室内空气质量的研究方法及改善措施

余卓琪，刘志明，陈喜平

(1.郑州市第一中学，河南 郑州 450007；2.河南工程学院，河南 郑州 451191；3.湖南中大冶金设计有限公司，河南 郑州 450011)



室内空气质量的研究方法及改善措施

余卓琪1，刘志明2，陈喜平3

(1.郑州市第一中学，河南 郑州 450007；2.河南工程学院，河南 郑州 451191；3.湖南中大冶金设计有限公司，河南 郑州 450011)

介绍了室内空气质量的定义，综述了室内空气质量的研究方法和现状，主要包括室内污染物的检测、空气质量评价和数值模拟。提出了改善室内空气质量的一些建议和措施。

室内环境；室内污染；空气质量

1 引言

人类约有80%～90%的时间在室内度过，室内空气质量品质(Indoor Air Quality, IAQ)对人类的身体健康和工作效率的影响十分重要。 随着我国科学技术的发展和人民生活水平的提高，大量新型的建筑装饰材料、日用化学品、家用或办公用电器等进入住宅和公共建筑物，使得室内环境污染物的种类以及来源日益增加，从而导致室内空气污染日趋突出。

另一方面，随着生活水平的提高，人们对于家用住宅、办公室内空气品质的要求越来越高。日趋严重的室内空气污染与人们对室内空气质量的要求的提高所导致的矛盾，已经引起广大相关领域内科研工作者的关注。

2 室内空气质量的定义

早期的室内空气质量方面研究多侧重于单项的空气流场指标、空气温湿度指标和室内污染物指标。这些单项的指标在某一方面最直接、有效，但是仅仅从客观的方面进行评价，忽略了主观的因素。

1989 年，在国际室内空气质量会议上，丹麦哥本哈根大学教授P·O·Fanger 提出：品质反映了满足人们要求的程度。如果人们对空气满意，就是高品质；反之，就是低品质。在考虑空气质量的时候考虑了处于室内的人们的主观感受[1]。

英国的CIBSE(Charter Institute of Building ServiceEngineers)提出：如果室内少于50%的人能察觉到任何气味，少于20%的人感觉不舒服，少于10%的人感到粘膜刺激，并且少于5%的人在不足2%的时间内感到烦躁，此时室内空气质量是可接受的。该观点进一步考虑了人们的主观感受，并且初步给出了室内空气质量和人们主观感受的定量关系，为主观评价空气质量奠定了一定的基础。

美国采暖、制冷与空调工程师学会(ASHRAE，American Society of Heating，Refrigerating and Air-conditioning Engineers)在ASHARE.62—1989R 标准中，提出了可接受室内空气质量(Acceptable Indoor Air Quality)和感受到的可接受的室内空气质量(Acceptable Perceived Indoor Air Quality)概念。可接受的室内空气质量定义为：空调房间中绝大多数人没有对室内空气表示不满意，并且空气中没有已知的污染物达到可能对人体产生严重威胁的浓度。感受到的可接受室内空气质量定义为：空调房间中绝大多数人没有因为气味或刺激性而表示不满。人们的主观感受本身没有办法绝对量化，该定义引入了模糊数学的概念，把客观指标和主观感受的模糊表达结合起来，为定量化描述室内空气质量的优劣奠定了理论基础。

3 室内空气质量的研究方法

由于室内空气质量研究是20世纪末期才逐步发展起来的，属于新兴学科。但是随着室内空气质量得到人们的逐步重视，各相关学科的科研工作者都表现出了对室内空气质量浓厚的兴趣。在室内空气质量逐步发展的过程中，逐渐初步形成了如下几个研究方法。

3.1 室内污染物的检测

随着建筑工业的发展，应用于建筑行业的材料类型也逐步多样化，并且更新换代较快。另一方面，室内空气脱离不了其所处的大气环境，大气环境与室内环境内的污染物关系密切。下面将从各类污染物的分类、来源、危害、检测方法等方面进行阐述[2]。

3.1.1 甲醛

甲醛是一种来源广泛的空气污染物。甲醛在化学工业上主要用途是生产树脂，例如脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂等。这些各类树脂往往用于建筑材料及建筑施工中的粘合剂，常见于各类人造板材中。我国的甲醛室内标准为0.08 mg/m3。这些含甲醛的各类人造板用于室内装修后就随着时间的推移逐步慢慢散发出来。室内空气中甲醛的危害属于第一位。甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等。美国健康和公共事业部及公共卫生局把甲醛列入一类致癌物，有足够的证据表明甲醛可引起鼻咽癌、鼻腔癌、鼻窦癌和白血病。甲醛的主要检测分析方法有：AHMT 分光光度法、酚试剂分光光度法、气相色谱法、乙酰丙酮分光光度法、电化学传感器法等。

