甲醛
甲醛（英語：Formaldehyde），又称蚁醛，化学式HCHO，是天然存在的有機化合物。无色的刺激性气体，易溶於水，对人眼、鼻、皮膚等有刺激作用。體積百分比40%的甲醛水溶液又稱福馬林（Formalin）。气体相对密度1.067（空气為1），液体密度0.815g/cm³（-20℃）。它主要用於生產工業樹脂，例如刨花板和塗料。1996年甲醛的每年生產量為約870萬噸。
| 甲醛 | |||
|---|---|---|---|
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| IUPAC名 Methanal | |||
| 别名 | 福馬林、福美林、蚁醛 | ||
| 识别 | |||
| CAS号 | 50-00-0 | ||
| PubChem | 712 | ||
| ChemSpider | 692 | ||
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYAT | ||
| Beilstein | 1209228 | ||
| Gmelin | 445 | ||
| 3DMet | B00018 | ||
| UN编号 | 2209 | ||
| EINECS | 200-001-8 | ||
| ChEBI | 16842 | ||
| RTECS | LP8925000 | ||
| DrugBank | DB03843 | ||
| KEGG | D00017 | ||
| MeSH | Formaldehyde | ||
| IUPHAR配体 | 4196 | ||
| 性质 | |||
| 化学式 | CH2O | ||
| 摩尔质量 | 30.03 g·mol⁻¹ | ||
| 外观 | 无色气体 | ||
| 密度 | 1 kg·m−3（气） | ||
| 熔点 | -117 °C（156 K） | ||
| 沸点 | -19.3 °C（253.9 K） | ||
| 溶解性（水） | > 100 g/100 ml（20 °C） | ||
| 结构 | |||
| 分子构型 | 平面三角形 | ||
| 偶极矩 | 2.33168 (1) D | ||
| 危险性 | |||
| 警示术语 | R：R23/24/25-R34-R40-R43 | ||
| 安全术语 | S：S1/2-S26-S36/37-S39-S45-S51 | ||
| 主要危害 | 有毒，可燃 | ||
| NFPA 704 | 4 3 0 | ||
| 闪点 | -53°C | ||
| 相关物质 | |||
| 相关醛 | 乙醛、苯甲醛 | ||
| 相关化学品 | 酮、酸 | ||
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
2011年美國國家毒理學計劃描述甲醛為“人類已知的致癌物”。
物理性质
甲醛的多種形式
與許多簡單的碳化合物相比，甲醛更為複雜，由於它有幾種不同形式。作為氣體甲醛具有特殊的刺激性氣味，無色的氣體。冷凝時氣體轉換為各種其它形式的甲醛（具有不同的化學式），更有實用價值。一個重要的衍生物是甲醛環狀三聚物或1,3,5-三惡烷，它是一種有氯仿樣氣味的白色固體，化學式（CH2O）3。還有一種直鏈聚合物所謂的多聚甲醛。這些化合物具有相似的化學性質，並且通常可以互換。
當甲醛溶解在水中也形成水合物水甲醛（Methanediol），化學式H2C（OH）2。一個飽和水溶液約含40％（體積）或37％（質量）的甲醛，被稱為「100％福爾馬林」。通常添加少量的穩定劑如甲醇，以抑制氧化和聚合，一個典型的商業級福爾馬林含10-12％的甲醇。
