HEPA空氣凈化器對學校室內顆粒物的凈化效果研究

陽曉燕, 溫 勃， 孔 建， 阮鴻潔， 王 秦*, 徐東群

1.中國疾病預防控制中心環(huán)境與人群健康重點實驗室， 中國疾病預防控制中心環(huán)境與健康相關產(chǎn)品安全所， 北京 100021 2.北京大學兒童青少年衛(wèi)生研究所， 北京 100191

我國大氣污染一直受到國內外的高度關注. 2012年以來，我國實施了一系列大氣污染治理措施，據(jù)2014—2019年《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》顯示，2013—2018年，全國可吸入顆粒物(PM10)年均濃度從118 μgm3降至71 μgm3，細顆粒物(PM2.5)年均濃度從72 μgm3降至39 μgm3，在空氣質量改善方面取得了良好的效果. 但2019年PM10和PM2.5年均濃度較世界衛(wèi)生組織(WHO)指導值分別高出51 μgm3和29 μgm3，以PM10和PM2.5為首要污染物的超標天數(shù)分別占總天數(shù)的8.9%和42.9%. 2015—2019年秋冬季，京津冀及周邊地區(qū)甚至出現(xiàn)過2次持續(xù)4 d以上的PM2.5爆發(fā)式重污染天氣，期間PM2.5日均濃度超過400 μgm3[1]，大氣污染治理任重道遠.

流行病學資料顯示，PM10、PM2.5和超細顆粒物(PM1)與多種呼吸系統(tǒng)疾病(如哮喘等)均有確切的關聯(lián)[2-6]. 小學生是空氣污染的敏感人群，其肺部發(fā)育不成熟、呼吸速率快，較成人更易受顆粒物的影響. 已有研究證實，大氣顆粒物尤其是PM2.5與兒童哮喘、久咳、肺炎、支氣管炎、鼻炎、上呼吸道感染和下呼吸道感染都有較強的關聯(lián)[7-11]，因此顆粒物的健康危害不容忽視. 小學生大部分時間在教室、居室等室內環(huán)境度過，在重污染天氣發(fā)生時，顆粒物可滲透入室內，再加上教室等室內環(huán)境人員密集、活動頻繁、空間相對密閉，小學生的個體暴露濃度可能高于室外濃度. 而小學生由于肺部發(fā)育不成熟，受到的健康危害可能比預期更高. 在短期內無法徹底解決空氣污染的情況下，采取便捷、科學、有效的防護措施，降低小學生健康危害尤為重要.

個體防護措施有多種，如口罩、中央空調、空氣凈化器等，其中空氣凈化器是室內除霾的措施之一. 目前市場上銷售的空氣凈化器種類繁多，包括靜電式、過濾式、復合式等[12-13]. 大部分過濾材料采用的是纖維過濾技術，其原理是采用致密的纖維材料過濾含顆粒物的空氣，其致密的網(wǎng)狀支撐結構和曲折的孔道在攔截顆粒物的同時也可使空氣順利通過[14]. 有研究對6種不同凈化材料〔HEPA (high efficiency particle air filter，高效空氣過濾器)、初效過濾棉、耐高溫玻璃纖維、不銹鋼篩網(wǎng)、防霧霾納米紗窗和靜電棉〕的凈化能力進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)HEPA為多層玻璃纖維結構，纖維分布密集、網(wǎng)孔小，具有最好的凈化效能[14]；Singer等[15]在同一試驗條件下比較了不同凈化原理的空氣凈化器對室內PM2.5的去除效果，結果顯示，HEPA和靜電除塵對PM2.5的去除效果(>90%)最為理想. 雖然HEPA去除室內顆粒物的效率受到顆粒物大小、濃度、理化性質以及過濾材料壽命、室內空氣流動等因素的影響，但使用HEPA過濾依然可有效去除室內顆粒物[16-18].