3.1.2 氨

建筑施工过程中混凝土中加入含氨的尿素，可以加速混凝土凝固，在冬季还可以做防冻剂。各种人造板材的粘合剂中也含有氨。各种油漆和家具涂料中的增白剂也含有氨。这些建筑材料中的氨可以通过缓慢释放进入室内，从而造成室内环境污染。氨属于低毒类碱性物质。人类对氨的嗅觉阈值为0.5～1.0 mg/m3。空气中的氨无色，当达到一定浓度时才会感觉到刺激气味。空气中的氨对人体的影响主要表现在肺功能衰退、嗅觉敏感性降低、心血管疾病、胃肠道疾病等方面。氨的测定方法主要采用化学测定法，主要有：纳氏试剂比色法、靛酚蓝比色法、亚硝酸盐比色法等。

3.1.3 颗粒物

随着近年雾霾的出现，颗粒物才逐步引起人们的重视。颗粒物是指悬浮于空气中的细小颗粒。室内的颗粒物可能来自于室外大气污染，也可能来自于室内污染源。室外大气污染中的颗粒物可能来自于工业排放、交通尾气等。室内污染源比如装饰材料、香烟烟雾、燃煤取暖、烹调等。空气中的污染颗粒会增加人们患肺癌的风险，还会增加患心脏病的风险。颗粒物的主要测量方法有：重量法、光散射法、光度测定法、粒子计算法。

3.2 室内空气质量评价

室内空气质量的评价是一个系统复杂的工作，受到各种因素的影响。比如人的主观感受和喜好、个人健康状况、国家或地方法律法规、民族生活习惯等。在进行室内空气质量的评价时，应尽可能做到客观、公正、权威。

目前室内空气质量评价主要有主观评价和客观评价[3～5]。

主观评价是根据人自身的切身感受，发放调查问卷，然后对调查问卷进行统计整理的一种研究方法。丹麦的科学家Fanger在1998年用单位计量的主观综合评价指标：olf和pol。1olf表示一个标准人散发出污染物的量，其他污染源也可以标准人为基准进行定量表示。1pol是指在10L/s未被污染的空气通风条件下，由一个标准人所引起的空气污染。

客观评价方法则侧重于某一项污染物或某一项人体舒适性指标，以此来反映室内空气的污染质量、污染程度以及人体舒适性程度。可以选作为客观评价指标有：二氧化碳可以反映室内人员呼吸代谢物指标；甲醛或有机挥发物可以作为室内建筑装饰材料的污染；风速可以反映室内压力梯度大小的指标，一般为0.2～0.3 m/s；湿度和温度也是重要的反映室内空气质量或舒适性的客观评价指标。

3.3 数值模拟

室内空气环境的形成从本质上说是室内复杂的流动与热/污染物传输的混合过程，即空气对流传热传质过程[6,7]。近年来，随着计算机技术和计算流体力学结合的日益紧密，逐步形成了计算流体力学，即数值模拟方法。数值模拟方法逐步在各个领域中都得到了广泛的应用，在室内空气质量的研究中亦是如此，逐步成为人们认识与评价室内空气质量主要的手段和工具。数值模拟基于N-S方程的数值求解，和湍流方程、传热方程、组分输运方程等联合求解，可以得到更加全面的室内空气质量参数。比如求解区域内任何点的空气流速、温度与污染物浓度。得到上述各反映空气质量的参数以后，再与各室内空气质量标准、人体舒适性标准比较，就可以结合客观的空气质量现状和主观的舒适性标准来综合反映室内的空气质量好坏。

4 室内空气质量的改善措施

随着社会经济水平的提高和污染的日益严重，室内空气质量已经引起国家立法部门的重视。《室内空气质量标准》 由国家质量监督检验检疫总局、国家卫生部、国家环境保护总局联合制定。2002年11月19日批准发布，自2003年3月1日起实施。《室内空气质量标准》规定了室内空气质量参数及检验方法，适用于住宅和办公建筑，其它室内环境可参照执行。

国家已经从立法层面促使改善空气质量，具体对于我国今后室内空气质量的改善可以从以下几方面着手。

4.1 强化室内通风

如前所述，室内的污染源主要包括建筑装饰材料、人体代谢物。虽然室外也存在大气污染，但是由于室内容量相对较小，研究表明室内污染物是室外污染物水平的2.5倍。因此在建筑物设计的时候充分利用自然对流，在日常生活中增强人们的通风意识，是最经济有效的改善室内空气质量的方法。在有空调设施的公共建筑物内，应该适当加大新风换气量和强度。

