山东农业大学环境实验室室内空气质量评价

2013-05-02王国静李金玲宋雅楠张泽田于洪涛

山东农业大学学报（自然科学版） 2013年1期

王国静，李金玲，宋雅楠，张泽田，于洪涛

(山东农业大学资源与环境学院，山东泰安 271018)

由于室内引入了能释放有害物质的污染源或者室内环境通风不佳，导致了室内空气中的有害物质数量上或者是种类上不断增加，同时引起人的一系列不适症状的现象，即为室内空气受到了污染。2002年世界卫生组织(WHO)提出室内空气污染已成为危害人类健康的5大环境因素之一［1］。近年来，我国室内化学性、物理性、生物性的污染均在增加。室内环境污染对人们的身体健康和生活工作质量带来了严重危害［2-3］。

本研究以山东农业大学资源与环境学院实验中心环境实验室为例，通过监测实验室内二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、氨(NH3)、甲醛(HCHO)、可吸入颗粒物(PM10)和氡(222Rn)六项室内空气质量指标，对实验室室内空气质量进行评价，并提出改善实验室室内空气质量的措施及建议。

1 实验室情况简介

山东农业大学资环学院环境实验室共五间，即303室、305室、310室、312室、314室，其大小依次为114 m2、57 m2、28.5 m2、28.5 m2、114 m2。303 为环境综合实验室，实验项目有环境空气二氧化硫、二氧化氮、总悬浮颗粒物，水中氨氮、挥发酚、CODcr、硝酸盐氮和物理性质测定。314为环境监测实验室，测定项目为水中CODcr、BOD5、亚硝酸盐氮、土壤重金属铬、植物体中氟化物等。305为环境工程实验室，主要实验是废水的生物接触氧化、氧化沟、SBR法处理实验。310为资环学院实验中心公共药品室，除存放环境实验所用药品外，还存放了植物营养、土壤、农业资源与环境、草业科学等实验所用药品。312为环境实验准备室，几乎所有环境实验所需试剂(易挥发有毒有害试剂除外)均在此配制。另外环境监测综合实习和毕业实习期间，在此测定水中氯、氟化物等指标。

2 材料与方法

2.1 样点布设

依据《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)附录A《室内空气监测技术》对各实验室进行监测布点，依据各实验室的面积大小和现场情况，依照对角线布点原则，314室和303室各布设五个监测点，305室布设三个监测点，312室和310室各布设一个监测点［4］。

2.2 监测项目及方法

监测项目及方法见表1［4］。

表1 监测项目及方法Tab 1 Monitoring it ems and methods

2.3 监测时间及频次

室内空气质量的综合监测集中在2011年的4、5月份完成。实验人员实验结束离开实验室后进行监测，采样前关闭门窗12小时，采样时关闭门窗。由于受实验课程安排的限制，并且实验仪器数量有限，各实验室未能同时采样。二氧化硫、二氧化氮、氨的监测时间为4月3日至4月8日;甲醛的监测时间为4月18日至4月20日;可吸入颗粒物的监测时间为4月11至5月16日;氡的监测时间为4月10至5月23日。数据采用三次监测结果的平均值，以减小误差。

2.4 评价标准及方法

评价标准选择《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)规定的污染物的浓度标准，首先以单项指标对室内空气质量进行评价［5］，为了分析六种污染物同时存在时对室内空气质量的综合影响，研究其综合污染规律及特征，还需要对室内空气质量做出综合评价。考虑到放射性污染物氡有其独特的污染规律，所以只对二氧化硫、二氧化氮、氨、甲醛、可吸入颗粒物这五种污染物进行综合评价。

评价方法采用上海医科大学姚志麒教授提出的最高值与平均值兼顾的空气质量指数法。该方法避免了由于某项指数大大高于平均分指数时而导致评价结果不可靠的可能性，对室内外空气质量的评价都适用。该方法首先将各污染物的平均浓度()除以该污染物的评价标准(Si)，得质量分指数Ii，选出其中最大值(Imax)，求出i个污染物质量分指数的平均值(Iav)，两者的几何平均数即为空气质量指数(AQI，AQI=。其数值越大，反映综合污染越严重［6-7］。室内空气质量等级按综合质量指数可分为5级，由此可判断出室内空气质量的等级，见表2［8］。

