張思翔，張曉陽

（大連海事大學(xué)，遼寧 大連 116026）

隨著工業(yè)化的持續(xù)發(fā)展，我國民眾的生活水平日益提升，同時(shí)，工業(yè)化會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的消極影響，水污染、噪聲污染、空氣污染等情況頻繁發(fā)生，其中，空氣污染對(duì)于人的影響是最為直觀的。在當(dāng)前時(shí)代背景下，空氣污染的多樣性與復(fù)雜性逐漸提升，常見的空氣污染物包括但不限于甲醛、苯、二氧化硫、有機(jī)揮發(fā)物、細(xì)顆粒物等。根據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，現(xiàn)代人一天中80%的時(shí)間都處于室內(nèi)，室內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)于人的健康狀態(tài)影響十分明顯?？諝鈨艋髂軌蚝芎玫亟档涂諝庵写嬖诘奈廴疚铮绕涫穷w粒物的占比。靜電型空氣凈化器能夠通過電場力的作用對(duì)空氣中的污染物進(jìn)行吸附，但是，部分靜電型空氣凈化器在質(zhì)量控制方面存在一定缺陷，在去除空氣中污染物的同時(shí)會(huì)釋放臭氧，臭氧也會(huì)對(duì)民眾的身體健康造成消極影響，對(duì)其進(jìn)行研究具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

1 靜電型空氣凈化器運(yùn)行原理與臭氧產(chǎn)生機(jī)理

靜電型空氣凈化器主要通過高壓靜電集塵裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒物、污染物的有效去除，其功能主要通過空氣電離、顆粒物荷電、荷電粒子向收塵極移動(dòng)、清除顆粒物四個(gè)階段來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)極板差異，可以將高壓靜電凈化裝置分為兩段板式、蜂巢式兩個(gè)基本類型，這兩種方式基本原理類似，主要差異為集成板外形以及放電極方式，兩種方式均存在各自的最佳適用場景[1]。具體而言，在同樣大小的風(fēng)量下，蜂巢式的吸附面積大于板式，但是在面對(duì)較小的顆粒物時(shí)，板式的效果明顯大于蜂巢式。靜電型空氣凈化器在凈化過程中需要使用高壓電，因此，在運(yùn)行過程中，自然會(huì)產(chǎn)生較多的臭氧以及氮氧化物。

2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

本文采用的空氣凈化實(shí)驗(yàn)艙規(guī)格以及技術(shù)參數(shù)如表1 所示。該實(shí)驗(yàn)艙能夠通過調(diào)節(jié)閥門實(shí)現(xiàn)內(nèi)部氣體自凈，其內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)包括溫濕度控制系統(tǒng)，即電加熱器、加濕器組成。在試驗(yàn)過程中，技術(shù)人員能夠通過艙內(nèi)部設(shè)置的溫度傳感器對(duì)其內(nèi)部的溫濕度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[2]。

表1 30m2 空氣凈化試驗(yàn)艙規(guī)格以及技術(shù)參數(shù)

除了空氣凈化試驗(yàn)艙以外，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還包括污染物塵源系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以通過一系列傳感器對(duì)艙內(nèi)的各種數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行全方位檢測(cè)。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備包括：（1）靜電型空氣凈化器。為了提升研究質(zhì)量，決定采用三種空氣凈化器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，表2 為三種空氣凈化器的主要參數(shù)。（2）臭氧檢測(cè)儀。型號(hào)為OZA-T15，能夠通過紫外線吸收法對(duì)空氣中的臭氧濃度進(jìn)行有效測(cè)試，測(cè)量范圍為0～600ppm[3]。

表2 空氣凈化器的主要參數(shù)

2.3 試驗(yàn)內(nèi)容與方法

靜電型空氣凈化器在運(yùn)行階段會(huì)持續(xù)釋放臭氧，在封閉空間內(nèi)部不斷堆積，在常溫環(huán)境下，臭氧會(huì)快速分解為氧氣，但是，在密閉性較強(qiáng)的30m2空氣凈化試驗(yàn)艙中，通常會(huì)持續(xù)存在4h 以上，能夠提供較好的檢測(cè)環(huán)境。

