欧洲赤松与挪威云杉建筑材料的挥发性有机化合物非靶向筛查与健康风险评估研究

本研究针对欧洲赤松(Pinus sylvestris)和挪威云杉(Picea abies)建筑材料的室内VOC(挥发性有机化合物)排放问题，采用TD-GC×GC-TOFMS(热脱附-全二维气相色谱/飞行时间质谱)技术开展非靶向筛查。首次系统鉴定出197种VOCs，发现松木材料排放量显著高于云杉，并识别出糠醛(furfural)和(E)-2-辛烯醛等致癌物。研究为木质建材的室内空气质量标准制定提供了重要数据支撑。

　　

随着绿色建筑理念的普及，木质建材因其可再生特性在室内装修中的应用日益广泛。然而这些天然材料持续释放的挥发性有机化合物(VOC)可能影响室内空气质量，特别是欧洲赤松(Pinus sylvestris)和挪威云杉(Picea abies)作为北欧地区主要建材树种，其VOC排放特征尚未系统研究。现有文献多关注传统单萜类物质如α-蒎烯(α-pinene)的排放，而对潜在致癌物如糠醛(furfural)和具有基因毒性的α,β-不饱和醛关注不足。更关键的是，交叉层压木材(CLT)等新型工程木制品的大规模使用，使得粘合剂相关VOC的排放风险亟待评估。

为系统解决这些问题，国外研究团队采用热脱附-全二维气相色谱/飞行时间质谱(TD-GC×GC-TOFMS)技术，对三种典型建材——CLT、未处理云杉板(USP)和未处理松木板(UPP)开展研究。通过20L排放舱模拟室内环境，设置1 m²/m³装载率和0.6次/h换气率，采集3天平衡后的空气样本。创新性地结合非靶向筛查与半定量分析，采用改进版Schymanski工作流进行化合物置信度分级，并引入Fisher比率和R值进行健康风险评估。

3.1 非靶向和疑似物筛查
研究首次在松木材料中鉴定出11种新型VOCs，包括苯甲醇(benzyl alcohol)、戊基甲酸酯(pentyl formate)等。通过置信度分级系统确认，UPP排放的VOCs种类(197种)显著多于USP(133种)和CLT(84种)。特别值得注意的是，首次在木材排放中发现(E)-2-庚烯醛等α,β-不饱和醛，这类物质在体外实验中显示基因毒性。

3.2 VOC排放特征
半定量分析显示，松木的3-蒈烯(3-carene)排放量是云杉材料的3倍以上(p<0.0001)。CLT因可能含有更多心材而表现出独特的排放谱，其单萜排放量显著低于USP，这颠覆了"胶合材料VOC更高"的传统认知。

3.3 指纹化合物
通过Fisher比率分析发现，UPP特有的β-月桂烯(β-myrcene)等4种化合物可作为松木材料的"分子指纹"。意外的是，CLT中未检测到与MUF(三聚氰胺尿素甲醛)粘合剂相关的特征化合物。

3.4 健康评估
基于欧盟限值计算的R值显示，糠醛(致癌物2B类)和(E)-2-辛烯醛(强眼刺激物)是主要风险物质，其在所有材料中的R值总和均超过安全阈值1。特别是(E)-2-辛烯醛的检出，为木质建材健康风险评估提供了新关注点。

这项发表在《Chemosphere》的研究，通过先进的分析技术首次绘制了北欧主要建材树种的完整VOC排放谱系。研究发现松木材料不仅排放量更高，且含有更多未被监管的有害物质。特别重要的是，研究否定了"工程木材因含粘合剂而风险更高"的假设，证实天然木材自身释放的α,β-不饱和醛才是主要健康威胁。这些发现为修订建材VOC排放标准提供了科学依据，建议未来监管应特别关注糠醛和α,β-不饱和醛的限值制定。研究采用的全二维色谱与非靶向筛查相结合的方法，也为复杂环境样品的污染物识别建立了新范式。