已有研究顯示，使用HEPA濾芯的空氣凈化器可有效降低室內PM的濃度，如CHEN等[19]研究發(fā)現(xiàn)，使用HEPA空氣凈化器可使室內PM2.5濃度從(96.2±25.8)μgm3降至(41.3±17.6)μgm3；在韓國首爾10所兒童保育中心的關于空氣凈化器使用效果的研究報道顯示，使用HEPA空氣凈化器后室內PM2.5濃度由(39.9±4.0)μgm3降至(5.6±2.7)μgm3，而PM10濃度由(81.3±9.2)μgm3降至(15.0±2.5)μgm3[20]. 為使研究結論更具可比信，有研究使用隨機雙盲交叉干預試驗，在住宅、辦公室、寢室、教室等室內交叉放置有HEPA和無HEPA的空氣凈化器，干預時長從48 h到1年不等，對比兩種條件下室內PM2.5濃度，發(fā)現(xiàn)使用HEPA空氣凈化器可使室內PM2.5濃度降低43.7%～81.0%[21-25].

但現(xiàn)有研究存在以下問題：①有關空氣凈化器凈化效果的研究多數(shù)要求關閉門窗或在測試艙中進行，凈化率普遍較高. ②大部分研究涉及住宅、辦公室等場所，而在學校教室等場所開展的空氣凈化器凈化效果研究較少. 學校教室人員密集，有研究顯示，非上課時間使用凈化設備可以有效降低室內的顆粒物濃度，而在上課期間的凈化效率則出現(xiàn)下降，說明學生活動可能對凈化效果的影響較大[26]. ③大部分研究僅關注空氣凈化器對某種粒徑顆粒物(如PM2.5)的凈化效果[19,27-30]，而對與之相關性較大的PM10和PM1的凈化效果評估較少，PM10基線濃度較PM2.5高，而PM1健康危害較PM2.5大，空氣凈化器在凈化PM2.5的同時能否凈化PM10和PM1，其凈化效果如何，還有待研究. 因此，在顆粒物污染仍較為嚴重的情況下，有必要在小學生正常學習狀態(tài)下，在學校開展不同顆粒物不同暴露濃度下空氣凈化器的凈化效果研究.

該研究采用交叉干預研究設計，選擇北京市某區(qū)一個未安裝新風系統(tǒng)和空氣凈化器的全寄宿學校，在教室和寢室分組放置有HEPA或無HEPA的空氣凈化器，監(jiān)測室內顆粒物(PM10、PM2.5、PM1)濃度，評估空氣凈化器的凈化效果；分析不同室外污染條件下影響室內顆粒物濃度的因素，探討凈化效果的影響因素，為空氣凈化器的使用條件提供依據(jù). 為了解學生正常學習和生活時空氣凈化器的實際凈化效果，該研究要求至少在學生進入教室或寢室前1 h開啟空氣凈化器，直至學生離開，但不強調門窗開關的狀態(tài)，不干擾學生正常學習和生活. 另外，該研究在監(jiān)測室內和室外PM2.5的同時還監(jiān)測PM10和PM1的濃度，可評估空氣凈化器對PM2.5、PM10和PM1的凈化效果. 由于選擇交叉干預設計，避免了室外污染濃度不一、室內人員和室內環(huán)境不一致對凈化效果的影響，結果較常規(guī)研究更符合實際情況，可信度更高，可為學校合理使用空氣凈化器提供科學依據(jù).

1 材料與方法

1.1 空氣凈化器的選擇

1.2 空氣凈化器的干預試驗

2019年3—4月，選擇北京市某區(qū)一個未安裝新風系統(tǒng)和空氣凈化器的全寄宿學校的四、五年級學生所在的班級和寢室，開展空氣凈化器凈化效果的研究. 四、五年級分別位于教學樓的3層和4層，按年級及其所在樓層分為2組，其中4(1)班和5(1)班為A組，4(2)班和5(2)班為B組，所有教室面積均為60 m2，所有寢室面積均為20 m2(陽臺除外)，研究期間教室和寢室保持學生正常的學習和生活狀態(tài)，記錄門窗開關的時間和狀態(tài).

