室内空气颗粒物污染状况研究进展

郭婷　许海亚　白志鹏　耿春梅

摘 要：室内空气质量直接影响了人类健康，长期工作和生活在室内环境较差的空间中，会对人们的身体健康造成极大的伤害。着重阐述了3种典型室内（家居环境、办公环境和公共场所）环境中颗粒物的污染情况和相关特征，分析了通风状况、环境温湿度和环境中活性有机化合物对室内空气中颗粒物质量浓度的影响，并提出了日后室内空气管理的思路和室内空气颗粒物污染的研究方向。

关键词：室内空气；颗粒物；污染；通风状况

中图分类号：X831 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.001

现代、便捷的工作和生活模式让人们长时间待在室内空间。据全国儿童哮喘防治协作组统计，一般人群每天在室内空间停留的时间在80%以上，特殊人群（老人、儿童等）则高达95%以上，由此可见，室内空气质量与人们的健康密切相关。本文重点关注了室内空气细颗粒物污染问题，从室内空气颗粒物污染状况和污染影响因素2方面入手阐述了研究进展。

1 典型室内空气环境中颗粒物污染特点

与人们接触密切的室内环境大致可分为3类，即家居环境、办公环境和公共场所。各类典型室内环境中空气细颗粒物的污染有其鲜明的特点。

1.1 家居环境

在家居环境中，空气细颗粒物主要来源于室外颗粒物的进入，室内烹饪、供暖和室内人员的活动。

1.1.1 室外颗粒物的进入

开窗（门）透气、人为活动携带或者机械通风（比如空调透气）等方式都会使室外细颗粒物渗透进室内环境中。在2006—2007年冬春季，Pekey等对土耳其工业最发达的kocaeli地区中15个家庭室内和室外PM2.5和PM10的质量浓度状况进行了颗粒物源解析观测。研究结果显示，室内70%的颗粒物都是由室外源贡献的。在门窗紧闭的情况下，只要风速超过0.45 m/s，室外颗粒就能透过门窗四周和墙壁缝隙进入室内。

1.1.2 室内烹饪和供暖

厨房是家居环境中污染最严重的区域，而主要污染行为就是烹饪，约有50%的室内污染来自做饭时燃烧的燃料。在王晓舜对北京市居民室内PM2.5暴露水平调查的研究中表明，在烹饪过程中，每分钟会产生可吸入颗粒物（PM10）（4.1±16） mg。其中，超细颗粒物（PM2.5）的量为（1.7±0.6） mg，占PM10总量的40%左右。Wallace L在烹饪影响颗粒物质量浓度的研究中发现，与非烹饪时段相比，在烹饪时段，室内颗粒物质量浓度增加了约5倍，特别是采用油炸或烧烤这2种烹饪方式，会导致PM2.5颗粒物浓度急剧增加。高军、房艳兵和江畅兴等人用室内与室外颗粒物质量浓度之比（I/O）描述室内外颗粒物质量浓度的差异，在烹饪之前，I/O值为0.3，烹饪过程中，I/O值增大至1.0，烹饪后，I/O值回落为0.7.在居室供暖方面，He chong等在研究室内源对颗粒物数量和质量浓度的影响中发现，当石英供暖器启动后，PM2.5产生量为2.5×1010个/min；当旋管加热器启动后，PM2.5的产生量为4×1010个/min；当煤油供暖器启动后，PM2.5产生量高达9×1011个/min。

