哈爾濱住宅建筑室內(nèi)氣體污染物測試分析

崔 巍

(黑龍江工程學院土木與建筑工程學院,黑龍江 哈爾濱 150050)

0 引言

在我國，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，室內(nèi)外空氣污染問題尤為突出。近年頻發(fā)的霧霾天氣使得室外大氣污染愈發(fā)嚴重，人們被迫減少外出的時間和頻率，但不合理的建筑設(shè)計、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和運行以及眾多散發(fā)有害物質(zhì)的建材的使用使得我國的室內(nèi)空氣品質(zhì)(Indoor Air Quality，IAQ)問題也較發(fā)達國家要嚴重的多，我國每年由于室內(nèi)空氣污染引起的超額死亡數(shù)量多，超額門診數(shù)22萬人次，超額急診數(shù)430萬人次，每年由于室內(nèi)空氣污染造成的損失，按支付意愿價值估計，約為106億美元[1]。不僅如此，隨著北方冬季霧霾加重[2,3]，使得居民有意識地提高了建筑的密封性，這大大削弱了室內(nèi)外空氣的交換，導致室內(nèi)產(chǎn)生的有害污染氣體很難有效排出室外，導致人們患病的幾率增加。因此，對室內(nèi)空氣環(huán)境和質(zhì)量進行研究和評價就顯得異常重要[4]。

因此開展哈爾濱市民用建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)實地測試，有助于掌握室內(nèi)空氣污染變動的普遍規(guī)律，幫助研究人員對室內(nèi)空氣環(huán)境的變化做出有效預(yù)測，進而采取措施去除污染物，這對于降低室內(nèi)污染水平，改善室內(nèi)人居環(huán)境，保障室內(nèi)人員身心健康，具有十分重要的意義。

1 研究方法

1.1 檢測指標的選取

本文以室內(nèi)環(huán)境作為測試對象，僅重點選取了以下幾個指標測試[5]：甲醛、TVOC、可吸入顆粒物PM2.5和PM10、二氧化碳、溫度、相對濕度和空氣流速[6,7]。

1.2 采樣點選取

本文依據(jù)采樣點布置原則，選擇了客廳、主臥、副臥、廚房和衛(wèi)生間作為5個參與檢測的功能房間[8,9]。其中，按照每個房間大致的面積和實際情況，在客廳設(shè)置了3個采樣點，以對角線排列，在兩個臥室各設(shè)置2個采樣點，而在廚房和衛(wèi)生間面積較小的空間設(shè)置1個采樣點。此外，為了與室外新風和走廊空氣質(zhì)量作對比，也分別在室外和走廊設(shè)置了2個對照采樣點。

1.3 檢測步驟和時長

在測量之前確保住宅在當天沒有進行過任何換氣通風，室外空氣和走廊空氣測量數(shù)據(jù)作為對照組。在室內(nèi)布點15 min后對所有測點進行第一次檢測，監(jiān)測數(shù)據(jù)作為本住宅未通風前室內(nèi)各項污染物數(shù)據(jù)。之后打開所有房間門窗，對住宅進行全面通風，通風時間大約在10 min，當二氧化碳檢測儀顯示的室內(nèi)二氧化碳濃度與室外接近后，可視作室內(nèi)通風達到要求，記錄此時各個測點污染物數(shù)據(jù)，作為通風結(jié)束后室內(nèi)污染物初始濃度，記錄后關(guān)閉門窗。通風結(jié)束后，為了記錄室內(nèi)各處污染物濃度的增長趨勢，我們每隔15 min記錄一次各點污染物數(shù)據(jù)，大約2 h，室內(nèi)污染物數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，此時停止記錄，室內(nèi)檢測結(jié)束[10-12]。

圖1為檢測流程圖。

1.4 綜合指數(shù)評價法

為了反映室內(nèi)污染物的交互作用對空氣質(zhì)量的影響，找出其綜合污染規(guī)律及特征，需要綜合評價室內(nèi)空氣質(zhì)量。綜合指數(shù)評價[13，14]用于表征環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，是將測定數(shù)據(jù)整理、分析和歸納成指數(shù)值。以算術(shù)平均指數(shù)P及綜合指數(shù)I為主要評價指數(shù)，算術(shù)疊加指數(shù)Q為輔助評價指數(shù)。

(1)

(2)

(3)

其中，C1為污染物濃度；S1為標準規(guī)定上限。

2 結(jié)果分析

以《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》[15]與《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》[16]中各項污染物的濃度為評價標準[17]，綜合五戶家庭結(jié)果，甲醛超標2.13倍，總揮發(fā)性有機物超標2.58倍，二氧化碳超標1.75倍；各項污染物嚴重程度為：TVOC>甲醛>二氧化碳>PM2.5>PM10。甲醛以及TVOC含量最高的房間是主臥和衛(wèi)生間，懸浮顆粒物含量最高的房間是副臥，廚房和衛(wèi)生間的二氧化碳含量最高，說明此處空氣新鮮度最差。綜合空氣品質(zhì)算術(shù)平均指數(shù)Q和綜合指數(shù)I，室內(nèi)各個房間空氣品質(zhì)按從好到差排列依次是：副臥>客廳>廚房>主臥>衛(wèi)生間。廚房由于測試階段未發(fā)生烹飪行為，因此空氣質(zhì)量得以保證。主臥室的空氣質(zhì)量較差，污染物主要是甲醛和TVOC，可見家具中甲醛和揮發(fā)性有機物含量依然處于嚴重超標階段，因此需要在主臥多通風，促進甲醛和揮發(fā)性有機物的擴散，或采取一定主動手段凈化室內(nèi)空氣。另外，對比室外空氣發(fā)現(xiàn)，室外懸浮顆粒物嚴重超標，反映了當?shù)仂F霾的嚴重，而甲醛等污染物則可忽略不計；室內(nèi)外懸浮顆粒物的巨大差距說明建筑物對霧霾起到了有效的阻隔作用。

當通風結(jié)束剛把門窗關(guān)上的一段時間內(nèi)，室內(nèi)污染物濃度會有一個較快的回升，然后釋放速率逐漸放慢，2 h后，主要污染物的濃度增長將極其緩慢，此時甲醛、總揮發(fā)性有機物、二氧化碳的濃度指數(shù)分別達到了通風前的67%,68%,63%。各類污染物綜合指數(shù)變化的趨勢如圖2所示。

3 結(jié)語

本文逐時檢測了哈爾濱市5個家庭的居住房間室內(nèi)的主要空氣污染物，包括PM2.5,PM10，甲醛，TVOC，二氧化碳。采用姚氏綜合指數(shù)評價法對住宅的空氣品質(zhì)進行了評價，在所有的污染物中，TVOC和甲醛的濃度超標最為嚴重，評價結(jié)果還顯示，住宅的圍護結(jié)構(gòu)對室外PM2.5和PM10具有良好的過濾效果。而且通過短暫的通風可以顯著改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，關(guān)閉門窗后，污染物濃度逐漸提高，2 h之后上升趨勢逐漸不明顯，因此建議人員在室時，可以室內(nèi)人員活動較為頻繁時，推薦通過1 h短時通風改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。