某宿舍開關(guān)窗條件下室內(nèi)外PM2.5濃度變化分析

陳 勇， 劉秦見

(四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院, 四川成都 610065)

某宿舍開關(guān)窗條件下室內(nèi)外PM2.5濃度變化分析

陳 勇， 劉秦見

(四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院, 四川成都 610065)

由于霧霾的影響，PM2.5受到越來越多的關(guān)注。文章介紹了在不同天氣以及開關(guān)窗條件下測試室內(nèi)外PM2.5濃度隨時(shí)間變化的情況。室外的PM2.5濃度受天氣影響較大。霧霾天氣情況下的PM2.5濃度明顯高于下雨和晴朗天氣下的PM2.5濃度。同時(shí)，在開窗和關(guān)窗條件下，室內(nèi)外的PM2.5濃度隨時(shí)間的變化具有較強(qiáng)的跟隨性。室內(nèi)外的PM2.5濃度最大值常出現(xiàn)在8:00～10:00時(shí)間段左右。為研究室內(nèi)外PM2.5濃度提供一定參考。

PM2.5； 開窗； 關(guān)窗； 測試； 濃度； 對比

近年，隨著城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展，各種空氣污染物排放量急劇增加，我國空氣污染狀況日趨嚴(yán)重。根據(jù)加拿大衛(wèi)生組織調(diào)查顯示，由于現(xiàn)代人平均80 %～90 %以上的時(shí)間在室內(nèi)度過，人們68 %的疾病都與室內(nèi)空氣污染有關(guān)。PM2.5作為影響健康的重要指標(biāo)，受到許多學(xué)者的廣泛關(guān)注。

針對PM2.5來源、與PM10的相互關(guān)系以及PM2.5攜帶有害物質(zhì)等方面的研究取得了顯著成果。吉奕康運(yùn)用AERMOD模型對北京市多種污染物的擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行了模擬，分析出了SO2、NOx所生成的二次PM2.5對霧霾天氣的影響[1]。羅達(dá)通對銀川市進(jìn)行了長期的細(xì)顆粒物采樣工作，并采用多種實(shí)驗(yàn)測試技術(shù)分析了采集的大量PM2.5受體與樣品和源樣品，得到了研究區(qū)域PM2.5的污染水平變化和組成特征情況信息，并對PM2.5的來源進(jìn)行了定性分析和定量估算[2]。焦艷等分析了上海市一次典型的污染過程的氣溶膠分布特征，發(fā)現(xiàn)該P(yáng)M2.5污染過程起始于穩(wěn)定天氣形式下污染物的積累，結(jié)束于短時(shí)降水和冷空氣南下的共同作用[3]。徐勵琴等，抽取惠州市26家公共場所集中新風(fēng)系統(tǒng)作為監(jiān)測對象，依照《公共場所集中新風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》的方法進(jìn)行采樣、檢測和評價(jià)，發(fā)現(xiàn)集中新風(fēng)系統(tǒng)總合格率為26.9 %，其中7家酒店、4家文化娛樂場所的合格率均為0，即新風(fēng)系統(tǒng)污染作為顆粒物的來源不可忽視[4]。趙彬等模擬計(jì)算了北京地區(qū)在過渡季、夏季、春季典型工況下，采用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)的住宅的室內(nèi)細(xì)顆粒物濃度水平和室內(nèi)暴露量，發(fā)現(xiàn)對于較密閉的住宅，采用自然通風(fēng)且室內(nèi)開啟空氣凈化器時(shí)，與采用機(jī)械通風(fēng)的住宅均可獲得較低的細(xì)顆粒物室內(nèi)暴露量[5]。鐘珂等分別在夏、冬兩季典型霾過程期間，對上海地區(qū)自然通風(fēng)房間的室內(nèi)外空氣中PM10、PM2.5的逐時(shí)變化進(jìn)行了連續(xù)實(shí)測和分析，發(fā)現(xiàn)在霾天氣下通過單邊自然通風(fēng)來改善或維持室內(nèi)空氣質(zhì)量將不會有實(shí)質(zhì)性效果[6]。王春梅等介紹了室內(nèi)PM2.5的主要來源與分布特征,從濃度監(jiān)測、時(shí)間—活動模式參數(shù)、暴露量估算和潛在劑量估算四個(gè)方面對室內(nèi)PM2.5暴露評價(jià)的研究狀況進(jìn)行了分析[7]。王繼永研究發(fā)現(xiàn)臭氧與不飽和有機(jī)物的反應(yīng)生成具有反應(yīng)活性的自由基和穩(wěn)定化合物，穩(wěn)定的化合物可能進(jìn)一步被氧化分解為氣相和固相產(chǎn)物，引發(fā)室內(nèi)可吸入顆粒物尤其是亞微米級顆粒物濃度增加[8]。劉俊杰等研究了室內(nèi)O3與甲苯之間的相互反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)生成了包括超細(xì)顆粒物在內(nèi)的可吸入細(xì)顆粒物，特別是在顆粒物濃度達(dá)到最大值時(shí)，0.27 μm以下顆粒物總數(shù)占總顆粒物的99.57 %[9]。采浩提出了一種在室內(nèi)多重污染物來源的情況下，用以快速準(zhǔn)確確定污染源位置、污染物散發(fā)速率、污染物散發(fā)時(shí)間的方法，有利于預(yù)防和減輕突發(fā)污染物誘發(fā)的災(zāi)害[10,11]。馬小俊給出了污染物瞬態(tài)擴(kuò)散的簡析表達(dá)式，用以實(shí)時(shí)預(yù)測污染物的瞬態(tài)分布情況[12]。趙麗連續(xù)測試了一棟位于北京市的自然通風(fēng)建筑的室內(nèi)外PM2.5濃度，發(fā)現(xiàn)在室內(nèi)無顆粒物來源的條件下室內(nèi)外的PM2.5濃度呈明顯的相關(guān)性，室內(nèi)的平均PM2.5濃度出現(xiàn)在晚上且從周一到周五呈逐漸上升的趨勢[13]。曹杰發(fā)現(xiàn)PM2.5不僅具有很強(qiáng)的滲透能力，還能攜帶多種有害物質(zhì)，如重金屬、VOCs、病毒以及細(xì)菌[14]。山東科技大學(xué)的宋曉曉運(yùn)用CFD技術(shù)研究了室內(nèi)空氣品質(zhì)預(yù)測中的應(yīng)用問題，并提出了適用于室內(nèi)空氣品質(zhì)預(yù)測的方法和步驟[15]。本文以一個(gè)典型宿舍作為研究對象，分別測試了不同天氣以及開關(guān)窗條件下的室內(nèi)外PM2.5濃度變化情況。

