冬季家庭居室內(nèi)懸浮顆粒物的變化與控制研究

胡珉瀟

摘 要：本文冬季家庭居室內(nèi)的懸浮顆粒物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)試了住宅室內(nèi)顆粒物的分布及組成，進(jìn)一步研究了通風(fēng)、空調(diào)及加濕器對(duì)室內(nèi)顆粒物的影響，給出了控制室內(nèi)顆粒物的建議及措施。

關(guān)鍵詞：冬季；家庭居室內(nèi)；懸浮顆粒物

1 懸浮顆粒物及其危害

懸浮顆粒（Particulate），泛指懸浮在氣體當(dāng)中的微細(xì)固體或液體?？晌腩w粒物又稱為PM10指直徑≤10微米，可以進(jìn)入人的呼吸系統(tǒng)。直徑≤2.5微米的顆粒，直接進(jìn)入肺泡對(duì)人體危害最大。PM2.5還可影響成云和降雨過程，間接影響著氣候變化。大氣中雨水的凝結(jié)核，除了海水中的鹽分，細(xì)顆粒物PM2.5也是重要來源。有些條件下，PM2.5會(huì)增加凝結(jié)核的數(shù)量，使天空中的雨滴增多，極端時(shí)可能發(fā)生暴雨。

2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

住宅是與人們生活息息相關(guān)的建筑。早在上世紀(jì)70年代中期，我國就已經(jīng)開展有關(guān)住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)方面的研究工作。郝俊紅[1]等人的室內(nèi)空氣品質(zhì)測(cè)試小組分別對(duì)五個(gè)城市的住宅進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，分析室內(nèi)污染物影響因素，給出了室內(nèi)空氣各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)值；盧楠[2]對(duì)韓國漢城、日本東京、中國天津和香港以及臺(tái)灣地區(qū)的臺(tái)北5個(gè)亞洲城市進(jìn)行了綜合實(shí)地調(diào)研，對(duì)比各城市住宅室內(nèi)空氣污染現(xiàn)狀；建偉[3]、王晴文[4]、陳永亮[5]等人，研究了住宅內(nèi)部因裝修材料所引起的主要污染物類型、危害及來源，給出了預(yù)防性建議和改善性措施。

美國環(huán)境保護(hù)局花了5年的研究發(fā)現(xiàn)，相較于室外空氣污染物的濃度，眾多家庭室內(nèi)污染物的濃度非常高，甚至是是室外空氣污染的幾倍或者數(shù)十倍；日本相關(guān)學(xué)者曾經(jīng)花費(fèi)幾年對(duì)住宅內(nèi)化學(xué)物質(zhì)和換氣形式分別在冬季和夏季進(jìn)行了重點(diǎn)測(cè)試和調(diào)查。結(jié)果顯示，按住宅和房屋種類的各項(xiàng)指標(biāo)平均值情況是：甲醛濃度是：面積小于150m2的住宅甲醛濃度普遍較高，新建住宅高于老住宅，居住3年以上的房子里甲醛濃度明顯高于3年以下的房子。

2.2 當(dāng)前研究中存在的問題

目前的研究存在如下幾方面突出問題：

（1）目前對(duì)于懸浮顆粒物的檢測(cè)和研究，主要集中在大氣污染研究方面，例如，我國的天氣預(yù)報(bào)中增加了pm2.5的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，網(wǎng)上也可以實(shí)時(shí)查詢pm2.5的濃度及空氣質(zhì)量等級(jí)。但是對(duì)室內(nèi)懸浮顆粒物的檢測(cè)不足。

（2）對(duì)家庭居室內(nèi)顆粒物的控制研究較少，然而人們有80%的時(shí)間都是在室內(nèi)度過的，對(duì)于室外的空氣污染，人們可以通過口罩等措施進(jìn)行個(gè)體防護(hù)，可是在室內(nèi)卻行不通，因此室內(nèi)的污染對(duì)人體健康影響更大。

