余卓琪，劉志明，陳喜平

(1.鄭州市第一中學(xué)，河南 鄭州 450007；2.河南工程學(xué)院，河南 鄭州 451191；3.湖南中大冶金設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450011)

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室內(nèi)空氣質(zhì)量的研究方法及改善措施

余卓琪1，劉志明2，陳喜平3

(1.鄭州市第一中學(xué)，河南 鄭州 450007；2.河南工程學(xué)院，河南 鄭州 451191；3.湖南中大冶金設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450011)

介紹了室內(nèi)空氣質(zhì)量的定義，綜述了室內(nèi)空氣質(zhì)量的研究方法和現(xiàn)狀，主要包括室內(nèi)污染物的檢測(cè)、空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)和數(shù)值模擬。提出了改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的一些建議和措施。

室內(nèi)環(huán)境；室內(nèi)污染；空氣質(zhì)量

1 引言

人類約有80%～90%的時(shí)間在室內(nèi)度過，室內(nèi)空氣質(zhì)量品質(zhì)(Indoor Air Quality, IAQ)對(duì)人類的身體健康和工作效率的影響十分重要。 隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，大量新型的建筑裝飾材料、日用化學(xué)品、家用或辦公用電器等進(jìn)入住宅和公共建筑物，使得室內(nèi)環(huán)境污染物的種類以及來源日益增加，從而導(dǎo)致室內(nèi)空氣污染日趨突出。

另一方面，隨著生活水平的提高，人們對(duì)于家用住宅、辦公室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求越來越高。日趨嚴(yán)重的室內(nèi)空氣污染與人們對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求的提高所導(dǎo)致的矛盾，已經(jīng)引起廣大相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)科研工作者的關(guān)注。

2 室內(nèi)空氣質(zhì)量的定義

早期的室內(nèi)空氣質(zhì)量方面研究多側(cè)重于單項(xiàng)的空氣流場(chǎng)指標(biāo)、空氣溫濕度指標(biāo)和室內(nèi)污染物指標(biāo)。這些單項(xiàng)的指標(biāo)在某一方面最直接、有效，但是僅僅從客觀的方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，忽略了主觀的因素。

1989 年，在國(guó)際室內(nèi)空氣質(zhì)量會(huì)議上，丹麥哥本哈根大學(xué)教授P·O·Fanger 提出：品質(zhì)反映了滿足人們要求的程度。如果人們對(duì)空氣滿意，就是高品質(zhì)；反之，就是低品質(zhì)。在考慮空氣質(zhì)量的時(shí)候考慮了處于室內(nèi)的人們的主觀感受[1]。

英國(guó)的CIBSE(Charter Institute of Building ServiceEngineers)提出：如果室內(nèi)少于50%的人能察覺到任何氣味，少于20%的人感覺不舒服，少于10%的人感到粘膜刺激，并且少于5%的人在不足2%的時(shí)間內(nèi)感到煩躁，此時(shí)室內(nèi)空氣質(zhì)量是可接受的。該觀點(diǎn)進(jìn)一步考慮了人們的主觀感受，并且初步給出了室內(nèi)空氣質(zhì)量和人們主觀感受的定量關(guān)系，為主觀評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量奠定了一定的基礎(chǔ)。

美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)(ASHRAE，American Society of Heating，Refrigerating and Air-conditioning Engineers)在ASHARE.62—1989R 標(biāo)準(zhǔn)中，提出了可接受室內(nèi)空氣質(zhì)量(Acceptable Indoor Air Quality)和感受到的可接受的室內(nèi)空氣質(zhì)量(Acceptable Perceived Indoor Air Quality)概念?？山邮艿氖覂?nèi)空氣質(zhì)量定義為：空調(diào)房間中絕大多數(shù)人沒有對(duì)室內(nèi)空氣表示不滿意，并且空氣中沒有已知的污染物達(dá)到可能對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重威脅的濃度。感受到的可接受室內(nèi)空氣質(zhì)量定義為：空調(diào)房間中絕大多數(shù)人沒有因?yàn)闅馕痘虼碳ば远硎静粷M。人們的主觀感受本身沒有辦法絕對(duì)量化，該定義引入了模糊數(shù)學(xué)的概念，把客觀指標(biāo)和主觀感受的模糊表達(dá)結(jié)合起來，為定量化描述室內(nèi)空氣質(zhì)量的優(yōu)劣奠定了理論基礎(chǔ)。