具體的試驗(yàn)方法為：（1）將不同型號(hào)的靜電型空氣凈化器擺放在30m2空氣凈化試驗(yàn)艙中間，測(cè)點(diǎn)指標(biāo)為距地面1.5m、距試驗(yàn)艙壁0.6m、距出風(fēng)口0.5m。（2）開啟30m2空氣凈化試驗(yàn)艙的自凈功能，去除其內(nèi)部存在的臭氧，將其降低到最低檢測(cè)值以下。（3）開啟靜電型空氣凈化器，持續(xù)運(yùn)行40min，在運(yùn)行過程中，持續(xù)開啟循環(huán)風(fēng)扇，其目的在于保證臭氧在封閉空間內(nèi)部的均勻性，進(jìn)而增強(qiáng)測(cè)試精準(zhǔn)度。（4）利用臭氧機(jī)檢測(cè)儀對(duì)艙內(nèi)臭氧含量進(jìn)行高頻記錄，取平均值作為濃度數(shù)據(jù)[4]。

3 靜電型空氣凈化器臭氧釋放分析

3.1 凈化器類型對(duì)空氣凈化器臭氧釋放量的影響

在溫度為23℃，濕度為40%，風(fēng)量為400m3/h 的條件下，對(duì)三種空氣凈化器產(chǎn)生的臭氧量進(jìn)行了40min的持續(xù)測(cè)試。

試驗(yàn)結(jié)果如下：（1）在前5 分鐘內(nèi)，空氣凈化器1的臭氧釋放速度相對(duì)較快，在5 分鐘結(jié)束之后，30 空氣凈化試驗(yàn)艙內(nèi)部的臭氧濃度就達(dá)到了最終濃度的80%。（2）在第15 分鐘左右，臭氧濃度增長速率逐漸表現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定的態(tài)勢(shì)，臭氧釋放速率與風(fēng)量存在一定線性關(guān)系。（3）在40min 時(shí)，臭氧濃度增長速率已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)偷乃剑?、2、3 三臺(tái)空氣凈化器所產(chǎn)生的臭氧濃度分別為118.23μg/m3、119.45μg/m3、133.24μg/m3。根據(jù)上文內(nèi)容可知，在試驗(yàn)艙中，臭氧的分解速率相對(duì)較低，可以通過對(duì)20min～40min 階段的濃度變化進(jìn)行線性擬合的方式獲取具體臭氧釋放速率，通過計(jì)算可知，1、2、3 三臺(tái)空氣凈化器的臭氧釋放速率分別為0.902mg/h、3.028mg/h、4.273mg/h[5]。

3.2 風(fēng)量對(duì)空氣凈化器臭氧釋放量的影響

在溫度為23℃，濕度為40%的條件下，以空氣凈化器2 為研究對(duì)象，對(duì)其在不同風(fēng)量背景下（400m3/h的50%、75%、100%，即400m3/h、300m3/h、200m3/h）持續(xù)運(yùn)行40min 所產(chǎn)生的臭氧量進(jìn)行測(cè)試。

試驗(yàn)結(jié)果如下：（1）在0min～40min 的區(qū)間范圍內(nèi)，三種不同風(fēng)量背景下臭氧量均表現(xiàn)為類似的上升曲線，其中，臭氧濃度大小關(guān)系為400m3/h ＞300m3/h ＞200m3/h。（2）在40min 時(shí)，臭氧濃度增長速率已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)偷乃剑N不同風(fēng)量背景下，200m3/h、300m3/h、400m3/h 空氣凈化器所產(chǎn)生的臭氧濃度分別為110.34μg/m3、119.85μg/m3、130.21μg/m3。可 以 通過對(duì)20min～40min 階段的濃度變化進(jìn)行線性擬合的方式獲取具體臭氧釋放速率，通過計(jì)算可知，400m3/h 風(fēng)量時(shí)的臭氧釋放速率為3.428mg/h，300m3/h 風(fēng)量時(shí)的臭氧釋放速率為3.015mg/h，200m3/h 風(fēng)量時(shí)的臭氧釋放速率為2.113mg/h[6]。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，在風(fēng)量逐漸增大的背景下，靜電型空氣凈化器的臭氧釋放量也呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。

3.3 溫度對(duì)空氣凈化器臭氧釋放量的影響

在濕度為40%、風(fēng)量為300m3/h 的條件下，以空氣凈化器2 為研究對(duì)象，對(duì)其在不同溫度背景下（18℃、23℃、28℃）持續(xù)運(yùn)行40min 所產(chǎn)生的臭氧量進(jìn)行測(cè)試。

