室內空氣質量的研究方法及改善措施

余卓琪，劉志明，陳喜平

(1.鄭州市第一中學，河南 鄭州 450007；2.河南工程學院，河南 鄭州 451191；3.湖南中大冶金設計有限公司，河南 鄭州 450011)

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室內空氣質量的研究方法及改善措施

余卓琪1，劉志明2，陳喜平3

(1.鄭州市第一中學，河南 鄭州 450007；2.河南工程學院，河南 鄭州 451191；3.湖南中大冶金設計有限公司，河南 鄭州 450011)

介紹了室內空氣質量的定義，綜述了室內空氣質量的研究方法和現狀，主要包括室內污染物的檢測、空氣質量評價和數值模擬。提出了改善室內空氣質量的一些建議和措施。

室內環境；室內污染；空氣質量

1 引言

人類約有80%～90%的時間在室內度過，室內空氣質量品質(Indoor Air Quality, IAQ)對人類的身體健康和工作效率的影響十分重要。 隨著我國科學技術的發展和人民生活水平的提高，大量新型的建筑裝飾材料、日用化學品、家用或辦公用電器等進入住宅和公共建筑物，使得室內環境污染物的種類以及來源日益增加，從而導致室內空氣污染日趨突出。

另一方面，隨著生活水平的提高，人們對于家用住宅、辦公室內空氣品質的要求越來越高。日趨嚴重的室內空氣污染與人們對室內空氣質量的要求的提高所導致的矛盾，已經引起廣大相關領域內科研工作者的關注。

2 室內空氣質量的定義

早期的室內空氣質量方面研究多側重于單項的空氣流場指標、空氣溫濕度指標和室內污染物指標。這些單項的指標在某一方面最直接、有效，但是僅僅從客觀的方面進行評價，忽略了主觀的因素。

1989 年，在國際室內空氣質量會議上，丹麥哥本哈根大學教授P·O·Fanger 提出：品質反映了滿足人們要求的程度。如果人們對空氣滿意，就是高品質；反之，就是低品質。在考慮空氣質量的時候考慮了處于室內的人們的主觀感受[1]。

英國的CIBSE(Charter Institute of Building ServiceEngineers)提出：如果室內少于50%的人能察覺到任何氣味，少于20%的人感覺不舒服，少于10%的人感到粘膜刺激，并且少于5%的人在不足2%的時間內感到煩躁，此時室內空氣質量是可接受的。該觀點進一步考慮了人們的主觀感受，并且初步給出了室內空氣質量和人們主觀感受的定量關系，為主觀評價空氣質量奠定了一定的基礎。

美國采暖、制冷與空調工程師學會(ASHRAE，American Society of Heating，Refrigerating and Air-conditioning Engineers)在ASHARE.62—1989R 標準中，提出了可接受室內空氣質量(Acceptable Indoor Air Quality)和感受到的可接受的室內空氣質量(Acceptable Perceived Indoor Air Quality)概念。可接受的室內空氣質量定義為：空調房間中絕大多數人沒有對室內空氣表示不滿意，并且空氣中沒有已知的污染物達到可能對人體產生嚴重威脅的濃度。感受到的可接受室內空氣質量定義為：空調房間中絕大多數人沒有因為氣味或刺激性而表示不滿。人們的主觀感受本身沒有辦法絕對量化，該定義引入了模糊數學的概念，把客觀指標和主觀感受的模糊表達結合起來，為定量化描述室內空氣質量的優劣奠定了理論基礎。

3 室內空氣質量的研究方法

由于室內空氣質量研究是20世紀末期才逐步發展起來的，屬于新興學科。但是隨著室內空氣質量得到人們的逐步重視，各相關學科的科研工作者都表現出了對室內空氣質量濃厚的興趣。在室內空氣質量逐步發展的過程中，逐漸初步形成了如下幾個研究方法。

3.1 室內污染物的檢測

隨著建筑工業的發展，應用于建筑行業的材料類型也逐步多樣化，并且更新換代較快。另一方面，室內空氣脫離不了其所處的大氣環境，大氣環境與室內環境內的污染物關系密切。下面將從各類污染物的分類、來源、危害、檢測方法等方面進行闡述[2]。

3.1.1 甲醛

甲醛是一種來源廣泛的空氣污染物。甲醛在化學工業上主要用途是生產樹脂，例如脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂等。這些各類樹脂往往用于建筑材料及建筑施工中的粘合劑，常見于各類人造板材中。我國的甲醛室內標準為0.08 mg/m3。這些含甲醛的各類人造板用于室內裝修后就隨著時間的推移逐步慢慢散發出來。室內空氣中甲醛的危害屬于第一位。甲醛對人體健康的影響主要表現在嗅覺異常、刺激、過敏、肺功能異常、肝功能異常和免疫功能異常等。美國健康和公共事業部及公共衛生局把甲醛列入一類致癌物，有足夠的證據表明甲醛可引起鼻咽癌、鼻腔癌、鼻竇癌和白血病。甲醛的主要檢測分析方法有：AHMT 分光光度法、酚試劑分光光度法、氣相色譜法、乙酰丙酮分光光度法、電化學傳感器法等。