2 測試對象

實(shí)驗(yàn)測試的是某大學(xué)內(nèi)一典型宿舍，該宿舍位于二樓，長寬高分別為9 m、3 m、3 m，室內(nèi)主要放置兩臺筆記本電腦和一盞臺燈。測試儀器采用的是空氣測試自記儀(型號QD-W1-PM2.5)。PM2.5濃度的測試范圍為0～450 μg/m3。

3 測試結(jié)果

3.1 不同天氣下室外PM2.5對比

圖1給出了晴朗、小雨以及霧霾三種典型天氣情況下室外空氣溫度從8:00～20:00期間隨時(shí)間的變化情況。三種典型天氣的測試時(shí)間分別為5月14日、5月15日以及5月20日。從圖中可以看出，三種氣溫條件下的室外空氣溫度均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢且峰值均出現(xiàn)在14:00～15:00之間。在晴朗和霧霾的天氣情況下，室外空氣溫度的大部分時(shí)間均高于小雨天氣下的情況。小雨天氣下的室外氣溫在13:40左右出現(xiàn)短時(shí)間的明顯增高現(xiàn)象是由于此時(shí)雨過天晴，強(qiáng)烈的陽光引起氣溫的驟然劇增。

圖1 不同天氣下室外氣溫變化情況

圖2中給出了晴朗、小雨以及霧霾三種典型天氣情況下室外PM2.5濃度從8:00～20:00期間隨時(shí)間的變化情況。從圖中可以看出，霧霾天氣下室外的PM2.5濃度明顯高于晴朗和小雨情況下的PM2.5濃度。霧霾天氣情況下室外PM2.5最高濃度達(dá)到136.5 ug/m3，并在17:00出現(xiàn)明顯的下降趨勢。5月15日小雨天氣情況下PM2.5濃度在9:30左右出現(xiàn)明顯的下降趨勢，主要是由于該時(shí)刻天空開始下雨。在13:00～20:00期間，室外的PM2.5濃度均在20 ug/m3以下，可見下雨對降低PM2.5濃度能起到明顯的作用。

