某宿舍開關窗條件下室內外PM2.5濃度變化分析

陳 勇， 劉秦見

(四川大學建筑與環境學院, 四川成都 610065)

某宿舍開關窗條件下室內外PM2.5濃度變化分析

陳 勇， 劉秦見

(四川大學建筑與環境學院, 四川成都 610065)

由于霧霾的影響，PM2.5受到越來越多的關注。文章介紹了在不同天氣以及開關窗條件下測試室內外PM2.5濃度隨時間變化的情況。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，在開窗和關窗條件下，室內外的PM2.5濃度隨時間的變化具有較強的跟隨性。室內外的PM2.5濃度最大值常出現在8:00～10:00時間段左右。為研究室內外PM2.5濃度提供一定參考。

PM2.5； 開窗； 關窗； 測試； 濃度； 對比

近年，隨著城市化和工業化的快速發展，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重。根據加拿大衛生組織調查顯示，由于現代人平均80 %～90 %以上的時間在室內度過，人們68 %的疾病都與室內空氣污染有關。PM2.5作為影響健康的重要指標，受到許多學者的廣泛關注。

針對PM2.5來源、與PM10的相互關系以及PM2.5攜帶有害物質等方面的研究取得了顯著成果。吉奕康運用AERMOD模型對北京市多種污染物的擴散規律進行了模擬，分析出了SO2、NOx所生成的二次PM2.5對霧霾天氣的影響[1]。羅達通對銀川市進行了長期的細顆粒物采樣工作，并采用多種實驗測試技術分析了采集的大量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，發現該PM2.5污染過程起始于穩定天氣形式下污染物的積累，結束于短時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系統作為監測對象，依照《公共場所集中新風系統衛生規范》的方法進行采樣、檢測和評價，發現集中新風系統總合格率為26.9 %，其中7家酒店、4家文化娛樂場所的合格率均為0，即新風系統污染作為顆粒物的來源不可忽視[4]。趙彬等模擬計算了北京地區在過渡季、夏季、春季典型工況下，采用自然通風和機械通風的住宅的室內細顆粒物濃度水平和室內暴露量，發現對于較密閉的住宅，采用自然通風且室內開啟空氣凈化器時，與采用機械通風的住宅均可獲得較低的細顆粒物室內暴露量[5]。鐘珂等分別在夏、冬兩季典型霾過程期間，對上海地區自然通風房間的室內外空氣中PM10、PM2.5的逐時變化進行了連續實測和分析，發現在霾天氣下通過單邊自然通風來改善或維持室內空氣質量將不會有實質性效果[6]。王春梅等介紹了室內PM2.5的主要來源與分布特征,從濃度監測、時間—活動模式參數、暴露量估算和潛在劑量估算四個方面對室內PM2.5暴露評價的研究狀況進行了分析[7]。王繼永研究發現臭氧與不飽和有機物的反應生成具有反應活性的自由基和穩定化合物，穩定的化合物可能進一步被氧化分解為氣相和固相產物，引發室內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O3與甲苯之間的相互反應，發現生成了包括超細顆粒物在內的可吸入細顆粒物，特別是在顆粒物濃度達到最大值時，0.27 μm以下顆粒物總數占總顆粒物的99.57 %[9]。采浩提出了一種在室內多重污染物來源的情況下，用以快速準確確定污染源位置、污染物散發速率、污染物散發時間的方法，有利于預防和減輕突發污染物誘發的災害[10,11]。馬小俊給出了污染物瞬態擴散的簡析表達式，用以實時預測污染物的瞬態分布情況[12]。趙麗連續測試了一棟位于北京市的自然通風建筑的室內外PM2.5濃度，發現在室內無顆粒物來源的條件下室內外的PM2.5濃度呈明顯的相關性，室內的平均PM2.5濃度出現在晚上且從周一到周五呈逐漸上升的趨勢[13]。曹杰發現PM2.5不僅具有很強的滲透能力，還能攜帶多種有害物質，如重金屬、VOCs、病毒以及細菌[14]。山東科技大學的宋曉曉運用CFD技術研究了室內空氣品質預測中的應用問題，并提出了適用于室內空氣品質預測的方法和步驟[15]。本文以一個典型宿舍作為研究對象，分別測試了不同天氣以及開關窗條件下的室內外PM2.5濃度變化情況。

