陽曉燕, 溫 勃， 孔 建， 阮鴻潔， 王 秦*, 徐東群

1.中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與人群健康重點(diǎn)實驗室， 中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所， 北京 100021 2.北京大學(xué)兒童青少年衛(wèi)生研究所， 北京 100191

我國大氣污染一直受到國內(nèi)外的高度關(guān)注. 2012年以來，我國實施了一系列大氣污染治理措施，據(jù)2014—2019年《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》顯示，2013—2018年，全國可吸入顆粒物(PM10)年均濃度從118 μgm3降至71 μgm3，細(xì)顆粒物(PM2.5)年均濃度從72 μgm3降至39 μgm3，在空氣質(zhì)量改善方面取得了良好的效果. 但2019年P(guān)M10和PM2.5年均濃度較世界衛(wèi)生組織(WHO)指導(dǎo)值分別高出51 μgm3和29 μgm3，以PM10和PM2.5為首要污染物的超標(biāo)天數(shù)分別占總天數(shù)的8.9%和42.9%. 2015—2019年秋冬季，京津冀及周邊地區(qū)甚至出現(xiàn)過2次持續(xù)4 d以上的PM2.5爆發(fā)式重污染天氣，期間PM2.5日均濃度超過400 μgm3[1]，大氣污染治理任重道遠(yuǎn).

流行病學(xué)資料顯示，PM10、PM2.5和超細(xì)顆粒物(PM1)與多種呼吸系統(tǒng)疾病(如哮喘等)均有確切的關(guān)聯(lián)[2-6]. 小學(xué)生是空氣污染的敏感人群，其肺部發(fā)育不成熟、呼吸速率快，較成人更易受顆粒物的影響. 已有研究證實，大氣顆粒物尤其是PM2.5與兒童哮喘、久咳、肺炎、支氣管炎、鼻炎、上呼吸道感染和下呼吸道感染都有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)[7-11]，因此顆粒物的健康危害不容忽視. 小學(xué)生大部分時間在教室、居室等室內(nèi)環(huán)境度過，在重污染天氣發(fā)生時，顆粒物可滲透入室內(nèi)，再加上教室等室內(nèi)環(huán)境人員密集、活動頻繁、空間相對密閉，小學(xué)生的個體暴露濃度可能高于室外濃度. 而小學(xué)生由于肺部發(fā)育不成熟，受到的健康危害可能比預(yù)期更高. 在短期內(nèi)無法徹底解決空氣污染的情況下，采取便捷、科學(xué)、有效的防護(hù)措施，降低小學(xué)生健康危害尤為重要.

個體防護(hù)措施有多種，如口罩、中央空調(diào)、空氣凈化器等，其中空氣凈化器是室內(nèi)除霾的措施之一. 目前市場上銷售的空氣凈化器種類繁多，包括靜電式、過濾式、復(fù)合式等[12-13]. 大部分過濾材料采用的是纖維過濾技術(shù)，其原理是采用致密的纖維材料過濾含顆粒物的空氣，其致密的網(wǎng)狀支撐結(jié)構(gòu)和曲折的孔道在攔截顆粒物的同時也可使空氣順利通過[14]. 有研究對6種不同凈化材料〔HEPA (high efficiency particle air filter，高效空氣過濾器)、初效過濾棉、耐高溫玻璃纖維、不銹鋼篩網(wǎng)、防霧霾納米紗窗和靜電棉〕的凈化能力進(jìn)行了對比分析，發(fā)現(xiàn)HEPA為多層玻璃纖維結(jié)構(gòu)，纖維分布密集、網(wǎng)孔小，具有最好的凈化效能[14]；Singer等[15]在同一試驗條件下比較了不同凈化原理的空氣凈化器對室內(nèi)PM2.5的去除效果，結(jié)果顯示，HEPA和靜電除塵對PM2.5的去除效果(>90%)最為理想. 雖然HEPA去除室內(nèi)顆粒物的效率受到顆粒物大小、濃度、理化性質(zhì)以及過濾材料壽命、室內(nèi)空氣流動等因素的影響，但使用HEPA過濾依然可有效去除室內(nèi)顆粒物[16-18].