（3）冬季，人們?cè)谑覂?nèi)停留時(shí)間較長，非采暖地區(qū)冬季使用空調(diào)采暖，此時(shí)門窗不經(jīng)常開啟，導(dǎo)致室內(nèi)通風(fēng)不良，懸浮顆粒物增多，室內(nèi)空氣質(zhì)量下降。

2.3 本文的研究內(nèi)容

針對(duì)上述研究中存在的問題，本文研究內(nèi)容如下：

（1）冬季居室內(nèi)懸浮顆粒物分布規(guī)律。

（2）通風(fēng)換氣對(duì)室內(nèi)顆粒物的影響。

（3）空調(diào)運(yùn)行對(duì)室內(nèi)顆粒物的影響：空調(diào)運(yùn)行前后/空調(diào)不同運(yùn)行時(shí)間顆粒物濃度的變化。

（4）冬季加濕器對(duì)室內(nèi)顆粒物的影響：加濕器運(yùn)行前后/加濕器不同運(yùn)行時(shí)間顆粒物濃度的變化。

3 測(cè)試方法

3.1 測(cè)試工況

筆者以自己的家庭住宅為測(cè)試對(duì)象，分別進(jìn)行了如下的測(cè)試研究：

（1）2018年2月5日，首先測(cè)試各房間顆粒物濃度分布。同時(shí)，測(cè)試不同時(shí)間內(nèi)的室外顆粒物濃度，同時(shí)對(duì)比開窗通風(fēng)后，室內(nèi)顆粒物的變化。

（2）2018年2月25日，進(jìn)行了空調(diào)運(yùn)行對(duì)室內(nèi)顆粒物的影響研究。分別測(cè)試空調(diào)開啟前后，及持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后室內(nèi)顆粒物的變化。

（3）2018年2月25日，進(jìn)行了加濕器運(yùn)行對(duì)室內(nèi)顆粒物的影響研究。分別測(cè)試加濕器開啟前后，及持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后室內(nèi)顆粒物的變化。

3.2 測(cè)試儀器

本次測(cè)試采用的是美國TSI公司的AeroTrak APC 9303.01 手持式激光粒子計(jì)數(shù)器，該儀器可同檢測(cè)三個(gè)粒徑0.3、2.5、5μm的計(jì)數(shù)濃度，符合ISO 21501.4 標(biāo)準(zhǔn)。它采用 NIST可追溯的PSL微球，是世界一流的分粒器和凝聚核粒子計(jì)數(shù)器。

4 數(shù)據(jù)處理及分析

4.1 數(shù)據(jù)處理方法

由于空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中給出的是質(zhì)量濃度，因此需要將粒子計(jì)數(shù)器測(cè)得的計(jì)數(shù)濃度轉(zhuǎn)化為質(zhì)量濃度。對(duì)0.3～0.5μm粒徑段的顆粒物密度取1.5g/cm3，對(duì)0.5～1.0μm粒徑段的顆粒物密度取1.7g/cm3，對(duì)1.0～2.0μm粒徑段的顆粒物密度取23g/cm3，對(duì)大于2.0μm粒徑段顆粒物密度取為2.8g/cm3，根據(jù)等效球體計(jì)算公式，就可以得到相應(yīng)的顆粒物質(zhì)量濃度，即：

ρni=4πniρp3Dpi23（1）

式中：ρni—粒徑為Dpi的顆粒物質(zhì)量（μg/cm3）；

ni—粒徑為Dpi的粒子濃度（個(gè)/cm3）；

ρp—顆粒物密度（g/cm3）；

Dpi—顆粒物的直徑（μm），取各粒徑段范圍的平均值。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

4.2.1 居室內(nèi)顆粒物的分布規(guī)律

由上圖4可知，臥室的顆粒物濃度高于其他房間，并且顆粒物以5.0μm為主，0.3μm的顆粒物較少。其中次臥的房間體積較小，是顆粒物濃度較高的原因之一。

4.2.2 通風(fēng)時(shí)間的影響

早晨9：00對(duì)臥室進(jìn)行開窗通風(fēng)換氣。室內(nèi)顆粒物的變化如圖5所示。

由圖5可以看出，在早晨9點(diǎn)進(jìn)行通風(fēng)換氣后，房間內(nèi)的顆粒物濃度反而上升了，說明室外空氣的進(jìn)入，對(duì)室內(nèi)帶來不利的影響。因此，進(jìn)一步測(cè)試了室外顆粒物的濃度變化，結(jié)果見圖6。