表2 空气质量等级划分表Tab2 The table of air quality hierarchy

3 结果分析

3.1 单项指标统计分析结果

数据采用Excel软件进行统计分析，并用SPSS软件进行显著性差异分析。统计分析结果见表3。

表3 数据统计结果Tab3 The statistics results

从表3可以看出，环境实验室室内二氧化硫的平均浓度为0.013 mg/m3，浓度范围在未检出～0.078 mg/m3之间，远低于标准限值0.5 mg/m3。各室二氧化硫的平均浓度差异未达到显著性水平(P＜0.05)。二氧化氮的平均浓度为0.035 mg/m3，浓度范围在0.019～0.066 mg/m3之间，未超过标准限值0.24 mg/m3。各室二氧化氮的平均浓度差异未达到显著性水平(P＜0.05)。氨的平均浓度为0.415 mg/m3，浓度范围在0.136～0.973 mg/m3之间，已超过标准限值0.2 mg/m3。各室氨的平均浓度差异未达到显著性水平(P＜0.05)。310室的药品柜中存放了一些氨水，由于氨水易于挥发，在存放氨水的药品柜中通常可闻到明显的刺激性味道，取用氨水时，药品柜中的气态氨会在一定程度上扩散到室内。同时，涉及氨水使用的实验会产生一定程度的氨水挥发。氨水挥发是实验室空气中氨的主要来源。甲醛的平均浓度为0.016 mg/m3，浓度范围在0.01～0.023 mg/m3之间，未超过标准限值0.1 mg/m3。甲醛的平均浓度的分布规律是:303室＞314室＞312室＞305室＞310室。浓度差异已达到显著性水平(P＜0.05)。由于做实验的主要地点为314室、303室，固甲醛由于进行实验而挥发通常发生在303室及314室。同时，实验室各房间均为2002年建设，至今未进行装修，实验期间通风良好，所以实验室内空气中甲醛浓度都很低。可吸入颗粒物的平均浓度为0.085 mg/m3，浓度范围在0.058～0.132 mg/m3之间，未超过标准限值0.15 mg/m3。各室可吸入颗粒物的平均浓度差异未达到显著性水平(P＜0.05)。氡的平均浓度为23.5 Bq/m3，浓度范围在14.8～33.3 Bq/m3之间，远低于国家控制标准400 Bq/m3。各室氡的平均浓度差异未达到显著性水平(P＜0.05)。由于实验房间建于2002年，未装修，故各实验室中氡的含量都很低。

3.2 综合评价结果与讨论

室内空气质量综合评价结果见表9及表10，给出了各实验室室内空气质量指数的比较。为了反映不同污染物对室内空气质量指数的相对贡献，下表同时列出了各实验室室内空气质量的分指数Ii。由于某种客观原因，310室未进行可吸入颗粒物PM10的测定。故表9和表10分别列出的是314室、303室、305室及312室五种污染物(SO2、NO2、NH3、HCHO、PM10)的空气质量指数和314室、303室、305室、312室、310 室四种污染物(SO2、NO2、NH3、HCHO)的空气质量指数。

表4 实验室室内空气质量指数(不含310室)Tab4 The indoor air quality index of laboratories(without Room310)

根据表4可以看出，资源与环境学院各个实验室室内空气的综合污染状况为:303室＞314室＞305室＞312室。这四个实验室的空气质量指数(AQI)分别为1.300、1.123、0.842、0.672，均低于2。314室不同污染物对空气质量指数的贡献状况为:氨＞可吸入颗粒物＞二氧化氮＞甲醛＞二氧化硫。303室不同污染物对空气质量指数的贡献状况为:氨＞可吸入颗粒物＞甲醛＞二氧化氮＞二氧化硫。305室不同污染物对空气质量指数的贡献状况为:氨＞可吸入颗粒物＞二氧化氮＞甲醛＞二氧化硫。312室不同污染物对空气质量指数的贡献状况为:氨＞可吸入颗粒物＞甲醛＞二氧化氮＞二氧化硫。可见，氨对各个实验室空气质量指数的相对贡献最高，其次为可吸入颗粒物。而二氧化硫对以上各个实验室的空气质量指数相对贡献最低，可见二氧化硫在这些实验室的污染程度最低。

表5 实验室室内空气质量指数(不含PM10)Tab5 The indoor air quality index of laboratories(without PM10)

根据表5可以看出，资源与环境学院各个实验室室内空气的综合污染状况为:310室＞303室＞314室＞305室＞312室。这五个实验室的空气质量指数(AQI)分别为1.368、1.341、1.142、0.782、0.646，均低于2。314室不同污染物对空气质量指数的贡献状况为:氨＞二氧化氮＞甲醛＞二氧化硫。303室不同污染物对空气质量指数的贡献状况为:氨＞甲醛＞二氧化氮＞二氧化硫。305室不同污染物对空气质量指数的贡献状况为:氨＞二氧化氮＞甲醛＞二氧化硫。312室不同污染物对空气质量指数的贡献状况为:氨＞甲醛＞二氧化氮＞二氧化硫。310室不同污染物对空气质量指数的贡献状况为:氨＞甲醛＞二氧化氮＞二氧化硫。由于各个实验室室内空气中氨的含量均超过标准规定的限值，氨对各个实验室空气质量指数的相对贡献最高。而二氧化硫在这些实验室的污染程度最低，对以上各个实验室的空气质量指数相对贡献最小。

由表2、表4、表5可以看出，303室、310室、314室室内空气质量指数均在1～1.49范围内，属于轻污染水平;305室、312室室内空气质量指数在0.50～0.99范围内，属于未污染水平。由于各个实验室氨指标超标，故305室、312室属于轻污染水平。整体来看，资源与环境学院实验中心环境实验室均属于轻污染水平，针对氨指标超标现象，应采取适当措施加以治理和改善。

4 改善措施和建议

为确保实验室内环境空气质量良好，减少对实验人员的污染，建议采取如下措施。

4.1 加强通风换气

监测数据表明，室内空气的污染程度要比室外空气严重二至五倍，在特殊情况下可达到一百倍，因此，每天必须要通风［9］，用室外新鲜空气来稀释室内空气污染。室内通风标准建议在无人吸烟的建筑物中最小通风速率是每分钟每人0.14 m3，而在有人吸烟时每分钟每人0.57 m3［10-11］。开窗是通风换气最有效的途径之一，按时打开门窗通风，最佳时间是上午9时至11时，下午2时至4时，因为太阳光能杀灭室内空气的致病细菌，开窗通风可以始终保持室内具有良好的空气品质，是改善实验室内空气品质的关键［12］。除了敞开门窗外，还应尽可能地使用排风扇，以加强室内外空气流通。如条件允许，将换气扇改为压入式，压入式换气扇不仅射程远，且送风范围广，改善室内空气也只需要较短时间，是一种更加可取的改善室内空气品质的换气方式［13］。