圖2 不同天氣下室外PM2.5濃度變化情況

3.2 開窗條件下室內(nèi)外PM2.5對比

圖3給出了5月14日室內(nèi)外PM2.5濃度在開窗條件下隨時(shí)間的變化情況及室內(nèi)外差值。從圖中可以看出，室內(nèi)外的PM2.5值均呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢。室內(nèi)外的PM2.5值最大值均出現(xiàn)在8:00～10:00之間，同時(shí)，在8:00～10:00時(shí)間段內(nèi)，室外的PM2.5值高于室內(nèi)的PM2.5值5～10 ug/m3。在11:00～20:00時(shí)間段內(nèi)，室內(nèi)外PM2.5值基本保持一致，具有較好的跟隨性。

圖3 5月14日室內(nèi)外PM2.5濃度對比

圖4給出了5月15日室內(nèi)外PM2.5濃度在開窗條件下隨時(shí)間的變化情況及室內(nèi)外差值。從圖中可以看出，室內(nèi)外的PM2.5值均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。室內(nèi)外的PM2.5值最大值均出現(xiàn)在9:00～10:00之間，同時(shí)，在9:40左右，室內(nèi)外的PM2.5差值最高達(dá)到22.3 ug/m3。在11:00～15:00時(shí)間段內(nèi)，室內(nèi)外PM2.5值基本保持一致，具有較好的跟隨性。在15:00～20:00時(shí)間段內(nèi)，室內(nèi)的PM2.5濃度值略高于室外的PM2.5濃度。

圖4 5月15日室內(nèi)外PM2.5濃度對比

3.3 關(guān)窗條件下室內(nèi)外PM2.5對比

圖5給出了5月19日室內(nèi)外PM2.5濃度在關(guān)窗條件下隨時(shí)間的變化情況及室內(nèi)外差值。從圖中可以看出，室外的PM2.5值基本維持在70 ug/m3左右，而室內(nèi)的PM2.5值呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。室內(nèi)PM2.5濃度最高值達(dá)到109.8 g/m3。在11:00～17:00時(shí)間段內(nèi)，室內(nèi)的PM2.5濃度明顯高于室外的PM2.5濃度。

圖5 5月19日室內(nèi)外PM2.5濃度對比

圖6給出了5月20日室內(nèi)外PM2.5濃度在關(guān)窗條件下隨時(shí)間的變化情況及室內(nèi)外差值。從圖中可以看出，由于霧霾的影響，室內(nèi)外的PM2.5濃度均普遍較高，濃度最大值分別達(dá)到121 ug/m3和136.5 ug/m3，室內(nèi)外的PM2.5值均呈現(xiàn)明顯的波動變化趨勢。在8:00～9:00以及12:00～13:00時(shí)間段內(nèi)的PM2.5濃度較高。同時(shí)，在8:00～13:00時(shí)間段內(nèi)室內(nèi)的PM2.5濃度低于室外的PM2.5濃度，在13:00～19:00時(shí)間段內(nèi)室內(nèi)的PM2.5濃度略高于室外的PM2.5濃度。

圖6 5月20日室內(nèi)外PM2.5濃度對比

4 結(jié)論

根據(jù)室內(nèi)外PM2.5濃度在不同天氣以及開關(guān)窗條件下隨時(shí)間的變化情況，可以看出室外的PM2.5濃度受天氣影響較大。霧霾天氣情況下的PM2.5濃度明顯高于下雨和晴朗天氣下的PM2.5濃度。同時(shí)，在開窗和關(guān)窗條件下，室內(nèi)外的PM2.5濃度隨時(shí)間的變化具有較強(qiáng)的跟隨性，即室內(nèi)的PM2.5濃度隨室外的PM2.5濃度變化規(guī)律類似。室內(nèi)外的PM2.5濃度最大值均出現(xiàn)在8:00～10:00時(shí)間段左右。

[1] 吉奕康.北京市大氣污染物排放清單的建立及對霧霾天氣的初步研究[D].北京交通大學(xué),2015.

[2] 羅達(dá)通.典型沙塵多發(fā)地銀川市PM2.5污染特征及來源分析[D].中國環(huán)境科學(xué)研究院,2015.

[3] 焦艷，陶俊，傅剛.2011年春季上海市一次典型污染過程及氣溶膠的垂直分布特征[J].中國粉體技術(shù)，2013，19(1):1-6.

[4] 徐勵琴，劉思超，林思仁，等. 惠州市部分公共場所集中新風(fēng)系統(tǒng)污染狀況研究[J]. 華南預(yù)防醫(yī)學(xué), 2013, 39(6):92-94.