4.2 加强检测分析技术研究

目前大多数的室内空气污染物的浓度都不能实现在线实时检测，一般都需要现场取样，然后送专门的实验室检测分析。一方面由于取样数量的限制，可能并不具备典型性；另外在样品送往实验室的过程中可能会发生泄漏、时效性失真等。因此应该加强检测分析技术研究，这样就可以得到现场的连续实时数据，多点布设检测点，得到室内污染物的分布，可以为相关科研工作奠定更加坚实的基础。

4.3 建筑装饰材料的绿色环保工作

这是从室内污染源的角度来考虑的。基于当前的经济技术水平，制定更加严格的建筑装饰材料标准和建立建筑材料准入机制，只有符合一定标准的材料才能生产、才能用于建筑装饰材料。

4.4 加强大气污染防治工作

如前所述，室内污染物是室外污染物水平的2.5倍。如果室外的污染物水平能有更大程度的降低，只需要少量的新风就可以更大地降低室内污染物水平。大气污染防治工作，不仅关系到室内空气质量的问题，也关系到可持续发展和全民族健康的问题。

4.5 室内污染治理

室内污染治理属于事后处理办法。常用的方法有甲醛清除剂、光触媒、生物触媒、活性炭等。这些方法中有些属于把室内污染物转化为非污染物；有些是把污染物吸附，然后再放置到室外经过阳光照射等作用挥发出来。

另外，有些绿色植物也具有吸收空气中污染物、杀菌吸尘的功能。吊兰可以吸收空气中有害的化学物质，1盆吊兰，24 h内，可将室内的一氧化碳，过氧化氮及其它挥发性有害气体，吸收干净。仙人掌可以吸收二氧化碳，释放氧气。虎尾兰称为天然的清道夫，一盆虎尾兰可吸收10 m2左右房间内80%以上多种有害气体，两盆虎尾兰基本上可使一般居室内空气完全净化；虎尾兰白天还可以释放出大量的氧气。可见，绿色植物在室内不但可以美化环境，改善人们的生活感受；还可以净化室内空气。

5 结语

室内空气质量与人们的生活息息相关。从科学的角度，应该增加室内空气质量相关研究领域的科研投入，推动该研究领域的快速发展。并加强学术成果的交流和推广，使科技成果尽快发挥其作用。从国家的的角度，应该加强立法，包括室内空气质量标准方面的立法和相关建筑装饰材料生产应用方面的立法。从大众的角度，应该增强加强室内通风换气意识，多摆放有用绿色植物，尽自己能力改善室内空气质量。

[1]但德忠，方 正，谭和平.我国室内空气质量与评价方法研究进展[J].中国测试，2005，31(5)：115～120.

[2]王昭俊，赵加宁，刘京.室内空气环境[M].北京：化学工业出版社，2006.

[3]甘永祥，戴自祝.室内空气质量评价与预评价方法的探讨[J]. 建筑热能通风空调，2006,25(5)：27～29.

[4]封 宁，付保川.室内空气质量评价方法及其数学模型[J].苏州科技学院学报(自然科学版)，2015,32(4)：9～14.

[5]李启东，汤 鸿.室内环境空气质量研究进展[J].上海环境科学，2001,20(10)：463～466.

[6]邓启红，汤广发，张国强.室内空气环境的数值研究方法[J].建筑热能通风空调，2004,23(1)：34～38.

[7]鹿世化，黄 虎，李奇贺.数值模拟用于室内空气质量控制的研究进展[J].暖通空调，2007,37(5)：40～46.

Research Methods and ImprovementMeasures of Indoor Air Quality

Yu Zhuoqi1, Liu Zhiming2, Chen Xiping3

(1.NO. 1MiddleSchoolofZhengzhou,Zhengzhou,Henan450007,China;2.HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou,Henan451191,China;3.CentralSouthUniversityInstituteCo.Ltd,Zhengzhou,Henan450011,China)

Definition of indoor air quality was introduced, research methodology of indoor air quality and its status were reviewed, mainly including detection of indoor air pollutants, air quality evaluation and numerical simulation.Some suggestions and measures to improve indoor air quality were presented in this paper.

indoor environment; indoor pollution; air quality

2016-08-22

余卓琪(1999—)，女，郑州市第一中学学生。

X82

A

1674-9944(2016)18-0094-03