乌鲁木齐采暖期、非采暖期中学教室室内空气质量的监测分析

娜仁托娅王纯利夏铭飞,3

（1.新疆农业大学草业与环境科学学院新疆乌鲁木齐830052 2.新疆乌鲁木齐市第65中学新疆乌鲁木齐830000 3.新疆乌鲁木齐市环境监测中心站新疆乌鲁木齐830000）

乌鲁木齐采暖期、非采暖期中学教室室内空气质量的监测分析

娜仁托娅1,2王纯利1夏铭飞1,3

（1.新疆农业大学草业与环境科学学院新疆乌鲁木齐830052 2.新疆乌鲁木齐市第65中学新疆乌鲁木齐830000 3.新疆乌鲁木齐市环境监测中心站新疆乌鲁木齐830000）

本文以乌鲁木齐市65中教室为研究对象，对采暖期和非采暖期教学环境空气质量进行了监测和分析，鉴于新疆地区的气候特征、民族组成特征及学校教学环境现状，本文对影响教学环境舒适性的4项指标：二氧化碳（CO2）、苯系物、总挥发性有机物（TVOC）和可吸入颗粒物（PM10）进行了监测，监测结果显示：在采暖期和非采暖期，TVOC均超过中小学教室卫生标准限制，其他指标均未超限，采暖期4项指标均高于非采暖期，采暖期CO2、苯系物、TVOC和PM10四项指标监测平均值分别是899ppm、0.055mg/ m3、0.7 mg/m3和0.1 mg/m3。24h监测值显示除了苯系物浓度与教学时段和非教学时段没有明显的差异性，其他3项指标在教学时间明显升高。

教室室内；空气质量；采暖期和非采暖期；监测分析

中小学教学环境空气质量直接影响教学质量和教学环境人员的身心健康，是顺利开展教学活动的重要前提。而当前中学的教育已经从单纯的应试教育转变为注重培养中学生能力培养、个性发展、身体健康和心理健康教育，调查表明现在乌鲁木齐市各个中小学的学生每周上课五天（高三为六天），大约每天都有10-12小时的时间都在教室内度过，教室内半封闭环境质量和空气质量比以往任何时候都显得更加重要[1]。在空气检测指标中，CO2浓度直接影响教室内人员的舒适性[2]；学校是人群密集的场所，多种以呼即道传播为主的传染病在学校内极易爆发CO2浓度是室内空气质量的敏感指标[3]，多种以PM10则是衡量教室内粉笔及室外空气污染对教学环境的影响，教师粉笔尘是在粉笔教学过程中产生的一种颗粒物，粉笔对人体造成的负面影响主要源于粉笔尘可吸入颗粒物进入人体肺部而导致的，因此可吸入颗粒物在教室内空气质量研究中占据重要地位[4,5]，苯系物主要来源于装修粉刷及装修材料[6]，乌鲁木齐市65中学2014年进行过粉刷和装修；鉴于人体的新陈代谢会产生废气、汗臭和细菌等，TVOC也是中学教室环境空气质量监测的重要指标[7]。

乌鲁木齐市第六十五中学位于延安路1096号，是一所九年一贯制民汉合校。2000年8月由天山区政府创办，当时的校名是乌鲁木齐市延安路学校，2002年12月更名为乌鲁木齐市第六十五中学。本研究以乌鲁木齐第65中学教学楼教室作为研究对象，通过查阅文献选定了CO2浓度、TVOC、苯系物和PM10四个监测指标，分析采暖期和非采暖期各项指标对教室环境的影响程度，同时也为中小学教学环境研究提供一定的理论依据，不断推进中小学教学环境方面的研究发展。

1 材料与方法

1.1 监测仪器及对照标准

1.1.1 监测仪器

本实验主要监测参数有CO2、苯系物、TVOC和粒物PM10，在采暖期与非采暖期进行监测。

表1 实验仪器基本参数

1.1.2 监测参考标准[8]

根据室内空气污染限量标准，GB50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》[9]中有关空气质量验收标准如下：

其中：Ⅰ类民用的建筑工程包括：住宅、医院病房、老年建筑、幼儿园、学校教室等建筑工程；Ⅱ类民用建筑工程包括：办公室、旅店、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、商场（店）、公共交通工具等候室、医院候诊室、饭店（馆）、理发店等公共建筑。

表2 国家室内空气质量标准

1.2 研究内容

本章研究采暖期与非采暖期对同一教室CO2、苯系物、TVOC和PM10共4个空气指标的影响[6]，选择3楼6间教室监测采暖期和非采暖期教室内4个监测指标的特征[10]，对照标准，得出采暖期和非采暖期各项指标的特征及存在的环境问题。

1.3 监测方法

本研究在采暖期和非采暖期内，分别对比采暖期24小时内（2015年12月31日）实测值和10天（2015年12月20日-30日）日侧值，非采暖期24小时内（2016年6月23日）时测值和10天（2016年6月13日-22日）日侧值。24小时值分别测0:00、3:00、6:00、9: 00、12:00、15:00、18:00、21:00，8个点的数据，日变化值则检测连续十天12:00时的值。

2 采暖期、非采暖期教学环境监测

2.1 二氧化碳

采暖期与非采暖期的教室内CO2浓度有很大差异，CO2扩散稀释主要依靠开窗开门，夏季通风良好，监测时间为夏季六月份，白天基本门窗都开着，图1和图2反映了在10天CO2浓度变化，非采暖期CO2浓度基本在700ppm，在非教学日，CO2浓度下降到400ppm~ 500ppm之间，采暖期在10天监测图中CO2浓度在1000ppm以下，没有超过国家标准限值，而在24h日变化中，采暖期CO2浓度在上午12点和下午18点出现了两个CO2浓度高峰，这两个时间点为教学时间，上午12点由于有课间操等活动降低利了室内的部分CO2。

