鄒 淼

(成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司西安分公司,陜西 西安 710054)

0 引言

隨著建筑裝修行業(yè)的蓬勃發(fā)展，新型材料層出不窮，新型材料具有裝飾性強(qiáng)，靈活性好，容易清潔，造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。但其中所含總揮發(fā)性有機(jī)化合物TVOC(以下簡(jiǎn)稱TVOC)是室內(nèi)空氣質(zhì)量的主要污染源頭之一，普遍存在于家裝材料中，如刨花板、膠合板、油漆、家具、清潔劑等。TVOC是一種具有毒性、散發(fā)刺激性氣味的氣體，對(duì)人體有不小的危害。所以，對(duì)于環(huán)境內(nèi)TVOC濃度的監(jiān)測(cè)和防治去除措施的研究是刻不容緩的。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是依靠傳感器，通過(guò)傳感器收集信息，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)匯總分析，將信息交互至用戶控制使用系統(tǒng)，經(jīng)處理展現(xiàn)給用戶。對(duì)于大氣監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改善了傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠?qū)?shí)時(shí)大氣濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控，對(duì)信息自動(dòng)化處理，大大提高了事件處理效率，可操作性強(qiáng)，可靠性高，還可以根據(jù)需要設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)、預(yù)測(cè)系統(tǒng)，使人們的生產(chǎn)生活更加智能化、可視化。

1 建筑裝飾材料釋放TVOC濃度的調(diào)查與分析

調(diào)查主要取樣對(duì)象為新生產(chǎn)的建筑板材或是新裝修的民用住宅，取樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)和位置按照國(guó)家和行業(yè)要求的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

根據(jù)西安市環(huán)境監(jiān)測(cè)站采用光離子化檢測(cè)法檢測(cè)污染物的總量，TVOC屬于紫外光源輻射下的氣體，進(jìn)入檢測(cè)器后除氣體中的基本成分之外，大部分有機(jī)物和無(wú)機(jī)物被電離。光離子化技術(shù)作用下，離子能夠重新復(fù)合為原來(lái)的氣體和蒸汽，從而被檢測(cè)出含量，該儀器類似于一臺(tái)便攜式的色譜，對(duì)污染氣體敏感度高，也就是說(shuō)當(dāng)TVOC濃度含量很低時(shí)，亦可以檢測(cè)出具體數(shù)值高。在2010年—2015年這6年內(nèi)共抽查超過(guò)1 300個(gè)批次，共計(jì)8 000余個(gè)空氣樣本，TVOC樣本1 332個(gè)，檢測(cè)數(shù)量顯示[1]，在這6年內(nèi)新裝修的住宅中，TVOC的超標(biāo)率平均值為70.1%，峰值是在2014年達(dá)到78.6%；甲醛的超標(biāo)倍數(shù)平均值為1.69倍，峰值是在2010年高達(dá)2.42倍。2010年的TVOC濃度超標(biāo)率為60.0%，2011年為68.7%，2012年為67.4%，2013年為78.1%，2015年為67.6%，2016年為70.1%。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的TVOC監(jiān)測(cè)

傳統(tǒng)的TVOC濃度監(jiān)測(cè)主要是依靠環(huán)境艙或者是光離子化檢測(cè)法、氣相色譜儀進(jìn)行，這些方法適用性強(qiáng)，靈敏度較高，但操作設(shè)備較多，檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)。而利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以較好的解決上述問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)對(duì)外界環(huán)境的感知，將信息進(jìn)行收集和處理分析，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境與環(huán)境、人與環(huán)境之間的信息交互和通信。

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用也取得了較大的進(jìn)展，如智能建筑、智能家電、環(huán)境監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、大氣監(jiān)測(cè)、水位監(jiān)測(cè)、污染源監(jiān)測(cè)等。而本文所提到的關(guān)于空氣中TVOC濃度含量的監(jiān)測(cè)可以用到物聯(lián)網(wǎng)大氣監(jiān)測(cè)技術(shù)。

2012年河南師范大學(xué)相關(guān)研究人員[2]，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)做了較為完善的互聯(lián)系統(tǒng)，其中包含檢測(cè)系統(tǒng)、預(yù)測(cè)系統(tǒng)。由于要測(cè)量環(huán)境中的TVOC污染需要設(shè)置大量的測(cè)點(diǎn)，而用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行分析速度較慢，而且只能得出濃度數(shù)值不能做出量化評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)污染等級(jí)。研究人員運(yùn)用聚類分析的方法，從大量數(shù)據(jù)中挖掘出有效的位點(diǎn)，將所有要分析的有效監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息進(jìn)行聚集匯總，推算出中心點(diǎn)，也就是類似于監(jiān)測(cè)點(diǎn)濃度平均值的概念，然后設(shè)置污染等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，以平均值為該環(huán)境區(qū)域的代表，對(duì)平均值的濃度進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到該區(qū)域TVOC污染物的污染評(píng)價(jià)等級(jí)。同時(shí)還可以將歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄留存，運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，建立合理的污染濃度預(yù)測(cè)模型。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)該區(qū)域TVOC污染物在某時(shí)段的污染程度，提前做好預(yù)防措施。在系統(tǒng)的設(shè)置中，報(bào)警系統(tǒng)可采用GIS技術(shù)進(jìn)行衛(wèi)星定位和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及管理，制作GIS地圖，可將超過(guò)限值的監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置為警示色進(jìn)行標(biāo)記，并在相應(yīng)位置顯示該點(diǎn)的詳細(xì)信息，如超標(biāo)倍數(shù)、測(cè)點(diǎn)位置等。為了更好的監(jiān)測(cè)污染物的濃度，還可以設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，將污染地實(shí)時(shí)情況視頻上傳至總服務(wù)器平臺(tái)，相關(guān)技術(shù)人員可根據(jù)可視化信息更加準(zhǔn)確及時(shí)的與污染地建立連接進(jìn)行應(yīng)急處理。

