綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法在室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

舒愛(ài)霞 李孜軍 鄧艷星 郭 寧

(中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院)

綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法在室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

舒愛(ài)霞＊李孜軍 鄧艷星 郭 寧

(中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院)

闡述了現(xiàn)行室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)方法存在的不足,通過(guò)分析比較,確定了利用綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)例分析表明,該方法是一種客觀有效的評(píng)價(jià)模

式,適合于我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)。

綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法 室內(nèi)空氣質(zhì)量 評(píng)價(jià)

0 前言

隨著建筑裝修材料的廣泛應(yīng)用和建筑物密閉性的不斷提高,室內(nèi)空氣污染日益嚴(yán)重,患有 “病態(tài)建筑綜合癥”SBS(Sick Building Syndrome)的人群也不斷增多,因而室內(nèi)空氣質(zhì)量 I AQ(Indoor Air Quality)問(wèn)題引起了公眾的關(guān)注,室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)已成為研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。

目前,用來(lái)進(jìn)行室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)的方法有很多,如動(dòng)態(tài)模式法、灰色理論法、模糊數(shù)學(xué)法等[1～3]。這些方法都存在不足。動(dòng)態(tài)模式法只能用來(lái)確定單個(gè)污染物的質(zhì)量濃度 (目前只對(duì)甲醛進(jìn)行了計(jì)算),對(duì)其他污染物濃度的計(jì)算還未見(jiàn)報(bào)道?；疑碚摲](méi)有與人體對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的主觀感受相聯(lián)系,不夠全面。模糊數(shù)學(xué)法需要建立各因素對(duì)每一級(jí)別的隸屬函數(shù),過(guò)程較繁。而且復(fù)合過(guò)程的基本運(yùn)算規(guī)則是去最小值和最大值,強(qiáng)調(diào)了權(quán)值的作用,丟失的信息較多,突出了嚴(yán)重污染的影響,但忽視了各種污染因子的綜合效應(yīng)。本文以綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)室內(nèi)空氣污染的實(shí)例進(jìn)行了分析,表明該方法是可行的、有效的,其原理簡(jiǎn)單、算法簡(jiǎn)捷、費(fèi)用低、時(shí)間短,是一種客觀有效的評(píng)價(jià)模式,適合于我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)。

1 綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法

綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法是用污染物濃度與標(biāo)準(zhǔn)濃度的相對(duì)數(shù)值,簡(jiǎn)單直觀地描述各種污染物對(duì)空氣污染的強(qiáng)度。表示污染物對(duì)空氣污染程度的數(shù)值,稱(chēng)為空氣質(zhì)量指數(shù),或者叫做空氣污染指數(shù) API(Air Pollution Index)。常用的指數(shù)評(píng)價(jià)模式如表 1所示。

表1 常用的指數(shù)評(píng)價(jià)模型

1.1 單因子指數(shù)

單因子指數(shù)又稱(chēng)分指數(shù),Ci為第 i個(gè)污染物濃度實(shí)測(cè)值或預(yù)測(cè)值,mg/m3;Cvj為第 i個(gè)污染物濃度標(biāo)準(zhǔn)值或本底值,mg/m3;Wi為第 i個(gè)污染物指數(shù)權(quán)重系數(shù);maxli為單因子指數(shù)中數(shù)值最大者;n為評(píng)價(jià)因子個(gè)數(shù)。普通單因子模式表示某個(gè)污染物濃度與其標(biāo)準(zhǔn)值之間的差距,可用于計(jì)算超標(biāo)倍數(shù)、超標(biāo)范圍、超標(biāo)率等指標(biāo),判定環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣。分級(jí)型單因子模式需要首先確定指數(shù)與評(píng)價(jià)因子的分段線(xiàn)性函數(shù)關(guān)系,然后用內(nèi)插法計(jì)算各污染物的分指數(shù),計(jì)算過(guò)程繁瑣、時(shí)間長(zhǎng)。

1.2 多因子指數(shù)

