烏魯木齊采暖期、非采暖期中學教室室內(nèi)空氣質(zhì)量的監(jiān)測分析

娜仁托婭王純利夏銘飛,3

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院新疆烏魯木齊830052 2.新疆烏魯木齊市第65中學新疆烏魯木齊830000 3.新疆烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測中心站新疆烏魯木齊830000）

烏魯木齊采暖期、非采暖期中學教室室內(nèi)空氣質(zhì)量的監(jiān)測分析

娜仁托婭1,2王純利1夏銘飛1,3

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院新疆烏魯木齊830052 2.新疆烏魯木齊市第65中學新疆烏魯木齊830000 3.新疆烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測中心站新疆烏魯木齊830000）

本文以烏魯木齊市65中教室為研究對象，對采暖期和非采暖期教學環(huán)境空氣質(zhì)量進行了監(jiān)測和分析，鑒于新疆地區(qū)的氣候特征、民族組成特征及學校教學環(huán)境現(xiàn)狀，本文對影響教學環(huán)境舒適性的4項指標：二氧化碳（CO2）、苯系物、總揮發(fā)性有機物（TVOC）和可吸入顆粒物（PM10）進行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示：在采暖期和非采暖期，TVOC均超過中小學教室衛(wèi)生標準限制，其他指標均未超限，采暖期4項指標均高于非采暖期，采暖期CO2、苯系物、TVOC和PM10四項指標監(jiān)測平均值分別是899ppm、0.055mg/ m3、0.7 mg/m3和0.1 mg/m3。24h監(jiān)測值顯示除了苯系物濃度與教學時段和非教學時段沒有明顯的差異性，其他3項指標在教學時間明顯升高。

教室室內(nèi)；空氣質(zhì)量；采暖期和非采暖期；監(jiān)測分析

中小學教學環(huán)境空氣質(zhì)量直接影響教學質(zhì)量和教學環(huán)境人員的身心健康，是順利開展教學活動的重要前提。而當前中學的教育已經(jīng)從單純的應(yīng)試教育轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅嘏囵B(yǎng)中學生能力培養(yǎng)、個性發(fā)展、身體健康和心理健康教育，調(diào)查表明現(xiàn)在烏魯木齊市各個中小學的學生每周上課五天（高三為六天），大約每天都有10-12小時的時間都在教室內(nèi)度過，教室內(nèi)半封閉環(huán)境質(zhì)量和空氣質(zhì)量比以往任何時候都顯得更加重要[1]。在空氣檢測指標中，CO2濃度直接影響教室內(nèi)人員的舒適性[2]；學校是人群密集的場所，多種以呼即道傳播為主的傳染病在學校內(nèi)極易爆發(fā)CO2濃度是室內(nèi)空氣質(zhì)量的敏感指標[3]，多種以PM10則是衡量教室內(nèi)粉筆及室外空氣污染對教學環(huán)境的影響，教師粉筆塵是在粉筆教學過程中產(chǎn)生的一種顆粒物，粉筆對人體造成的負面影響主要源于粉筆塵可吸入顆粒物進入人體肺部而導(dǎo)致的，因此可吸入顆粒物在教室內(nèi)空氣質(zhì)量研究中占據(jù)重要地位[4,5]，苯系物主要來源于裝修粉刷及裝修材料[6]，烏魯木齊市65中學2014年進行過粉刷和裝修；鑒于人體的新陳代謝會產(chǎn)生廢氣、汗臭和細菌等，TVOC也是中學教室環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測的重要指標[7]。

烏魯木齊市第六十五中學位于延安路1096號，是一所九年一貫制民漢合校。2000年8月由天山區(qū)政府創(chuàng)辦，當時的校名是烏魯木齊市延安路學校，2002年12月更名為烏魯木齊市第六十五中學。本研究以烏魯木齊第65中學教學樓教室作為研究對象，通過查閱文獻選定了CO2濃度、TVOC、苯系物和PM10四個監(jiān)測指標，分析采暖期和非采暖期各項指標對教室環(huán)境的影響程度，同時也為中小學教學環(huán)境研究提供一定的理論依據(jù)，不斷推進中小學教學環(huán)境方面的研究發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測儀器及對照標準