已有研究顯示，使用HEPA濾芯的空氣凈化器可有效降低室內(nèi)PM的濃度，如CHEN等[19]研究發(fā)現(xiàn)，使用HEPA空氣凈化器可使室內(nèi)PM2.5濃度從(96.2±25.8)μgm3降至(41.3±17.6)μgm3；在韓國首爾10所兒童保育中心的關(guān)于空氣凈化器使用效果的研究報道顯示，使用HEPA空氣凈化器后室內(nèi)PM2.5濃度由(39.9±4.0)μgm3降至(5.6±2.7)μgm3，而PM10濃度由(81.3±9.2)μgm3降至(15.0±2.5)μgm3[20]. 為使研究結(jié)論更具可比信，有研究使用隨機(jī)雙盲交叉干預(yù)試驗，在住宅、辦公室、寢室、教室等室內(nèi)交叉放置有HEPA和無HEPA的空氣凈化器，干預(yù)時長從48 h到1年不等，對比兩種條件下室內(nèi)PM2.5濃度，發(fā)現(xiàn)使用HEPA空氣凈化器可使室內(nèi)PM2.5濃度降低43.7%～81.0%[21-25].

但現(xiàn)有研究存在以下問題：①有關(guān)空氣凈化器凈化效果的研究多數(shù)要求關(guān)閉門窗或在測試艙中進(jìn)行，凈化率普遍較高. ②大部分研究涉及住宅、辦公室等場所，而在學(xué)校教室等場所開展的空氣凈化器凈化效果研究較少. 學(xué)校教室人員密集，有研究顯示，非上課時間使用凈化設(shè)備可以有效降低室內(nèi)的顆粒物濃度，而在上課期間的凈化效率則出現(xiàn)下降，說明學(xué)生活動可能對凈化效果的影響較大[26]. ③大部分研究僅關(guān)注空氣凈化器對某種粒徑顆粒物(如PM2.5)的凈化效果[19,27-30]，而對與之相關(guān)性較大的PM10和PM1的凈化效果評估較少，PM10基線濃度較PM2.5高，而PM1健康危害較PM2.5大，空氣凈化器在凈化PM2.5的同時能否凈化PM10和PM1，其凈化效果如何，還有待研究. 因此，在顆粒物污染仍較為嚴(yán)重的情況下，有必要在小學(xué)生正常學(xué)習(xí)狀態(tài)下，在學(xué)校開展不同顆粒物不同暴露濃度下空氣凈化器的凈化效果研究.

該研究采用交叉干預(yù)研究設(shè)計，選擇北京市某區(qū)一個未安裝新風(fēng)系統(tǒng)和空氣凈化器的全寄宿學(xué)校，在教室和寢室分組放置有HEPA或無HEPA的空氣凈化器，監(jiān)測室內(nèi)顆粒物(PM10、PM2.5、PM1)濃度，評估空氣凈化器的凈化效果；分析不同室外污染條件下影響室內(nèi)顆粒物濃度的因素，探討凈化效果的影響因素，為空氣凈化器的使用條件提供依據(jù). 為了解學(xué)生正常學(xué)習(xí)和生活時空氣凈化器的實際凈化效果，該研究要求至少在學(xué)生進(jìn)入教室或?qū)嬍仪? h開啟空氣凈化器，直至學(xué)生離開，但不強(qiáng)調(diào)門窗開關(guān)的狀態(tài)，不干擾學(xué)生正常學(xué)習(xí)和生活. 另外，該研究在監(jiān)測室內(nèi)和室外PM2.5的同時還監(jiān)測PM10和PM1的濃度，可評估空氣凈化器對PM2.5、PM10和PM1的凈化效果. 由于選擇交叉干預(yù)設(shè)計，避免了室外污染濃度不一、室內(nèi)人員和室內(nèi)環(huán)境不一致對凈化效果的影響，結(jié)果較常規(guī)研究更符合實際情況，可信度更高，可為學(xué)校合理使用空氣凈化器提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 空氣凈化器的選擇

