摘要：對上海市某住宅建筑室內(nèi)外PM10、PM2.5、PM1的濃度進(jìn)行了測量，研究了最小通風(fēng)量（外門窗關(guān)閉）條件下3種天氣時(shí)顆粒濃度隨時(shí)間變化的規(guī)律以及相關(guān)性，分析了顆粒物濃度與環(huán)境溫濕度參數(shù)之間的關(guān)系。研究結(jié)果顯示，測試期間，室內(nèi)外空氣中細(xì)顆粒（PM 2.5）占可吸入顆粒（PM 10）濃度比例分別達(dá)65%和87%以上；無明顯室內(nèi)源時(shí)，I/O比值小于1且隨粒徑減小而減??；室內(nèi)外顆粒濃度相關(guān)性與粒徑大小有關(guān)系，PM1、PM2.5的濃度相關(guān)性大于PM10。研究還表明，顆粒物濃度的關(guān)聯(lián)性與天氣狀況有關(guān)系，多云、雨天和陰天時(shí)濃度關(guān)聯(lián)性有顯著差別；顆粒物的濃度受到室內(nèi)外溫濕度的影響，且受天氣狀況影響而呈現(xiàn)復(fù)雜性。

關(guān)鍵詞：住宅建筑；空氣污染；顆粒物；溫濕度；相關(guān)性

中圖分類號(hào)：TU834.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：16744764（2014）02011005

Abstract：In this study， the concentrations of PM10， PM2.5 and PM1 in a residential building in Shanghai were measured under minimum ventilation rate （external doors and windows closed）， and the relationship between the indoor and outdoor PM concentrations （I/O ratio） and the influence of temperature and relative humidity were analyzed as well. Results showed that， the percentages of the concentrations of fine particles （PM2.5） of the indoor and outdoor air were 65% and 87% of the inhalable particulate（PM10）concentration during the test respectively. The I/O ratio was less than 1 without significant indoor sources. Meanwhile， the figure decreased as the size of particles decreased. Results also indicated that， the correlation between indoor and outdoor PM concentrations， PM1 and PM2.5 were more obvious than PM10， and the correlations showed obvious differences according to the weather conditions.The PM concentration was influenced by temperature and relative humidity， which was presented to be complex when affected by weather conditions.

Key words：residential building； air pollution； particulate matter； temperature and relative humidity； correlation

流行病學(xué)研究表明，人體死亡率和發(fā)病率的增長與顆粒物（Particulate Matter，PM）暴露有顯著性關(guān)系[14]。室外顆粒物可通過通風(fēng)和滲透的方式進(jìn)入室內(nèi)[57]，使得室內(nèi)外顆粒物存在相關(guān)性。現(xiàn)代社會(huì)中，人們有大約90%的時(shí)間在室內(nèi)度過[8]，室內(nèi)空氣品質(zhì)越來越受到關(guān)注，研究顆粒物室內(nèi)外相關(guān)性成為近年來暴露研究的重點(diǎn)，不僅可以評估室內(nèi)外顆粒物的濃度水平，還可以反映影響室內(nèi)顆粒濃度變化的來源。

目前，雖然一些學(xué)者對顆粒物的室內(nèi)外相關(guān)性研究進(jìn)行了研究[5， 911]，但針對顆粒物濃度與天氣條件關(guān)系的研究則較少。上海是一個(gè)人口稠密的城市，其氣候、建筑結(jié)構(gòu)等都有自己的特點(diǎn)，因此有必要對該地室內(nèi)外顆粒物濃度的關(guān)聯(lián)性及其與天氣條件的關(guān)系進(jìn)行研究，了解人體在室內(nèi)外顆粒物中的暴露情況。

筆者對無明顯室內(nèi)污染源條件下的某住宅室內(nèi)外顆粒物濃度的關(guān)系進(jìn)行了研究，并針對不同天氣類型對顆粒物關(guān)聯(lián)性的影響進(jìn)行了分析。

1實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用入戶采樣監(jiān)測的方式，在2012年12月份對上海市某住宅進(jìn)行了測試。該住宅位于一棟6層建筑的6樓，除衛(wèi)生間外，其余房間均有一個(gè)面向室外的窗戶。建筑周圍沒有明顯污染源，且在建筑周圍存在綠色植物區(qū)域。測試時(shí)室內(nèi)僅有1人（測試者）且人員活動(dòng)量較小。測試過程中，室內(nèi)空調(diào)關(guān)閉，無采暖，同時(shí)住宅外門窗緊閉，只有通過門窗縫隙進(jìn)行的自然通風(fēng)。該實(shí)驗(yàn)主要研究室內(nèi)外顆粒物的關(guān)聯(lián)性，因此在測試前一周，廚房停止使用，保證無油煙污染，同時(shí)室內(nèi)也無吸煙現(xiàn)象以及任何形式的衛(wèi)生打掃。

采樣點(diǎn)布置根據(jù)人體呼吸區(qū)高度確定，測點(diǎn)高度為1.5 m，根據(jù)測點(diǎn)布置原則，分別在客廳、主臥室、次臥室各布置一個(gè)測點(diǎn)，廚房和衛(wèi)生間不進(jìn)行測試并關(guān)閉門窗（減小干擾因素）。室外測點(diǎn)布置在同一高度的陽臺(tái)上，距離建筑外墻約1 m。

