fù)離子功能建材產(chǎn)品的規(guī)范發(fā)展提供了標(biāo)準(zhǔn)支撐。隨后又制定出臺了GB/T 28628-2012《材料誘生空氣離子量測試方法》和JC/T 2110-2012《室內(nèi)空氣離子濃度測試方法》兩項(xiàng)負(fù)離子測試方面的方法標(biāo)準(zhǔn)，代替JC/T 1016標(biāo)準(zhǔn)的GB/T 28628實(shí)施后，JC/T 1016標(biāo)準(zhǔn)自行廢止。另一方面由于受材料產(chǎn)生負(fù)離子功能同時伴生副作用的技術(shù)瓶頸難突破的影響，直至2014年左右負(fù)離子功能建材產(chǎn)品市場沒有大的發(fā)展。2014年以后建筑陶瓷企業(yè)通過技術(shù)攻關(guān)，將負(fù)離子功能材料應(yīng)用到陶瓷磚產(chǎn)品上，同時規(guī)避了功能材料的副作用，從而使負(fù)離子功能建材產(chǎn)品的品種、質(zhì)量等得到擴(kuò)大和發(fā)展。

2010年出臺的JC/T 2040《負(fù)離子功能建筑室內(nèi)裝飾材料》標(biāo)準(zhǔn)已不能涵蓋現(xiàn)有市場上的負(fù)離子建材產(chǎn)品種類，技術(shù)指標(biāo)已落后現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)水平，且測試方法引用的標(biāo)準(zhǔn)已廢止。為了更好地引領(lǐng)規(guī)范這類產(chǎn)品的市場發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步，引導(dǎo)企業(yè)為消費(fèi)者提供安全可靠且健康的好產(chǎn)品，主編單位中國建材科學(xué)研究總院聯(lián)合相關(guān)的負(fù)離子功能建材產(chǎn)品企業(yè)共同對JC/T 2040標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，并于2022年出臺了新版標(biāo)準(zhǔn)。

2 新修訂版標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)技術(shù)要求和試驗(yàn)方法

負(fù)離子功能建筑內(nèi)飾材料的要求除了各類產(chǎn)品常規(guī)性能要滿足相應(yīng)產(chǎn)品國標(biāo)或行標(biāo)要求外，本標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定兩部分要求，第一部分是材料誘生空氣離子量技術(shù)要求，第二部分是材料安全性要求。標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)是對兩項(xiàng)技術(shù)要求的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)細(xì)節(jié)的研究確定。

2.1 材料誘生空氣離子量測試方法研究及指標(biāo)確定

2.1.1 材料誘生空氣離子量測試方法研究

目前市場上對材料誘生負(fù)離子量有兩種測試方法，一種是靜態(tài)法，另一種是動態(tài)法。靜態(tài)法測試是中國建材研究總院根據(jù)材料產(chǎn)生負(fù)離子特性，聯(lián)合國內(nèi)高校微電子領(lǐng)域?qū)＜医淌诠餐邪l(fā)的針對材料的靜態(tài)離子測試系統(tǒng)。這套系統(tǒng)直接測試樣品表面誘生的空氣離子濃度情況，采用計(jì)算機(jī)程序自動控制，集合了離子收集、處理、記錄、繪圖等一系列操作過程，實(shí)現(xiàn)了長時間連續(xù)測試，統(tǒng)計(jì)科學(xué)的記錄測試結(jié)果。靜態(tài)測試方法早在2006年形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 1016《材料負(fù)離子發(fā)生量的測試方法》，隨后于2012年形成國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28628《材料誘生空氣離子量測試方法》，目前很多檢測機(jī)構(gòu)和企業(yè)都依據(jù)此國家標(biāo)準(zhǔn)對材料類產(chǎn)品進(jìn)行負(fù)離子量檢測。