大氣PM2.5和PM10的日均濃度，收集自距學校直線距離4.7 km的環(huán)保監(jiān)測站點每日小時濃度數(shù)據(jù). 選擇至少連續(xù)2 d的PM2.5日均濃度>75 μgm3的天氣進行空氣凈化器交叉干預. 第1階段，A組教室和對應寢室放置有HEPA的空氣凈化器，B組教室和寢室放置去除了HEPA的空氣凈化器，連續(xù)干預4 d，經(jīng)過1個月洗脫期后，兩組交換放置空氣凈化器，進行第2階段的干預研究. 空氣凈化器放置于室內的中央位置，遠離窗戶和門. 在研究期間，教室內空氣凈化器于上課前1 h開啟，直至全天課程結束；寢室內空氣凈化器在學生回寢室前1 h開啟，直至第2天學生離開寢室.

1.3 顆粒物濃度監(jiān)測

根據(jù)筆者所在課題組前期研究結果，選擇同一品牌國產(chǎn)顆粒物直讀儀，該直讀儀可同時讀取PM10、PM2.5、PM1的濃度，在空氣凈化器干預期間，分別放置在操場、教室和學生寢室. 同一地點至少有3臺直讀儀同時讀取數(shù)據(jù)，每臺儀器重復讀取3次，按照學生作息時間表，各時間段在干預組室內、非干預組室內和室外同時讀取一次數(shù)據(jù)，晚上就寢后測定3次數(shù)據(jù)(21：30、24：00和翌日06：30)，計算時間段內平均值并記錄.

1.4 統(tǒng)計方法

采用Excel表錄入數(shù)據(jù)，將研究期內室外顆粒物的濃度按照GB 3095—2012《環(huán)境空氣質量標準》分級，其中PM1參照PM2.5標準進行分級，計算每一級別同時間段干預組(有HEPA的空氣凈化器組)和非干預組(無HEPA的空氣凈化器組)的中位數(shù)濃度(M，median)、上四分位數(shù)(upper quartile，Ql)、下四分位數(shù)濃度(lower quartile，Qu)，按照式(1)計算空氣凈化器的凈化率(Pr)：

Pr=(b-a)a×100%

(1)

式中,b為干預組小時濃度，a為非干預組小時濃度. 各組濃度和凈化率均表述為M(Ql～ Qu).

用兩樣本T檢驗或秩和檢驗對比干預組和非干預組顆粒物濃度和凈化率，P<0.05表示兩樣本差異有統(tǒng)計學意義.

以室外PM2.5濃度、是否使用HEPA空氣凈化器、通風情況和室內人員活動為自變量，以室內PM2.5濃度為因變量，構建多元線性回歸模型，探討空氣凈化器凈化效果的影響因素. 其中，室外和室內PM2.5小時平均濃度源于1 h內該時間段在該地點所測數(shù)值的平均值，開門和開窗的情況指該時間段內(一般為1 h)該教室門和窗的開關狀態(tài)，室內有人員活動指該時間段內有學生在該教室內上課或活動. 模型所得關鍵指標值β(各自變量每變化一個單位，因變量的變化幅度值)全部表述為β(95%CI)，用統(tǒng)計軟件R4.0.2和lm軟件包進行統(tǒng)計分析.

1.5 質量控制

所用空氣凈化器均為最新購置，現(xiàn)場干預試驗開始前拆除濾芯外包裝. 所有顆粒物直讀儀均經(jīng)過統(tǒng)一校準，不同儀器讀數(shù)偏差不超過5%. 現(xiàn)場工作人員經(jīng)過統(tǒng)一培訓，了解研究目的，并負責教室和學生寢室空氣凈化器的放置和管理，避免學生誤操作影響運行.

