舒愛霞 李孜軍 鄧艷星 郭 寧

(中南大學資源與安全工程學院)

綜合指數(shù)評價法在室內空氣品質評價中的應用

舒愛霞＊李孜軍 鄧艷星 郭 寧

(中南大學資源與安全工程學院)

闡述了現(xiàn)行室內空氣質量評價方法存在的不足,通過分析比較,確定了利用綜合指數(shù)評價法對室內空氣品質進行評價。實例分析表明,該方法是一種客觀有效的評價模

式,適合于我國室內空氣質量的評價。

綜合指數(shù)評價法 室內空氣質量 評價

0 前言

隨著建筑裝修材料的廣泛應用和建筑物密閉性的不斷提高,室內空氣污染日益嚴重,患有 “病態(tài)建筑綜合癥”SBS(Sick Building Syndrome)的人群也不斷增多,因而室內空氣質量 I AQ(Indoor Air Quality)問題引起了公眾的關注,室內空氣質量評價已成為研究的熱點內容。

目前,用來進行室內空氣品質評價的方法有很多,如動態(tài)模式法、灰色理論法、模糊數(shù)學法等[1～3]。這些方法都存在不足。動態(tài)模式法只能用來確定單個污染物的質量濃度 (目前只對甲醛進行了計算),對其他污染物濃度的計算還未見報道?；疑碚摲]有與人體對室內空氣品質的主觀感受相聯(lián)系,不夠全面。模糊數(shù)學法需要建立各因素對每一級別的隸屬函數(shù),過程較繁。而且復合過程的基本運算規(guī)則是去最小值和最大值,強調了權值的作用,丟失的信息較多,突出了嚴重污染的影響,但忽視了各種污染因子的綜合效應。本文以綜合指數(shù)評價法對室內空氣污染的實例進行了分析,表明該方法是可行的、有效的,其原理簡單、算法簡捷、費用低、時間短,是一種客觀有效的評價模式,適合于我國室內空氣質量的評價。

1 綜合指數(shù)評價法

綜合指數(shù)評價法是用污染物濃度與標準濃度的相對數(shù)值,簡單直觀地描述各種污染物對空氣污染的強度。表示污染物對空氣污染程度的數(shù)值,稱為空氣質量指數(shù),或者叫做空氣污染指數(shù) API(Air Pollution Index)。常用的指數(shù)評價模式如表 1所示。

表1 常用的指數(shù)評價模型

1.1 單因子指數(shù)

單因子指數(shù)又稱分指數(shù),Ci為第 i個污染物濃度實測值或預測值,mg/m3;Cvj為第 i個污染物濃度標準值或本底值,mg/m3;Wi為第 i個污染物指數(shù)權重系數(shù);maxli為單因子指數(shù)中數(shù)值最大者;n為評價因子個數(shù)。普通單因子模式表示某個污染物濃度與其標準值之間的差距,可用于計算超標倍數(shù)、超標范圍、超標率等指標,判定環(huán)境質量的優(yōu)劣。分級型單因子模式需要首先確定指數(shù)與評價因子的分段線性函數(shù)關系,然后用內插法計算各污染物的分指數(shù),計算過程繁瑣、時間長。

1.2 多因子指數(shù)

多因子指數(shù)又稱綜合指數(shù),一般是由單因子指數(shù)有機組合而成,能夠綜合反映室內空氣質量的優(yōu)劣。在多因子指數(shù)模式中,最大單因子作為室內空氣質量綜合指數(shù),僅在某種污染物占明顯優(yōu)勢時才有效;而算術平均值可能掩蓋最大單因子指數(shù)對環(huán)境質量的重要影響,在污染物超標時不適用于室內空氣質量評價;加權平均值中的權重系數(shù)需要主觀和客觀兩方面研究確定,在實際應用中存在不少困難。

筆者引用改進后的綜合指數(shù)模型[4]進行計算:

該指數(shù)模式簡單,能適應污染物個數(shù)的增減,可以直觀地描述各種污染物對室內空氣的污染程度,并能突出最大污染物的影響,實際應用說明該評價模式是比較理想的室內空氣質量綜合評價模式。表 2是評價標準中各種污染物的濃度限值。

表2 室內空氣污染物的濃度限值(mg/m3)

確定了評價方法后,接著要確定的是評價因子的種類和數(shù)目。根據(jù) GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》(簡稱《標準值》)中的規(guī)定,需要控制的指標共有 19項,其中物理性指標 4項,化學性指標 13項,生物性指標 1項,放射性指標 1項。

