室內(nèi)空氣顆粒物污染狀況研究進(jìn)展

郭婷　許海亞　白志鵬　耿春梅

摘 要：室內(nèi)空氣質(zhì)量直接影響了人類健康，長(zhǎng)期工作和生活在室內(nèi)環(huán)境較差的空間中，會(huì)對(duì)人們的身體健康造成極大的傷害。著重闡述了3種典型室內(nèi)（家居環(huán)境、辦公環(huán)境和公共場(chǎng)所）環(huán)境中顆粒物的污染情況和相關(guān)特征，分析了通風(fēng)狀況、環(huán)境溫濕度和環(huán)境中活性有機(jī)化合物對(duì)室內(nèi)空氣中顆粒物質(zhì)量濃度的影響，并提出了日后室內(nèi)空氣管理的思路和室內(nèi)空氣顆粒物污染的研究方向。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)空氣；顆粒物；污染；通風(fēng)狀況

中圖分類號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.001

現(xiàn)代、便捷的工作和生活模式讓人們長(zhǎng)時(shí)間待在室內(nèi)空間。據(jù)全國(guó)兒童哮喘防治協(xié)作組統(tǒng)計(jì)，一般人群每天在室內(nèi)空間停留的時(shí)間在80%以上，特殊人群（老人、兒童等）則高達(dá)95%以上，由此可見(jiàn)，室內(nèi)空氣質(zhì)量與人們的健康密切相關(guān)。本文重點(diǎn)關(guān)注了室內(nèi)空氣細(xì)顆粒物污染問(wèn)題，從室內(nèi)空氣顆粒物污染狀況和污染影響因素2方面入手闡述了研究進(jìn)展。

1 典型室內(nèi)空氣環(huán)境中顆粒物污染特點(diǎn)

與人們接觸密切的室內(nèi)環(huán)境大致可分為3類，即家居環(huán)境、辦公環(huán)境和公共場(chǎng)所。各類典型室內(nèi)環(huán)境中空氣細(xì)顆粒物的污染有其鮮明的特點(diǎn)。

1.1 家居環(huán)境

在家居環(huán)境中，空氣細(xì)顆粒物主要來(lái)源于室外顆粒物的進(jìn)入，室內(nèi)烹飪、供暖和室內(nèi)人員的活動(dòng)。

1.1.1 室外顆粒物的進(jìn)入

開(kāi)窗（門）透氣、人為活動(dòng)攜帶或者機(jī)械通風(fēng)（比如空調(diào)透氣）等方式都會(huì)使室外細(xì)顆粒物滲透進(jìn)室內(nèi)環(huán)境中。在2006—2007年冬春季，Pekey等對(duì)土耳其工業(yè)最發(fā)達(dá)的kocaeli地區(qū)中15個(gè)家庭室內(nèi)和室外PM2.5和PM10的質(zhì)量濃度狀況進(jìn)行了顆粒物源解析觀測(cè)。研究結(jié)果顯示，室內(nèi)70%的顆粒物都是由室外源貢獻(xiàn)的。在門窗緊閉的情況下，只要風(fēng)速超過(guò)0.45 m/s，室外顆粒就能透過(guò)門窗四周和墻壁縫隙進(jìn)入室內(nèi)。

1.1.2 室內(nèi)烹飪和供暖

廚房是家居環(huán)境中污染最嚴(yán)重的區(qū)域，而主要污染行為就是烹飪，約有50%的室內(nèi)污染來(lái)自做飯時(shí)燃燒的燃料。在王曉舜對(duì)北京市居民室內(nèi)PM2.5暴露水平調(diào)查的研究中表明，在烹飪過(guò)程中，每分鐘會(huì)產(chǎn)生可吸入顆粒物（PM10）（4.1±16） mg。其中，超細(xì)顆粒物（PM2.5）的量為（1.7±0.6） mg，占PM10總量的40%左右。Wallace L在烹飪影響顆粒物質(zhì)量濃度的研究中發(fā)現(xiàn)，與非烹飪時(shí)段相比，在烹飪時(shí)段，室內(nèi)顆粒物質(zhì)量濃度增加了約5倍，特別是采用油炸或燒烤這2種烹飪方式，會(huì)導(dǎo)致PM2.5顆粒物濃度急劇增加。高軍、房艷兵和江暢興等人用室內(nèi)與室外顆粒物質(zhì)量濃度之比（I/O）描述室內(nèi)外顆粒物質(zhì)量濃度的差異，在烹飪之前，I/O值為0.3，烹飪過(guò)程中，I/O值增大至1.0，烹飪后，I/O值回落為0.7.在居室供暖方面，He chong等在研究室內(nèi)源對(duì)顆粒物數(shù)量和質(zhì)量濃度的影響中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)石英供暖器啟動(dòng)后，PM2.5產(chǎn)生量為2.5×1010個(gè)/min；當(dāng)旋管加熱器啟動(dòng)后，PM2.5的產(chǎn)生量為4×1010個(gè)/min；當(dāng)煤油供暖器啟動(dòng)后，PM2.5產(chǎn)生量高達(dá)9×1011個(gè)/min。

