黃玉嫡 苑 翔

(北方工業(yè)大學(xué)，北京 100144)

室內(nèi)PM2.5污染控制的現(xiàn)狀及發(fā)展

黃玉嫡 苑 翔

(北方工業(yè)大學(xué)，北京 100144)

主要綜述了室內(nèi)PM2.5的控制濃度標(biāo)準(zhǔn)、基本組成、室內(nèi)外來(lái)源以及對(duì)于公共建筑和住宅建筑室內(nèi)PM2.5污染的控制策略，給出了室內(nèi)PM2.5污染控制策略的發(fā)展，以及目前還沒(méi)有針對(duì)已經(jīng)安裝好了的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)看是否達(dá)到治理PM2.5的效果的建議。

室內(nèi)PM2.5,集中式空調(diào)系統(tǒng),控制濃度標(biāo)準(zhǔn)

0 引言

近年來(lái)，隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)大部分地區(qū)頻現(xiàn)霧霾天氣，人們逐漸熟悉和了解可入肺顆粒物PM2.5。PM2.5是指大氣中動(dòng)力學(xué)直徑不大于2.5 μm的細(xì)顆粒物，其粒徑小，比表面積巨大，活性強(qiáng)能吸附細(xì)菌、病毒和各種有毒有害物質(zhì)，且可以很久的漂浮在大氣中，嚴(yán)重?fù)p害著室外環(huán)境和人體健康。人體的生理結(jié)構(gòu)決定了人體對(duì)PM2.5以下的細(xì)顆粒物沒(méi)有任何的過(guò)濾和阻攔能力，吸入后會(huì)引發(fā)呼吸類疾病和致癌。無(wú)論是在室外還是在室內(nèi)，人體都暴露在細(xì)顆粒物中，由于人們每天大部分時(shí)間是在建筑室內(nèi)度過(guò)的，所以室內(nèi)PM2.5濃度污染更是關(guān)乎著人體健康。且室外大環(huán)境的改善不可能輕而易舉在短時(shí)間內(nèi)成功，所以控制并治理室內(nèi)PM2.5污染是最直接避免空氣污染對(duì)人體造成傷害的措施。

1 室內(nèi)PM2.5濃度標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

1997年美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(EPA)在《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中首次提出了PM2.5濃度檢測(cè)指標(biāo)，并在2006年對(duì)其進(jìn)行更新。2005年世界衛(wèi)生組織(WHO)修訂了《空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》(AQG)，制定了準(zhǔn)則值和三個(gè)過(guò)渡期目標(biāo)值為不同發(fā)展水平的國(guó)家和地區(qū)提供了參考。2008年歐盟頒布了《關(guān)于歐洲空氣質(zhì)量及更加清潔的空氣指令》，2010年開(kāi)始實(shí)施。2002年我國(guó)制定的GB/T 18883—2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中未給出室內(nèi)PM2.5濃度標(biāo)準(zhǔn)值。2012年在修訂的GB 3095—2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中首次提出PM2.5濃度限值，將PM2.5濃度值分為一級(jí)濃度限值和二級(jí)濃度限值，該標(biāo)準(zhǔn)自2016年1月1日起在全國(guó)實(shí)施。

各國(guó)及國(guó)際組織的PM2.5具體標(biāo)準(zhǔn)值詳見(jiàn)表1。

表1 各國(guó)/國(guó)際組織的PM2.5標(biāo)準(zhǔn) μg/m3

2 室內(nèi)PM2.5的來(lái)源

2.1室外來(lái)源

PM2.5分一次微粒和二次微粒。一次微粒又分為塵土性微粒和因燃燒產(chǎn)生的碳黑(有機(jī)碳)粒子。二次微粒則主要分為由一次氣態(tài)污染物SO2,NOX和NH3等通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成的硫酸銨、硝酸銨和二次有機(jī)氣溶膠等有機(jī)物[1]。

