北京冬季高中生家庭臥室空氣質量研究

韓昕倬+孟婉兒+黃曉峰

摘要：針對國內日益嚴重的室內空氣污染問題，以北京市大氣污染最嚴重的冬季為背景環境，以兩個高中生的臥室為研究對象，連續20 d對PM2.5、PM10、甲醛、TVOC 4個重要污染物指標進行了實測。結果發現：使用多年的老房子同樣存在甲醛、TVOC超標的情況，同時認識到空氣微粒PM2.5、PM10的室內外呈正相關的規律，也發現了室內外空氣微粒不呈正相關的現象。通過此次實測，提醒高中生家長重視學生臥室空氣質量，不要以為簡單的通風換氣就能解決室內空氣污染問題，同時，提出了室內空氣凈化的思路。

關鍵詞：臥室；空氣質量；甲醛；PM2.5；PM10；TVOC

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）6-0068-05

1 引言

隨著經濟的快速發展與生活水平的不斷提高，大量新型建筑裝飾材料涌入室內，使得室內污染問題日益突出，人類健康受到直接影響。世界衛生組織將室內空氣污染列為人類健康的十大威脅之一，國家有關部門和社會各界紛紛加大了室內空氣污染檢測與預防的研究力度。文獻檢索表明，室內空氣污染的研究主要集中在廚房、客廳等，針對臥室的空氣污染研究相對較少。因此，本研究在北京市大氣污染最嚴重的冬季，對高中生臥室的主要污染物進行檢測分析，檢測時間為2016年12月27日至2017年1月18日，分別采集各測試點每晚8點和早7點的數據，分析夜間與白天室內空氣污染的變化情況，總結臥室空氣的主要污染物，引起高中學生家長加強對室內空氣凈化的重視。

2 國內研究現狀

已有研究表明，室內空氣污染主要來源于裝飾材料中的化學物質、建材的輻射污染、日常生活和室外污染等。針對室內空氣污染的研究大體分為以下四類。

第一類研究以新裝修的居室為主體，采用控制變量的方法研究不同開窗時間等因素下污染物的擴散情況。如呂天峰等對2007年1月至2015年12月北京市新裝修12個月內的390套居民住宅和47個辦公場所，共2478個房間進行了檢測分析[1]；陳茸等對無錫市2009～2013 年84家居室裝修3個月后的室內空氣質量進行分析檢測[2]。研究結論提出新裝修的居室建議空置半年以上時間再入住，盡量選擇綠色裝飾裝修材料等等。

第二類研究針對居住多年的老房子，重點關注廚房烹飪產生的油煙，客廳密集的人為活動等因素對室內空氣質量的影響。如龔偉等對北京市延慶區室內各類污染源對學齡兒童呼吸系統的健康危害進行研究[3]；張振等于2008年12月對深圳市南山區28套住宅的廚房、客廳、臥室空氣中污染物濃度進行檢測，發現僅有PM10超標嚴重[4]。

第三類，針對細粒子PM2.5污染的熱點研究。如顧芳婷、胡敏等對北京冬、春兩季的PM2.5特征進行研究，發現室內外PM2.5的污染情況呈正相關[5]；杜艷君等研究了北京市冬季住宅內PM2.5暴露水平及室內外關系[6]，以及不同微環境的PM2.5個體暴露量，指出室內PM2.5的暴露量占全天暴露的39.6%～69.4%[7]；李娜等對北京市住宅內使用空氣凈化器改善空氣質量開展問卷調查，總結了凈化器對PM2.5的凈化效果及能耗情況[8]；李兆堅等對嚴重霧霾條件下家用空氣凈化器防霾效果進行了實測分析[9]。

第四類涵蓋綜述性研究或單項因子研究。如余卓琪等對室內空氣質量的研究方法及改善措施進行了綜述研究[10]；張金萍等對家具和服裝市場室內甲醛和PM2.5污染水平進行了研究[11]；劉金蓮對室內環境總揮發性有機物分布規律和檢測技術進行研究[12]；李曉男等對PM10的室內外影響因素進行了研究[13]。 上述研究成果對本研究選題和技術路線的制定幫助很大。

3 檢測環境和方法

3.1 檢測對象

本研究選擇位于北京市西北中關村南大街附近的兩個高中生臥室作為研究對象。其中，臥室1為公寓式商住兩用住宅，臥室的使用面積為20 m2，窗戶朝向為東，窗墻面積比1∶1。鋪設有強化復合木地板，在南墻布置了兩個書架，東墻靠窗處布置了書桌和儲物柜，北墻有一個人造板衣柜和化妝臺，一張人造板雙人床；臥室2為普通住宅，使用面積為8.58 m2，雙向設窗，朝向為北和東，窗墻面積比1∶1，家具為10年的實木衣柜，一個寫字臺和一個新置的實木書架，一張實木雙人床。3.2 檢測方法