試驗(yàn)結(jié)果如下：（1）在0min～20min 的區(qū)間范圍內(nèi)，三種不同溫度背景下臭氧量均表現(xiàn)為類似的上升曲線，其中，臭氧濃度大小關(guān)系為18℃＜23℃＜28℃。（2）在40min 時(shí)，臭氧濃度增長速率已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)偷乃剑?8℃、23℃、28℃溫度背景下的臭氧濃度分別為98.23μg/m3、119.78μg/m3、133.56μg/m3?？梢酝ㄟ^對(duì)20min～40min 階段的濃度變化進(jìn)行線性擬合的方式獲取具體臭氧釋放速率，通過計(jì)算可知，18℃時(shí)的臭氧釋放速率為1.625mg/h，23℃時(shí)的臭氧釋放速率為3.038mg/h，28℃時(shí)的臭氧釋放速率為2.463mg/h[7]。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，在初始階段，溫度升高會(huì)促進(jìn)臭氧釋放，但是在20min 之后，溫度的升高也會(huì)導(dǎo)致臭氧出現(xiàn)分解，進(jìn)而導(dǎo)致臭氧量開始出現(xiàn)明顯的降低，這也是20min～40min 區(qū)間范圍內(nèi)，28℃時(shí)臭氧釋放速率小于23℃時(shí)臭氧釋放速率的根本原因。

3.4 濕度對(duì)空氣凈化器臭氧釋放量的影響

在溫度為23℃，風(fēng)量為400m3/h 的條件下，以空氣凈化器2 為研究對(duì)象，對(duì)其在不同濕度背景下（25%、40%、55%、70%）持續(xù)運(yùn)行40min 所產(chǎn)生的臭氧量進(jìn)行測(cè)試。

試驗(yàn)結(jié)果如下：（1）在0min～40min 的區(qū)間范圍內(nèi)，四種濕度條件下的臭氧濃度變化差異相當(dāng)明顯，臭氧濃度大小關(guān)系為25%＜40%＜55%＜70%。（2）在40min 時(shí)，臭氧濃度增長速率已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)偷乃剑?5%、40%、55%、70%濕度背景下的臭氧濃度分別為95.84μg/m3、119.85μg/m3、147.27μg/m3、217.83μg/m3。可以通過對(duì)20min～40min 階段的濃度變化進(jìn)行線性擬合的方式獲取具體臭氧釋放速率，通過計(jì)算可知，25%、40%、55%、70%濕度背景下的臭氧釋放速率分別為1.625mg/h、3.027mg/h、4.025mg/h、6.321mg/h[8]。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，濕度對(duì)空氣凈化器臭氧釋放量以及釋放速率能夠產(chǎn)生相當(dāng)顯著的影響，即濕度越大，臭氧釋放速率也就越大。在相對(duì)濕度達(dá)到40%以上時(shí)，濕度增加導(dǎo)致臭氧釋放量增加越明顯。

4 結(jié)論與建議

縱觀全文，靜電型空氣凈化器在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的臭氧，對(duì)空間環(huán)境造成二次污染，本文以靜電型空氣凈化器類型、溫度、濕度、風(fēng)量為變量，對(duì)不同變量條件下的臭氧產(chǎn)生情況進(jìn)行了深入分析。現(xiàn)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出以下幾點(diǎn)解決策略：（1）凈化器種類能夠在一定程度上影響臭氧釋放量，加裝活性炭濾網(wǎng)能夠顯著降低臭氧釋放速率，因此，在實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)盡量選擇裝有活性炭濾網(wǎng)的靜電型空氣凈化器。（2）溫度、濕度風(fēng)量、對(duì)臭氧釋放均比較顯著，為了防止臭氧釋放量增長，應(yīng)當(dāng)對(duì)靜電型空氣凈化器的工作環(huán)境進(jìn)行控制，在不影響居住體驗(yàn)的前提下，盡量降低溫度、濕度與風(fēng)量。（3）通過對(duì)臭氧分布進(jìn)行研究可知，靜電型空氣凈化器產(chǎn)生的臭氧主要集中在送風(fēng)口0.7m 以內(nèi)，離出風(fēng)口越近，臭氧濃度也就越大，因此，在使用過程中，應(yīng)當(dāng)盡量將靜電型空氣凈化器放置在遠(yuǎn)離人員的位置，一般需要將其放置在房屋中間，距離人體0.7m 以上，以防止高濃度臭氧影響民眾的身體健康。

總而言之，靜電型空氣凈化器確實(shí)能夠起到凈化空氣的作用，但其產(chǎn)生的臭氧也會(huì)對(duì)民眾身體造成二次傷害。在此背景下，靜電型空氣凈化器生產(chǎn)企業(yè)、使用人員、相關(guān)行業(yè)監(jiān)管人員可以適當(dāng)結(jié)合本文的研究內(nèi)容，對(duì)靜電型空氣凈化器的生產(chǎn)、使用進(jìn)行適當(dāng)限制，相信一定能夠提升靜電型空氣凈化器的實(shí)用價(jià)值。