1.2 空氣凈化器的干預(yù)試驗

2019年3—4月，選擇北京市某區(qū)一個未安裝新風(fēng)系統(tǒng)和空氣凈化器的全寄宿學(xué)校的四、五年級學(xué)生所在的班級和寢室，開展空氣凈化器凈化效果的研究. 四、五年級分別位于教學(xué)樓的3層和4層，按年級及其所在樓層分為2組，其中4(1)班和5(1)班為A組，4(2)班和5(2)班為B組，所有教室面積均為60 m2，所有寢室面積均為20 m2(陽臺除外)，研究期間教室和寢室保持學(xué)生正常的學(xué)習(xí)和生活狀態(tài)，記錄門窗開關(guān)的時間和狀態(tài).

大氣PM2.5和PM10的日均濃度，收集自距學(xué)校直線距離4.7 km的環(huán)保監(jiān)測站點(diǎn)每日小時濃度數(shù)據(jù). 選擇至少連續(xù)2 d的PM2.5日均濃度>75 μgm3的天氣進(jìn)行空氣凈化器交叉干預(yù). 第1階段，A組教室和對應(yīng)寢室放置有HEPA的空氣凈化器，B組教室和寢室放置去除了HEPA的空氣凈化器，連續(xù)干預(yù)4 d，經(jīng)過1個月洗脫期后，兩組交換放置空氣凈化器，進(jìn)行第2階段的干預(yù)研究. 空氣凈化器放置于室內(nèi)的中央位置，遠(yuǎn)離窗戶和門. 在研究期間，教室內(nèi)空氣凈化器于上課前1 h開啟，直至全天課程結(jié)束；寢室內(nèi)空氣凈化器在學(xué)生回寢室前1 h開啟，直至第2天學(xué)生離開寢室.

1.3 顆粒物濃度監(jiān)測

根據(jù)筆者所在課題組前期研究結(jié)果，選擇同一品牌國產(chǎn)顆粒物直讀儀，該直讀儀可同時讀取PM10、PM2.5、PM1的濃度，在空氣凈化器干預(yù)期間，分別放置在操場、教室和學(xué)生寢室. 同一地點(diǎn)至少有3臺直讀儀同時讀取數(shù)據(jù)，每臺儀器重復(fù)讀取3次，按照學(xué)生作息時間表，各時間段在干預(yù)組室內(nèi)、非干預(yù)組室內(nèi)和室外同時讀取一次數(shù)據(jù)，晚上就寢后測定3次數(shù)據(jù)(21：30、24：00和翌日06：30)，計算時間段內(nèi)平均值并記錄.

1.4 統(tǒng)計方法

采用Excel表錄入數(shù)據(jù)，將研究期內(nèi)室外顆粒物的濃度按照GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》分級，其中PM1參照PM2.5標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級，計算每一級別同時間段干預(yù)組(有HEPA的空氣凈化器組)和非干預(yù)組(無HEPA的空氣凈化器組)的中位數(shù)濃度(M，median)、上四分位數(shù)(upper quartile，Ql)、下四分位數(shù)濃度(lower quartile，Qu)，按照式(1)計算空氣凈化器的凈化率(Pr)：

Pr=(b-a)a×100%

(1)

式中,b為干預(yù)組小時濃度，a為非干預(yù)組小時濃度. 各組濃度和凈化率均表述為M(Ql～ Qu).

用兩樣本T檢驗或秩和檢驗對比干預(yù)組和非干預(yù)組顆粒物濃度和凈化率，P<0.05表示兩樣本差異有統(tǒng)計學(xué)意義.