3 室內(nèi)空氣質(zhì)量的研究方法

由于室內(nèi)空氣質(zhì)量研究是20世紀(jì)末期才逐步發(fā)展起來的，屬于新興學(xué)科。但是隨著室內(nèi)空氣質(zhì)量得到人們的逐步重視，各相關(guān)學(xué)科的科研工作者都表現(xiàn)出了對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量濃厚的興趣。在室內(nèi)空氣質(zhì)量逐步發(fā)展的過程中，逐漸初步形成了如下幾個(gè)研究方法。

3.1 室內(nèi)污染物的檢測(cè)

隨著建筑工業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用于建筑行業(yè)的材料類型也逐步多樣化，并且更新?lián)Q代較快。另一方面，室內(nèi)空氣脫離不了其所處的大氣環(huán)境，大氣環(huán)境與室內(nèi)環(huán)境內(nèi)的污染物關(guān)系密切。下面將從各類污染物的分類、來源、危害、檢測(cè)方法等方面進(jìn)行闡述[2]。

3.1.1 甲醛

甲醛是一種來源廣泛的空氣污染物。甲醛在化學(xué)工業(yè)上主要用途是生產(chǎn)樹脂，例如脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂等。這些各類樹脂往往用于建筑材料及建筑施工中的粘合劑，常見于各類人造板材中。我國(guó)的甲醛室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為0.08 mg/m3。這些含甲醛的各類人造板用于室內(nèi)裝修后就隨著時(shí)間的推移逐步慢慢散發(fā)出來。室內(nèi)空氣中甲醛的危害屬于第一位。甲醛對(duì)人體健康的影響主要表現(xiàn)在嗅覺異常、刺激、過敏、肺功能異常、肝功能異常和免疫功能異常等。美國(guó)健康和公共事業(yè)部及公共衛(wèi)生局把甲醛列入一類致癌物，有足夠的證據(jù)表明甲醛可引起鼻咽癌、鼻腔癌、鼻竇癌和白血病。甲醛的主要檢測(cè)分析方法有：AHMT 分光光度法、酚試劑分光光度法、氣相色譜法、乙酰丙酮分光光度法、電化學(xué)傳感器法等。

3.1.2 氨

建筑施工過程中混凝土中加入含氨的尿素，可以加速混凝土凝固，在冬季還可以做防凍劑。各種人造板材的粘合劑中也含有氨。各種油漆和家具涂料中的增白劑也含有氨。這些建筑材料中的氨可以通過緩慢釋放進(jìn)入室內(nèi)，從而造成室內(nèi)環(huán)境污染。氨屬于低毒類堿性物質(zhì)。人類對(duì)氨的嗅覺閾值為0.5～1.0 mg/m3?？諝庵械陌睙o色，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)才會(huì)感覺到刺激氣味?？諝庵械陌睂?duì)人體的影響主要表現(xiàn)在肺功能衰退、嗅覺敏感性降低、心血管疾病、胃腸道疾病等方面。氨的測(cè)定方法主要采用化學(xué)測(cè)定法，主要有：納氏試劑比色法、靛酚藍(lán)比色法、亞硝酸鹽比色法等。

3.1.3 顆粒物

隨著近年霧霾的出現(xiàn)，顆粒物才逐步引起人們的重視。顆粒物是指懸浮于空氣中的細(xì)小顆粒。室內(nèi)的顆粒物可能來自于室外大氣污染，也可能來自于室內(nèi)污染源。室外大氣污染中的顆粒物可能來自于工業(yè)排放、交通尾氣等。室內(nèi)污染源比如裝飾材料、香煙煙霧、燃煤取暖、烹調(diào)等?？諝庵械奈廴绢w粒會(huì)增加人們患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)增加患心臟病的風(fēng)險(xiǎn)。顆粒物的主要測(cè)量方法有：重量法、光散射法、光度測(cè)定法、粒子計(jì)算法。

3.2 室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)

室內(nèi)空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)是一個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜的工作，受到各種因素的影響。比如人的主觀感受和喜好、個(gè)人健康狀況、國(guó)家或地方法律法規(guī)、民族生活習(xí)慣等。在進(jìn)行室內(nèi)空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)盡可能做到客觀、公正、權(quán)威。