3.1.2 氨

建筑施工過程中混凝土中加入含氨的尿素，可以加速混凝土凝固，在冬季還可以做防凍劑。各種人造板材的粘合劑中也含有氨。各種油漆和家具涂料中的增白劑也含有氨。這些建筑材料中的氨可以通過緩慢釋放進入室內，從而造成室內環境污染。氨屬于低毒類堿性物質。人類對氨的嗅覺閾值為0.5～1.0 mg/m3。空氣中的氨無色，當達到一定濃度時才會感覺到刺激氣味。空氣中的氨對人體的影響主要表現在肺功能衰退、嗅覺敏感性降低、心血管疾病、胃腸道疾病等方面。氨的測定方法主要采用化學測定法，主要有：納氏試劑比色法、靛酚藍比色法、亞硝酸鹽比色法等。

3.1.3 顆粒物

隨著近年霧霾的出現，顆粒物才逐步引起人們的重視。顆粒物是指懸浮于空氣中的細小顆粒。室內的顆粒物可能來自于室外大氣污染，也可能來自于室內污染源。室外大氣污染中的顆粒物可能來自于工業排放、交通尾氣等。室內污染源比如裝飾材料、香煙煙霧、燃煤取暖、烹調等。空氣中的污染顆粒會增加人們患肺癌的風險，還會增加患心臟病的風險。顆粒物的主要測量方法有：重量法、光散射法、光度測定法、粒子計算法。

3.2 室內空氣質量評價

室內空氣質量的評價是一個系統復雜的工作，受到各種因素的影響。比如人的主觀感受和喜好、個人健康狀況、國家或地方法律法規、民族生活習慣等。在進行室內空氣質量的評價時，應盡可能做到客觀、公正、權威。

目前室內空氣質量評價主要有主觀評價和客觀評價[3～5]。

主觀評價是根據人自身的切身感受，發放調查問卷，然后對調查問卷進行統計整理的一種研究方法。丹麥的科學家Fanger在1998年用單位計量的主觀綜合評價指標：olf和pol。1olf表示一個標準人散發出污染物的量，其他污染源也可以標準人為基準進行定量表示。1pol是指在10L/s未被污染的空氣通風條件下，由一個標準人所引起的空氣污染。

客觀評價方法則側重于某一項污染物或某一項人體舒適性指標，以此來反映室內空氣的污染質量、污染程度以及人體舒適性程度。可以選作為客觀評價指標有：二氧化碳可以反映室內人員呼吸代謝物指標；甲醛或有機揮發物可以作為室內建筑裝飾材料的污染；風速可以反映室內壓力梯度大小的指標，一般為0.2～0.3 m/s；濕度和溫度也是重要的反映室內空氣質量或舒適性的客觀評價指標。

3.3 數值模擬

室內空氣環境的形成從本質上說是室內復雜的流動與熱/污染物傳輸的混合過程，即空氣對流傳熱傳質過程[6,7]。近年來，隨著計算機技術和計算流體力學結合的日益緊密，逐步形成了計算流體力學，即數值模擬方法。數值模擬方法逐步在各個領域中都得到了廣泛的應用，在室內空氣質量的研究中亦是如此，逐步成為人們認識與評價室內空氣質量主要的手段和工具。數值模擬基于N-S方程的數值求解，和湍流方程、傳熱方程、組分輸運方程等聯合求解，可以得到更加全面的室內空氣質量參數。比如求解區域內任何點的空氣流速、溫度與污染物濃度。得到上述各反映空氣質量的參數以后，再與各室內空氣質量標準、人體舒適性標準比較，就可以結合客觀的空氣質量現狀和主觀的舒適性標準來綜合反映室內的空氣質量好壞。

4 室內空氣質量的改善措施

隨著社會經濟水平的提高和污染的日益嚴重，室內空氣質量已經引起國家立法部門的重視。《室內空氣質量標準》 由國家質量監督檢驗檢疫總局、國家衛生部、國家環境保護總局聯合制定。2002年11月19日批準發布，自2003年3月1日起實施。《室內空氣質量標準》規定了室內空氣質量參數及檢驗方法，適用于住宅和辦公建筑，其它室內環境可參照執行。

