青海農(nóng)村冬季采暖期空氣質(zhì)量調(diào)查與評(píng)價(jià)

（青海民族大學(xué)土木與交通學(xué)院 青海西寧 810007）

青海省氣候?qū)儆诘湫偷拇箨懶詺夂?。由于地處高原，形成了干燥、多風(fēng)、寒冷、缺氧的氣候特征。氣溫地區(qū)分布差異大，垂直變化明顯，氣溫較低，日差較大，年差較小，冬季漫長(zhǎng)，夏季涼爽。農(nóng)村用能以燃燒秸桿、畜糞、煤炭和薪柴為主。其生活用能以秸桿為主體，約占整個(gè)生活能耗的46%；其次是畜糞，約占整個(gè)生活能耗的21%；第3是用于冬天取暖的煤炭，約占整個(gè)生活能耗的20%；第4是薪柴，約占13%。東部地區(qū)屬于城市和牧區(qū)的過(guò)渡地域，存在不可持續(xù)發(fā)展模式及環(huán)境意識(shí)淡薄，導(dǎo)致冬季環(huán)境問(wèn)題日益突出，基于目前環(huán)境污染狀況，本文對(duì)2個(gè)地方住宅環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)室內(nèi)外空氣質(zhì)量進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià)與比較，提出改善環(huán)境的對(duì)策。

1 東部地區(qū)冬季環(huán)境主要問(wèn)題

青海省東部地區(qū)農(nóng)村住宅采暖主要有5種：①火炕采暖。將炕洞放在屋外，與臥室的炕僅一墻之隔，環(huán)境狀況糟糕，炕的熱效率低，不符合節(jié)能要求。②燃煤爐采暖。土制燃煤爐利用煙道對(duì)流、輻射換熱來(lái)提高室內(nèi)溫度，清潔程度差，易發(fā)生煤氣中毒，熱效率低。③電采暖。初期投資和運(yùn)行成本均較高，不利于節(jié)能，目前僅在經(jīng)濟(jì)條件較好的極少用戶使用。④采用天熱氣壁掛鍋爐采暖，初期投資和運(yùn)行成本均較高，目前只有極少部分生活條件較好的城市郊區(qū)使用。⑤有相當(dāng)多的農(nóng)村地區(qū)靠燃燒薪柴和煤取暖。另外青海大部分農(nóng)村地區(qū)由于周圍是山巒環(huán)繞，空氣流動(dòng)性差，燃燒造成局部污染嚴(yán)重。由于農(nóng)村住宅相對(duì)分散，密度較低，不適宜采用投資大、維護(hù)水平高的集中供暖方式。因此對(duì)東部地區(qū)冬季大氣環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)尤為重要。

2 農(nóng)村住宅區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)

（1）檢測(cè)位置的布置。這里選用青海東部地區(qū)的大通和互助2個(gè)農(nóng)村住宅院落，測(cè)點(diǎn)分布為：火爐旁邊0.5m、爐子房間門口2m、炕洞口處、農(nóng)村院落中心4個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。

（2）檢測(cè)內(nèi)容及儀器。①檢測(cè)內(nèi)容。對(duì)農(nóng)村住宅濕度、溫度、風(fēng)速、當(dāng)?shù)卮髿鈮?、一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、可吸入性顆粒物進(jìn)行了檢測(cè)。其中炕洞口處、火爐旁邊0.5m測(cè)量的一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、可吸入性顆粒物為0.5h檢測(cè)值，其他為小時(shí)檢測(cè)值。②檢測(cè)儀器。本次檢測(cè)儀器有優(yōu)利德溫濕計(jì)UT331，分辨率溫度為0.1℃，濕度為0.1%RH；精訊暢通便攜式SO2檢測(cè)儀；保時(shí)安四合一測(cè)量精度儀、保時(shí)安二氧化氮檢測(cè)儀和保時(shí)安臭氧檢測(cè)儀；HT-9600空氣質(zhì)量檢測(cè)儀顆粒通道為 0.3μm/2.5μm/10μm，流量為 1L/min，分辨率 1μg；kXYL-6A精密大氣壓力測(cè)量?jī)x分辨率為0.03hPa；普?？芇6-8232風(fēng)向風(fēng)速，儀風(fēng)速分辨率0.1m/s。

（3）評(píng)價(jià)方法。選用綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)所檢測(cè)的室外空氣質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)。選擇具有代表性的數(shù)據(jù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以便全面、公正地反映青海冬季采暖期農(nóng)村院落內(nèi)外空氣質(zhì)量的狀況。室外環(huán)境測(cè)量有 SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5，溫度、濕度、風(fēng)速、大氣壓強(qiáng)；室內(nèi)環(huán)境測(cè)量有 SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5，溫度、濕度。并結(jié)合具體情況選取了部分值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要包括：CO，SO2，NO2，PM10，PM2.5，溫度、濕度、風(fēng)速。

評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)定數(shù)據(jù)要整理、分析和歸納，這里采用空氣質(zhì)量指數(shù)AQI［3］。污染物項(xiàng)目的空氣質(zhì)量分指數(shù)按公式為：

式中：IAQIP—為污染物項(xiàng)目P的空氣質(zhì)量指數(shù)；CP—污染物項(xiàng)目P的質(zhì)量濃度；BPHi—與CP相近的污染物濃度限值的高位值；BPL0—與CP相近的污染物限值的低位值；IAQIHi—與BPHi對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)；IAQIL0—與BPL0對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)。