2.1.1一次粒子排放源

在一次微粒中，塵土性微粒會(huì)在自然過(guò)程中產(chǎn)生，如風(fēng)揚(yáng)塵土、火山灰、花粉和細(xì)菌等，但主要產(chǎn)生于人類活動(dòng)，如道路、建筑施工及農(nóng)業(yè)所產(chǎn)生的揚(yáng)塵和工業(yè)粉塵等；有機(jī)碳粒子主要來(lái)源于柴油機(jī)動(dòng)車、煤和石油在內(nèi)的化石燃料燃燒、垃圾焚燒、露天燒烤、生物質(zhì)露天焚燒等。

2.1.2二次粒子排放源

產(chǎn)生硫酸銨和硝酸銨的一次氣態(tài)污染物SO2主要來(lái)源于燃煤、燃油鍋爐，NOX主要來(lái)源于鍋爐與機(jī)動(dòng)車，NH3主要來(lái)源于控制NOX的鍋爐以及生產(chǎn)化肥的工廠和冷凍車間。

室外的PM2.5可以通過(guò)門(mén)窗等縫隙滲入室內(nèi)，在通風(fēng)的時(shí)候也會(huì)滲入室內(nèi)。室外PM2.5污染占室內(nèi)PM2.5濃度的54%～96%[2]。室外的氣象條件也會(huì)影響室內(nèi)PM2.5的濃度，靜穩(wěn)特殊的天氣條件會(huì)減弱大氣中PM2.5的輸送和擴(kuò)散能力，從而使得室外的PM2.5濃度增加[3]。

2.2室內(nèi)來(lái)源

燃料燃燒。不同燃料在燃燒過(guò)程中會(huì)不同程度的釋放出PM2.5。郭冬梅等人[4]研究相同條件下分別使用天然氣、液化氣和蜂窩煤3種燃料廚房的PM2.5污染水平，結(jié)果顯示PM2.5濃度水平依次為蜂窩煤>液化氣>天然氣。程鴻等人[5]研究表明在使用燃料前后，室內(nèi)PM2.5都處在相對(duì)較低水平，但使用木材和液化氣為燃料做飯時(shí)室內(nèi)PM2.5濃度可分別達(dá)到212 μg/m3及71 μg/m3，用蜂窩煤取暖時(shí)室內(nèi)PM2.5濃度可高達(dá)200 μg/m3。

吸煙。吸煙會(huì)產(chǎn)生大量的細(xì)小顆粒物。陳添等人[6]研究表明，在10 m3的室內(nèi)吸一支煙會(huì)使其室內(nèi)的PM2.5濃度平均增加1.0 mg/m3，最大增加1.7 mg/m3。吸煙不僅有害健康，更是能顯著增加室內(nèi)空氣中PM2.5的濃度，所以請(qǐng)盡量少吸煙。

蚊香。夏季室內(nèi)燃點(diǎn)的盤(pán)式蚊香是室內(nèi)PM2.5的重要來(lái)源，點(diǎn)燃一圈蚊香所產(chǎn)生的PM2.5濃度是室內(nèi)PM2.5濃度限值的8.3倍[7]，且在門(mén)窗關(guān)閉的環(huán)境下，蚊香熄滅8 h后室內(nèi)的PM2.5質(zhì)量濃度才能回到初始水平[8]。朱春等人[9]研究發(fā)現(xiàn)房間在正常通風(fēng)條件下，使用盤(pán)式固體蚊香散發(fā)的PM2.5的量約為液體電蚊香散發(fā)量的10倍、片型電蚊香散發(fā)量的5倍且超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)近3.2倍，達(dá)到重度污染水平；如若在關(guān)閉門(mén)窗的條件下，室內(nèi)PM2.5會(huì)達(dá)到嚴(yán)重污染水平。由此可見(jiàn)，人們不宜過(guò)久停留在蚊香使用環(huán)境中，尤其盤(pán)式蚊香，建議夏季在點(diǎn)蚊香時(shí)應(yīng)及時(shí)通風(fēng)。