2 結果與討論

2.1 干預期間顆粒物的濃度特征

以08：00為節(jié)點計算干預組室內、非干預組室內、室外和環(huán)保監(jiān)測站點PM10、PM2.5、PM1的日均濃度(PM1無環(huán)保監(jiān)測站點數(shù)據(jù))，結果如圖1所示. 第一次干預時間為2019年3月18—21日，共4 d，室外PM10日均濃度分別為142.6、190.6、112.2和14.5 μgm3，PM2.5日均濃度分別為140.6、176.9、92.2和4.6 μgm3，PM1日均濃度分別為74.6、115.8、69.2和1.4 μgm3；第二次干預時間為2019年4月22—24日，共3 d，室外PM10日均濃度分別為140.3、95.3和34.2 μgm3，PM2.5日均濃度分別為109.6、91.8和25.5 μgm3，PM1日均濃度分別為86.5、64.5和14.8 μgm3. 大部分PM10和PM2.5日均濃度超過WHO過渡時期目標-1(IT-1)和GB 3095—2012《環(huán)境空氣質量標準》中的二級標準限值(分別為150和75 μgm3). 整體而言，室內、室外和環(huán)保監(jiān)測站點污染物濃度走勢基本一致，同時期段環(huán)保監(jiān)測站點污染物濃度與室外自測濃度基本一致，峰值濃度低于室外自測濃度，兩組差異無統(tǒng)計學意義；同時間段干預組室內日均濃度，以及干預組教室和寢室7 d平均濃度均低于非干預組濃度，差異具有統(tǒng)計學意義(見圖1和表1)；教室內PM10、PM2.5、PM1的7 d平均濃度均高于寢室內濃度(見表1)，原因可能與教室內顆粒物濃度均測于日間，而寢室內濃度均測于夜間，日夜?jié)舛鹊牟町悓е铝私淌液蛯嬍覞舛鹊牟煌? 另外，教室內人員密集、活動強度較大，而夜間學生處于休息狀態(tài)，基本無人員活動的影響，門窗處于關閉狀態(tài)，受室外濃度影響較小，導致寢室內濃度低于教室內濃度.

注： 日間08：00—21：00室內污染物濃度源于各組教室內濃度平均值； 夜間21：00—翌日08：00室內濃度均來自于各組寢室內濃度平均值.圖1 室內和室外PM1、PM2.5、PM10的日均濃度情況Fig.1 Indoor and outdoor daily average concentrations of PM1, PM2.5 and PM10

項目PM2.5濃度∕(μg∕m3)PM10濃度∕(μg∕m3)PM1濃度∕(μg∕m3)MQlQuMQlQuMQlQu干預組 教室寢室合計非干預組 教室寢室合計室外28.511.971.560.030.073.032.51.041.525.05.546.555.013.960.027.51.440.037.05.574.058.017.066.630.51.041.562.3*10.5100.592.5*56.0121.541.5*5.565.054.3*6.0101.982.0*17.599.636.5*2.561.059.0*6.0103.585.5*22.0111.939.5*1.465.073.013.0112.592.556.0111.543.62.565.0

2.2 空氣凈化器的凈化效果

根據(jù)同時期測得的干預組和非干預組室內顆粒物濃度計算出空氣凈化器的凈化率(見表2)，發(fā)現(xiàn)室外PM2.5的7 d日均濃度為73.0 μgm3〔Ql～Qu(下同)：13.0～112.5 μgm3〕的情況下，所得凈化率為41.3%(0～53.1%). 有研究在教室、寢室、辦公室和住宅等室內情況下使用空氣凈化器，在室外PM2.5濃度為7.1～96.2 μgm3的情況下，所得PM2.5的凈化率在39.44%～85.96%之間[31-34]，大部分高于筆者所得結果. 深入分析發(fā)現(xiàn)，已有大部分研究要求關閉門窗，限制人員進出，甚至在理想試驗狀態(tài)下進行檢測，從而得出較高的凈化率. 而該研究在學生正常學習和生活狀態(tài)下進行，所得凈化率更符合實際情況. 另外，除理想的試驗狀態(tài)外，大部分研究在不同室外污染條件下進行，且不同室內顆粒物污染情況不一，所得該時間段顆粒物室內和室外平均濃度比值(indoor concentrationoutdoor concentration，IO)不能準確評估空氣凈化器的凈化效果[35]. 而該研究選擇了相同樓層、人數(shù)的教室和寢室，在相同污染條件下，同時進行有HEPA濾芯和無HEPA濾芯的空氣凈化器交叉干預，可準確計算出空氣凈化器的凈化率，結果可信度極高.