綜合指數(shù)AQI表示如下：

式中：n為污染物項(xiàng)目。以上各分指數(shù)可以較為全面地反映出室內(nèi)外空氣中各種污染物的污染程度，反映出被測(cè)院落室內(nèi)外空氣質(zhì)量的冬季差異。

4 結(jié)果分析

（1）青海省西寧市城市2019-09-06和2019-11-06冬季環(huán)境檢測(cè)如圖1、圖2所示。

從圖2看出進(jìn)入冬季青海省西寧市的PM10，PM2.5，CO的值在增大，變成主要污染物。

可以看出 CO、PM10、PM2.5濃度最高值一般在每天06∶00～16∶00 時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)。

（2）青海農(nóng)村冬季室內(nèi)外環(huán)境狀況。表1是2019-11-06對(duì)青海大通和互助某農(nóng)村住宅院落室內(nèi)外檢測(cè)數(shù)據(jù)，

從表1可知，青?；ブ痛笸匙≌郝涫覂?nèi)CO、SO2、PM10、PM2.5濃度水平均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，故院落室外環(huán)境空氣質(zhì)量是不合格的，需改善院落住宅區(qū)環(huán)境質(zhì)量。

（3）青海農(nóng)村冬季室內(nèi)外環(huán)境綜合指標(biāo)比較。為反映農(nóng)村院落住宅中多種污染物同時(shí)存在時(shí)對(duì)室內(nèi)外空氣質(zhì)量的影響，利用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)式（1）～（2）分別計(jì)算了院落住宅內(nèi)外環(huán)境綜合質(zhì)量指數(shù)，并參考我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)院落住宅室內(nèi)外空氣質(zhì)量做綜合評(píng)價(jià)，具體評(píng)價(jià)結(jié)果參見表2。

從表2可以看出青海冬季農(nóng)村環(huán)境污染比較嚴(yán)重，需要進(jìn)行改善周圍環(huán)境和室內(nèi)環(huán)境。

表1 住宅院落室內(nèi)外24h空氣檢測(cè)數(shù)據(jù)平均值

表2 環(huán)境綜合指數(shù)比較

5 改善環(huán)境的措施

（1）對(duì)室內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)處理。利用智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境和院落環(huán)境，超過(guò)環(huán)境等級(jí)一級(jí)，立即采取措施進(jìn)行換氣和顆粒物處理，設(shè)備主要安裝在污染源附近。

（2）對(duì)房屋進(jìn)行采光和保暖處理。①墻面保溫材料一般采用輕質(zhì)、多孔的材料，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.255W/（m·K）。地面進(jìn)行防潮處理，在混凝土條形基礎(chǔ)外側(cè)貼敷100mm厚模塑聚苯乙烯板防止基礎(chǔ)凍脹。②采用太陽(yáng)能被動(dòng)房屋結(jié)構(gòu)。充分利用陽(yáng)光直射取暖，設(shè)置前后2排可開啟的窗戶，前排陽(yáng)光間設(shè)置門或窗，利用自然對(duì)流調(diào)節(jié)臥室和起居室的溫度。

（3）采用吊炕供暖。吊炕充分利用了熱學(xué)中對(duì)流、傳遞、輻射的基本原理。當(dāng)熱的煙氣由煙道進(jìn)入炕洞后，首先經(jīng)分煙道將煙氣向上、左、右合理分散，炕洞四壁均勻吸收熱量?？坏?、炕面吸收的熱量直接散發(fā)到空氣中，上下同時(shí)放熱，提高室內(nèi)溫度。儲(chǔ)熱層上的石?；虼笊?，大量吸收熱量，進(jìn)行儲(chǔ)存，待炕底、炕面溫度降低后再傳遞和輻射給炕底、炕面?？欢此闹艿谋貙悠鸬礁魺岬淖饔茫乐篃崃總鬟f到墻外，減少了熱量損失。

（4）采用太陽(yáng)能綜合采暖方式。①青海省日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，全年日照時(shí)數(shù)在2314～3650h之間，全省總輻射量在5637～7420MJ/m2，太陽(yáng)能資源僅次于西藏，位居全國(guó)第2。青海東部地區(qū)年太陽(yáng)總輻射量在 5637～7420MJ/（m2·a），而太陽(yáng)能供暖是以太陽(yáng)輻射為熱源來(lái)維持室溫達(dá)到一定要求的新型供暖方式，目前真空管和平板集熱器是最低廉、最潔凈、最安全的供暖設(shè)備。②在條件容許的農(nóng)村地區(qū)采用綜合集中供暖方式。太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源、采暖負(fù)荷、熱水負(fù)荷以及系統(tǒng)性能等因素相關(guān)，因此采用以太陽(yáng)能為主，其他能源補(bǔ)充的綜合供暖方式是非常實(shí)用的。

（5）規(guī)劃村落，提高村莊的生態(tài)環(huán)境。結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)的客觀要求，認(rèn)真落實(shí)青海省委“加快改善農(nóng)牧區(qū)人居環(huán)境，全面推進(jìn)高原美麗鄉(xiāng)村”部署要求，大力推進(jìn)農(nóng)村環(huán)境綜合整治。根據(jù)村莊所在位置和地形地貌，統(tǒng)一規(guī)劃，推廣健康文明的生產(chǎn)、生活和消費(fèi)方式，發(fā)揮農(nóng)牧民群眾在參與環(huán)境改善中的主體作用，發(fā)揮其積極性和主動(dòng)性，通過(guò)改造和建設(shè)實(shí)現(xiàn)符合人居環(huán)境要求的村落。