1.1.3 人員活動(dòng)

人們?cè)诰邮噎h(huán)境內(nèi)的活動(dòng)（比如咳嗽、吐痰等生理活動(dòng)或打掃衛(wèi)生等家務(wù)活動(dòng)）會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)原本已經(jīng)沉降的顆粒物（比如灰塵等）被二次揚(yáng)起，從而造成居室環(huán)境被二次污染。王夫美、陳麗等選擇了天津市 13 戶家庭住宅，他們分別采集了冬季工作日（周一至周五）和休息日（周六、周日）室內(nèi)空氣中PM10和PM2.5樣品，比較了休息日與工作日的PM10樣品。結(jié)果顯示，休息日顆粒物質(zhì)量濃度略大于工作日，這可能是休息日家庭成員在室內(nèi)活動(dòng)比工作日頻繁，將地面降塵再次揚(yáng)起，使其進(jìn)入空氣中導(dǎo)致休息日樣品污染物的質(zhì)量濃度值偏大。在2008-10-27—31，程鴻等人對(duì)室區(qū)的8戶居民進(jìn)行了室內(nèi)外PM2.5同步研究。研究發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)無(wú)人活動(dòng)時(shí)，PM2.5平均質(zhì)量濃度為37.3 ?g/m3；在打掃過(guò)程中，PM2.5平均質(zhì)量濃度為57.7 ?g/m3；在烹飪期間，PM2.5平均質(zhì)量濃度高達(dá)114.7 ?g/m3。由此可知，居室人員活動(dòng)是室內(nèi)主要污染源之一。人體本身就是重要的顆粒物發(fā)生源，人們?cè)谕瓿善鹆⒒蜃碌葎?dòng)作時(shí)釋放的PM2.5為2.5×106個(gè)∕min，即使在靜止的狀態(tài)下，人們自然釋放出的PM2.5也可達(dá)到105個(gè)/min。盡管完成這些動(dòng)作所需的時(shí)間非常短，但是，它已經(jīng)能夠使顆粒物的質(zhì)量濃度增長(zhǎng)數(shù)倍。此外，某些特殊人員的愛(ài)好（比如抽煙、熏香等）也會(huì)影響室內(nèi)空氣中細(xì)顆粒物的質(zhì)量濃度。Lee shun-cheng等人研究了香港常見(jiàn)的10種熏香發(fā)現(xiàn)，在10種熏香燃燒時(shí)，PM2.5和PM10釋放量的變化范圍分別為9.8～2 160 mg/h和10.8～2 537 mg/h。

1.2 辦公環(huán)境

在辦公場(chǎng)所，吸煙和辦公電器用品的集中使用是造成空氣顆粒物質(zhì)量濃度增加的主要原因。

1.2.1 環(huán)境煙草煙霧

一般情況下，現(xiàn)代化的辦公環(huán)境都處于寫字樓式的高層建筑中，可利用面積小、人員密度大、休閑場(chǎng)所小、功能單一、格局對(duì)稱，主要以機(jī)械空調(diào)通風(fēng)為主。因此，辦公環(huán)境中普遍存在由于吸煙而產(chǎn)生的環(huán)境煙草煙霧（Environment Tobacco Smoke，ETS）污染。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在各類辦公類環(huán)境中，ETS占顆粒物總質(zhì)量濃度的50%～80%，在休息區(qū)和會(huì)議室，這個(gè)比例則高達(dá)80%～90%.在吸煙時(shí)，顆粒物的排放強(qiáng)度為14 mg/支，環(huán)境煙草煙霧的粒徑范圍在100～1 000 nm之間。在1支香煙燃燒的過(guò)程中，平均每分鐘產(chǎn)生的細(xì)顆粒物達(dá)1.67 mg。另外，ETC上載帶有大量的多環(huán)芳烴（PAHS），這些PAHs大都具有很強(qiáng)的致癌毒性。