以室外PM2.5濃度、是否使用HEPA空氣凈化器、通風(fēng)情況和室內(nèi)人員活動為自變量，以室內(nèi)PM2.5濃度為因變量，構(gòu)建多元線性回歸模型，探討空氣凈化器凈化效果的影響因素. 其中，室外和室內(nèi)PM2.5小時平均濃度源于1 h內(nèi)該時間段在該地點(diǎn)所測數(shù)值的平均值，開門和開窗的情況指該時間段內(nèi)(一般為1 h)該教室門和窗的開關(guān)狀態(tài)，室內(nèi)有人員活動指該時間段內(nèi)有學(xué)生在該教室內(nèi)上課或活動. 模型所得關(guān)鍵指標(biāo)值β(各自變量每變化一個單位，因變量的變化幅度值)全部表述為β(95%CI)，用統(tǒng)計軟件R4.0.2和lm軟件包進(jìn)行統(tǒng)計分析.

1.5 質(zhì)量控制

所用空氣凈化器均為最新購置，現(xiàn)場干預(yù)試驗開始前拆除濾芯外包裝. 所有顆粒物直讀儀均經(jīng)過統(tǒng)一校準(zhǔn)，不同儀器讀數(shù)偏差不超過5%. 現(xiàn)場工作人員經(jīng)過統(tǒng)一培訓(xùn)，了解研究目的，并負(fù)責(zé)教室和學(xué)生寢室空氣凈化器的放置和管理，避免學(xué)生誤操作影響運(yùn)行.

2 結(jié)果與討論

2.1 干預(yù)期間顆粒物的濃度特征

以08：00為節(jié)點(diǎn)計算干預(yù)組室內(nèi)、非干預(yù)組室內(nèi)、室外和環(huán)保監(jiān)測站點(diǎn)PM10、PM2.5、PM1的日均濃度(PM1無環(huán)保監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)據(jù))，結(jié)果如圖1所示. 第一次干預(yù)時間為2019年3月18—21日，共4 d，室外PM10日均濃度分別為142.6、190.6、112.2和14.5 μgm3，PM2.5日均濃度分別為140.6、176.9、92.2和4.6 μgm3，PM1日均濃度分別為74.6、115.8、69.2和1.4 μgm3；第二次干預(yù)時間為2019年4月22—24日，共3 d，室外PM10日均濃度分別為140.3、95.3和34.2 μgm3，PM2.5日均濃度分別為109.6、91.8和25.5 μgm3，PM1日均濃度分別為86.5、64.5和14.8 μgm3. 大部分PM10和PM2.5日均濃度超過WHO過渡時期目標(biāo)-1(IT-1)和GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的二級標(biāo)準(zhǔn)限值(分別為150和75 μgm3). 整體而言，室內(nèi)、室外和環(huán)保監(jiān)測站點(diǎn)污染物濃度走勢基本一致，同時期段環(huán)保監(jiān)測站點(diǎn)污染物濃度與室外自測濃度基本一致，峰值濃度低于室外自測濃度，兩組差異無統(tǒng)計學(xué)意義；同時間段干預(yù)組室內(nèi)日均濃度，以及干預(yù)組教室和寢室7 d平均濃度均低于非干預(yù)組濃度，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(見圖1和表1)；教室內(nèi)PM10、PM2.5、PM1的7 d平均濃度均高于寢室內(nèi)濃度(見表1)，原因可能與教室內(nèi)顆粒物濃度均測于日間，而寢室內(nèi)濃度均測于夜間，日夜?jié)舛鹊牟町悓?dǎo)致了教室和寢室濃度的不同. 另外，教室內(nèi)人員密集、活動強(qiáng)度較大，而夜間學(xué)生處于休息狀態(tài)，基本無人員活動的影響，門窗處于關(guān)閉狀態(tài)，受室外濃度影響較小，導(dǎo)致寢室內(nèi)濃度低于教室內(nèi)濃度.