多因子指數(shù)又稱(chēng)綜合指數(shù),一般是由單因子指數(shù)有機(jī)組合而成,能夠綜合反映室內(nèi)空氣質(zhì)量的優(yōu)劣。在多因子指數(shù)模式中,最大單因子作為室內(nèi)空氣質(zhì)量綜合指數(shù),僅在某種污染物占明顯優(yōu)勢(shì)時(shí)才有效;而算術(shù)平均值可能掩蓋最大單因子指數(shù)對(duì)環(huán)境質(zhì)量的重要影響,在污染物超標(biāo)時(shí)不適用于室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià);加權(quán)平均值中的權(quán)重系數(shù)需要主觀和客觀兩方面研究確定,在實(shí)際應(yīng)用中存在不少困難。

筆者引用改進(jìn)后的綜合指數(shù)模型[4]進(jìn)行計(jì)算:

該指數(shù)模式簡(jiǎn)單,能適應(yīng)污染物個(gè)數(shù)的增減,可以直觀地描述各種污染物對(duì)室內(nèi)空氣的污染程度,并能突出最大污染物的影響,實(shí)際應(yīng)用說(shuō)明該評(píng)價(jià)模式是比較理想的室內(nèi)空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模式。表 2是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中各種污染物的濃度限值。

表2 室內(nèi)空氣污染物的濃度限值(mg/m3)

確定了評(píng)價(jià)方法后,接著要確定的是評(píng)價(jià)因子的種類(lèi)和數(shù)目。根據(jù) GB/T 18883-2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(簡(jiǎn)稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)值》)中的規(guī)定,需要控制的指標(biāo)共有 19項(xiàng),其中物理性指標(biāo) 4項(xiàng),化學(xué)性指標(biāo) 13項(xiàng),生物性指標(biāo) 1項(xiàng),放射性指標(biāo) 1項(xiàng)。

2 綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法的應(yīng)用

現(xiàn)以參考文獻(xiàn)[5]中邯鄲市居民小區(qū)室內(nèi)空氣污染物的實(shí)測(cè)平均值為研究對(duì)象,由于室內(nèi)空氣污染以化學(xué)性污染最為突出,故本次評(píng)價(jià)選取甲醛、氨、苯、總揮發(fā)性有機(jī)物、氡的單項(xiàng)指標(biāo)值作為室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣品質(zhì),測(cè)試濃度值見(jiàn)表 3。

表3 邯鄲市居民小區(qū)室內(nèi)各評(píng)價(jià)因子的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(mg/m3)

根據(jù)污染物濃度超標(biāo)倍數(shù)、超標(biāo)污染物種數(shù)以及不同污染物濃度對(duì)應(yīng)的環(huán)境影響程度等,將室內(nèi)空氣質(zhì)量指數(shù)范圍進(jìn)行客觀分段;按照指數(shù)大小分為Ⅰ～Ⅴ等級(jí),如表 4所示。

其中Margalet物種豐富度指數(shù)計(jì)算公式：D=(S-1)/lnN。其中，S為群落中的物種總數(shù)，N為觀察到的全部物種的個(gè)體總數(shù)。

表4 室內(nèi)空氣品質(zhì)的等級(jí)

根據(jù)表 3給出的邯鄲市小區(qū)的室內(nèi)各評(píng)價(jià)因子的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),利用表 1公式計(jì)算各指數(shù)值,然后進(jìn)行室內(nèi)空氣品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)等級(jí)劃分,結(jié)果見(jiàn)表 5所示。

(1)分指數(shù):用普通型單因子模式分別計(jì)算五種污染物的因子的分指數(shù)、超標(biāo)倍數(shù),見(jiàn)表 5。由計(jì)算結(jié)果得出:室內(nèi)空氣中污染物濃度最大超標(biāo)倍數(shù)為 2.65倍,超標(biāo)范圍為 0.15～1.65,空氣中首要污染物為甲醛,其次是氨。

表5 室內(nèi)空氣質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算結(jié)果 (mg/m3)