國家已經從立法層面促使改善空氣質量，具體對于我國今后室內空氣質量的改善可以從以下幾方面著手。

4.1 強化室內通風

如前所述，室內的污染源主要包括建筑裝飾材料、人體代謝物。雖然室外也存在大氣污染，但是由于室內容量相對較小，研究表明室內污染物是室外污染物水平的2.5倍。因此在建筑物設計的時候充分利用自然對流，在日常生活中增強人們的通風意識，是最經濟有效的改善室內空氣質量的方法。在有空調設施的公共建筑物內，應該適當加大新風換氣量和強度。

4.2 加強檢測分析技術研究

目前大多數的室內空氣污染物的濃度都不能實現在線實時檢測，一般都需要現場取樣，然后送專門的實驗室檢測分析。一方面由于取樣數量的限制，可能并不具備典型性；另外在樣品送往實驗室的過程中可能會發生泄漏、時效性失真等。因此應該加強檢測分析技術研究，這樣就可以得到現場的連續實時數據，多點布設檢測點，得到室內污染物的分布，可以為相關科研工作奠定更加堅實的基礎。

4.3 建筑裝飾材料的綠色環保工作

這是從室內污染源的角度來考慮的。基于當前的經濟技術水平，制定更加嚴格的建筑裝飾材料標準和建立建筑材料準入機制，只有符合一定標準的材料才能生產、才能用于建筑裝飾材料。

4.4 加強大氣污染防治工作

如前所述，室內污染物是室外污染物水平的2.5倍。如果室外的污染物水平能有更大程度的降低，只需要少量的新風就可以更大地降低室內污染物水平。大氣污染防治工作，不僅關系到室內空氣質量的問題，也關系到可持續發展和全民族健康的問題。

4.5 室內污染治理

室內污染治理屬于事后處理辦法。常用的方法有甲醛清除劑、光觸媒、生物觸媒、活性炭等。這些方法中有些屬于把室內污染物轉化為非污染物；有些是把污染物吸附，然后再放置到室外經過陽光照射等作用揮發出來。

另外，有些綠色植物也具有吸收空氣中污染物、殺菌吸塵的功能。吊蘭可以吸收空氣中有害的化學物質，1盆吊蘭，24 h內，可將室內的一氧化碳，過氧化氮及其它揮發性有害氣體，吸收干凈。仙人掌可以吸收二氧化碳，釋放氧氣。虎尾蘭稱為天然的清道夫，一盆虎尾蘭可吸收10 m2左右房間內80%以上多種有害氣體，兩盆虎尾蘭基本上可使一般居室內空氣完全凈化；虎尾蘭白天還可以釋放出大量的氧氣。可見，綠色植物在室內不但可以美化環境，改善人們的生活感受；還可以凈化室內空氣。

5 結語

室內空氣質量與人們的生活息息相關。從科學的角度，應該增加室內空氣質量相關研究領域的科研投入，推動該研究領域的快速發展。并加強學術成果的交流和推廣，使科技成果盡快發揮其作用。從國家的的角度，應該加強立法，包括室內空氣質量標準方面的立法和相關建筑裝飾材料生產應用方面的立法。從大眾的角度，應該增強加強室內通風換氣意識，多擺放有用綠色植物，盡自己能力改善室內空氣質量。

[1]但德忠，方 正，譚和平.我國室內空氣質量與評價方法研究進展[J].中國測試，2005，31(5)：115～120.

[2]王昭俊，趙加寧，劉京.室內空氣環境[M].北京：化學工業出版社，2006.

[3]甘永祥，戴自祝.室內空氣質量評價與預評價方法的探討[J]. 建筑熱能通風空調，2006,25(5)：27～29.

[4]封 寧，付保川.室內空氣質量評價方法及其數學模型[J].蘇州科技學院學報(自然科學版)，2015,32(4)：9～14.

[5]李啟東，湯 鴻.室內環境空氣質量研究進展[J].上海環境科學，2001,20(10)：463～466.

[6]鄧啟紅，湯廣發，張國強.室內空氣環境的數值研究方法[J].建筑熱能通風空調，2004,23(1)：34～38.

[7]鹿世化，黃 虎，李奇賀.數值模擬用于室內空氣質量控制的研究進展[J].暖通空調，2007,37(5)：40～46.

Research Methods and ImprovementMeasures of Indoor Air Quality

Yu Zhuoqi1, Liu Zhiming2, Chen Xiping3

(1.NO. 1MiddleSchoolofZhengzhou,Zhengzhou,Henan450007,China;2.HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou,Henan451191,China;3.CentralSouthUniversityInstituteCo.Ltd,Zhengzhou,Henan450011,China)

Definition of indoor air quality was introduced, research methodology of indoor air quality and its status were reviewed, mainly including detection of indoor air pollutants, air quality evaluation and numerical simulation.Some suggestions and measures to improve indoor air quality were presented in this paper.

indoor environment; indoor pollution; air quality

2016-08-22

余卓琪(1999—)，女，鄭州市第一中學學生。

X82

A

1674-9944(2016)18-0094-03