1.1.3 人员活动

人们在居室环境内的活动（比如咳嗽、吐痰等生理活动或打扫卫生等家务活动）会导致室内原本已经沉降的颗粒物（比如灰尘等）被二次扬起，从而造成居室环境被二次污染。王夫美、陈丽等选择了天津市 13 户家庭住宅，他们分别采集了冬季工作日（周一至周五）和休息日（周六、周日）室内空气中PM10和PM2.5样品，比较了休息日与工作日的PM10样品。结果显示，休息日颗粒物质量浓度略大于工作日，这可能是休息日家庭成员在室内活动比工作日频繁，将地面降尘再次扬起，使其进入空气中导致休息日样品污染物的质量浓度值偏大。在2008-10-27—31，程鸿等人对室区的8户居民进行了室内外PM2.5同步研究。研究发现，在室内无人活动时，PM2.5平均质量浓度为37.3 ?g/m3；在打扫过程中，PM2.5平均质量浓度为57.7 ?g/m3；在烹饪期间，PM2.5平均质量浓度高达114.7 ?g/m3。由此可知，居室人员活动是室内主要污染源之一。人体本身就是重要的颗粒物发生源，人们在完成起立或坐下等动作时释放的PM2.5为2.5×106个∕min，即使在静止的状态下，人们自然释放出的PM2.5也可达到105个/min。尽管完成这些动作所需的时间非常短，但是，它已经能够使颗粒物的质量浓度增长数倍。此外，某些特殊人员的爱好（比如抽烟、熏香等）也会影响室内空气中细颗粒物的质量浓度。Lee shun-cheng等人研究了香港常见的10种熏香发现，在10种熏香燃烧时，PM2.5和PM10释放量的变化范围分别为9.8～2 160 mg/h和10.8～2 537 mg/h。

1.2 办公环境

在办公场所，吸烟和办公电器用品的集中使用是造成空气颗粒物质量浓度增加的主要原因。

1.2.1 环境烟草烟雾

一般情况下，现代化的办公环境都处于写字楼式的高层建筑中，可利用面积小、人员密度大、休闲场所小、功能单一、格局对称，主要以机械空调通风为主。因此，办公环境中普遍存在由于吸烟而产生的环境烟草烟雾（Environment Tobacco Smoke，ETS）污染。调查发现，在各类办公类环境中，ETS占颗粒物总质量浓度的50%～80%，在休息区和会议室，这个比例则高达80%～90%.在吸烟时，颗粒物的排放强度为14 mg/支，环境烟草烟雾的粒径范围在100～1 000 nm之间。在1支香烟燃烧的过程中，平均每分钟产生的细颗粒物达1.67 mg。另外，ETC上载带有大量的多环芳烃（PAHS），这些PAHs大都具有很强的致癌毒性。

1.2.2 复印机等办公设备的集中使用

通常情况下，办公环境中都装配有成套的办公设配，比如打字机、打印机等。目前，对办公设备是否是污染办公环境的主要污染源的研究并不多，但是，已有研究显示，办公设备的使用确实会造成室内颗粒物的增多。复印机在使用状态或者通电闲置状态下都会产生PM2.5颗粒物，并且颗粒物的发生率与复印速率和复印方式有很大的关系。

2010-01-31—2010-02-07，鄢超、杨凌霄等人对济南市某典型商业环境作了颗粒物研究。实验结果表明，粒径为10～20 nm的颗粒物在上午和下午工作时间段出现了波动，由800个/cm3涨至1 800个/cm3，办公室环境颗粒物的质量浓度变化与办公室打印机的使用密切相关。

1.3 公共场所（商场、电影院、医院、学校等）

公共场所人群密集，人群来源地域性比较广，人们的健康情况也比较复杂，所以，通风不畅和滥用空气清新剂是目前公共场所内空气中颗粒物质量浓度增高的主要原因。

1.3.1 通风不畅

出于节约能源的考虑，很多公共场所减少了建筑新风量值，使得公共场所的空气质量显著下降。崔家昌等人对23间宾馆客房作了新风量的测试，结果显示，有6间客房的新风量均小于30 m3/h，不符合国家规定的新风量（一般宾馆类建筑室客房每人30～50 m3/h）标准。2010年，温彦平检测了太原市9个公共场所的室内空气质量状况。结果显示，在1年4个季度中，公共场所都会受到不同程度的污染，其中，主要污染为氨和甲醛的质量浓度超标。2006-05—09，梁安锦、蔡笃书等人监测了海口市琼山区包括旅馆、招待所、影剧院、影视厅、歌舞厅、休闲足健中心、网吧和茶坊等在内的89间公共场所。在监测到的各项室内空气质量指标中，污染比较严重的项目是 PM10和CO2。这些问题都与公共场所通风不畅有直接的关系。