3.2.1 檢測項目與設備

檢測項目包括4項室內主要污染物PM2.5、PM10、甲醛（HCHO）、總揮發性有機物（TVOC）。所用到的設備為BR-SMART126便攜式手持檢測儀，其測試范圍、準確度、分辨率見表1。

本研究共購買兩臺設備同時對兩個房間進行檢測。首先進行設備的性能檢測。2016年12月27日下午，選取3個采樣點對其性能進行測試，證明兩臺設備使用正常，但對PM2.5、PM10和TVOC測值有誤差。根據廠家說明書提示，這類檢測儀的檢測數據僅可以作為室內空氣污染程度的參考，不適合做定量的科學研究數據，但其反映房間污染程度的能力可靠。

3.2.2 采樣點選擇

根據《室內環境空氣質量監測技術規范》（HJ /T 167—2004）的要求，50 m2以下的房間設1～3個點，本實驗選擇一個點；采樣點高度在人的呼吸帶范圍內（距地面0.5～1.5 m ）。

3.2.3 通風對比實驗

呂天峰等對北京2478個房間進行空氣質量檢測時提出，居室通風換氣15 min之后，HCHO、TVOC等污染物的濃度均可降到標準范圍之內[1]。本研究以此為依據檢測開窗與不開窗情況下房間內HCHO和TVOC濃度變化。實驗模擬兩種通風情景，第一天關閉室內門窗，第二天晚8點前開窗通風約20 min，依此交替進行開、關窗活動。

4 檢測結果與討論

本實驗從2016年12月17日晚開始，用兩臺設備分別對兩個高中生臥室進行檢測，選取4項檢測指標PM2.5、PM10、HCHO、TVOC。房間1取得樣本數4×39個，房間2取得樣本數4×40個。

4.1 測試期間室外PM2.5質量指數變化情況

圖1來自“綠色呼吸”網站（http：//www.pm25.com/city/beijing.html），記錄了2016年12月27日至2017年1月18日期間，室外PM2.5質量指

數的變化情況，在2017年1月1日達到了最高值460 μg/m3，1月13日達到最低值約30 μg/m3。

4.2 兩臥室內污染物水平分析

4.2.1 PM2.5測試結果分析

4.2.1.1 房間1開窗和關窗時PM2.5質量濃度變化

圖2中，12月28日記錄20：00 PM2.5濃度水平，12月29日記錄早7點的濃度，12月30日記錄晚8點的數值，12月31日記錄早7點的，以此類推，房間封閉的時間約為24 h，然后記錄晚上到早上的數值。其中關窗日為2016年12月的28、30日；2017年1月的1、3、4、6、8、10、12、14、16、18日。對比白天關窗時室內、外PM2.5質量濃度變化可得出3個結論。

第一，在未開窗情況下，室內PM2.5指數變化趨勢與室外一致，室外濃度總體上高于室內濃度，這和顧芳婷[5]、杜艷君[6]的研究結論一致，即室外和室內PM2.5濃度呈正相關，室外的PM2.5濃度要高于室內。

第二，從12月28日、1月8日、17日這3 d的室內外濃度對比情況看，當室外的PM2.5濃度降到標一以下時，室內的PM2.5濃度卻高于室外，其原因可能是儀器測量誤差、室內有污染源或封閉空間的污染擴散速度慢所致。這一現象說明，當室外空氣質量達標時，應及時開窗換氣。

第三，1月1號20：00時的數據中，室外PM2.5高達480 μg/m3，而室內數值卻低至100 μg/m3，這可能與假期時家里長時間使用空氣凈化器有關。李兆堅等曾經研究過空氣凈化器的除霾能力，一臺國產中高檔空氣凈化器在1.5 h內就可將超過500的重度霾降低到35 μg/m3以下[9]。

圖3中，數據從12月27日20：00開始記錄，其次是28日早7點，以此類推，中間5號數據缺乏，其中開窗的日期是2016年12月的27、29、31日，2017年的2、5、9、11、13、15、17日。對比白天開窗時室內、外PM2.5質量濃度變化可得出3個結論。

第一，在通風換氣情況下，室內空氣的PM2.5濃度與室外變化趨勢相同，室內濃度總體上低于室外的濃度。

第二，12月29日室內PM2.5濃度高于室外，原因可能是測量誤差或室內存在污染源；12月31日晚到1月1日，室內PM2.5濃度降低，而室外濃度增加，原因可能是臥室1晚上使用過空氣凈化器，使得室內PM2.5指數沒有像室外一樣增長。

第三，在開窗的情況下，室內PM2.5濃度的數值振動幅度高于關窗的情況，在室外PM2.5數值低于標一數值時，室內的濃度也低于室外的濃度。這一現象說明在室外霧霾嚴重時不要開窗，室外空氣質量達標時及時開窗換氣。

4.2.1.2 房間2 開窗和關窗時PM2.5指數變化

圖4中，房間2的采樣時間記錄與臥室1相同。關窗日為2016年12月28、30日；2017年1月的1、3、5、7、9、11、13、15、17日。圖5中，數據從12月29日晚8點開始記錄，然后是30日早7：00，以此類推，其中開窗的日期是2016年12月的29、31日，2017年1月的2、4、6、8、10、12、14、16日。