目前室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)主要有主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)[3～5]。

主觀評(píng)價(jià)是根據(jù)人自身的切身感受，發(fā)放調(diào)查問卷，然后對(duì)調(diào)查問卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理的一種研究方法。丹麥的科學(xué)家Fanger在1998年用單位計(jì)量的主觀綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)：olf和pol。1olf表示一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人散發(fā)出污染物的量，其他污染源也可以標(biāo)準(zhǔn)人為基準(zhǔn)進(jìn)行定量表示。1pol是指在10L/s未被污染的空氣通風(fēng)條件下，由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人所引起的空氣污染。

客觀評(píng)價(jià)方法則側(cè)重于某一項(xiàng)污染物或某一項(xiàng)人體舒適性指標(biāo)，以此來反映室內(nèi)空氣的污染質(zhì)量、污染程度以及人體舒適性程度?？梢赃x作為客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)有：二氧化碳可以反映室內(nèi)人員呼吸代謝物指標(biāo)；甲醛或有機(jī)揮發(fā)物可以作為室內(nèi)建筑裝飾材料的污染；風(fēng)速可以反映室內(nèi)壓力梯度大小的指標(biāo)，一般為0.2～0.3 m/s；濕度和溫度也是重要的反映室內(nèi)空氣質(zhì)量或舒適性的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.3 數(shù)值模擬

室內(nèi)空氣環(huán)境的形成從本質(zhì)上說是室內(nèi)復(fù)雜的流動(dòng)與熱/污染物傳輸?shù)幕旌线^程，即空氣對(duì)流傳熱傳質(zhì)過程[6,7]。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)結(jié)合的日益緊密，逐步形成了計(jì)算流體力學(xué)，即數(shù)值模擬方法。數(shù)值模擬方法逐步在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，在室內(nèi)空氣質(zhì)量的研究中亦是如此，逐步成為人們認(rèn)識(shí)與評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣質(zhì)量主要的手段和工具。數(shù)值模擬基于N-S方程的數(shù)值求解，和湍流方程、傳熱方程、組分輸運(yùn)方程等聯(lián)合求解，可以得到更加全面的室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)。比如求解區(qū)域內(nèi)任何點(diǎn)的空氣流速、溫度與污染物濃度。得到上述各反映空氣質(zhì)量的參數(shù)以后，再與各室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、人體舒適性標(biāo)準(zhǔn)比較，就可以結(jié)合客觀的空氣質(zhì)量現(xiàn)狀和主觀的舒適性標(biāo)準(zhǔn)來綜合反映室內(nèi)的空氣質(zhì)量好壞。

4 室內(nèi)空氣質(zhì)量的改善措施

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高和污染的日益嚴(yán)重，室內(nèi)空氣質(zhì)量已經(jīng)引起國(guó)家立法部門的重視?！妒覂?nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 由國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家衛(wèi)生部、國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局聯(lián)合制定。2002年11月19日批準(zhǔn)發(fā)布，自2003年3月1日起實(shí)施?！妒覂?nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)及檢驗(yàn)方法，適用于住宅和辦公建筑，其它室內(nèi)環(huán)境可參照?qǐng)?zhí)行。

國(guó)家已經(jīng)從立法層面促使改善空氣質(zhì)量，具體對(duì)于我國(guó)今后室內(nèi)空氣質(zhì)量的改善可以從以下幾方面著手。

4.1 強(qiáng)化室內(nèi)通風(fēng)

如前所述，室內(nèi)的污染源主要包括建筑裝飾材料、人體代謝物。雖然室外也存在大氣污染，但是由于室內(nèi)容量相對(duì)較小，研究表明室內(nèi)污染物是室外污染物水平的2.5倍。因此在建筑物設(shè)計(jì)的時(shí)候充分利用自然對(duì)流，在日常生活中增強(qiáng)人們的通風(fēng)意識(shí)，是最經(jīng)濟(jì)有效的改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的方法。在有空調(diào)設(shè)施的公共建筑物內(nèi)，應(yīng)該適當(dāng)加大新風(fēng)換氣量和強(qiáng)度。

