室內(nèi)PM2.5污染控制的現(xiàn)狀及發(fā)展

黃玉嫡 苑 翔

(北方工業(yè)大學，北京 100144)

室內(nèi)PM2.5污染控制的現(xiàn)狀及發(fā)展

黃玉嫡 苑 翔

(北方工業(yè)大學，北京 100144)

主要綜述了室內(nèi)PM2.5的控制濃度標準、基本組成、室內(nèi)外來源以及對于公共建筑和住宅建筑室內(nèi)PM2.5污染的控制策略，給出了室內(nèi)PM2.5污染控制策略的發(fā)展，以及目前還沒有針對已經(jīng)安裝好了的空調(diào)系統(tǒng)進行監(jiān)測看是否達到治理PM2.5的效果的建議。

室內(nèi)PM2.5,集中式空調(diào)系統(tǒng),控制濃度標準

0 引言

近年來，隨著工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，我國大部分地區(qū)頻現(xiàn)霧霾天氣，人們逐漸熟悉和了解可入肺顆粒物PM2.5。PM2.5是指大氣中動力學直徑不大于2.5 μm的細顆粒物，其粒徑小，比表面積巨大，活性強能吸附細菌、病毒和各種有毒有害物質(zhì)，且可以很久的漂浮在大氣中，嚴重損害著室外環(huán)境和人體健康。人體的生理結(jié)構(gòu)決定了人體對PM2.5以下的細顆粒物沒有任何的過濾和阻攔能力，吸入后會引發(fā)呼吸類疾病和致癌。無論是在室外還是在室內(nèi)，人體都暴露在細顆粒物中，由于人們每天大部分時間是在建筑室內(nèi)度過的，所以室內(nèi)PM2.5濃度污染更是關(guān)乎著人體健康。且室外大環(huán)境的改善不可能輕而易舉在短時間內(nèi)成功，所以控制并治理室內(nèi)PM2.5污染是最直接避免空氣污染對人體造成傷害的措施。

1 室內(nèi)PM2.5濃度標準現(xiàn)狀

1997年美國環(huán)境保護局(EPA)在《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》中首次提出了PM2.5濃度檢測指標，并在2006年對其進行更新。2005年世界衛(wèi)生組織(WHO)修訂了《空氣質(zhì)量準則》(AQG)，制定了準則值和三個過渡期目標值為不同發(fā)展水平的國家和地區(qū)提供了參考。2008年歐盟頒布了《關(guān)于歐洲空氣質(zhì)量及更加清潔的空氣指令》，2010年開始實施。2002年我國制定的GB/T 18883—2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標準中未給出室內(nèi)PM2.5濃度標準值。2012年在修訂的GB 3095—2012環(huán)境空氣質(zhì)量標準中首次提出PM2.5濃度限值，將PM2.5濃度值分為一級濃度限值和二級濃度限值，該標準自2016年1月1日起在全國實施。

各國及國際組織的PM2.5具體標準值詳見表1。

表1 各國/國際組織的PM2.5標準 μg/m3

2 室內(nèi)PM2.5的來源

2.1室外來源

PM2.5分一次微粒和二次微粒。一次微粒又分為塵土性微粒和因燃燒產(chǎn)生的碳黑(有機碳)粒子。二次微粒則主要分為由一次氣態(tài)污染物SO2,NOX和NH3等通過化學反應(yīng)生成的硫酸銨、硝酸銨和二次有機氣溶膠等有機物[1]。

2.1.1一次粒子排放源

在一次微粒中，塵土性微粒會在自然過程中產(chǎn)生，如風揚塵土、火山灰、花粉和細菌等，但主要產(chǎn)生于人類活動，如道路、建筑施工及農(nóng)業(yè)所產(chǎn)生的揚塵和工業(yè)粉塵等；有機碳粒子主要來源于柴油機動車、煤和石油在內(nèi)的化石燃料燃燒、垃圾焚燒、露天燒烤、生物質(zhì)露天焚燒等。

2.1.2二次粒子排放源

產(chǎn)生硫酸銨和硝酸銨的一次氣態(tài)污染物SO2主要來源于燃煤、燃油鍋爐，NOX主要來源于鍋爐與機動車，NH3主要來源于控制NOX的鍋爐以及生產(chǎn)化肥的工廠和冷凍車間。

室外的PM2.5可以通過門窗等縫隙滲入室內(nèi)，在通風的時候也會滲入室內(nèi)。室外PM2.5污染占室內(nèi)PM2.5濃度的54%～96%[2]。室外的氣象條件也會影響室內(nèi)PM2.5的濃度，靜穩(wěn)特殊的天氣條件會減弱大氣中PM2.5的輸送和擴散能力，從而使得室外的PM2.5濃度增加[3]。