注： 日間08：00—21：00室內(nèi)污染物濃度源于各組教室內(nèi)濃度平均值； 夜間21：00—翌日08：00室內(nèi)濃度均來自于各組寢室內(nèi)濃度平均值.圖1 室內(nèi)和室外PM1、PM2.5、PM10的日均濃度情況Fig.1 Indoor and outdoor daily average concentrations of PM1, PM2.5 and PM10

項目PM2.5濃度∕(μg∕m3)PM10濃度∕(μg∕m3)PM1濃度∕(μg∕m3)MQlQuMQlQuMQlQu干預(yù)組 教室寢室合計非干預(yù)組 教室寢室合計室外28.511.971.560.030.073.032.51.041.525.05.546.555.013.960.027.51.440.037.05.574.058.017.066.630.51.041.562.3*10.5100.592.5*56.0121.541.5*5.565.054.3*6.0101.982.0*17.599.636.5*2.561.059.0*6.0103.585.5*22.0111.939.5*1.465.073.013.0112.592.556.0111.543.62.565.0

2.2 空氣凈化器的凈化效果

根據(jù)同時期測得的干預(yù)組和非干預(yù)組室內(nèi)顆粒物濃度計算出空氣凈化器的凈化率(見表2)，發(fā)現(xiàn)室外PM2.5的7 d日均濃度為73.0 μgm3〔Ql～Qu(下同)：13.0～112.5 μgm3〕的情況下，所得凈化率為41.3%(0～53.1%). 有研究在教室、寢室、辦公室和住宅等室內(nèi)情況下使用空氣凈化器，在室外PM2.5濃度為7.1～96.2 μgm3的情況下，所得PM2.5的凈化率在39.44%～85.96%之間[31-34]，大部分高于筆者所得結(jié)果. 深入分析發(fā)現(xiàn)，已有大部分研究要求關(guān)閉門窗，限制人員進(jìn)出，甚至在理想試驗狀態(tài)下進(jìn)行檢測，從而得出較高的凈化率. 而該研究在學(xué)生正常學(xué)習(xí)和生活狀態(tài)下進(jìn)行，所得凈化率更符合實際情況. 另外，除理想的試驗狀態(tài)外，大部分研究在不同室外污染條件下進(jìn)行，且不同室內(nèi)顆粒物污染情況不一，所得該時間段顆粒物室內(nèi)和室外平均濃度比值(indoor concentrationoutdoor concentration，IO)不能準(zhǔn)確評估空氣凈化器的凈化效果[35]. 而該研究選擇了相同樓層、人數(shù)的教室和寢室，在相同污染條件下，同時進(jìn)行有HEPA濾芯和無HEPA濾芯的空氣凈化器交叉干預(yù)，可準(zhǔn)確計算出空氣凈化器的凈化率，結(jié)果可信度極高.

已有大部分研究僅關(guān)注空氣凈化器對某一種顆粒物(如PM2.5)的凈化效果，而對與之相關(guān)性極大的PM10和PM1的凈化效果評估較少. 該研究對PM2.5、PM10和PM1的凈化效果均進(jìn)行了評估. 整體而言，空氣凈化器對PM2.5的凈化率最高，為41.3%(0～53.1%)，對PM1的凈化率最低，為34.9%(9.6%～40.3%)(見表2). 有研究在一所幼兒園中，在相同條件下評估了空氣凈化器對PM2.5和PM10的凈化效果，發(fā)現(xiàn)凈化率分別為85.9%和81.5%，同樣對PM2.5的凈化效果強(qiáng)于PM10. 究其原因可能是：①與空氣凈化器的過濾材料有關(guān)，大部分空氣凈化器均按PM2.5的粒徑大小選擇過濾材料，對于PM1等粒徑較小的顆粒物難以截留；②PM10本底值較高，導(dǎo)致空氣凈化器對PM10的凈化效果低于PM2.5.