由上圖6可知，室外顆粒物以5.0μm為主，0.3μm的顆粒物較少。同時(shí)在早晨8：30時(shí)懸浮顆粒物的濃度較高，夜晚的濃度下降。查取當(dāng)天的空氣質(zhì)量顯示為輕度污染，所以在這樣的天氣下，早晨開窗換氣是不適宜的，應(yīng)改為下午或夜間進(jìn)行通風(fēng)，效果較好。

4.2.3 空調(diào)的影響

2015年2月25日，在主臥室內(nèi)進(jìn)行了空調(diào)對(duì)顆粒物影響的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖7。

由上圖7可知，空調(diào)運(yùn)行后，0.3μm顆粒物濃度變化不大，但是2.5及5μm的顆粒物增多，導(dǎo)致臥室內(nèi)顆粒物總量增加。這是因?yàn)椋照{(diào)吹出的氣流使室內(nèi)原有靜止的顆粒物飛起并懸浮在空氣中，同時(shí)空調(diào)過濾網(wǎng)上附著的灰塵也會(huì)進(jìn)入室內(nèi)，導(dǎo)致室內(nèi)懸浮顆粒物增多。

4.2.4 加濕器的影響

加濕器運(yùn)行后，5μm顆粒物增加，當(dāng)關(guān)閉加濕器后，其濃度下降。這是因?yàn)榧訚襁^程中，水蒸氣分子進(jìn)入空氣中，導(dǎo)致顆粒物濃度增加。加濕對(duì)微細(xì)顆粒物（0.3、2.5μm）的影響不大。說明加濕器對(duì)于減少懸浮顆粒物的作用不大，但是，加濕會(huì)增加空氣相對(duì)濕度，有助于改善冬季干燥引起的不適感。

5 結(jié)論

（1）臥室的顆粒物濃度高于其他房間，顆粒物以5.0μm為主，0.3μm的顆粒物較少。

（2）通風(fēng)時(shí)應(yīng)注意室外空氣質(zhì)量對(duì)室內(nèi)的影響，在污染天氣時(shí)，不宜早晨開窗換氣，應(yīng)在下午或夜間通風(fēng)效果較好。

（3）空調(diào)吹出的氣流使室內(nèi)原有靜止的顆粒物飛起并懸浮在空氣中，同時(shí)空調(diào)過濾網(wǎng)上附著的灰塵也會(huì)進(jìn)入室內(nèi)，導(dǎo)致室內(nèi)懸浮顆粒物增多。在空調(diào)運(yùn)行間歇，應(yīng)注意通風(fēng)換氣。

（4）加濕器對(duì)于減少懸浮顆粒物的作用不大，但是，加濕會(huì)增加空氣相對(duì)濕度，有助于改善冬季干燥引起的不適感。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝俊紅.中國四城市住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)調(diào)查及控制標(biāo)準(zhǔn)研究.湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004：75.77.

[2]盧楠.亞洲若干城市住宅建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)比較.天津大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005：39.40.

[3]建偉，張洪.城鄉(xiāng)居室裝演室內(nèi)空氣甲醛污染與健康影響研究.川北醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，19（4）：122.124.

[4]王睛文，李振海，張才才.上海市住宅室內(nèi)化學(xué)物質(zhì)污染實(shí)態(tài)調(diào)查與分析.制冷技術(shù)，2006（l）：29.31.

[5]陳永亮.淺淡室內(nèi)裝修污染及其防治.環(huán)保技術(shù)，2006（2）：21.23.