[5] 施珊珊, 紀(jì)文靜, 趙彬. 不同通風(fēng)形式下住宅內(nèi)細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度及室內(nèi)暴露量的模擬及比較[J]. 暖通空調(diào), 2013, 43(12):34-38.

[6] 鐘珂, 楊方, 朱輝,等. 上海地區(qū)霾天通風(fēng)房間室內(nèi)外粒子濃度的比較[J]. 綠色建筑, 2014(1):24-26.

[7] 王春梅, 魏建榮, 馬彥. 室內(nèi)PM2.5暴露評價(jià)研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境衛(wèi)生學(xué)雜志, 2014(1):85-92.

[8] 王繼永. 臭氧引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)對室內(nèi)空氣品質(zhì)影響的研究[D]. 天津：天津大學(xué)，2007.

[9] 劉俊杰, 李艷菊, 裴晶晶. 室內(nèi)臭氧與甲苯相互反應(yīng)產(chǎn)生超細(xì)顆粒物的研究[J]. 天津大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 41(10):1258-1262.

[10] Hao Cai, Xianting Li, Zhilong Chen, et al. Rapid identification of multiple constantly-released contaminant sources in indoor environments with unknown release time[J]. Building and Environment. 2014, 81:7-19.

[11] Hao Cai, Xianting Li, et al. Fast identification of multiple indoor constant contaminant sources by ideal sensors: a theoretical model and numerical validation. Indoor and Built Environment[J]. 2012, 22(6):897-909.

[12] Xiaojun Ma, Xiaoliang Shao, Xianting Li, et al. An analytical expression for transient distribution of passive contaminant under steady flow field[J]. Building and Environment. 2012,52: 98-106.

[13] Li Zhao, Chao Chen, Ping Wang, et al. Influence of atmospheric fine particulate matter (PM2.5) pollution on indoor environment during winter in Beijing[J]. Building and Environment. 2015, 87: 283-291.

[14] Jie Cao, Chunxue Yang, Jianxin Li, et al. Association between long-term exposure to outdoor air pollution and mortality in China: A cohort study[J]. Journal of Hazardous Materials. 2011,186: 1594-600.

[15] 宋曉曉.CFD在室內(nèi)空氣品質(zhì)預(yù)測中的應(yīng)用研究[D].山東科技大學(xué),2012.

工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體制將迎重大改革(二)

建立信息公開、管理、服務(wù)工作長效機(jī)制

● 主動公開、積極宣傳工程規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。工程規(guī)范和政府標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)全文在政府網(wǎng)站公開，免費(fèi)查閱下載。

● 加強(qiáng)信息化管理、服務(wù)工作。建立國家級工程規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)綜合信息化平臺。

加大實(shí)施指導(dǎo)監(jiān)督力度，提高權(quán)威性和影響力

● 強(qiáng)化企業(yè)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的主體意識。推廣施工現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)員崗位設(shè)置，建立標(biāo)準(zhǔn)化工作體系，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略和品牌戰(zhàn)略。

● 優(yōu)化政府監(jiān)管體系。監(jiān)管部門應(yīng)依據(jù)工程規(guī)范開展全過程監(jiān)管并嚴(yán)格執(zhí)法，檢查結(jié)果要及時(shí)公開通報(bào)并與誠信體系掛鉤。

● 建立工程項(xiàng)目合規(guī)性判定制度。工程項(xiàng)目采用工程規(guī)范之外新的技術(shù)措施且無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)由建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)、施工等單位以及相關(guān)專家，對是否滿足工程規(guī)范的性能要求進(jìn)行論證判定。

強(qiáng)化保障，確保改革任務(wù)落實(shí)到位

● 制度保障。修訂建筑法等有關(guān)法律法規(guī)，制定工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化條例。

● 人才保障。成立國家工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，建立國家級的工程規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中國特色新型智庫。成立全國工程規(guī)范專家委員會，完善現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會。推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)歷教育，編制相關(guān)教材，鼓勵和支持開設(shè)國際建筑標(biāo)準(zhǔn)化課程。開展全覆蓋、多層次、經(jīng)常性的標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)，納入執(zhí)業(yè)人員繼續(xù)教育、專業(yè)人員崗位教育和工人培訓(xùn)教育。

摘自《中國建設(shè)報(bào)》

四川省苗子工程資助項(xiàng)目(編號:16-YCG061)

陳勇(1989～)，男，碩士研究生。

TU834

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[定稿日期]2017-06-22