已有大部分研究僅關注空氣凈化器對某一種顆粒物(如PM2.5)的凈化效果，而對與之相關性極大的PM10和PM1的凈化效果評估較少. 該研究對PM2.5、PM10和PM1的凈化效果均進行了評估. 整體而言，空氣凈化器對PM2.5的凈化率最高，為41.3%(0～53.1%)，對PM1的凈化率最低，為34.9%(9.6%～40.3%)(見表2). 有研究在一所幼兒園中，在相同條件下評估了空氣凈化器對PM2.5和PM10的凈化效果，發(fā)現(xiàn)凈化率分別為85.9%和81.5%，同樣對PM2.5的凈化效果強于PM10. 究其原因可能是：①與空氣凈化器的過濾材料有關，大部分空氣凈化器均按PM2.5的粒徑大小選擇過濾材料，對于PM1等粒徑較小的顆粒物難以截留；②PM10本底值較高，導致空氣凈化器對PM10的凈化效果低于PM2.5.

表2 空氣凈化器在教室和寢室的凈化率

該研究分別在教室和寢室放置了空氣凈化器，分別計算研究期內共7 d教室和寢室顆粒物的凈化率，發(fā)現(xiàn)教室和寢室PM2.5的凈化率分別為45.9%(8.3%～53.1%)和50.0%(0～54.2%)，PM10的凈化率分別為35.3%(8.8%～43.4%)和40.7%(12.5%～46.9%)，PM1的凈化率分別為16.0%(6.7%～34.8%)和34.8%(9.6%～58.1%)(見表2). 對比教室和寢室顆粒物的凈化率發(fā)現(xiàn)，空氣凈化器在教室的凈化率低于寢室的凈化率. 主要原因可能是：①白天學生室內活動頻繁，室內人員的活動降低了空氣凈化器的凈化效果. 有研究發(fā)現(xiàn)，非上課時間使用凈化設備可有效降低教室內的顆粒物濃度，但上課期間凈化效率卻有所下降，說明室內人員活動對凈化設備的凈化效果影響較大[26]. ②該研究在學生正常生活和學習中進行，課間休息時開門活動也可影響室內顆粒物的濃度，從而降低空氣凈化器的凈化效果.

2.3 空氣凈化器在不同室外污染條件下對顆粒物的凈化效果

在正常學習和生活中，當室外污染物濃度達到何種程度時可開啟空氣凈化器，在何種污染濃度下可達到最大的凈化效果，目前鮮有研究關注. 該研究將室外PM2.5、PM10和PM1的小時濃度按照GB 3095—2012《環(huán)境空氣質量標準》的級別進行分級(PM1參照PM2.5標準進行分級)，分別計算了不同污染級別下的凈化率.

將室外PM2.5濃度分成6個等級：<35、[35,75)、[75,115)、[115,150)、[150,200)和≥200 μgm3. 結果發(fā)現(xiàn)，當室外PM2.5濃度為[35,75)、[75,115)和[115,150)μgm3時，空氣凈化器對PM2.5的凈化率分別為49.6%(46.0%～51.1%)、48.2%(32.4%～53.0%)和52.8%(50.3%～56.1%)，室外PM2.5濃度為[115,150) μgm3時，空氣凈化器對PM2.5的凈化效率最高. 從表3可見，室外PM2.5濃度為[35,75)、[75,115)、[115,150)μgm3時，空氣凈化器對PM2.5的凈化率較為接近，將3組合并計算后，可得室外PM2.5濃度為[35,150)μgm3時，空氣凈化器對PM2.5的平均凈化率為50.3%(44.1%～52.1%)，而室外PM2.5濃度高于150 μgm3或低于35 μgm3時，空氣凈化器對室內PM2.5的凈化率均低于50.3%(見表3).