1.1.1 監(jiān)測儀器

本實驗主要監(jiān)測參數(shù)有CO2、苯系物、TVOC和粒物PM10，在采暖期與非采暖期進行監(jiān)測。

表1 實驗儀器基本參數(shù)

1.1.2 監(jiān)測參考標準[8]

根據(jù)室內(nèi)空氣污染限量標準，GB50325-2001《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》[9]中有關(guān)空氣質(zhì)量驗收標準如下：

其中：Ⅰ類民用的建筑工程包括：住宅、醫(yī)院病房、老年建筑、幼兒園、學校教室等建筑工程；Ⅱ類民用建筑工程包括：辦公室、旅店、文化娛樂場所、書店、圖書館、展覽館、體育館、商場（店）、公共交通工具等候室、醫(yī)院候診室、飯店（館）、理發(fā)店等公共建筑。

表2 國家室內(nèi)空氣質(zhì)量標準

1.2 研究內(nèi)容

本章研究采暖期與非采暖期對同一教室CO2、苯系物、TVOC和PM10共4個空氣指標的影響[6]，選擇3樓6間教室監(jiān)測采暖期和非采暖期教室內(nèi)4個監(jiān)測指標的特征[10]，對照標準，得出采暖期和非采暖期各項指標的特征及存在的環(huán)境問題。

1.3 監(jiān)測方法

本研究在采暖期和非采暖期內(nèi)，分別對比采暖期24小時內(nèi)（2015年12月31日）實測值和10天（2015年12月20日-30日）日側(cè)值，非采暖期24小時內(nèi)（2016年6月23日）時測值和10天（2016年6月13日-22日）日側(cè)值。24小時值分別測0:00、3:00、6:00、9: 00、12:00、15:00、18:00、21:00，8個點的數(shù)據(jù)，日變化值則檢測連續(xù)十天12:00時的值。

2 采暖期、非采暖期教學環(huán)境監(jiān)測

2.1 二氧化碳

采暖期與非采暖期的教室內(nèi)CO2濃度有很大差異，CO2擴散稀釋主要依靠開窗開門，夏季通風良好，監(jiān)測時間為夏季六月份，白天基本門窗都開著，圖1和圖2反映了在10天CO2濃度變化，非采暖期CO2濃度基本在700ppm，在非教學日，CO2濃度下降到400ppm~ 500ppm之間，采暖期在10天監(jiān)測圖中CO2濃度在1000ppm以下，沒有超過國家標準限值，而在24h日變化中，采暖期CO2濃度在上午12點和下午18點出現(xiàn)了兩個CO2濃度高峰，這兩個時間點為教學時間，上午12點由于有課間操等活動降低利了室內(nèi)的部分CO2。

在監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)下午18點連接一天的最后一節(jié)課以及自習課，學生活動率降低，且很多班級一天中的最后兩節(jié)自習課課間很少有同學出去活動，導(dǎo)致18點的CO2濃度達到了一天的頂峰，室內(nèi)明顯存在新風量不足的問題，這也是導(dǎo)致室內(nèi)CO2平均濃度居高不下的重要原因之一[11]。

圖1 24h內(nèi)教室CO2濃度變化

圖2 10天教室CO2濃度變化

2.2 苯系物

查閱資料得知[12]，在裝飾材料相似，溫度、濕度在同一水平的情況下，裝修時間越短，室內(nèi)的苯系物含量越高，室內(nèi)的苯系物含量會隨著裝修時間增長、通風量的增多等因素，苯系物的含量會有所降低。由圖3和圖4可知，采暖期苯系物含量均高于非采暖期，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查得知，近幾年中，本棟教學樓于2014年有過教室粉刷，由此可以解釋2015年12月采暖期苯系物含量高于2016年6月非采暖期，且溫度的升高會加速裝修材料中的苯系物的擴散，在2016年上半年之中，經(jīng)過了采暖期和夏季高溫，均有利于苯系物的擴散，所以非采暖期苯系物均低于采暖期含量。

圖3 24h內(nèi)教室苯系物濃度變化

圖4 10天教室苯系物濃度變化

苯的污染與溫度呈正相關(guān)[13]，苯系物在不同溫度下的變化出現(xiàn)三個階段，第一階段為初始階段，為苯系物釋放的主要階段，受外界溫度影響最大；第二階段為平緩階段，苯擴散速度趨于平緩。第三階段為穩(wěn)定階段，苯系物的釋放速率基本不變。初始階段內(nèi)的苯釋放明顯的隨著溫度的升高而加快[14]。

