貴州農村冬季不同燃料燃燒產生的室內外PM2.5研究*

吳可嘉，潘 軍，董澤琴

PM2.5是大氣中直徑小于或等于2.5 μm的顆粒物質，又稱為細顆粒物，是對人體健康危害最大的顆粒物質。通常顆粒物粒徑越小，進入呼吸道的部位越深［1-2］，是引起各種呼吸系統疾病及心血管、神經、免疫系統和其他組織的變化的重要因素［3-6］。Jin、Ezzati等的報告指出［7-9］，在發展中國家，室內空氣污染與急性下呼吸道感染有密切關系。Pope［10］和 Binkova［11］等人的研究也證明室內空氣污染水平與人群呼吸系統疾病的發病率和死亡率有很密切的關系。在農村地區室內空氣污染主要是由于燃料燃燒而產生的，煤和生物燃料(柴草、牛羊糞、秸桿等)是多數農村地區的主要能源。這些燃料在簡陋的爐灶中不完全燃燒，產生大量可吸入顆粒物、一氧化碳、二氧化硫、氟化物等對人體健康有害的物質。因此，室內空氣污染的研究是發展中國家面臨的重要環境和公共衛生課題，也是我國目前迫切需要研究的課題。

貴州地處中國西南，冬季陰冷潮濕，多數偏遠農村家庭使用原煤和生物質燃料，環境與健康的關聯具有典型性，對其開展PM2.5的研究，掌握農村室內環境污染狀況，可為政府制定科學的環境保護方案提供依據，對促進農村環境保護、公共衛生和居民健康具有較大意義。

1 材料與方法

1.1 研究對象

分別選擇以燃煤為主的水城縣A村，以燒柴為主的從江縣B村和以沼氣為主的貴陽市烏當區C村各1戶，采樣分析室內和室外PM2.5的濃度水平。

1.2 研究方法

1.2.1 采樣布點

在3個村寨各選擇1戶，A村(燃煤:煙囪至屋外的煤爐燃原煤)，B村(燃柴:煙囪至屋外的生物質能爐灶燃柴)，C村(沼氣:沼氣灶燃沼氣)。分別在其廚房、臥室、室外各布置一個采樣點(G1、G2和 G3)，廚房采樣點距離爐灶水平距離1 m，采樣高度距離地面約1.5 m。室外采樣點距離其他住戶較遠，四周為農田和居民區，無交通干線及工廠。

1.2.2 采樣儀器

武漢天虹科技有限公司生產的TH—150C中流量采樣器，流速100 L/min，保持流速恒定;PM2.5切割頭;濾膜采用北京康農興牧科技發展中心生產的直徑90 mm、孔徑0.20 μm的玻璃纖維濾膜。

1.2.3 采樣方法

依據HJ 618—2011《環境空氣PM10和PM2.5的測定 重量法》相關規定，連續采樣5天，每天分4個時段，進行小時濃度采樣:1時段07:00～09:00、2時段11:00～13:00、3時段17:10～19:00、4時段22:00～23:30，每次采樣1 h;日均濃度:每天進行24 h采樣。室內外同時進行。

1.2.4 樣品分析

按照HJ 618—2011《環境空氣PM10和PM2.5的測定 重量法》進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同燃料類型家庭室內外連續5天PM2.54個時段小時濃度均值的變化情況(表1)

由表1可知，3個村寨所有點位不同時段PM2.5小時濃度水平變化較大，各個點位最大值是最小值的1.74～4.24倍。廚房的PM2.5濃度，燃煤的家庭＞燃柴的家庭＞燃沼氣的家庭，這表明沼氣是相對最為清潔的能源。而廚房與臥室相比，燃煤家庭和燃柴家庭廚房PM2.5平均小時濃度均高于臥室的PM2.5平均小時濃度，表明廚房應是室內主要的因燃料引起的環境空氣污染區域。燃沼氣家庭廚房PM2.5平均小時濃度低于其臥室PM2.5平均小時濃度，表明了燃沼氣產生的細顆粒物較少，但是其臥室PM2.5平均小時濃度偏高的原因值得進一步研究。各個點位不同時段PM2.5小時濃度最小值均出現在2時段，這可能是由于該時段不需要煮豬食，污染物來源較少，以及溫度高、濕度低利于大氣擴散造成的。