對比白天關窗時房間2室內、外PM2.5質量濃度變化可得出兩點結論：

第一，室內、外PM2.5的濃度變化相關性明顯，趨勢基本一致，但室外總體上高于室內；

第二，室外達標和接近達標的次數是8次，室內達標的次數是9次。這種現象和房間1關窗時的變化有些不同，這可能和房間窗戶多，封閉不嚴密有一定關系。

對比白天開窗時房間2室內、外PM2.5質量濃度變化，得出兩點結論：

第一，室內外PM2.5濃度變化趨勢相近，室外濃度高于室內；

第二，局部振動存在異常時刻，4日20：00記錄的數據室內、外差距很大，可能的原因是室內使用了空氣凈化器。1月10日20：00出現室內PM2.5高于室外的情況，可能是室內有新增污染源。

4.2.2 兩臥室內HCHO和TVOC的測試結果分析

4.2.2.1 房間1與房間2的HCHO濃度早晚變化

從圖6可以看到，房間1 HCHO濃度平均值超標2倍左右，盡管中間有一般時間開窗換氣，但是房間的HCHO濃度沒有明顯減少。

從圖7可以看到，1月29日傍晚至1月10日的大部分時間房間內HCHO超標，而且晚上濃度略高，到了2017年1月11日之后，房間內的HCHO濃度就恢復到正常范圍內。其原因可能是房間內臨時帶入某物品，導致HCHO超標。

4.3.2.2 房間1與房間2 TVOC早晚變化趨勢

對比圖8、圖9，兩個房間都存在輕微的TVOC超標的情況，房間1比房間2略嚴重些。盡管每隔一天開一次窗，房間內的TVOC濃度并沒有因此而明顯減少。

4.2.3 兩臥室內PM10變化情況

對比圖10、11的測試結果，可以得出兩點結論：

第一，室內外PM10濃度成正相關，這和李曉男研究北京冬天室內外PM10污染影響因素的成果吻合；

第二，1月4日、7日、11日出現晚上的PM10濃度略高于白天濃度的情況，可能和人員活動多及晚上做飯的影響相關。根據張振等對深圳室內空氣污染的研究，鐘萍等對大學生宿舍的研究發現，室內人員的活動會導致房間PM10濃度超標。

5 結論與建議

（1）本實驗采用的儀器精度低，測量的數據量較少，不能通過統計的方法計算出準確的各項污染數據。 但是通過20天的連續觀察記錄，還是發現了一些北京冬季高中生臥室內存在的空氣質量問題，這些問題也基本印證了國內各大研究機構近期對室內外污染氣體變化的規律性。

（2）室內空氣微粒PM2.5和PM10濃度與室外大氣污染呈正相關的關系。根據李兆堅等研究建議，在霧霾嚴重的天氣下，使用空氣凈化器能夠有效改善空氣質量，關上窗戶之后，開空氣凈化器2 h左右就可以使室內空氣達標。專家建議，即使戶外是較為嚴重的霧霾天，也要每天開窗通風換氣，否則容易導致室內其他污染物的累積[9]。但是，根據李娜等的研究，未來北京市常住人口家庭使用空氣凈化器的耗電量為2.204 ～3.994 億 k W·h，這將帶來能源消耗問題，和能源生產所引起的環境污染問題[8]。2013年北京市政府發布《北京市2013—2017年清潔行動計劃》和《北京市空氣重污染應急預案》，以堅決有力的污染控制措施推進首都空氣質量改善。解決大氣污染問題，轉換發展觀念，是解決室內PM2.5和PM10問題的根本。

（3）室內空氣檢測所選用的臥室均為使用多年的房間，但是依然存在HCHO、TVOC超標的情況，房間1超標的原因可能是新購置的寫字臺和儲物架所致，也可能是其他家庭用品導致。張金萍等對家具和服裝市場的研究發現，箱包、鞋類、服裝等物品內都含有HCHO。TVOC 有多種類別，醛類、酮類、烯類、芳烴類、烷類等化合物[11]。TVOC 對人體的危害較大，在非工作性的室內環境中，存在上百種揮發性有機化合物。有研究表明，TVOC 對女性的影響更大，主要原因是女性身體的脂肪較多，易貯存吸收苯，對妊娠期的孕婦影響更大，很有可能導致胎兒的畸形或死亡[12]。因此，老房間也要重視HCHO、TVOC超標的問題。

（4）生活在高密度的大城市的居民，90%左右的時間都呆在室內，室內空氣質量非常重要。但是聘請專業機構對房間進行經常性的檢測成本高，因此提倡利用便攜式檢測儀，養成經常檢測空氣質量的習慣，提高家長同志們保護室內空氣質量的警惕性，努力為孩子的成長創造安全健康的環境。

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