2.2室內(nèi)來源

燃料燃燒。不同燃料在燃燒過程中會不同程度的釋放出PM2.5。郭冬梅等人[4]研究相同條件下分別使用天然氣、液化氣和蜂窩煤3種燃料廚房的PM2.5污染水平，結(jié)果顯示PM2.5濃度水平依次為蜂窩煤>液化氣>天然氣。程鴻等人[5]研究表明在使用燃料前后，室內(nèi)PM2.5都處在相對較低水平，但使用木材和液化氣為燃料做飯時室內(nèi)PM2.5濃度可分別達到212 μg/m3及71 μg/m3，用蜂窩煤取暖時室內(nèi)PM2.5濃度可高達200 μg/m3。

吸煙。吸煙會產(chǎn)生大量的細小顆粒物。陳添等人[6]研究表明，在10 m3的室內(nèi)吸一支煙會使其室內(nèi)的PM2.5濃度平均增加1.0 mg/m3，最大增加1.7 mg/m3。吸煙不僅有害健康，更是能顯著增加室內(nèi)空氣中PM2.5的濃度，所以請盡量少吸煙。

蚊香。夏季室內(nèi)燃點的盤式蚊香是室內(nèi)PM2.5的重要來源，點燃一圈蚊香所產(chǎn)生的PM2.5濃度是室內(nèi)PM2.5濃度限值的8.3倍[7]，且在門窗關(guān)閉的環(huán)境下，蚊香熄滅8 h后室內(nèi)的PM2.5質(zhì)量濃度才能回到初始水平[8]。朱春等人[9]研究發(fā)現(xiàn)房間在正常通風條件下，使用盤式固體蚊香散發(fā)的PM2.5的量約為液體電蚊香散發(fā)量的10倍、片型電蚊香散發(fā)量的5倍且超過標準近3.2倍，達到重度污染水平；如若在關(guān)閉門窗的條件下，室內(nèi)PM2.5會達到嚴重污染水平。由此可見，人們不宜過久停留在蚊香使用環(huán)境中，尤其盤式蚊香，建議夏季在點蚊香時應(yīng)及時通風。

清掃。不同清掃條件下室內(nèi)PM2.5濃度變化很大。桂鋒等人[10]為了研究不同的清掃方式對室內(nèi)PM2.5污染水平的影響，對辦公室分別進行干掃、通風干掃和濕掃，結(jié)果表明，這三種清掃方式實驗組中PM2.5質(zhì)量濃度達到的最大值依次為391.5 μg/m3,286.3 μg/m3和155.3 μg/m3，所以建議應(yīng)盡可能的在通風條件下進行濕掃。

室內(nèi)污染源所產(chǎn)生的PM2.5具有短暫性、間歇性及濃度范圍波動大等特征[11]。

3 室內(nèi)PM2.5的控制策略

3.1公共建筑室內(nèi)PM2.5污染控制策略

對于具有集中式空調(diào)系統(tǒng)和風機盤管加新風系統(tǒng)的公共建筑，設(shè)置空氣處理設(shè)備如靜電除塵裝置且提高空調(diào)系統(tǒng)的各級過濾器效率是降低室內(nèi)PM2.5濃度的主要技術(shù)措施。

曹國慶等人[12]研究表明對于集中式空調(diào)系統(tǒng)，當系統(tǒng)中沒有設(shè)置回風過濾器時，建議系統(tǒng)的新風過濾器至少使用G4級過濾器，主過濾器至少使用F7級過濾器；對于風機盤管加新風系統(tǒng)，當風機盤管上無法設(shè)置過濾器時，建議新風過濾器級別不宜低于F8，當室內(nèi)無新風送入時，建議加裝不低于M6級別的空氣過濾器，如若無法加裝，則應(yīng)安裝空氣凈化器。

王清勤等人[13]提出了符合設(shè)計習慣的建筑室內(nèi)PM2.5控制設(shè)計計算方法，即將單位時間內(nèi)室內(nèi)PM2.5獲得量定義為PM2.5負荷，建立室內(nèi)PM2.5獲得的總負荷等于空氣處理設(shè)備PM2.5總?cè)コ芰榛A(chǔ)理論的平衡方程，其中室內(nèi)PM2.5獲得的總負荷包括滲入室內(nèi)的滲透負荷、新風負荷和室內(nèi)污染源所釋放的負荷。

王陽[14]通過研究普通辦公樓的實際設(shè)備情況和人員習慣，設(shè)計了三種治理室內(nèi)PM2.5污染的方案，選擇最具代表性的室外污染工況，進行實際運行測試，最終找到了適用于辦公樓室內(nèi)PM2.5污染控制治理的方案。即結(jié)合室內(nèi)循環(huán)處理設(shè)置PM2.5新風處理系統(tǒng)：在辦公區(qū)域設(shè)置新風PM2.5處理裝置，并加設(shè)內(nèi)循環(huán)式PM2.5處理機組；新風量約每小時換氣1次，內(nèi)循環(huán)每小時換氣3次～5次。