表1 不同燃料類型家庭5天PM2.5小時濃度均值的變化情況 μg/m3

圖1～3是3個村各點位5天PM2.5小時濃度均值的變化情況。由圖可知，3個不同燃料村寨各個點位 PM2.5小時濃度變化趨勢基本一致。1時段PM2.5小時濃度較高，2時段為全天的最低值，3時段開始逐步升高，這與貴州農村居民的生活作息規律相關，白天居民活動頻繁，門窗經常開啟，室內外空氣流通好，晚上居民休息門窗關閉，不利于室內外空氣交流;而且由于冬季夜長、溫度低、濕度大、逆溫層較厚且消失較慢，不利于大氣擴散，而白天，特別是中午溫度高、濕度低利于大氣擴散。

圖1 A村3個點位5天PM2.5小時濃度均值變化情況

圖2 B村3個點位5天PM2.5小時濃度均值變化情況

圖3 C村3個點位5天PM2.5小時濃度均值變化情況

2.2 不同燃料類型家庭室內外連續5天PM2.5日均濃度的變化情況

表2是3個村各樣點5天PM2.5日均濃度的變化情況。由表可知，室外環境空氣除燃煤的A村PM2.5日均濃度值低于GB 3095—2012中PM2.5日均濃度限值75 μg/m3外，燃柴的B村和燃沼氣的C村室外環境空氣中 PM2.5日均濃度值均高于75 μg/m3，表明室外環境空氣中PM2.5的潛在污染也應當值得關注;燃煤家庭廚房PM2.5日均濃度最高，是GB 3095—2012中PM2.5日均濃度限值的2.47倍，燃沼氣家庭廚房PM2.5日均濃度最低，但其日均值也高于上述濃度限值，廚房中PM2.5日均濃度燃煤家庭和燃沼氣家庭均高于室外環境空氣中PM2.5日均濃度，表明廚房是室內空氣污染的主要場所;燃沼氣家庭的廚房PM2.5日均濃度與室外環境相當，這進一步表明了沼氣仍然是相對最清潔的農村能源;B村室外環境空氣中PM2.5日均濃度高于其臥室中PM2.5日均濃度，這一結果表明，除燃料燃燒本身引起的室內環境空氣污染外，改善室外環境空氣質量也是不容忽視的重要方面。

表2 不同燃料類型家庭5天PM2.5日均濃度變化情況 μg/m3

圖4～6是3個村各點位PM2.5日均濃度逐日變化情況。由圖可見，使用不同燃料的3戶冬季室內外空氣連續5天PM2.5的日均濃度水平均較高，且大部分的PM2.5日均濃度高于GB 3095—2012中PM2.5日均濃度限值75 μg/m3，尤其以燃煤家庭和燃柴家庭的PM2.5污染情況更為嚴重，由此給人體健康帶來的影響應該引起人們的重視。相比較而言，沼氣是最為清潔的能源，今后應該引導居民向著廣泛推廣使用清潔能源——沼氣的方向過渡。

圖4 A村3個點位5天PM2.5日均濃度變化情況

圖5 B村3個點位5天PM2.5日均濃度變化情況

圖6 C村3個點位5天PM2.5日均濃度變化情況

3 結論

(1)貴州農村室內在冬季因燃燒不同燃料產生的PM2.5濃度水平差異較大，所測試的3戶，室內PM2.5濃度大部分高于GB 3095—2012《環境空氣質量標準》中PM2.5日均濃度限值75 μg/m3，其中燃煤的A村室內PM2.5濃度水平最高。

(2)比較廚房的PM2.5濃度，燃煤的家庭＞燃柴的家庭＞燃沼氣的家庭，表明沼氣是相對最為清潔的能源。廚房與臥室相比，燃煤家庭和燃柴家庭廚房的PM2.5平均小時濃度均高于臥室的PM2.5平均小時濃度，表明廚房應是室內主要的環境空氣污染區域。

(3)B村室外環境空氣中PM2.5日均濃度高于其臥室中PM2.5日均濃度，表明除燃料燃燒本身引起的室內環境空氣污染外，改善室外環境空氣質量也是不容忽視的重要方面。

(4)貴州農村地區冬季室內外空氣中PM2.5日均濃度水平均較高，且大部分高于GB 3095—2012中PM2.5日均濃度限值75 μg/m3，尤其以燃煤的家庭和燃柴家庭的PM2.5污染情況更為嚴重，由此給人體健康帶來的影響應該引起人們的重視。

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