自然界中產生甲醛
在高層大氣過程中貢獻環境中總甲醛的90％。甲醛是在甲烷以及其它碳化合物氧化（或燃燒）的中間體，例如在森林火災，汽車尾氣和煙草煙霧。通過陽光和氧氣的大氣作用，在大氣中產生的甲烷和其他碳氫化合物，成為煙霧的一部分。甲醛也已在外層空間檢測到。
在活生物體中甲醛和它的化合物無處不在。它是由內源性氨基酸代謝形成的，並且在人類和其他靈長類動物的血液中以約0.1毫摩爾濃度存在。因為它由陽光或由存在於土壤或水中的細菌在幾個小時內被分解，所以甲醛不會在環境中積累。人類會快速代謝微量甲醛，在體內將其轉換為甲酸，因此在代謝過程中的少量甲醛，能避免蓄積在體內導致健康問題。
制取
歷史
甲醛最早是在1859年由俄羅斯化學家亞歷山大布特列羅夫（1828年至1886年）提出報告，奧古斯特·威廉·馮·霍夫曼在1869年得出結論鑑定。
工業制造
1953年瑞典FORMOX公司甲醛工艺技术及催化剂Formox過程中（Formox process）。 由甲醇經高温250-400°C催化氧化制取，催化剂为金属银或铁+钼/钒氧化物混合物。发生的反应有以下两个：[1]
銀基催化劑通常工作在較高的溫度下（約650℃）。這兩個脫氫化學反應均產生甲醛。
化学性质
甲醛的还原性很强，很容易被氧气等试剂氧化为甲酸，普通的甲醛中就含有ppm含量的甲酸。也可以被还原为甲醇。自身聚合生成三聚甲醛和多聚甲醛。
甲醛有亲电性，可以和芳烃发生亲电芳香取代反应，也可以与烯烃发生亲电加成。与乙醛发生交叉Cannizzaro反应生成季戊四醇，后者是制取炸药季戊四醇四硝酸酯的原料。[2]与酚类以醋酸鈉作為催化劑缩合生成酚醛树脂。与4-取代酚类反应生成杯芳烃。[3]与硫化氢反应生成三噻烷：[4]
用途
工業應用
甲醛是一種更複雜化合物和材料的常見前體。由甲醛生成的產品包括脲甲醛樹脂，三聚氰胺樹脂，酚醛樹脂，聚甲醛塑料，1,4-丁二醇，和亞甲基二苯基氰酸酯。紡織工業用甲醛的樹脂作為整烫使布料防皺。甲醛是汽車製造的關鍵材料，用於製造傳輸系統，電氣系統，發動機缸體，門板，車軸和制動蹄片組件。2003年銷售的甲醛和衍生產品的價值超過$1,450億。是美國和加拿大國內生產總值（GDP）的約1.2％，包括間接就業超過4萬人在約11,900工廠的甲醛行業工作。
當用苯酚，脲或三聚氰胺處理，甲醛會產生硬的熱固性塑料酚甲醛樹脂，脲醛樹脂和三聚氰胺樹脂。這些聚合物是膠合板和地毯常見的永久粘合劑。它也用於濕強度樹脂，加到衛生紙製品如搽面紙，餐巾紙，和卷毛巾。它們還可發泡作出絕緣性，或鑄造成模製品。甲醛樹脂的產量佔甲醛消費量的一半以上。
甲醛也是多官能醇如季戊四醇的前體，這是用於製造油漆和炸藥。其他甲醛衍生物包括二苯基甲烷二異氰酸酯，在聚氨酯塗料和泡沫劑的一個重要組成部分，和乙基六胺，這是使用在苯酚–甲醛樹脂以及黑索今炸藥。
消毒和殺菌滅藻
因為它可以殺死大多數細菌和真菌（包括其孢子）甲醛的水溶液可以作為消毒劑使用。甲醛溶液用於局部施用藥物以使皮膚乾燥，例如治療疣。許多水族養殖愛好者使用甲醛處理寄生蟲淡水性白點蟲病。海水白點蟲則對甲醛有抗性。
甲醛於產製類毒素疫苗時用於滅活該細菌。它也於疫苗生產過程中用來殺死不需要的病毒和細菌以免污染疫苗。尿路感染也常使用甲醛的衍生物（烏洛托品）來治療，它可以防止濫用抗生素和產生耐藥性細菌。在酸性環境中烏洛托品在腎臟轉化為甲醛，然後在尿道中行成抗菌作用。一些外用藥膏化妝品和個人衛生產品中含有甲醛的衍生物作為防止潛在有害細菌的生長。