1.3.2 熏香、空气清新剂等

为了消除人群密集的公共场所里的各类异味或者出于杀菌消毒的目的，一般管理者往往采用喷洒消毒剂、空气清新剂等除味和消毒。在喷洒消毒剂或空气清新剂的过程中，不仅这些消毒剂和清新剂本身的组分会造成室内细粒子的质量浓度升高，同时，还会造成二次污染。付晓辛和王新明研究了广东市场上有售的26盒清新剂中的挥发性物质。结果显示，使用空气清新剂，会导致室内萜类化合物的质量浓度达到每立方米几十甚至几百微克，而这些有机化合物会与空气中的臭氧等物质反应，生成二次气溶胶物质。

2 影响室内环境颗粒物质量浓度的因素

通风状况、环境温湿度和环境中活性物种的质量浓度会直接影响室内环境中颗粒物的质量浓度。

2.1 通风状况

在很大程度上，室内空气的通风状态决定了室外颗粒物对室内空气品质的影响。王园园等人在监测南京市部分居民室内的PM2.5和PM1.0的污染状况时发现，室内PM2.5和PM1.0的质量浓度上午时段最高，这与大多数居民都会在上午开窗透气有关。开窗换气很容易使室外颗粒物进入室内，从而导致室内PM2.5和PM1.0的平均质量浓度升高。韩云龙等人研究了有/无自然通风下室内颗粒物的分布特征。结果显示，无通风条件下室内颗粒物的质量浓度（PM10与PM2.5颗粒物室内平均质量浓度分别为133 ?g/m3和119 ?g/m3）要小于自然通风条件下室内颗粒物的质量浓度（PM10与PM2.5颗粒物室内平均质量浓度分别为149 ?g/ m3和138 ?g/ m3）。

2.2 环境温湿度

室内环境中颗粒物的质量浓度与环境温湿度有很大的关系。张振调查研究了室内湿度与颗粒物的关系，结果表明，相对湿度与PM10呈正相关，而相对湿度的增加会增加PM10的质量浓度。崔术祥在其硕士毕业论文中比较了RH为0%（本底背景），35%，50%，65%和85%的情况下颗粒源的释放速度。研究发现，颗粒物释放呈衰减状。随着相对湿度的增加，相对湿度也越来越大，颗粒间发生的凝并现象也越显著，凝并会生成粒径约为0.3～30 μm的颗粒物。

2.3 环境中活性VOCs的含量

Aoki等人通过研究发现，当臭氧与活性VOCs（比如萜烯类物质）共同存在时，会相互作用，造成二次有机气溶胶（Secondary organic aerosol，SOA）污染。为了进一步研究SOA的发生机制，Toftum 等人详细研究了松木板释放出的VOCs与臭氧共同作用下SOA的污染情况。研究发现，当臭氧浓度约20 ppb时，SOA的质量浓度达到15 μg/m3；当臭氧浓度约为40 ppb 时，SOA的质量浓度约为95 μg/m3。实验结果说明，当有活性VOCs存在时，环境中的臭氧浓度与SOA的质量浓度成正比。章旭阳等采用等离子体技术研究了苯乙烯的降解行为，实验结果显示，在苯乙烯的降解过程中，会有数量巨大的粒径分布在28～384 nm之间，进而产生气溶胶物质，这应与体系内臭氧和苯乙烯的共存有关。

3 研究展望

改善我国的大气环境质量不是一朝一夕就能完成的，而如何改善现有的室内空气质量，营造良好的室内空气质量是今后室内空气研究工作的重点。针对目前室内环境颗粒物的污染现状，应先从加强基础研究、室内空气质量分类管理、完善室内空气标准和加快室内空气污染控制技术开发4个方面开展工作，以便更好地保障室内人群的安全。

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〔编辑：白洁〕

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