2 測試對象

實驗測試的是某大學內一典型宿舍，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期間隨時間的變化情況。三種典型天氣的測試時間分別為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先升高后降低的變化趨勢且峰值均出現在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左右出現短時間的明顯增高現象是由于此時雨過天晴，強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最高濃度達到136.5 ug/m3，并在17:00出現明顯的下降趨勢。5月15日小雨天氣情況下PM2.5濃度在9:30左右出現明顯的下降趨勢，主要是由于該時刻天空開始下雨。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 開窗條件下室內外PM2.5對比

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

圖3 5月14日室內外PM2.5濃度對比

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

圖4 5月15日室內外PM2.5濃度對比

3.3 關窗條件下室內外PM2.5對比

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

圖5 5月19日室內外PM2.5濃度對比

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

圖6 5月20日室內外PM2.5濃度對比

4 結論

根據室內外PM2.5濃度在不同天氣以及開關窗條件下隨時間的變化情況，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，在開窗和關窗條件下，室內外的PM2.5濃度隨時間的變化具有較強的跟隨性，即室內的PM2.5濃度隨室外的PM2.5濃度變化規律類似。室內外的PM2.5濃度最大值均出現在8:00～10:00時間段左右。

[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,2015.

[2] 羅達通.典型沙塵多發地銀川市PM2.5污染特征及來源分析[D].中國環境科學研究院,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，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系統污染狀況研究[J]. 華南預防醫學, 2013, 39(6):92-94.

[5] 施珊珊, 紀文靜, 趙彬. 不同通風形式下住宅內細顆粒物質量濃度及室內暴露量的模擬及比較[J]. 暖通空調, 2013, 43(12):34-38.

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

[7] 王春梅, 魏建榮, 馬彥. 室內PM2.5暴露評價研究進展[J]. 環境衛生學雜志, 2014(1):85-92.

[8] 王繼永. 臭氧引發的化學反應對室內空氣品質影響的研究[D]. 天津：天津大學，2007.

[9] 劉俊杰, 李艷菊, 裴晶晶. 室內臭氧與甲苯相互反應產生超細顆粒物的研究[J]. 天津大學學報, 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.

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[15] 宋曉曉.CFD在室內空氣品質預測中的應用研究[D].山東科技大學,2012.

工程建設標準體制將迎重大改革(二)

建立信息公開、管理、服務工作長效機制

● 主動公開、積極宣傳工程規范和標準。工程規范和政府標準應全文在政府網站公開，免費查閱下載。

● 加強信息化管理、服務工作。建立國家級工程規范和標準綜合信息化平臺。

加大實施指導監督力度，提高權威性和影響力

● 強化企業實施標準的主體意識。推廣施工現場標準員崗位設置，建立標準化工作體系，實施標準化戰略和品牌戰略。

● 優化政府監管體系。監管部門應依據工程規范開展全過程監管并嚴格執法，檢查結果要及時公開通報并與誠信體系掛鉤。

● 建立工程項目合規性判定制度。工程項目采用工程規范之外新的技術措施且無相應標準的，應由建設單位組織設計、施工等單位以及相關專家，對是否滿足工程規范的性能要求進行論證判定。

強化保障，確保改革任務落實到位

● 制度保障。修訂建筑法等有關法律法規，制定工程建設標準化條例。

● 人才保障。成立國家工程建設標準化研究院，建立國家級的工程規范和標準中國特色新型智庫。成立全國工程規范專家委員會，完善現有標準化技術委員會。推進標準化學歷教育，編制相關教材，鼓勵和支持開設國際建筑標準化課程。開展全覆蓋、多層次、經常性的標準培訓，納入執業人員繼續教育、專業人員崗位教育和工人培訓教育。

摘自《中國建設報》

四川省苗子工程資助項目(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