表2 空氣凈化器在教室和寢室的凈化率

該研究分別在教室和寢室放置了空氣凈化器，分別計算研究期內(nèi)共7 d教室和寢室顆粒物的凈化率，發(fā)現(xiàn)教室和寢室PM2.5的凈化率分別為45.9%(8.3%～53.1%)和50.0%(0～54.2%)，PM10的凈化率分別為35.3%(8.8%～43.4%)和40.7%(12.5%～46.9%)，PM1的凈化率分別為16.0%(6.7%～34.8%)和34.8%(9.6%～58.1%)(見表2). 對比教室和寢室顆粒物的凈化率發(fā)現(xiàn)，空氣凈化器在教室的凈化率低于寢室的凈化率. 主要原因可能是：①白天學(xué)生室內(nèi)活動頻繁，室內(nèi)人員的活動降低了空氣凈化器的凈化效果. 有研究發(fā)現(xiàn)，非上課時間使用凈化設(shè)備可有效降低教室內(nèi)的顆粒物濃度，但上課期間凈化效率卻有所下降，說明室內(nèi)人員活動對凈化設(shè)備的凈化效果影響較大[26]. ②該研究在學(xué)生正常生活和學(xué)習(xí)中進(jìn)行，課間休息時開門活動也可影響室內(nèi)顆粒物的濃度，從而降低空氣凈化器的凈化效果.

2.3 空氣凈化器在不同室外污染條件下對顆粒物的凈化效果

在正常學(xué)習(xí)和生活中，當(dāng)室外污染物濃度達(dá)到何種程度時可開啟空氣凈化器，在何種污染濃度下可達(dá)到最大的凈化效果，目前鮮有研究關(guān)注. 該研究將室外PM2.5、PM10和PM1的小時濃度按照GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的級別進(jìn)行分級(PM1參照PM2.5標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級)，分別計算了不同污染級別下的凈化率.

將室外PM2.5濃度分成6個等級：<35、[35,75)、[75,115)、[115,150)、[150,200)和≥200 μgm3. 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)室外PM2.5濃度為[35,75)、[75,115)和[115,150)μgm3時，空氣凈化器對PM2.5的凈化率分別為49.6%(46.0%～51.1%)、48.2%(32.4%～53.0%)和52.8%(50.3%～56.1%)，室外PM2.5濃度為[115,150) μgm3時，空氣凈化器對PM2.5的凈化效率最高. 從表3可見，室外PM2.5濃度為[35,75)、[75,115)、[115,150)μgm3時，空氣凈化器對PM2.5的凈化率較為接近，將3組合并計算后，可得室外PM2.5濃度為[35,150)μgm3時，空氣凈化器對PM2.5的平均凈化率為50.3%(44.1%～52.1%)，而室外PM2.5濃度高于150 μgm3或低于35 μgm3時，空氣凈化器對室內(nèi)PM2.5的凈化率均低于50.3%(見表3).

表3 空氣凈化器在不同PM2.5污染濃度下的凈化效果

將室外PM10濃度分成3個等級：<50、[50,150)和[150,250)μgm3. 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，室外PM2.5濃度為[50,150)μgm3時，空氣凈化器對PM10的平均凈化率最高，為45.6%(12.5%～46.2%)，室外PM10濃度高于150 μgm3或低于50 μgm3時，空氣凈化器對室內(nèi)PM10的凈化率均低于45.6%(見表4).

表4 空氣凈化器在不同PM10污染濃度下的凈化效果

將室外PM1濃度分為4個等級：<35、[35,75)、[75,115)和[115,150) μgm3組. 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，室外PM2.5濃度為[75,115)μgm3時，空氣凈化器對PM1的凈化率最高，為35.8%(34.9%～36.2%)，室外PM1濃度高于115 μgm3或低于75 μgm3時，空氣凈化器對室內(nèi)PM1的凈化率均低于35.8%(見表5).

表5 空氣凈化器在不同PM1污染濃度下的凈化效果

綜上，空氣凈化器對PM10、PM2.5和PM1均有凈化效果，其中對PM2.5的凈化率最高，對PM1的凈化率最低. 分析發(fā)現(xiàn)，室外PM2.5濃度為115～150 μgm3時的凈化效果較為理想，可達(dá)52.8%(50.3%～56.1%). PM2.5濃度高于150 μgm3時的凈化率在34%～36%之間，而低于30 μgm3時的凈化率僅為19%，均有所降低，PM10和PM1的凈化率亦有類似趨勢.