在监测过程中发现下午18点连接一天的最后一节课以及自习课，学生活动率降低，且很多班级一天中的最后两节自习课课间很少有同学出去活动，导致18点的CO2浓度达到了一天的顶峰，室内明显存在新风量不足的问题，这也是导致室内CO2平均浓度居高不下的重要原因之一[11]。

图1 24h内教室CO2浓度变化

图2 10天教室CO2浓度变化

2.2 苯系物

查阅资料得知[12]，在装饰材料相似，温度、湿度在同一水平的情况下，装修时间越短，室内的苯系物含量越高，室内的苯系物含量会随着装修时间增长、通风量的增多等因素，苯系物的含量会有所降低。由图3和图4可知，采暖期苯系物含量均高于非采暖期，经现场调查得知，近几年中，本栋教学楼于2014年有过教室粉刷，由此可以解释2015年12月采暖期苯系物含量高于2016年6月非采暖期，且温度的升高会加速装修材料中的苯系物的扩散，在2016年上半年之中，经过了采暖期和夏季高温，均有利于苯系物的扩散，所以非采暖期苯系物均低于采暖期含量。

图3 24h内教室苯系物浓度变化

图4 10天教室苯系物浓度变化

苯的污染与温度呈正相关[13]，苯系物在不同温度下的变化出现三个阶段，第一阶段为初始阶段，为苯系物释放的主要阶段，受外界温度影响最大；第二阶段为平缓阶段，苯扩散速度趋于平缓。第三阶段为稳定阶段，苯系物的释放速率基本不变。初始阶段内的苯释放明显的随着温度的升高而加快[14]。

2.3 总挥发性有机物

室内的TVOC主要是由建筑材料、室内装饰材料、生活、办公用品和人体等散发出来的，而人体的新陈代谢会产生废气、汗臭和细菌等，在采暖期及非采暖期温度的变化及通风状态都影响着TVOC的浓度，图5中，24h内12点及18点均出现了TVOC含量的峰值，此时人员密度占主要因素，而在图6中监测的第七、八天中，TVOC含量在一个最低值，这个最低值可以看作除去人体代谢所产生的TVOC之外的教室装修材料等教室内环境所产生的TVOC，除去采暖期TVOC含量教室本底值高于非采暖期之外，其他教学时间TVOC含量相差不大，由于夏季天气炎热，人体代谢增强，但每日通风量大，可以带走部分空气污染物，而冬季虽然人体代谢不及夏季强烈，但通风不强，且距离2014年装修时间较短，导致采暖期与非采暖期10天日测TVOC浓度变化差距较小[15]。

图5 24h内教室TVOC浓度变化

图6 10天教室TVOC浓度变化

2.4 可吸入颗粒物

图8 10天教室PM10浓度变化

图7 24h内教室PM10浓度变化

教室内可吸入颗粒物主要来源为板书粉笔尘和户外大气中的PM10，当室外PM10浓度高于教室内时，在通风换气过程中PM10进入室内，使室内空气受到污染，而室内本身所产生的粉笔尘，也是PM10的主要组成之一。下图7和图8，采暖期PM10较高是由于室内粉尘和室外PM10的高含量双重影响下造成的[16]，新疆冬季大气PM10污染更为严重。而夏季高温且通风量大，更加有益于PM10的扩散稀释[17,18]。

结语

本文分析概述了采暖期与非采暖期对教学环境指标的影响，（1）CO2：根据国家标准限值1000ppm，采暖期教学时间CO2平均值为899ppm，非采暖期教学时间CO2平均值为700ppm，均没有超过国家标准限值，采暖期高于非采暖期，由于教学时间人员密度很大且冬季开窗通风时间很短，但在采暖期教学时间有部分时间段超过国家标准限值。（2）苯系物：2014年的粉刷墙体造成了一定的苯系物残留，研究结果表明学校教室采暖期的监测值范围为0.049-0.058 mg/m3，平均值为0.055mg/m3，非采暖期的监测值范围为0.034-0.051mg/m3，平均值为0.045mg/m3。非采暖期由于距离2014年教室粉刷间隔较近，且冬季通风量较少，导致苯系物采暖期高于非采暖期，但均没有超过国家标准限值0.09 mg/ m3。（3）TVOC：采暖期TVOC浓度范围在0.53-0.89mg/ m3，平均值为0.7 mg/m3，非采暖期浓度范围在0.4-0.82 mg/m3，平均值为0.59mg/m3，国家标准限值为0.5mg/ m3，平均值采暖期与非采暖期均超过国家标准限值。而教室内学生密度大，且初中生在生长发育期新陈代谢较为旺盛，致使TVOC含量上升，夏季虽然高温汗液分泌较多，但通风量较大，故非采暖期TVOC平均浓度还是低于采暖期。（4）PM10：PM10浓度采暖期的监测值范围在0.044-0.119mg/m3，平均值为0.1mg/m3，非采暖期监测值范围为0.021-0.083mg/m3，平均值为0.09 mg/m3。采暖期与非采暖期均低于国家标准限制0.15mg/m3。教室内PM10浓度受教室内粉尘及户外大气中的PM10迁移影响。

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