3.2住宅室內(nèi)PM2.5污染控制策略

對于住宅等無集中通風和風機盤管加新風系統(tǒng)的建筑，可采用空氣凈化器降低室內(nèi)PM2.5濃度。

施珊珊等人[15]通過模擬計算北京地區(qū)的典型工況，研究不同通風形式下住宅室內(nèi)PM2.5的濃度水平，結(jié)果表明，在冬季和過渡季，對于密封性較好的住宅，采用自然通風且使用空氣凈化裝置和采用機械通風都可以使室內(nèi)PM2.5濃度降到較低水平；在夏季，由于室外PM2.5的濃度較低，所以無論采用哪種通風方式、是否使用空氣凈化器，其室內(nèi)的PM2.5濃度均處于較低水平。

因室外PM2.5可滲入室內(nèi)，所以可以通過合理提高外窗氣密性以及定期維護等，來減少室外PM2.5向室內(nèi)的滲透。此外，控制室內(nèi)PM2.5污染的室內(nèi)來源的有效途徑之一是在源頭上控制，如使用綠色建材和環(huán)保產(chǎn)品、盡量減少吸煙甚至不吸煙。還有就是開窗通風換氣，以及使用空氣凈化設(shè)備等。

3.3室內(nèi)PM2.5污染控制策略的發(fā)展

目前，我國尚未大力宣傳室內(nèi)PM2.5的控制策略，應(yīng)使人們有意識的去控制室內(nèi)的PM2.5污染，且知道如何有效的控制。對于公共建筑未來的室內(nèi)PM2.5污染控制策略的發(fā)展應(yīng)是普及安裝一次回風全空氣空調(diào)系統(tǒng)且在空調(diào)設(shè)計基礎(chǔ)上計算出空氣處理設(shè)備所需要的過濾效率，再根據(jù)過濾效率進行空氣過濾器的配置。粗效過濾器、中效過濾器對PM2.5的過濾效率較低，高中效過濾器對PM2.5的過濾效率約為22%，在室外污染較輕時，可以起到凈化PM2.5的作用，亞高效過濾器對PM2.5的凈化效率約為77%，可以有效的凈化PM2.5。可以對新風進行三級過濾處理，有效控制系統(tǒng)的主要污染源頭。對于住宅建筑，則盡可能的使用空氣凈化器，在室外污染較輕的情況下進行自然通風。然后都盡量避免室內(nèi)污染源的產(chǎn)生，如保持無煙環(huán)境、進行濕掃等。

4 總結(jié)及建議

室內(nèi)PM2.5污染來源分為室內(nèi)源和室外源，室外源是室內(nèi)PM2.5濃度的主要來源。在進行室內(nèi)PM2.5控制設(shè)計時，參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》的要求設(shè)定PM2.5室內(nèi)設(shè)計濃度。對于公共建筑室內(nèi)PM2.5的污染控制應(yīng)在空調(diào)系統(tǒng)中安裝空氣處理設(shè)備，且提高各過濾器的過濾效率；對于住宅室內(nèi)PM2.5的污染控制應(yīng)在室外PM2.5污染水平低時及時通風，在室外PM2.5污染水平高時關(guān)閉門窗并可能的安裝空氣凈化器。在進行室內(nèi)PM2.5污染控制時，首先應(yīng)確定PM2.5室外設(shè)計濃度，但目前該濃度的確定沒有統(tǒng)一標準或方法，這是待解決的問題。室內(nèi)PM2.5控制技術(shù)在設(shè)計計算方法方面也待規(guī)范和完善。且我國目前對室內(nèi)PM2.5的控制研究多是前期理論研究，暫無對已經(jīng)安裝好了的空調(diào)系統(tǒng)進行監(jiān)測，看是否達到治理PM2.5的效果。

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PresentsituationanddevelopmentofindoorPM2.5pollutioncontrol

HuangYudiYuanXiang

(NorthChinaUniversityofTechnology,Beijing100144,China)

This paper summarizes the indoor PM2.5 concentration control standard, basic composition, indoor and outdoor sources and control strategies for indoor PM2.5 pollution in public buildings and residential buildings, given the development of indoor PM2.5 pollution control strategy, and that there is no monitoring whether to control the effect of PM2.5 in the air-conditioning system has been set up.

indoor PM2.5, centralized air conditioning system, control concentration standard

X506

A

1009-6825(2017)27-0156-03

2017-07-16

黃玉嫡(1993- )，女，在讀碩士