1.2.2 復(fù)印機(jī)等辦公設(shè)備的集中使用

通常情況下，辦公環(huán)境中都裝配有成套的辦公設(shè)配，比如打字機(jī)、打印機(jī)等。目前，對(duì)辦公設(shè)備是否是污染辦公環(huán)境的主要污染源的研究并不多，但是，已有研究顯示，辦公設(shè)備的使用確實(shí)會(huì)造成室內(nèi)顆粒物的增多。復(fù)印機(jī)在使用狀態(tài)或者通電閑置狀態(tài)下都會(huì)產(chǎn)生PM2.5顆粒物，并且顆粒物的發(fā)生率與復(fù)印速率和復(fù)印方式有很大的關(guān)系。

2010-01-31—2010-02-07，鄢超、楊凌霄等人對(duì)濟(jì)南市某典型商業(yè)環(huán)境作了顆粒物研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，粒徑為10～20 nm的顆粒物在上午和下午工作時(shí)間段出現(xiàn)了波動(dòng)，由800個(gè)/cm3漲至1 800個(gè)/cm3，辦公室環(huán)境顆粒物的質(zhì)量濃度變化與辦公室打印機(jī)的使用密切相關(guān)。

1.3 公共場(chǎng)所（商場(chǎng)、電影院、醫(yī)院、學(xué)校等）

公共場(chǎng)所人群密集，人群來(lái)源地域性比較廣，人們的健康情況也比較復(fù)雜，所以，通風(fēng)不暢和濫用空氣清新劑是目前公共場(chǎng)所內(nèi)空氣中顆粒物質(zhì)量濃度增高的主要原因。

1.3.1 通風(fēng)不暢

出于節(jié)約能源的考慮，很多公共場(chǎng)所減少了建筑新風(fēng)量值，使得公共場(chǎng)所的空氣質(zhì)量顯著下降。崔家昌等人對(duì)23間賓館客房作了新風(fēng)量的測(cè)試，結(jié)果顯示，有6間客房的新風(fēng)量均小于30 m3/h，不符合國(guó)家規(guī)定的新風(fēng)量（一般賓館類建筑室客房每人30～50 m3/h）標(biāo)準(zhǔn)。2010年，溫彥平檢測(cè)了太原市9個(gè)公共場(chǎng)所的室內(nèi)空氣質(zhì)量狀況。結(jié)果顯示，在1年4個(gè)季度中，公共場(chǎng)所都會(huì)受到不同程度的污染，其中，主要污染為氨和甲醛的質(zhì)量濃度超標(biāo)。2006-05—09，梁安錦、蔡篤書等人監(jiān)測(cè)了?？谑协偵絽^(qū)包括旅館、招待所、影劇院、影視廳、歌舞廳、休閑足健中心、網(wǎng)吧和茶坊等在內(nèi)的89間公共場(chǎng)所。在監(jiān)測(cè)到的各項(xiàng)室內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)中，污染比較嚴(yán)重的項(xiàng)目是 PM10和CO2。這些問(wèn)題都與公共場(chǎng)所通風(fēng)不暢有直接的關(guān)系。

1.3.2 熏香、空氣清新劑等

為了消除人群密集的公共場(chǎng)所里的各類異味或者出于殺菌消毒的目的，一般管理者往往采用噴灑消毒劑、空氣清新劑等除味和消毒。在噴灑消毒劑或空氣清新劑的過(guò)程中，不僅這些消毒劑和清新劑本身的組分會(huì)造成室內(nèi)細(xì)粒子的質(zhì)量濃度升高，同時(shí)，還會(huì)造成二次污染。付曉辛和王新明研究了廣東市場(chǎng)上有售的26盒清新劑中的揮發(fā)性物質(zhì)。結(jié)果顯示，使用空氣清新劑，會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)萜類化合物的質(zhì)量濃度達(dá)到每立方米幾十甚至幾百微克，而這些有機(jī)化合物會(huì)與空氣中的臭氧等物質(zhì)反應(yīng)，生成二次氣溶膠物質(zhì)。

2 影響室內(nèi)環(huán)境顆粒物質(zhì)量濃度的因素

通風(fēng)狀況、環(huán)境溫濕度和環(huán)境中活性物種的質(zhì)量濃度會(huì)直接影響室內(nèi)環(huán)境中顆粒物的質(zhì)量濃度。