2.4 空氣凈化器凈化效果的影響因素

有研究在餐廳、超市、影院和商場等地監(jiān)測室內(nèi)和室外PM2.5濃度，發(fā)現(xiàn)室外PM2.5濃度為44～100 μgm3時，室外PM2.5濃度、室內(nèi)人員吸煙、使用新風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)換氣等是影響室內(nèi)PM2.5濃度的重要因素[36]，故空氣凈化器的凈化效果可能受室外污染物濃度、室內(nèi)人員活動等多方面的影響. 為進(jìn)一步了解凈化率在室外顆粒物高濃度和低濃度下均出現(xiàn)下降的原因，該研究以PM2.5為例，探討影響室內(nèi)顆粒物的可能因素. 由于該研究PM2.5為[35,150)μgm3時的平均凈化率較高，故將室外PM2.5濃度按凈化率高低分為<35、[35,150)和≥150 μgm3三個等級，以每次監(jiān)測時室外PM2.5小時平均濃度、開門和開窗的情況、室內(nèi)有無人員活動和有無使用HEPA凈化器作為自變量，室內(nèi)PM2.5小時平均濃度作為因變量，建立多元線性回歸模型，探討可能的影響因素(見表6). 分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)室外PM2.5濃度低于35 μgm3時，室內(nèi)PM2.5濃度主要受開門、室內(nèi)人員活動和室外濃度的影響. 其中，開門對室內(nèi)PM2.5的影響最大，開門通風(fēng)可使PM2.5濃度降低3.73 μgm3〔95%置信區(qū)間(95%CI,下同)：(0.60 μgm3，6.86 μgm3)〕；其次受室內(nèi)人員活動的影響較大，有人員活動時可使PM2.5升高3.4 μgm3(0.22 μgm3，6.58 μgm3)；另外，室外PM2.5低濃度情況下，室內(nèi)PM2.5濃度亦受室外PM2.5濃度的影響，室外PM2.5濃度每升高1 μgm3，室內(nèi)PM2.5濃度則升高0.56 μgm3(0.44 μgm3，0.68 μgm3). 當(dāng)室外PM2.5濃度在35～150 μgm3之間時，室內(nèi)PM2.5濃度主要受空氣凈化器的影響，在該條件下，即使存在人員活動、同時開門和開窗通風(fēng)的現(xiàn)象，使用有HEPA的凈化器仍可使PM2.5降低33.36 μgm3(16.47 μgm3，50.25 μgm3). 當(dāng)室外PM2.5濃度超過150 μgm3時，室內(nèi)濃度主要受空氣凈化器和開門的影響，在該條件下，使用有HEPA的凈化器情況下可使PM2.5降低48.87 μgm3(25.62 μgm3，72.12 μgm3)，然而，開門可使PM2.5濃度升高37.65 μgm3(5.6 μgm3，69.69 μgm3)，幾乎可掩蓋空氣凈化器的凈化作用.