表3 空氣凈化器在不同PM2.5污染濃度下的凈化效果

將室外PM10濃度分成3個等級：<50、[50,150)和[150,250)μgm3. 結果發(fā)現(xiàn)，室外PM2.5濃度為[50,150)μgm3時，空氣凈化器對PM10的平均凈化率最高，為45.6%(12.5%～46.2%)，室外PM10濃度高于150 μgm3或低于50 μgm3時，空氣凈化器對室內PM10的凈化率均低于45.6%(見表4).

表4 空氣凈化器在不同PM10污染濃度下的凈化效果

將室外PM1濃度分為4個等級：<35、[35,75)、[75,115)和[115,150) μgm3組. 結果發(fā)現(xiàn)，室外PM2.5濃度為[75,115)μgm3時，空氣凈化器對PM1的凈化率最高，為35.8%(34.9%～36.2%)，室外PM1濃度高于115 μgm3或低于75 μgm3時，空氣凈化器對室內PM1的凈化率均低于35.8%(見表5).

表5 空氣凈化器在不同PM1污染濃度下的凈化效果

綜上，空氣凈化器對PM10、PM2.5和PM1均有凈化效果，其中對PM2.5的凈化率最高，對PM1的凈化率最低. 分析發(fā)現(xiàn)，室外PM2.5濃度為115～150 μgm3時的凈化效果較為理想，可達52.8%(50.3%～56.1%). PM2.5濃度高于150 μgm3時的凈化率在34%～36%之間，而低于30 μgm3時的凈化率僅為19%，均有所降低，PM10和PM1的凈化率亦有類似趨勢.

2.4 空氣凈化器凈化效果的影響因素

有研究在餐廳、超市、影院和商場等地監(jiān)測室內和室外PM2.5濃度，發(fā)現(xiàn)室外PM2.5濃度為44～100 μgm3時，室外PM2.5濃度、室內人員吸煙、使用新風系統(tǒng)和通風換氣等是影響室內PM2.5濃度的重要因素[36]，故空氣凈化器的凈化效果可能受室外污染物濃度、室內人員活動等多方面的影響. 為進一步了解凈化率在室外顆粒物高濃度和低濃度下均出現(xiàn)下降的原因，該研究以PM2.5為例，探討影響室內顆粒物的可能因素. 由于該研究PM2.5為[35,150)μgm3時的平均凈化率較高，故將室外PM2.5濃度按凈化率高低分為<35、[35,150)和≥150 μgm3三個等級，以每次監(jiān)測時室外PM2.5小時平均濃度、開門和開窗的情況、室內有無人員活動和有無使用HEPA凈化器作為自變量，室內PM2.5小時平均濃度作為因變量，建立多元線性回歸模型，探討可能的影響因素(見表6). 分析發(fā)現(xiàn)，當室外PM2.5濃度低于35 μgm3時，室內PM2.5濃度主要受開門、室內人員活動和室外濃度的影響. 其中，開門對室內PM2.5的影響最大，開門通風可使PM2.5濃度降低3.73 μgm3〔95%置信區(qū)間(95%CI,下同)：(0.60 μgm3，6.86 μgm3)〕；其次受室內人員活動的影響較大，有人員活動時可使PM2.5升高3.4 μgm3(0.22 μgm3，6.58 μgm3)；另外，室外PM2.5低濃度情況下，室內PM2.5濃度亦受室外PM2.5濃度的影響，室外PM2.5濃度每升高1 μgm3，室內PM2.5濃度則升高0.56 μgm3(0.44 μgm3，0.68 μgm3). 當室外PM2.5濃度在35～150 μgm3之間時，室內PM2.5濃度主要受空氣凈化器的影響，在該條件下，即使存在人員活動、同時開門和開窗通風的現(xiàn)象，使用有HEPA的凈化器仍可使PM2.5降低33.36 μgm3(16.47 μgm3，50.25 μgm3). 當室外PM2.5濃度超過150 μgm3時，室內濃度主要受空氣凈化器和開門的影響，在該條件下，使用有HEPA的凈化器情況下可使PM2.5降低48.87 μgm3(25.62 μgm3，72.12 μgm3)，然而，開門可使PM2.5濃度升高37.65 μgm3(5.6 μgm3，69.69 μgm3)，幾乎可掩蓋空氣凈化器的凈化作用.