組織標本固定液及防腐劑
甲醛保存或固定組織或細胞。經由的蛋白質伯氨基NH2-與CH2-連接。在室溫下以每小時約一毫米，4％甲醛的溶液固定病理組織標本。甲醛型溶液也可用於防腐消毒和暫時保存人類和動物的遺骸。
福馬林（英語：Formalin），是甲醛含量為35%至40%（一般是37%）的水溶液，也加入10%～15%的甲醇防止聚合。具有防腐、固定屍體、消毒和漂白的功能，不同領域各有其作用，具有刺鼻的氣味。
危險性
甲醛是最常見的室內空氣污染毒物，約有三千多種不同建築材料均含有甲醛[來源請求]，主要來源為纖維板、三夾板、隔音板、保麗龍等裝潢材料。目前甲醛已被世界衛生組織確定為致癌和致畸型物質，室內濃度達0.5 mg/m3會使人體產生流淚及眼睛異常敏感的症狀。長期接觸低劑量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、結腸癌、腦瘤、細胞核基因突變等。[5][6]
甲醛對皮膚及黏膜有刺激性作用，比如咽喉和眼睛鼻腔等，造成这些位置水肿，发炎、溃烂，甚至最后导致鼻咽癌等严重病变。接觸過甲醛的皮膚可能出現過敏現象，嚴重者甚至會導致肝炎、肺炎及腎臟損害。
对婴幼儿的孕妇危害更加严重，可导致怀孕期间胎儿停止生长发育，心脑发育不全，严重可导致胎儿畸形和流产等严重后果。[來源請求]孕期甲醛暴露可能会增加自然流产的发生风险。[7]
因為甲醛樹脂被用於各種建築材料，包括膠合板、毛毯、隔熱材料、木製產品、地板、煙草、裝修和裝飾材料，且因為甲醛樹脂會緩慢持續放出甲醛，因此甲醛成為常見的室內空氣污染來源之一。甲醛一般會從源頭慢慢釋出，新製產品在最初數月內所釋出的甲醛量最高，一段時間後，釋出的甲醛量便會漸漸降低。
甲醛若在空氣中的濃度超過0.1 mg/m3，會導致眼睛和黏膜細胞的傷害。在體內，甲醛可能導致蛋白質不可逆的與DNA鍵結。動物實驗顯示暴露在大劑量的甲醛中會使得鼻子與喉嚨致癌的機率增加。然而在大部份的建築內甲醛含量濃度不足以產生致癌性。美国国家环境保护局將甲醛分類為可能致癌物質，国际癌症研究机构（IARC）則将其分類為人類致癌物質。
2009年3月，美国安全化妆品运动组织的一份报告中指出，强生等公司的婴儿产品含有致癌物质甲醛和二恶烷。（见1,4-二噁烷#强生。）
2010年7月31日，中华人民共和国中华全国工商业联合会家具装饰业商会举办了“对甲醛零容忍”新闻发布会，作为对中华人民共和国国家安监总局检测事件的回应。中华人民共和国国家安监总局对全国85家木质家具制造企业的检测结果显示70%以上的家具企业生产环境有毒物质浓度超标，严重影响工人的健康。发布会代表家具制造行业发表“对甲醛零容忍”宣言。[8]
急性和短期接触甲醛后对人体气道的影响（ZRIVER 摘自WHO Guidelines for Indoor Air Quality: Selected Pollutants.）：
| 研究 | 甲醛浓度（mg / m 3） | 主题 | 时间（分钟） | 健康影响 |
|---|---|---|---|---|
| Falk et al.（78） | 0.13 | 8有鼻塞 | 120 | 鼻塞患者鼻腔粘膜肿胀 |
| Lang et al.（79） | 0.3–0.5 | 21健康 | 240 | 眼睛的主观感觉刺激；眨眼频率增加；对鼻腔流动和阻力，峰值流量或眼睛发红没有影响；对肺功能无影响（PEF，FEV，MMEF） |
| Casset et al.（80） | 0.13–0.41 | 19只尘螨哮喘患者 | 30 | 口服预暴露甲醛后对肺功能（PEF，FEV 1）无影响；暴露后Der p 1后肺功能（PEF，FEV 1）可能降低 |