2.1 通風(fēng)狀況

在很大程度上，室內(nèi)空氣的通風(fēng)狀態(tài)決定了室外顆粒物對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響。王園園等人在監(jiān)測(cè)南京市部分居民室內(nèi)的PM2.5和PM1.0的污染狀況時(shí)發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)PM2.5和PM1.0的質(zhì)量濃度上午時(shí)段最高，這與大多數(shù)居民都會(huì)在上午開(kāi)窗透氣有關(guān)。開(kāi)窗換氣很容易使室外顆粒物進(jìn)入室內(nèi)，從而導(dǎo)致室內(nèi)PM2.5和PM1.0的平均質(zhì)量濃度升高。韓云龍等人研究了有/無(wú)自然通風(fēng)下室內(nèi)顆粒物的分布特征。結(jié)果顯示，無(wú)通風(fēng)條件下室內(nèi)顆粒物的質(zhì)量濃度（PM10與PM2.5顆粒物室內(nèi)平均質(zhì)量濃度分別為133 ?g/m3和119 ?g/m3）要小于自然通風(fēng)條件下室內(nèi)顆粒物的質(zhì)量濃度（PM10與PM2.5顆粒物室內(nèi)平均質(zhì)量濃度分別為149 ?g/ m3和138 ?g/ m3）。

2.2 環(huán)境溫濕度

室內(nèi)環(huán)境中顆粒物的質(zhì)量濃度與環(huán)境溫濕度有很大的關(guān)系。張振調(diào)查研究了室內(nèi)濕度與顆粒物的關(guān)系，結(jié)果表明，相對(duì)濕度與PM10呈正相關(guān)，而相對(duì)濕度的增加會(huì)增加PM10的質(zhì)量濃度。崔術(shù)祥在其碩士畢業(yè)論文中比較了RH為0%（本底背景），35%，50%，65%和85%的情況下顆粒源的釋放速度。研究發(fā)現(xiàn)，顆粒物釋放呈衰減狀。隨著相對(duì)濕度的增加，相對(duì)濕度也越來(lái)越大，顆粒間發(fā)生的凝并現(xiàn)象也越顯著，凝并會(huì)生成粒徑約為0.3～30 μm的顆粒物。

2.3 環(huán)境中活性VOCs的含量

Aoki等人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)臭氧與活性VOCs（比如萜烯類物質(zhì)）共同存在時(shí)，會(huì)相互作用，造成二次有機(jī)氣溶膠（Secondary organic aerosol，SOA）污染。為了進(jìn)一步研究SOA的發(fā)生機(jī)制，Toftum 等人詳細(xì)研究了松木板釋放出的VOCs與臭氧共同作用下SOA的污染情況。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)臭氧濃度約20 ppb時(shí)，SOA的質(zhì)量濃度達(dá)到15 μg/m3；當(dāng)臭氧濃度約為40 ppb 時(shí)，SOA的質(zhì)量濃度約為95 μg/m3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，當(dāng)有活性VOCs存在時(shí)，環(huán)境中的臭氧濃度與SOA的質(zhì)量濃度成正比。章旭陽(yáng)等采用等離子體技術(shù)研究了苯乙烯的降解行為，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在苯乙烯的降解過(guò)程中，會(huì)有數(shù)量巨大的粒徑分布在28～384 nm之間，進(jìn)而產(chǎn)生氣溶膠物質(zhì)，這應(yīng)與體系內(nèi)臭氧和苯乙烯的共存有關(guān)。

3 研究展望

改善我國(guó)的大氣環(huán)境質(zhì)量不是一朝一夕就能完成的，而如何改善現(xiàn)有的室內(nèi)空氣質(zhì)量，營(yíng)造良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量是今后室內(nèi)空氣研究工作的重點(diǎn)。針對(duì)目前室內(nèi)環(huán)境顆粒物的污染現(xiàn)狀，應(yīng)先從加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、室內(nèi)空氣質(zhì)量分類管理、完善室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)和加快室內(nèi)空氣污染控制技術(shù)開(kāi)發(fā)4個(gè)方面開(kāi)展工作，以便更好地保障室內(nèi)人群的安全。

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〔編輯：白潔〕

Abstract： Indoor air quality has a direct impact on human health， long-term work and living in the indoor environment in the space， will cause great harm to peoples health. This paper focuses on the three typical indoor home environment（office environment and public places） in particulate matter pollution situation and characteristics， and analyses the effect of ventilation， temperature and humidity of environment， and the environment of active organic compounds on the concentration of particles in the indoor air quality sound， and puts forward the research direction of the future of the indoor air quality management ideas and indoor air particulate matter pollution.

Key words： indoor air； particulate matter； pollution； ventilation condition