表6 室內PM2.5濃度的影響因素分析

綜上，不同室外污染條件影響凈化效果的因素不盡相同. 低污染濃度(PM2.5濃度<35 μgm3)下，通風和室內人員活動是影響凈化效果的主要因素，在該研究中，當室外PM2.5濃度<35 μgm3時，甚至出現(xiàn)過室內濃度高于室外濃度的情況，說明在此條件下，空氣凈化器的凈化作用已被其他影響因素所掩蓋，開門和開窗通風成為降低室內顆粒物的主要措施. 中污染濃度(35 μgm3≤PM2.5濃度<150 μgm3)下，開啟空氣凈化器可降低PM2.5濃度，且偶爾開窗通風不影響空氣凈化器的凈化效果，特別在教室學生上課人數(shù)較多的情況下，開啟空氣凈化器的同時，可以適當通風，以保持較好的室內空氣質量狀態(tài). 高污染濃度(PM2.5濃度≥150 μgm3)下，開門通風和使用空氣凈化器會同時影響室內PM2.5的濃度，亦可理解為開門通風是影響凈化效果的主要因素. 當室外污染濃度較高時，開門的時間雖然與低污染情況下一致，但由于高污染條件下室內和室外顆粒物濃度差較大，開門時進入室內的污染物也就越多，從而削弱了凈化器的凈化效能. 綜上，當室外PM2.5濃度高于150 μgm3時，通風完畢后，使用空氣凈化器時不要開門窗，以免影響空氣凈化器的凈化效果.

該研究在不影響學生的正常生活和學習的前提下，在小學教室和寢室中開展空氣凈化器的凈化效果評估，研究同時評估了空氣凈化器對3種顆粒物(PM2.5、PM10、PM1)的凈化效果，較好地控制了混雜因素，分析了不同室內環(huán)境(教室和寢室)以及不同污染環(huán)境(顆粒物的不同濃度分級)下空氣凈化器的凈化率，探索了空氣凈化器凈化效果的影響因素，結果可信度高，結論可為學校合理選擇和使用空氣凈化器提供科研依據(jù)，為評估空氣凈化器對小學生的健康防護提供科研基礎，為我國制定大氣污染情況下小學生健康防護措施和指南提供科學依據(jù).

該研究尚存在以下不足：①僅選取了一個學校的4個班級，代表性相對不足，今后還需擴大監(jiān)測范圍和研究對象，驗證研究結果；②對不同凈化原理的空氣凈化器進行對比分析，評估不同空氣凈化器的凈化效果；③進一步對凈化濾芯的使用壽命、開門和開窗通風的頻率和時間對凈化效果的影響進行深入研究，為學校合理選擇和使用空氣凈化器提供更科學的科研依據(jù).

3 結論

a) 空氣凈化器在降低室內PM2.5濃度的同時，還可降低室內PM10和PM1的濃度，對PM2.5的凈化效果最好.

b) 由于寢室空間較小，且學生活動不頻繁，研究顯示空氣凈化器在寢室的凈化效果優(yōu)于教室.

c) 在學生正常學習和生活過程中，室外污染濃度不同，空氣凈化器的凈化效能不同. 當室外PM10、PM2.5和PM1濃度分別為[50,150)、[115,150)和[75,115)μgm3時，凈化效率最高，高于或低于該濃度時凈化率均有所降低.

d) 開門通風、室內人員活動和室外PM2.5濃度是空氣凈化器凈化效果的主要影響因素. 室外PM2.5濃度<35 μgm3時，凈化效果被室內人員活動和開門通風所掩蓋，此時開門和開窗通風即可，不需開啟空氣凈化器；室外PM2.5濃度為[35,150)μgm3時，即便使用空氣凈化器的同時也開門通風，凈化器仍然有較好的凈化效果，此時開啟空氣凈化器的同時可開門和開窗通風換氣；室外PM2.5濃度≥150 μgm3時，凈化效果主要受開門和開窗通風的影響，此時開啟空氣凈化器的同時應關閉門窗，以免影響空氣凈化器的凈化效果.