| Wantke et al.（81） | 0.5 | 27名医学生 | 70天 | PEF没有显着下降；4名学生（一名吸烟者）可能是IgE致敏的；没有特异性甲醛IgG抗体的意义；IgE和症状之间没有相关性 |
| Ezratty et al.（82） | 0.5 | 12草花粉哮喘 | 60 | 对肺功能无影响（FVC和FEV） |
| Krakowiak et al.（83） | 0.85 | 10健康+10名哮喘患者 | 120 | 4和24小时后炎症介质没有变化；对肺功能无影响（FEV ），没有特异性甲醛IgE抗体，健康和哮喘之间没有差异 |
| Harving et al.（84） | 1.3（平均值） | 15名哮喘患者 | 90 | 对气道阻力，肺功能（FEV 1）和支气管活动无影响；没有延迟反应 |
| Kriebel et al.（85） | 0.08-1.4 | 38名理疗学生 | 150 /周 | 肺功能下降1-1.5％（FEV ）；4周后效果减弱 |
| Airaksinen et al.（86） | 0.08-1.4 | 95例患者 | 30 | 对肺功能没有影响或影响很小；鼻炎的病例很少 |
| Chia et al.（87） | 0.9 / 0.6（个人/平均） | 150名医学生；189名医学生 | - | 在第一天和解剖结束后随机选择的22名男性和女性受试者中，FEV 和FVC 无差异 |
| Akbar-Khanzadeh & Mlynek（88） | 1.6-3.1（呼吸区） | 50名医学生；36名理疗学生 | 60-180 | 肺功能（FVC，FEV 1，FEV 3，FEF）增加与甲醛暴露之间无剂量反应关系 |
| Kim et al.（89） | 0.2-11.2 | 167名医学生 | - | IgE与甲醛暴露无关 |
法規標準
- 中華人民共和國合同法233條規定，租賃物對健康有重大損害時，合約條款可以全數作廢立即解約，即使承租人簽約時對租賃物狀態有所知悉，此條款依然有效不可對抗[9]。這一條約是租房實務中對於租到裝修甲醛超標房屋時較常引用的條款。[10]国标GB/T18883-2002規定甲醛室内标准为不超過0.1mg/m³。產品面由各地工商行政管理局受理民眾投訴，產品若檢測報告超標屬實會勒令廠商退貨、負擔測試費並額外賠償，但初期专业检测机构檢測費必須消費者自付。[11]
- 香港政府於2003年實施自願性的「室內空氣質素管理計劃」為改善室內空氣質素及加強公眾對這方面的關注。這計劃採用兩個級別的室內空氣質素指標（「卓越級」及「良好級」），作為評估樓宇室內空氣質素的基準。經參考多份文獻，包括世界衛生組織2000年發出的“Guidelines for Air Quality”，得出「卓越級」甲醛含量為每立方米少於30微克（30μg/m³，亦等同24ppbv或0.024ppm）而「良好級」指標則要求甲醛含量每立方米少於100微克（100μg/m³，亦等同81ppbv或0.081ppm）。[12]
- 中華民國行政院環境保護署室內空氣品質標準值，室內甲醛濃度標準為0.08ppm/1小時，裝潢材料標準分F1.F2.F3三等級以釋出量為標準分別為0.3以下、0.5以下、1.5以下，對於違反廠商以商品檢驗法第59條開罰台幣十萬到一百萬，不送檢驗者罰二十萬到兩百萬。[13]
檢測方法
檢測溶液內含甲醛的方法
希夫試劑
醛類加入希夫試劑會產生紫紅色產物，且加入硫酸後會褪色，但甲醛與希夫試劑生成的紫紅色產物加硫酸後顏色不消失，故可利用此方法區分甲醛與其他醛類。