研究的顆粒物對象為PM10、PM2.5和PM1。測試時(shí)，采用美國TSI公司生產(chǎn)的8534型DustTrakTM DRX氣溶膠監(jiān)測儀，該儀器可以同時(shí)監(jiān)測PM1、PM2.5、呼吸性顆粒物（PM4）、PM10和總PM（<15 μm）等濃度，并可測量瞬時(shí)值和平均值，其測量范圍為0.001～150 mg/m3，精度為±0.1%或±0.001 mg/m3。溫度和相對濕度的測量采用國產(chǎn)WSZY1型溫濕度自記儀，其溫度測量精度為±0.1℃，濕度為±0.1%RH。

采樣時(shí)間安排在8：30—18：30，每15 min記錄一次數(shù)據(jù)，單次采樣時(shí)間為2 min，取平均值作為該時(shí)刻采樣點(diǎn)的顆粒物濃度。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)測試安排在2012年12月份。在實(shí)驗(yàn)測試時(shí)間內(nèi)室外風(fēng)速均為東南風(fēng)3～4級。房間的換氣次數(shù)在0.4～1.0 h-1之間（實(shí)驗(yàn)在房間門窗全部關(guān)閉的情況下進(jìn)行，在測量換氣次數(shù)時(shí)，示蹤氣體濃度衰減較慢，不易測出，因此采用軟件模擬計(jì)算值作為參考估計(jì)值）。選取其中3個(gè)典型天分析，天氣分別為晴到多云（D1）、小雨（D2）、陰天并伴有霧（D3）。采樣所處室外環(huán)境的溫濕度變化范圍如表1所示。

對比圖2中（a）、（b）、（c）3圖可以發(fā)現(xiàn)，小雨天氣的室內(nèi)外顆粒物濃度明顯低于多云和陰天（有霧）。這是因?yàn)樾∮陮κ彝忸w粒物的沉降過程起到促進(jìn)作用[1214]，對室外空氣有一定的凈化能力。受室外濃度影響，在無明顯室內(nèi)源的情況下，室內(nèi)顆粒物濃度也較低。而陰天有霧時(shí)，會(huì)導(dǎo)致室外顆粒濃度升高[15]，同時(shí)這些顆粒又通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)縫隙進(jìn)入室內(nèi)，導(dǎo)致室內(nèi)濃度升高。

總體上看，3種天氣條件下，室外顆粒物的濃度均大于室內(nèi)。但是，不同天氣條件下，室內(nèi)外顆粒物的濃度不呈規(guī)律性變化。多云天氣室內(nèi)濃度早晚較高。小雨天氣室內(nèi)顆粒物濃度呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，陰天（有霧）時(shí)室內(nèi)濃度呈現(xiàn)緩慢上升趨勢。

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18883—2002）中規(guī)定的室內(nèi)可吸入顆粒物（PM10）日平均最高容許濃度0.15 mg/m3，《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）中規(guī)定的PM2.5日均濃度限值0.075 mg/m3。從圖2中可以看出，3種天氣下室內(nèi)PM10濃度絕大多數(shù)時(shí)刻低于限值。而室內(nèi)PM2.5濃度卻超過限值，除小雨天外。

2.2室內(nèi)外顆粒物濃度相關(guān)性及天氣因素影響

為了解室內(nèi)外顆粒物濃度的關(guān)系，利用線性擬合的方法研究其相關(guān)性。由于室內(nèi)各房間之間顆粒物濃度的變化規(guī)律的一致性，且數(shù)值差異較小，故只討論室內(nèi)主臥室顆粒物濃度與室外的關(guān)系，見圖3。

3結(jié)論

研究了住宅建筑冬季室內(nèi)外顆粒物濃度的關(guān)聯(lián)性及其與天氣條件的關(guān)系。針對人們冬季的生活習(xí)慣，只討論了最小通風(fēng)量情況下的顆粒物濃度關(guān)系。得到如下結(jié)論：

1）在緊閉外門窗的條件下，室內(nèi)不同房間同種顆粒物濃度隨時(shí)間變化規(guī)律一致，且濃度均值基本相同，同一房間不同粒徑顆粒也表現(xiàn)出此特征。

2）無明顯室內(nèi)污染源時(shí)，室內(nèi)顆粒物濃度絕大多數(shù)時(shí)刻小于室外顆粒濃度，平均I/O比值小于1，且I/O比值隨粒徑的減小而減小。大氣顆粒I/O比總體處于0.5～0.9范圍內(nèi)。

3）不同天氣條件下，室內(nèi)外顆粒物的關(guān)聯(lián)性呈現(xiàn)明顯差別，文中相關(guān)性排序?yàn)椋篋1>D3>D2。在同一天氣條件下，顆粒物向室內(nèi)輸運(yùn)過程中，細(xì)顆粒物的穿透性較強(qiáng)，PM1、PM2.5的關(guān)聯(lián)性大于PM10。

4）室內(nèi)外顆粒物濃度受到溫度和濕度的顯著性影響，雨天除外。雨天也存在一定關(guān)聯(lián)性，但是整體不顯著。

由于顆粒物濃度的I/O比受到大量因素制約而存在差異性，即使對于同一地區(qū)的不同建筑、不同地理位置或者不同的社會(huì)經(jīng)濟(jì)區(qū)域的居住建筑都存在不同，因此該課題有待更深入的研究。對于室內(nèi)外顆粒物關(guān)聯(lián)性的物理層面的分析以及不同建筑形式的影響是下一步研究工作的重點(diǎn)。

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（編輯胡英奎）