2.3 總揮發(fā)性有機物

室內(nèi)的TVOC主要是由建筑材料、室內(nèi)裝飾材料、生活、辦公用品和人體等散發(fā)出來的，而人體的新陳代謝會產(chǎn)生廢氣、汗臭和細菌等，在采暖期及非采暖期溫度的變化及通風狀態(tài)都影響著TVOC的濃度，圖5中，24h內(nèi)12點及18點均出現(xiàn)了TVOC含量的峰值，此時人員密度占主要因素，而在圖6中監(jiān)測的第七、八天中，TVOC含量在一個最低值，這個最低值可以看作除去人體代謝所產(chǎn)生的TVOC之外的教室裝修材料等教室內(nèi)環(huán)境所產(chǎn)生的TVOC，除去采暖期TVOC含量教室本底值高于非采暖期之外，其他教學時間TVOC含量相差不大，由于夏季天氣炎熱，人體代謝增強，但每日通風量大，可以帶走部分空氣污染物，而冬季雖然人體代謝不及夏季強烈，但通風不強，且距離2014年裝修時間較短，導(dǎo)致采暖期與非采暖期10天日測TVOC濃度變化差距較小[15]。

圖5 24h內(nèi)教室TVOC濃度變化

圖6 10天教室TVOC濃度變化

2.4 可吸入顆粒物

圖8 10天教室PM10濃度變化

圖7 24h內(nèi)教室PM10濃度變化

教室內(nèi)可吸入顆粒物主要來源為板書粉筆塵和戶外大氣中的PM10，當室外PM10濃度高于教室內(nèi)時，在通風換氣過程中PM10進入室內(nèi)，使室內(nèi)空氣受到污染，而室內(nèi)本身所產(chǎn)生的粉筆塵，也是PM10的主要組成之一。下圖7和圖8，采暖期PM10較高是由于室內(nèi)粉塵和室外PM10的高含量雙重影響下造成的[16]，新疆冬季大氣PM10污染更為嚴重。而夏季高溫且通風量大，更加有益于PM10的擴散稀釋[17,18]。

結(jié)語

本文分析概述了采暖期與非采暖期對教學環(huán)境指標的影響，（1）CO2：根據(jù)國家標準限值1000ppm，采暖期教學時間CO2平均值為899ppm，非采暖期教學時間CO2平均值為700ppm，均沒有超過國家標準限值，采暖期高于非采暖期，由于教學時間人員密度很大且冬季開窗通風時間很短，但在采暖期教學時間有部分時間段超過國家標準限值。（2）苯系物：2014年的粉刷墻體造成了一定的苯系物殘留，研究結(jié)果表明學校教室采暖期的監(jiān)測值范圍為0.049-0.058 mg/m3，平均值為0.055mg/m3，非采暖期的監(jiān)測值范圍為0.034-0.051mg/m3，平均值為0.045mg/m3。非采暖期由于距離2014年教室粉刷間隔較近，且冬季通風量較少，導(dǎo)致苯系物采暖期高于非采暖期，但均沒有超過國家標準限值0.09 mg/ m3。（3）TVOC：采暖期TVOC濃度范圍在0.53-0.89mg/ m3，平均值為0.7 mg/m3，非采暖期濃度范圍在0.4-0.82 mg/m3，平均值為0.59mg/m3，國家標準限值為0.5mg/ m3，平均值采暖期與非采暖期均超過國家標準限值。而教室內(nèi)學生密度大，且初中生在生長發(fā)育期新陳代謝較為旺盛，致使TVOC含量上升，夏季雖然高溫汗液分泌較多，但通風量較大，故非采暖期TVOC平均濃度還是低于采暖期。（4）PM10：PM10濃度采暖期的監(jiān)測值范圍在0.044-0.119mg/m3，平均值為0.1mg/m3，非采暖期監(jiān)測值范圍為0.021-0.083mg/m3，平均值為0.09 mg/m3。采暖期與非采暖期均低于國家標準限制0.15mg/m3。教室內(nèi)PM10濃度受教室內(nèi)粉塵及戶外大氣中的PM10遷移影響。

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