清掃。不同清掃條件下室內(nèi)PM2.5濃度變化很大。桂鋒等人[10]為了研究不同的清掃方式對(duì)室內(nèi)PM2.5污染水平的影響，對(duì)辦公室分別進(jìn)行干掃、通風(fēng)干掃和濕掃，結(jié)果表明，這三種清掃方式實(shí)驗(yàn)組中PM2.5質(zhì)量濃度達(dá)到的最大值依次為391.5 μg/m3,286.3 μg/m3和155.3 μg/m3，所以建議應(yīng)盡可能的在通風(fēng)條件下進(jìn)行濕掃。

室內(nèi)污染源所產(chǎn)生的PM2.5具有短暫性、間歇性及濃度范圍波動(dòng)大等特征[11]。

3 室內(nèi)PM2.5的控制策略

3.1公共建筑室內(nèi)PM2.5污染控制策略

對(duì)于具有集中式空調(diào)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)的公共建筑，設(shè)置空氣處理設(shè)備如靜電除塵裝置且提高空調(diào)系統(tǒng)的各級(jí)過(guò)濾器效率是降低室內(nèi)PM2.5濃度的主要技術(shù)措施。

曹國(guó)慶等人[12]研究表明對(duì)于集中式空調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)中沒(méi)有設(shè)置回風(fēng)過(guò)濾器時(shí)，建議系統(tǒng)的新風(fēng)過(guò)濾器至少使用G4級(jí)過(guò)濾器，主過(guò)濾器至少使用F7級(jí)過(guò)濾器；對(duì)于風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)機(jī)盤(pán)管上無(wú)法設(shè)置過(guò)濾器時(shí)，建議新風(fēng)過(guò)濾器級(jí)別不宜低于F8，當(dāng)室內(nèi)無(wú)新風(fēng)送入時(shí)，建議加裝不低于M6級(jí)別的空氣過(guò)濾器，如若無(wú)法加裝，則應(yīng)安裝空氣凈化器。

王清勤等人[13]提出了符合設(shè)計(jì)習(xí)慣的建筑室內(nèi)PM2.5控制設(shè)計(jì)計(jì)算方法，即將單位時(shí)間內(nèi)室內(nèi)PM2.5獲得量定義為PM2.5負(fù)荷，建立室內(nèi)PM2.5獲得的總負(fù)荷等于空氣處理設(shè)備PM2.5總?cè)コ芰榛A(chǔ)理論的平衡方程，其中室內(nèi)PM2.5獲得的總負(fù)荷包括滲入室內(nèi)的滲透負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷和室內(nèi)污染源所釋放的負(fù)荷。

王陽(yáng)[14]通過(guò)研究普通辦公樓的實(shí)際設(shè)備情況和人員習(xí)慣，設(shè)計(jì)了三種治理室內(nèi)PM2.5污染的方案，選擇最具代表性的室外污染工況，進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，最終找到了適用于辦公樓室內(nèi)PM2.5污染控制治理的方案。即結(jié)合室內(nèi)循環(huán)處理設(shè)置PM2.5新風(fēng)處理系統(tǒng)：在辦公區(qū)域設(shè)置新風(fēng)PM2.5處理裝置，并加設(shè)內(nèi)循環(huán)式PM2.5處理機(jī)組；新風(fēng)量約每小時(shí)換氣1次，內(nèi)循環(huán)每小時(shí)換氣3次～5次。

3.2住宅室內(nèi)PM2.5污染控制策略

對(duì)于住宅等無(wú)集中通風(fēng)和風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)的建筑，可采用空氣凈化器降低室內(nèi)PM2.5濃度。

施珊珊等人[15]通過(guò)模擬計(jì)算北京地區(qū)的典型工況，研究不同通風(fēng)形式下住宅室內(nèi)PM2.5的濃度水平，結(jié)果表明，在冬季和過(guò)渡季，對(duì)于密封性較好的住宅，采用自然通風(fēng)且使用空氣凈化裝置和采用機(jī)械通風(fēng)都可以使室內(nèi)PM2.5濃度降到較低水平；在夏季，由于室外PM2.5的濃度較低，所以無(wú)論采用哪種通風(fēng)方式、是否使用空氣凈化器，其室內(nèi)的PM2.5濃度均處于較低水平。