動態(tài)法采用帶有強(qiáng)制排風(fēng)系統(tǒng)的數(shù)顯、便攜式儀器，它是通過循環(huán)空氣測試空間中的空氣離子濃度，主要用于評價空間的空氣離子濃度高低[2]。動態(tài)法測試空氣離子的濃度有兩大問題，一是測試過程受環(huán)境影響大，比如空氣擾動、聲波振動、人員動作摩擦、電場磁場、潔凈度、溫濕度等環(huán)境因素都會影響測試過程和結(jié)果；二是動態(tài)法測試儀器一般是便攜式儀器，不能做到連續(xù)長時間監(jiān)測，且這種儀器測試空氣中幾萬幾十萬的量級準(zhǔn)確度要高些，對于材料產(chǎn)生的幾百幾千的量級測試精度偏差較大。因此對材料負(fù)離子量的測量，動態(tài)法儀器測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和重復(fù)性都差于靜態(tài)法。當(dāng)然動態(tài)法儀器測試的優(yōu)勢就是方便，儀器可以隨時帶到不同地方測試，環(huán)境空間中測試多使用動態(tài)法儀器，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 2110《室內(nèi)空氣離子濃度測試方法》就是規(guī)定的動態(tài)法測試空間中負(fù)離子量。

根據(jù)兩種測試方法的原理、適用性等特點(diǎn)，結(jié)合本標(biāo)準(zhǔn)的測試對象，以及前期測試實(shí)踐，選擇靜態(tài)法作為本標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)離子量試驗(yàn)方法。

2.1.2 各類材料誘生空氣離子量指標(biāo)確定

在2010版標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的負(fù)離子量指標(biāo)值>5×106ions/（s·m2），在HG/T 4109《負(fù)離子功能涂料》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的負(fù)離子量指標(biāo)值>3.5×106ions/（s·m2）。當(dāng)時規(guī)定的指標(biāo)是綜合考慮負(fù)離子量和安全性兩個指標(biāo)而確定的指標(biāo)值。本次修訂先對近三年在總院檢測中心測試的樣品結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，具體見表1。

從檢測數(shù)據(jù)看，四類產(chǎn)品負(fù)離子量超過1×107ions/（s·m2）的樣品量有119個，占總樣品數(shù)的48%，超過5×107ions/（s·m2）的樣品量有27個，占總樣品數(shù)的11%。雖然高數(shù)據(jù)的樣品占比很高，但考慮到安全性要同時達(dá)標(biāo)，不鼓勵企業(yè)追求高負(fù)離子量，但同時制備工藝技術(shù)比十年前有提升，瓷磚等產(chǎn)品能夠做到具有一定負(fù)離子量又能安全性達(dá)標(biāo)，因此本標(biāo)準(zhǔn)修訂確定A類（瓷磚板材類產(chǎn)品）誘生空氣離子量≥8×106ions/（s·m2），B類（涂裝材料類產(chǎn)品）和C類（壁紙壁布類產(chǎn)品）誘生空氣離子量≥5×106ions/（s·m2）。

2.2 材料安全性測試方法研究及指標(biāo)確定

2.2.1 材料安全性測試方法研究

自然界產(chǎn)生空氣負(fù)離子的途徑有勒納德（Lenard）效應(yīng)、宇宙射線、土壤放射性物質(zhì)衰變產(chǎn)生的射線、人工電暈放電、雷電現(xiàn)象、極性材料摩擦等。當(dāng)水滴飛散時會產(chǎn)生負(fù)離子，細(xì)微的水滴帶正電，周圍的空氣便會帶負(fù)電，發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象的是獲得諾貝爾物理獎的德國物理學(xué)家勒納德，這一現(xiàn)象被稱為Lenard效應(yīng)。因此海邊、瀑布附近空氣負(fù)離子濃度較高，空氣清新，有益健康。在高空中宇宙射線強(qiáng)，空氣離子濃度也較大。在低層的大氣中，使空氣電離的主要能量來源是放射性物質(zhì)衰變產(chǎn)生射線（如α、β和γ射線）及其子體（如氦核He42+）。土壤、礦物材料中放射性含量高則離子的產(chǎn)生率也高。