3 TVOC的防治措施

由上述三項(xiàng)調(diào)查研究顯示，環(huán)境中TVOC濃度的超標(biāo)率和超標(biāo)倍數(shù)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)比較嚴(yán)重的狀態(tài)，必須及時(shí)采取措施加以防止，以保證人體的健康。

3.1 自然通風(fēng)

2015年西安建筑科技大學(xué)相關(guān)研究人員[3]，對(duì)自然通風(fēng)下環(huán)境內(nèi)TVOC濃度的降低情況做了調(diào)查研究。實(shí)驗(yàn)選取西安高層住宅4戶，天津高層住宅21戶，對(duì)象均為裝修后一個(gè)月內(nèi)的住宅，樓層分布有差異，建筑裝飾材料主要以板式家具和涂料涂飾。由于檢測(cè)期為秋冬季節(jié)，房間已經(jīng)開始供暖，處于封閉狀態(tài)，也就是說(shuō)房屋在測(cè)試時(shí)符合國(guó)家測(cè)試要求，可直接檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)顯示，住宅起居室的TVOC濃度平均值為1.09 mg/m3，超標(biāo)倍數(shù)2.18倍，臥室的TVOC濃度平均值為1.04 mg/m3，超標(biāo)倍數(shù)為2.08倍。而起居室TVOC濃度峰值為3.9 mg/m3，超標(biāo)倍數(shù)為7.8倍，臥室TVOC濃度峰值為3.8 mg/m3，超標(biāo)倍數(shù)為7.6倍。檢測(cè)完畢后打開門窗及排風(fēng)口進(jìn)行自然通風(fēng)后再次進(jìn)行室內(nèi)TVOC濃度的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，起居室和臥室的TVOC濃度都呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，起居室濃度為0.39 mg/m3，增長(zhǎng)-0.639倍，臥室濃度為0.37 mg/m3，增長(zhǎng)了-0.646倍。從數(shù)據(jù)可以看出，濃度值均已達(dá)到國(guó)家環(huán)境健康安全標(biāo)準(zhǔn)，TVOC濃度降低較為顯著。

3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)降低TVOC濃度

傳統(tǒng)的降低TVOC污染物的措施主要有自然通風(fēng)、活性炭、綠色植物等，雖然治理效果明顯，但會(huì)影響室內(nèi)居住的舒適性，如在冬季開窗通風(fēng)換氣。為了改善這一不足，提升居民的居住舒適度，可以運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和空氣凈化器結(jié)合，降低室內(nèi)TVOC的污染。

在空氣凈化器中布置空氣質(zhì)量傳感器，并設(shè)置污染濃度限值，當(dāng)室內(nèi)TVOC濃度超過(guò)限值時(shí)，數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)中匯總分析后激發(fā)控制器自動(dòng)打開空氣凈化器，并根據(jù)污染程度自動(dòng)調(diào)節(jié)去除幅度。同時(shí)住戶可以設(shè)置遠(yuǎn)程操作，遠(yuǎn)程查看戶內(nèi)空氣質(zhì)量狀態(tài)，隨時(shí)開關(guān)空氣凈化器?？諝鈨艋鞯膬艋碛谢钚蕴?、負(fù)離子、HEPA、低溫等離子體、靜電原理、光催化作用等，可以單獨(dú)制件也可以綜合制件。

根據(jù)煙臺(tái)寶源凈化有限公司[4]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在30 m3的房間內(nèi)，采用HEPA技術(shù)使空氣凈化器進(jìn)行凈化，凈化效率為64.51%，20 min內(nèi)TVOC的去除率為97.00%,60 min內(nèi)TVOC的去除率為99.32%，120 min內(nèi)TVOC的去除率為99.83%，180 min內(nèi)TVOC的去除率為99.89%，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，去除TVOC效果顯著，且隨著時(shí)間增長(zhǎng)，去除率逐漸增長(zhǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)調(diào)查與分析，環(huán)境中TVOC濃度的超標(biāo)率和超標(biāo)倍數(shù)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)比較嚴(yán)重的狀態(tài)，必須及時(shí)采取措施加以防治，以保證人體的健康。而采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠更加高效、快捷的監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)TVOC濃度，該技術(shù)應(yīng)在后續(xù)的研究中繼續(xù)拓展，使得該技術(shù)的應(yīng)用更加普及化和經(jīng)濟(jì)化。TVOC的污染可以通過(guò)傳統(tǒng)的自然通風(fēng)、活性炭、綠色植物等進(jìn)行去除，同時(shí)也可運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)與空氣凈化器結(jié)合的技術(shù)降低建材中TVOC濃度，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使人們的生產(chǎn)生活更加的智能化。