紫醛試劑
台灣衛生署有鑒於市面上充斥不肖商人於魚類中加入甲醛，於2004年開發了一種紫醛試劑，此試劑滴入含甲醛的魚類，顏色會由淡紫色轉成橘紅色，但目前成份屬於商業機密，故並不公開其組成成份。[14]
檢測空氣內含甲醛的方法
大致可分兩種方法，主動取樣（active sampling）或被動取樣（passive sampling）。被動取樣法則依賴空氣擴散去接觸反應物或感應器。由於所得的數據可以有很大的偏差，所以只會用於篩選。主動取樣法是以氣泵把空氣抽吸到反應物或感應器。現在的測試指標通常都會指定使用主動取樣法以獲得8小時平均空氣甲醛濃度。
應用技術亦分四大類：
- 高效液相色譜儀（High Pressure/Performance Liquid Chromatography，HPLC）可應用於主動及被動取樣的空氣樣本。主動取樣可依美國環保局TO-11A方法進行分析；
- 比色法採用基於美國試驗與材料協會（ASTM）方法D5014-94進行分析，通常使用在被動取樣空氣樣本；
- 氣相色譜儀Gas Chromatograph（GC）比較準確，但由於儀器體積龐大，未能夠於測試現場使用
- 光離子化檢測儀Photo Ionization Detectors（簡稱PID）是一種氣態檢測儀，可以實時量度空氣中甲醛水平。這方法的線性範圍覆蓋至1000ppm，檢出限為0.05ppm
去除方法（室內環境）
物理性方法
最有效的避免甲醛方法還是來源管制，也就是裝潢與家具選購中從風格與材料著手，例如儘量多用原木釘接或金屬材質家具和裝修，減少膠劑型的木工產物，尤其避免廉價三夾板製品，同時油漆和木材無法避免使用時也選擇低甲醛檢驗合格材料。從來源減少甲醛於屋中存量是釜底抽薪的最佳方案。
- 強力通風
- 強力通風是強力有效降低甲醛濃度方法，超越其他方式，但只有在室外溫濕度、空氣品質及噪音可以接受的情況下才能執行，不一定能讓甲醛降至安全量，而且一旦停止通風甲醛濃度就會開始增加，若是噪音或冷氣使用等問題造成無法長期開窗，加裝全熱式交換機配合冷氣使用是一種妥協做法，與開窗有接近的效果。
- 植物吸收與吸附
- 氣體通過進入氣孔與皮孔的植物細胞內的擴散作用，所以氣孔的開放程度和面積的氣孔數對跟甲醛的吸收量成直接的影響，一般來說，氣孔數越多，開放程度越大，吸收效果就越好。擁有吸收空氣污染物的植物有：波士頓腎蕨、吊蘭、龜背竹，等等。
- 活性碳
- 室內放活性碳包可吸附甲醛，碳表面極多小孔構造可鎖住甲醛分子，但除此之外別無其他機制，所以吸附滿後就無效需要頻繁換包，甚至已經吸附的甲醛還會在氣溫上升時又被釋放出來。將碳包在太陽戶外下曝曬可以放走它鎖住的氣體重新使用[15]，但也僅限反覆數次，好處是抽屜中或深處房間等紫外線較少，光觸媒失效的地方可以使用。
- 臭氧裝置
- 有效濃度的臭氧亦有毒，但是臭氧可以在短時間內分解，在確定有一段時間沒有人畜存在、人畜進入前一段時間可以關閉的情況下，可以開啟臭氧產生器，減少甲醛累積量。
化學反應方法
央視專題實證所有噴劑類的化學變化方法，其實效果都乏善可陳，許多是在最理想實驗室狀態下有效[15]，但實務生活中環境不同於實驗室，且必須永遠不斷補噴以彌補化學反應後噴劑效果遞減，如果勤勞補噴的狀態下是有一些效果，能搭配其他方法形成多管齊下。
- 负离子裝置