那么材料能夠產(chǎn)生負(fù)離子的途徑主要是極性材料和放射性材料。所以最早的負(fù)離子材料研究主要集中于極性礦物電氣石材料[3]，電氣石礦物所具有的自極化特性可在晶體表面自然形成正負(fù)極，其表面電場對接觸的水分子產(chǎn)生電離，形成羥基離子（OH-）和氫離子（H+），OH-又會與空氣中水分子結(jié)合成水合羥基離子OH-（H2O）n （n=8～10）即空氣負(fù)離子。但電氣石材料產(chǎn)生負(fù)離子的量有限，有的電氣石伴生含放射性的礦物材料，檢測出負(fù)離子量高。后來有些材料企業(yè)就研究應(yīng)用一些放射性礦物材料作為產(chǎn)生負(fù)離子材料來增加制品的負(fù)離子量。這就對應(yīng)用技術(shù)提出高要求，制品在具備負(fù)離子功能的同時，又不能對環(huán)境和人體帶來危害，安全性要符合要求。因此負(fù)離子功能產(chǎn)品一定要有安全性檢測。

提到放射性就讓人聯(lián)想到癌癥死亡，其實(shí)人類生活的環(huán)境處處有放射輻射，來自宇宙空間的多種帶電放射性粒子連續(xù)不斷地向地球照射，地殼本身存在放射性核素（主要有40K、87Rb、222Rn和235U等），它們在衰變過程中釋放出α、β和γ射線，不僅對人產(chǎn)生外照射，而且空氣中的氡及其子體很易隨空氣進(jìn)入體內(nèi)，人體本身以及大多數(shù)物質(zhì)也都是輻射源。

有關(guān)放射性輻射方面的評判從大的方面說有兩種方式：一是針對放射性材料的輻射能力，用放射性活度描述放射源的放射強(qiáng)度，指一定量的放射性核素在單位時間里發(fā)生衰變的核數(shù)，活度的單位是秒的倒數(shù)，稱為貝克（Bq）[4]。放射性物質(zhì)的放射性活度與其質(zhì)量之比稱為放射性比活度，單位可以是Bq/kg。建材行業(yè)GB 6566《建筑材料放射性核素限量》標(biāo)準(zhǔn)中就用放射性比活度來對材料輻射能力進(jìn)行衡量。二是針對人體吸收輻射的情況用輻射劑量衡量，輻射劑量是以人體組織器官每單位質(zhì)量所吸收的輻射能量來計(jì)算，較為完整的衡量模式是“當(dāng)量劑量”，是反映各種射線或粒子被吸收后引起的生物效應(yīng)強(qiáng)弱的輻射量，它的計(jì)算單位是“西弗（Sv）”，或是“毫西弗（mSv）”。國際安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，人體每年在正常環(huán)境本底輻射之外，所受輻射劑量的上限是1毫西弗。同樣量的不同核素放射源，發(fā)出的粒子能量、種類不同，在同樣條件下測量劑量是不同的，照射劑量還與放射源的距離相關(guān)。當(dāng)量劑量是輻射對人體危害程度的描述，和放射源的照射劑量不同，是反映的人體吸收劑量。在輻射保護(hù)基本安全標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定公共照射年有效劑量限值為1mSv，職業(yè)照射工作人員年有效劑量限值不大于50mSv。有資料顯示我國公眾所受天然輻射照射年有效劑量為3.1mSv，世界平均為2.4mSv。

有企業(yè)提出產(chǎn)品采用輻射劑量測試，結(jié)果輻射劑量增量大約在0.1～15μSv，而目前市場上的瓷磚輻射劑量增量大約在0.4～0.6μSv，雖然從數(shù)值看離安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的劑量限值差很多，但限值標(biāo)準(zhǔn)是年照射時間、多種輻射照射累計(jì)的限量值，單獨(dú)一個產(chǎn)品一個時間的劑量測試值與標(biāo)準(zhǔn)年劑量限值沒有可比性。

綜合以上分析，針對材料產(chǎn)品的放射性安全評價，采用GB 6566放射性比活度測試，內(nèi)、外照射指數(shù)來評價更科學(xué)合理。

因?yàn)镚B 6566是國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，涉及材料放射性方面的測試及指標(biāo)都應(yīng)以此標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，因此本標(biāo)準(zhǔn)在安全性指標(biāo)方面也依據(jù)GB 6566標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求。 負(fù)離子功能內(nèi)飾材料主要是室內(nèi)使用的建筑裝飾材料，因此要達(dá)到GB 6566標(biāo)準(zhǔn)中A類裝飾裝修材料指標(biāo)要求。