2 綜合指數(shù)評價法的應用

現(xiàn)以參考文獻[5]中邯鄲市居民小區(qū)室內空氣污染物的實測平均值為研究對象,由于室內空氣污染以化學性污染最為突出,故本次評價選取甲醛、氨、苯、總揮發(fā)性有機物、氡的單項指標值作為室內空氣品質評價指標來評價室內空氣品質,測試濃度值見表 3。

表3 邯鄲市居民小區(qū)室內各評價因子的監(jiān)測數(shù)據(jù)(mg/m3)

根據(jù)污染物濃度超標倍數(shù)、超標污染物種數(shù)以及不同污染物濃度對應的環(huán)境影響程度等,將室內空氣質量指數(shù)范圍進行客觀分段;按照指數(shù)大小分為Ⅰ～Ⅴ等級,如表 4所示。

其中Margalet物種豐富度指數(shù)計算公式：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體總數(shù)。

表4 室內空氣品質的等級

根據(jù)表 3給出的邯鄲市小區(qū)的室內各評價因子的實測數(shù)據(jù),利用表 1公式計算各指數(shù)值,然后進行室內空氣品質綜合評價等級劃分,結果見表 5所示。

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

表5 室內空氣質量指數(shù)的計算結果 (mg/m3)

(2)首要污染物:最大單因子指數(shù) maxIi=2.65,室內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)和算術平均指數(shù),將數(shù)值代入式(1),并判斷室內空氣質量的等級。

(a)最大指數(shù) Ii=maxIi=2.65,Ⅴ級,重污染。

監(jiān)測點 2、3、4的計算數(shù)據(jù)如表 6所示。

表6 室內空氣質量指數(shù)的計算結果 (mg/m3)

從以上評價結果可以看出,4個監(jiān)測點室內空氣污染是很嚴重的,主要污染物是甲醛和氨。甲醛在室內主要來源于建筑材料、家具、各種粘合劑涂料。室內氨的主要來源也是裝修中使用的木制板材。木制板材在加壓成型過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,就會在常溫下釋放出氣態(tài)甲醛和氨。

將筆者的評價結論與文獻[5]的結論進行比較 (見表 7)可發(fā)現(xiàn),綜合評價法的評價結論與模糊綜合法的結論一致。同時可以發(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,對室內環(huán)境污染物的治理提供更具針對性的措施方法。

評價結果說明,綜合指數(shù)法屬于客觀評價法,直接用室內污染物濃度指標來評價室內空氣品質。改進后的綜合指數(shù)評價法反映了最大單因子指數(shù)對室內空氣質量的重要影響,可以確定室內主要污染物及其水平,比較準確地反映出室內空氣質量的狀況,并以此作為評定室內空氣品質等級的依據(jù)。

表7 四個監(jiān)測點評價結果排序及與模糊綜合法對比

3 結語

綜合指數(shù)法可以確定室內主要污染物及其水平,評定室內空氣品質的等級,并可針對評價過程中發(fā)現(xiàn)的問題,提出整改對策;比較準確地反映出室內空氣質量的客觀情況,是一種費用低、時間短、客觀有效的評價模式,適合于我國室內空氣質量的評價;能全面綜合反應室內空氣品質的優(yōu)劣和各種污染物在污染程度上的差異,并據(jù)以確定室內空氣中的主要污染物,是較為理想的評價法。

但是室內環(huán)境中涉及到室內空氣品質的低濃度污染物太多,不可能樣樣都測出,需要選擇有代表性的污染物作為評價指標。我們在選取評價指標時要考慮這些代表性污染物必須是穩(wěn)定的、長期存在的。

[1] 戴萍 .室內空氣品質評價方法的研究進展[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2004,20(2):64-66.

[2] 王蓉 .用綜合指數(shù)法對一新裝修住戶室內空氣品質測試與評價[J].環(huán)境研究與監(jiān)測,2005,9(3):31-32.

[3] 桑穩(wěn)嬌 .室內空氣品質評價方法 [J].安全與環(huán)境工程,2004,11(4):26-28.

[4] 李新 .室內空氣質量指數(shù)評價模式的研究[J].環(huán)境保護科學,2007,33(6):5-11.

[5] 王雨,牛紅亞 .室內空氣環(huán)境適宜性評價的模糊綜合評判方法[J].河北建筑科技學院學報,2006,23(3):95-97.

＊舒愛霞,女,1984年生,碩士研究生。長沙市,410083。

2009-12-16)