因室外PM2.5可滲入室內(nèi)，所以可以通過(guò)合理提高外窗氣密性以及定期維護(hù)等，來(lái)減少室外PM2.5向室內(nèi)的滲透。此外，控制室內(nèi)PM2.5污染的室內(nèi)來(lái)源的有效途徑之一是在源頭上控制，如使用綠色建材和環(huán)保產(chǎn)品、盡量減少吸煙甚至不吸煙。還有就是開(kāi)窗通風(fēng)換氣，以及使用空氣凈化設(shè)備等。

3.3室內(nèi)PM2.5污染控制策略的發(fā)展

目前，我國(guó)尚未大力宣傳室內(nèi)PM2.5的控制策略，應(yīng)使人們有意識(shí)的去控制室內(nèi)的PM2.5污染，且知道如何有效的控制。對(duì)于公共建筑未來(lái)的室內(nèi)PM2.5污染控制策略的發(fā)展應(yīng)是普及安裝一次回風(fēng)全空氣空調(diào)系統(tǒng)且在空調(diào)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上計(jì)算出空氣處理設(shè)備所需要的過(guò)濾效率，再根據(jù)過(guò)濾效率進(jìn)行空氣過(guò)濾器的配置。粗效過(guò)濾器、中效過(guò)濾器對(duì)PM2.5的過(guò)濾效率較低，高中效過(guò)濾器對(duì)PM2.5的過(guò)濾效率約為22%，在室外污染較輕時(shí)，可以起到凈化PM2.5的作用，亞高效過(guò)濾器對(duì)PM2.5的凈化效率約為77%，可以有效的凈化PM2.5?？梢詫?duì)新風(fēng)進(jìn)行三級(jí)過(guò)濾處理，有效控制系統(tǒng)的主要污染源頭。對(duì)于住宅建筑，則盡可能的使用空氣凈化器，在室外污染較輕的情況下進(jìn)行自然通風(fēng)。然后都盡量避免室內(nèi)污染源的產(chǎn)生，如保持無(wú)煙環(huán)境、進(jìn)行濕掃等。

4 總結(jié)及建議

室內(nèi)PM2.5污染來(lái)源分為室內(nèi)源和室外源，室外源是室內(nèi)PM2.5濃度的主要來(lái)源。在進(jìn)行室內(nèi)PM2.5控制設(shè)計(jì)時(shí)，參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的要求設(shè)定PM2.5室內(nèi)設(shè)計(jì)濃度。對(duì)于公共建筑室內(nèi)PM2.5的污染控制應(yīng)在空調(diào)系統(tǒng)中安裝空氣處理設(shè)備，且提高各過(guò)濾器的過(guò)濾效率；對(duì)于住宅室內(nèi)PM2.5的污染控制應(yīng)在室外PM2.5污染水平低時(shí)及時(shí)通風(fēng)，在室外PM2.5污染水平高時(shí)關(guān)閉門(mén)窗并可能的安裝空氣凈化器。在進(jìn)行室內(nèi)PM2.5污染控制時(shí)，首先應(yīng)確定PM2.5室外設(shè)計(jì)濃度，但目前該濃度的確定沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或方法，這是待解決的問(wèn)題。室內(nèi)PM2.5控制技術(shù)在設(shè)計(jì)計(jì)算方法方面也待規(guī)范和完善。且我國(guó)目前對(duì)室內(nèi)PM2.5的控制研究多是前期理論研究，暫無(wú)對(duì)已經(jīng)安裝好了的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，看是否達(dá)到治理PM2.5的效果。

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PresentsituationanddevelopmentofindoorPM2.5pollutioncontrol

HuangYudiYuanXiang

(NorthChinaUniversityofTechnology,Beijing100144,China)

This paper summarizes the indoor PM2.5 concentration control standard, basic composition, indoor and outdoor sources and control strategies for indoor PM2.5 pollution in public buildings and residential buildings, given the development of indoor PM2.5 pollution control strategy, and that there is no monitoring whether to control the effect of PM2.5 in the air-conditioning system has been set up.

indoor PM2.5, centralized air conditioning system, control concentration standard

X506

A

1009-6825(2017)27-0156-03

2017-07-16

黃玉嫡(1993- )，女，在讀碩士