2.2.2 放射性測試樣品試驗(yàn)方法確定

放射性測試方面，具體方法依據(jù)GB 6566標(biāo)準(zhǔn)中方法。試樣準(zhǔn)備方面有調(diào)整，主要是涂裝材料類產(chǎn)品多為液態(tài)，使用時一公斤涂料產(chǎn)品能夠涂刷大約3～6平米的墻面，和板材、壁紙類產(chǎn)品一樣，應(yīng)該以上墻后最終使用狀態(tài)進(jìn)行產(chǎn)品放射性測試，而不應(yīng)將液態(tài)產(chǎn)品直接放入容器中測試。如果只是簡單將液態(tài)產(chǎn)品烘干，然后進(jìn)行放射性測試，也不能反映樣品使用狀態(tài)下放射性情況，與板材、壁紙類產(chǎn)品也缺少了可比性。為了便于涂刷樣板后剝離取下，結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際使用狀態(tài)要配膩?zhàn)訉拥那闆r，以及增強(qiáng)與板材、壁紙類產(chǎn)品的可比性，標(biāo)準(zhǔn)編制組經(jīng)研究確定“涂裝材料類試樣：在已涂刷1.5kg普通膩?zhàn)拥撞牡?塊500mm×500mm平板玻璃上涂刷試樣，涂刷量按照產(chǎn)品說明書中規(guī)定的涂刷量涂刷，在室溫自然條件下干燥7d，然后從玻璃板上鏟下膩?zhàn)雍驮嚇油繉樱M量粉碎，取1kg待測?！?/p>

按照確定的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行放射性測試，結(jié)果見表2。

2.2.3 收集樣品并進(jìn)行兩個指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

共收集10家企業(yè)17個實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證樣品，其中木質(zhì)板材2個樣品，壁紙壁布4個樣品，涂料類樣品11個。涂料類樣品放射性測試時樣品制備采用底層膩?zhàn)优涮酌鎸油苛?，正常涂刷制板?天干燥后鏟下然后測試放射性。具體結(jié)果見表3。

從表3看出，17個樣品中負(fù)離子測試結(jié)果只有2個樣品未達(dá)標(biāo)，合格率88%；放射性只有8個樣品達(dá)標(biāo)，合格率47%；兩項(xiàng)指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)的只有6個樣品，合格率35%?？紤]放射性指標(biāo)是保障產(chǎn)品安全性的重要指標(biāo)，依據(jù)的GB 6566標(biāo)準(zhǔn)也是國家強(qiáng)制執(zhí)行的產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)，因此雖然合格率低，但指標(biāo)不能放松，安全性必須要達(dá)到GB 6566中A類產(chǎn)品要求。

負(fù)離子誘生量的指標(biāo)根據(jù)前期各類材料測試數(shù)據(jù)及本次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，確定了瓷磚板材類、涂裝材料類、壁紙壁布類產(chǎn)品的指標(biāo)限值，合理的指標(biāo)值以引導(dǎo)企業(yè)不要過高追求負(fù)離子量，而是負(fù)離子量與安全性平衡兼顧。

3 新修訂版標(biāo)準(zhǔn)對行業(yè)發(fā)展的促進(jìn)意義

本標(biāo)準(zhǔn)綜合了市場調(diào)研和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確定了幾類產(chǎn)品負(fù)離子誘生量指標(biāo)和安全性指標(biāo)，對于目前市場上這類產(chǎn)品個別企業(yè)盲目追求高負(fù)離子量而忽視安全性問題更明確了雙指標(biāo)約束和具體的測試方法。此標(biāo)準(zhǔn)的修訂實(shí)施將對負(fù)離子功能產(chǎn)品的質(zhì)量保障、產(chǎn)品科學(xué)宣傳、市場規(guī)范發(fā)展等都起到積極促進(jìn)作用。通過此標(biāo)準(zhǔn)讓產(chǎn)品增加健康功能性的同時，更安全環(huán)保，讓消費(fèi)者使用更放心，符合建材行業(yè)提出的“宜業(yè)尚品造福人類”發(fā)展理念。

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作者簡介

王靜，通信作者， 碩士研究生，教授級高級工程師，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境功能建材。

（責(zé)任編輯：袁文靜）