4.2 加強(qiáng)檢測(cè)分析技術(shù)研究

目前大多數(shù)的室內(nèi)空氣污染物的濃度都不能實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，一般都需要現(xiàn)場(chǎng)取樣，然后送專門的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析。一方面由于取樣數(shù)量的限制，可能并不具備典型性；另外在樣品送往實(shí)驗(yàn)室的過程中可能會(huì)發(fā)生泄漏、時(shí)效性失真等。因此應(yīng)該加強(qiáng)檢測(cè)分析技術(shù)研究，這樣就可以得到現(xiàn)場(chǎng)的連續(xù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，多點(diǎn)布設(shè)檢測(cè)點(diǎn)，得到室內(nèi)污染物的分布，可以為相關(guān)科研工作奠定更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 建筑裝飾材料的綠色環(huán)保工作

這是從室內(nèi)污染源的角度來考慮的。基于當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，制定更加嚴(yán)格的建筑裝飾材料標(biāo)準(zhǔn)和建立建筑材料準(zhǔn)入機(jī)制，只有符合一定標(biāo)準(zhǔn)的材料才能生產(chǎn)、才能用于建筑裝飾材料。

4.4 加強(qiáng)大氣污染防治工作

如前所述，室內(nèi)污染物是室外污染物水平的2.5倍。如果室外的污染物水平能有更大程度的降低，只需要少量的新風(fēng)就可以更大地降低室內(nèi)污染物水平。大氣污染防治工作，不僅關(guān)系到室內(nèi)空氣質(zhì)量的問題，也關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展和全民族健康的問題。

4.5 室內(nèi)污染治理

室內(nèi)污染治理屬于事后處理辦法。常用的方法有甲醛清除劑、光觸媒、生物觸媒、活性炭等。這些方法中有些屬于把室內(nèi)污染物轉(zhuǎn)化為非污染物；有些是把污染物吸附，然后再放置到室外經(jīng)過陽光照射等作用揮發(fā)出來。

另外，有些綠色植物也具有吸收空氣中污染物、殺菌吸塵的功能。吊蘭可以吸收空氣中有害的化學(xué)物質(zhì)，1盆吊蘭，24 h內(nèi)，可將室內(nèi)的一氧化碳，過氧化氮及其它揮發(fā)性有害氣體，吸收干凈。仙人掌可以吸收二氧化碳，釋放氧氣?；⑽蔡m稱為天然的清道夫，一盆虎尾蘭可吸收10 m2左右房間內(nèi)80%以上多種有害氣體，兩盆虎尾蘭基本上可使一般居室內(nèi)空氣完全凈化；虎尾蘭白天還可以釋放出大量的氧氣?？梢?，綠色植物在室內(nèi)不但可以美化環(huán)境，改善人們的生活感受；還可以凈化室內(nèi)空氣。

5 結(jié)語

室內(nèi)空氣質(zhì)量與人們的生活息息相關(guān)。從科學(xué)的角度，應(yīng)該增加室內(nèi)空氣質(zhì)量相關(guān)研究領(lǐng)域的科研投入，推動(dòng)該研究領(lǐng)域的快速發(fā)展。并加強(qiáng)學(xué)術(shù)成果的交流和推廣，使科技成果盡快發(fā)揮其作用。從國(guó)家的的角度，應(yīng)該加強(qiáng)立法，包括室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面的立法和相關(guān)建筑裝飾材料生產(chǎn)應(yīng)用方面的立法。從大眾的角度，應(yīng)該增強(qiáng)加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)換氣意識(shí)，多擺放有用綠色植物，盡自己能力改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。

[1]但德忠，方 正，譚和平.我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量與評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展[J].中國(guó)測(cè)試，2005，31(5)：115～120.

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Research Methods and ImprovementMeasures of Indoor Air Quality

Yu Zhuoqi1, Liu Zhiming2, Chen Xiping3

(1.NO. 1MiddleSchoolofZhengzhou,Zhengzhou,Henan450007,China;2.HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou,Henan451191,China;3.CentralSouthUniversityInstituteCo.Ltd,Zhengzhou,Henan450011,China)

Definition of indoor air quality was introduced, research methodology of indoor air quality and its status were reviewed, mainly including detection of indoor air pollutants, air quality evaluation and numerical simulation.Some suggestions and measures to improve indoor air quality were presented in this paper.

indoor environment; indoor pollution; air quality

2016-08-22

余卓琪(1999—)，女，鄭州市第一中學(xué)學(xué)生。

X82

A

1674-9944(2016)18-0094-03