- 純水添加電解質導通電流，將水分子電解解離。直流電極之（－）極，析出氫氣；（+）極則析出氧氣。經電解質後.PH值越高的鹼性電解水，水中解離的氫離子和氫氧根離子濃度乘積越高，也能夠迅速中和空氣中的揮發性甲醛、甲苯、VOC等氣體分子發生反應，使之分解成為水和二氧化碳，該技術不會產生任何其他有害物質。[16]据研究和使用证明：负离子可以有效清除室内甲醛等有害气体。中科院经实验证实：小粒径负离子清除甲醛的有效率达73.33%以上，长期使用达99%，但這只是實驗室中理想理論值，與現實生活環境有所差距，因為家中裝備整套負離子裝備且長期開啟顯然不現實。
- 天然素材噴劑[來源請求]
- 已經有專利申報聲稱植物提取劑。[17]例如柏科（英文學名：Cupressaceae 檜類），主要從柏樹中萃取液汁加以提煉和應用，PH值6.5以下者能吸収和分解甲醛、甲苯、VOC等，但尚缺乏普遍權威性科學論文。
- 甲殼素
- 天然的甲殼素（幾丁聚糖），是將蝦、蟹等的甲殼中提煉出來的物質，經過特殊專利的制程與製備方式，經過脫乙酰後具有強大反應性的胺基（-NH2）[來源請求]可與許多有害氣體進行化學反應，因此對於逸散至空氣中的甲醛，能將其補捉分解，並轉化成水和「肟」，無二次污染問題，2008年北京奧運會比賽场所及奧運村，有使用過幾丁質來處理部分甲醛污染問題。[來源請求]
- 光觸媒噴劑[18]
- 光觸媒原料多位二氧化鈦，化學催化劑。把建材或含甲醛的基材表面塗噴光觸媒，光觸媒經紫外線照射後表面的氫氧離子會被電洞氧化成“氫氧自由基”，而氫氧自由基會從其他的有機物（甲醛及各種揮發性有機物）搶走電子，而被搶走電子的有機物會因為失去鍵結能力而降解成為更小的分子，如二氧化碳、水。[來源請求]
- 甲醛清除噴劑
- 為應對政府對甲醛污染的管制，市面上有廠商販售甲醛捕捉劑及類似產品。它們大部分是應用含有氨（胺）基之化合物；結構為R-NH2。氨（胺）基化合物和甲醛作用時的化學反應：
- H2CO（甲醛）+ R-NH2（氨（胺）基化合物）→ H2C=N-R + H2O
- 氨（胺）基之化合物雖多帶有些微的氨味，但對於甲醛的清除效率高，故在市面上廣泛流通售賣。
室內盆栽
室內植物降低甲醛為一長期研究課題。並非所有植物都具備有效降低室內VOC（揮發性有機化合物）的能力。中華民國環保署曾發布專門公開手冊供群眾查閱相關植物並闢除一些民間謠言[19]。但若考量養殖容易度及綜合降低室內VOC能力，白鶴芋為優先考量之一[原創研究？]。Wolverton於1993年撰寫的研究報告称，一棵46釐米高的白鶴芋於強光照射下可每小時降解939微克甲醛。[20]假設每日光照12小時，一棵46釐米高的白鶴芋可降解11268微克（11毫克）甲醛。但在香港浸會大學於2010年發表的報告中，植物降解甲醛效率並不高，每平方米葉面每小時淨化甲醛效率仅0.1毫克。[21]如要達到1993年文獻所指的結果，該棵植物葉面總面積要達10平方米。這意味之前的研究可能高估了植物降解甲醛效率。[原創研究？]
如果是實用面積80平米，層高3米的居室內，甲醛濃度為每立方米0.5毫克。室內空氣即總共有120毫克甲醛。要降到安全標準（0.1毫克/立方米）就需要至少清除96毫克甲醛。即使還不考慮從裝飾材料裏新揮發出來的甲醛，如依賴一棵中形植物（葉面總面積為0.3平方米）也要工作240天。或者如果要在1星期內清除好就需要34棵，相信並非可行方案。[22]
去除甲醛方法的謬誤
坊間有很多關於去除甲醛的方法存有頗大謬誤。例如以鳳梨、洋蔥、茶葉等放於室內環境，聲稱可吸附甚至分解甲醛。這些方法最後都被證實為無稽之法。即使沒有嗅到氣味，甲醛並未消失，只是被那些香味所掩蓋。這樣反而會放下戒心，忽視通風的重要性，令室內空氣的甲醛含量更加高。
参见
参考文献
引用
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