(2)首要污染物:最大單因子指數(shù) maxIi=2.65,室內(nèi)空氣中主要污染物為甲醛。

(3)綜合指數(shù):先求出最大指數(shù)和算術(shù)平均指數(shù),將數(shù)值代入式(1),并判斷室內(nèi)空氣質(zhì)量的等級(jí)。

(a)最大指數(shù) Ii=maxIi=2.65,Ⅴ級(jí),重污染。

監(jiān)測(cè)點(diǎn) 2、3、4的計(jì)算數(shù)據(jù)如表 6所示。

表6 室內(nèi)空氣質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算結(jié)果 (mg/m3)

從以上評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出,4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)室內(nèi)空氣污染是很?chē)?yán)重的,主要污染物是甲醛和氨。甲醛在室內(nèi)主要來(lái)源于建筑材料、家具、各種粘合劑涂料。室內(nèi)氨的主要來(lái)源也是裝修中使用的木制板材。木制板材在加壓成型過(guò)程中使用了大量粘合劑,而粘合劑只要是甲醛和尿素加工聚合而成的,就會(huì)在常溫下釋放出氣態(tài)甲醛和氨。

將筆者的評(píng)價(jià)結(jié)論與文獻(xiàn)[5]的結(jié)論進(jìn)行比較 (見(jiàn)表 7)可發(fā)現(xiàn),綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)結(jié)論與模糊綜合法的結(jié)論一致。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn),用綜合指數(shù)法能夠清楚地比較各種污染物的污染程度,對(duì)室內(nèi)環(huán)境污染物的治理提供更具針對(duì)性的措施方法。

評(píng)價(jià)結(jié)果說(shuō)明,綜合指數(shù)法屬于客觀評(píng)價(jià)法,直接用室內(nèi)污染物濃度指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣品質(zhì)。改進(jìn)后的綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法反映了最大單因子指數(shù)對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要影響,可以確定室內(nèi)主要污染物及其水平,比較準(zhǔn)確地反映出室內(nèi)空氣質(zhì)量的狀況,并以此作為評(píng)定室內(nèi)空氣品質(zhì)等級(jí)的依據(jù)。

表7 四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果排序及與模糊綜合法對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

綜合指數(shù)法可以確定室內(nèi)主要污染物及其水平,評(píng)定室內(nèi)空氣品質(zhì)的等級(jí),并可針對(duì)評(píng)價(jià)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,提出整改對(duì)策;比較準(zhǔn)確地反映出室內(nèi)空氣質(zhì)量的客觀情況,是一種費(fèi)用低、時(shí)間短、客觀有效的評(píng)價(jià)模式,適合于我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià);能全面綜合反應(yīng)室內(nèi)空氣品質(zhì)的優(yōu)劣和各種污染物在污染程度上的差異,并據(jù)以確定室內(nèi)空氣中的主要污染物,是較為理想的評(píng)價(jià)法。

但是室內(nèi)環(huán)境中涉及到室內(nèi)空氣品質(zhì)的低濃度污染物太多,不可能樣樣都測(cè)出,需要選擇有代表性的污染物作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。我們?cè)谶x取評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)要考慮這些代表性污染物必須是穩(wěn)定的、長(zhǎng)期存在的。

[1] 戴萍 .室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)方法的研究進(jìn)展[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2004,20(2):64-66.

[2] 王蓉 .用綜合指數(shù)法對(duì)一新裝修住戶(hù)室內(nèi)空氣品質(zhì)測(cè)試與評(píng)價(jià)[J].環(huán)境研究與監(jiān)測(cè),2005,9(3):31-32.

[3] 桑穩(wěn)嬌 .室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)方法 [J].安全與環(huán)境工程,2004,11(4):26-28.

[4] 李新 .室內(nèi)空氣質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)模式的研究[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2007,33(6):5-11.

[5] 王雨,牛紅亞 .室內(nèi)空氣環(huán)境適宜性評(píng)價(jià)的模糊綜合評(píng)判方法[J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào),2006,23(3):95-97.

＊舒愛(ài)霞,女,1984年生,碩士研究生。長(zhǎng)沙市,410083。

2009-12-16)