表6 室內(nèi)PM2.5濃度的影響因素分析

綜上，不同室外污染條件影響凈化效果的因素不盡相同. 低污染濃度(PM2.5濃度<35 μgm3)下，通風(fēng)和室內(nèi)人員活動是影響凈化效果的主要因素，在該研究中，當(dāng)室外PM2.5濃度<35 μgm3時，甚至出現(xiàn)過室內(nèi)濃度高于室外濃度的情況，說明在此條件下，空氣凈化器的凈化作用已被其他影響因素所掩蓋，開門和開窗通風(fēng)成為降低室內(nèi)顆粒物的主要措施. 中污染濃度(35 μgm3≤PM2.5濃度<150 μgm3)下，開啟空氣凈化器可降低PM2.5濃度，且偶爾開窗通風(fēng)不影響空氣凈化器的凈化效果，特別在教室學(xué)生上課人數(shù)較多的情況下，開啟空氣凈化器的同時，可以適當(dāng)通風(fēng)，以保持較好的室內(nèi)空氣質(zhì)量狀態(tài). 高污染濃度(PM2.5濃度≥150 μgm3)下，開門通風(fēng)和使用空氣凈化器會同時影響室內(nèi)PM2.5的濃度，亦可理解為開門通風(fēng)是影響凈化效果的主要因素. 當(dāng)室外污染濃度較高時，開門的時間雖然與低污染情況下一致，但由于高污染條件下室內(nèi)和室外顆粒物濃度差較大，開門時進(jìn)入室內(nèi)的污染物也就越多，從而削弱了凈化器的凈化效能. 綜上，當(dāng)室外PM2.5濃度高于150 μgm3時，通風(fēng)完畢后，使用空氣凈化器時不要開門窗，以免影響空氣凈化器的凈化效果.

該研究在不影響學(xué)生的正常生活和學(xué)習(xí)的前提下，在小學(xué)教室和寢室中開展空氣凈化器的凈化效果評估，研究同時評估了空氣凈化器對3種顆粒物(PM2.5、PM10、PM1)的凈化效果，較好地控制了混雜因素，分析了不同室內(nèi)環(huán)境(教室和寢室)以及不同污染環(huán)境(顆粒物的不同濃度分級)下空氣凈化器的凈化率，探索了空氣凈化器凈化效果的影響因素，結(jié)果可信度高，結(jié)論可為學(xué)校合理選擇和使用空氣凈化器提供科研依據(jù)，為評估空氣凈化器對小學(xué)生的健康防護(hù)提供科研基礎(chǔ)，為我國制定大氣污染情況下小學(xué)生健康防護(hù)措施和指南提供科學(xué)依據(jù).

該研究尚存在以下不足：①僅選取了一個學(xué)校的4個班級，代表性相對不足，今后還需擴(kuò)大監(jiān)測范圍和研究對象，驗證研究結(jié)果；②對不同凈化原理的空氣凈化器進(jìn)行對比分析，評估不同空氣凈化器的凈化效果；③進(jìn)一步對凈化濾芯的使用壽命、開門和開窗通風(fēng)的頻率和時間對凈化效果的影響進(jìn)行深入研究，為學(xué)校合理選擇和使用空氣凈化器提供更科學(xué)的科研依據(jù).

3 結(jié)論

a) 空氣凈化器在降低室內(nèi)PM2.5濃度的同時，還可降低室內(nèi)PM10和PM1的濃度，對PM2.5的凈化效果最好.

b) 由于寢室空間較小，且學(xué)生活動不頻繁，研究顯示空氣凈化器在寢室的凈化效果優(yōu)于教室.

c) 在學(xué)生正常學(xué)習(xí)和生活過程中，室外污染濃度不同，空氣凈化器的凈化效能不同. 當(dāng)室外PM10、PM2.5和PM1濃度分別為[50,150)、[115,150)和[75,115)μgm3時，凈化效率最高，高于或低于該濃度時凈化率均有所降低.

d) 開門通風(fēng)、室內(nèi)人員活動和室外PM2.5濃度是空氣凈化器凈化效果的主要影響因素. 室外PM2.5濃度<35 μgm3時，凈化效果被室內(nèi)人員活動和開門通風(fēng)所掩蓋，此時開門和開窗通風(fēng)即可，不需開啟空氣凈化器；室外PM2.5濃度為[35,150)μgm3時，即便使用空氣凈化器的同時也開門通風(fēng)，凈化器仍然有較好的凈化效果，此時開啟空氣凈化器的同時可開門和開窗通風(fēng)換氣；室外PM2.5濃度≥150 μgm3時，凈化效果主要受開門和開窗通風(fēng)的影響，此時開啟空氣凈化器的同時應(yīng)關(guān)閉門窗，以免影響空氣凈化器的凈化效果.