某宿舍开关窗条件下室内外PM2.5浓度变化分析

陈 勇， 刘秦见

(四川大学建筑与环境学院, 四川成都 610065)

某宿舍开关窗条件下室内外PM2.5浓度变化分析

陈 勇， 刘秦见

(四川大学建筑与环境学院, 四川成都 610065)

由于雾霾的影响，PM2.5受到越来越多的关注。文章介绍了在不同天气以及开关窗条件下测试室内外PM2.5浓度随时间变化的情况。室外的PM2.5浓度受天气影响较大。雾霾天气情况下的PM2.5浓度明显高于下雨和晴朗天气下的PM2.5浓度。同时，在开窗和关窗条件下，室内外的PM2.5浓度随时间的变化具有较强的跟随性。室内外的PM2.5浓度最大值常出现在8:00～10:00时间段左右。为研究室内外PM2.5浓度提供一定参考。

PM2.5； 开窗； 关窗； 测试； 浓度； 对比

近年，随着城市化和工业化的快速发展，各种空气污染物排放量急剧增加，我国空气污染状况日趋严重。根据加拿大卫生组织调查显示，由于现代人平均80 %～90 %以上的时间在室内度过，人们68 %的疾病都与室内空气污染有关。PM2.5作为影响健康的重要指标，受到许多学者的广泛关注。

针对PM2.5来源、与PM10的相互关系以及PM2.5携带有害物质等方面的研究取得了显著成果。吉奕康运用AERMOD模型对北京市多种污染物的扩散规律进行了模拟，分析出了SO2、NOx所生成的二次PM2.5对雾霾天气的影响[1]。罗达通对银川市进行了长期的细颗粒物采样工作，并采用多种实验测试技术分析了采集的大量PM2.5受体与样品和源样品，得到了研究区域PM2.5的污染水平变化和组成特征情况信息，并对PM2.5的来源进行了定性分析和定量估算[2]。焦艳等分析了上海市一次典型的污染过程的气溶胶分布特征，发现该PM2.5污染过程起始于稳定天气形式下污染物的积累，结束于短时降水和冷空气南下的共同作用[3]。徐励琴等，抽取惠州市26家公共场所集中新风系统作为监测对象，依照《公共场所集中新风系统卫生规范》的方法进行采样、检测和评价，发现集中新风系统总合格率为26.9 %，其中7家酒店、4家文化娱乐场所的合格率均为0，即新风系统污染作为颗粒物的来源不可忽视[4]。赵彬等模拟计算了北京地区在过渡季、夏季、春季典型工况下，采用自然通风和机械通风的住宅的室内细颗粒物浓度水平和室内暴露量，发现对于较密闭的住宅，采用自然通风且室内开启空气净化器时，与采用机械通风的住宅均可获得较低的细颗粒物室内暴露量[5]。钟珂等分别在夏、冬两季典型霾过程期间，对上海地区自然通风房间的室内外空气中PM10、PM2.5的逐时变化进行了连续实测和分析，发现在霾天气下通过单边自然通风来改善或维持室内空气质量将不会有实质性效果[6]。王春梅等介绍了室内PM2.5的主要来源与分布特征,从浓度监测、时间—活动模式参数、暴露量估算和潜在剂量估算四个方面对室内PM2.5暴露评价的研究状况进行了分析[7]。王继永研究发现臭氧与不饱和有机物的反应生成具有反应活性的自由基和稳定化合物，稳定的化合物可能进一步被氧化分解为气相和固相产物，引发室内可吸入颗粒物尤其是亚微米级颗粒物浓度增加[8]。刘俊杰等研究了室内O3与甲苯之间的相互反应，发现生成了包括超细颗粒物在内的可吸入细颗粒物，特别是在颗粒物浓度达到最大值时，0.27 μm以下颗粒物总数占总颗粒物的99.57 %[9]。采浩提出了一种在室内多重污染物来源的情况下，用以快速准确确定污染源位置、污染物散发速率、污染物散发时间的方法，有利于预防和减轻突发污染物诱发的灾害[10,11]。马小俊给出了污染物瞬态扩散的简析表达式，用以实时预测污染物的瞬态分布情况[12]。赵丽连续测试了一栋位于北京市的自然通风建筑的室内外PM2.5浓度，发现在室内无颗粒物来源的条件下室内外的PM2.5浓度呈明显的相关性，室内的平均PM2.5浓度出现在晚上且从周一到周五呈逐渐上升的趋势[13]。曹杰发现PM2.5不仅具有很强的渗透能力，还能携带多种有害物质，如重金属、VOCs、病毒以及细菌[14]。山东科技大学的宋晓晓运用CFD技术研究了室内空气品质预测中的应用问题，并提出了适用于室内空气品质预测的方法和步骤[15]。本文以一个典型宿舍作为研究对象，分别测试了不同天气以及开关窗条件下的室内外PM2.5浓度变化情况。

2 测试对象

实验测试的是某大学内一典型宿舍，该宿舍位于二楼，长宽高分别为9 m、3 m、3 m，室内主要放置两台笔记本电脑和一盏台灯。测试仪器采用的是空气测试自记仪(型号QD-W1-PM2.5)。PM2.5浓度的测试范围为0～450 μg/m3。

3 测试结果

3.1 不同天气下室外PM2.5对比

图1给出了晴朗、小雨以及雾霾三种典型天气情况下室外空气温度从8:00～20:00期间随时间的变化情况。三种典型天气的测试时间分别为5月14日、5月15日以及5月20日。从图中可以看出，三种气温条件下的室外空气温度均呈现先升高后降低的变化趋势且峰值均出现在14:00～15:00之间。在晴朗和雾霾的天气情况下，室外空气温度的大部分时间均高于小雨天气下的情况。小雨天气下的室外气温在13:40左右出现短时间的明显增高现象是由于此时雨过天晴，强烈的阳光引起气温的骤然剧增。

图1 不同天气下室外气温变化情况

图2中给出了晴朗、小雨以及雾霾三种典型天气情况下室外PM2.5浓度从8:00～20:00期间随时间的变化情况。从图中可以看出，雾霾天气下室外的PM2.5浓度明显高于晴朗和小雨情况下的PM2.5浓度。雾霾天气情况下室外PM2.5最高浓度达到136.5 ug/m3，并在17:00出现明显的下降趋势。5月15日小雨天气情况下PM2.5浓度在9:30左右出现明显的下降趋势，主要是由于该时刻天空开始下雨。在13:00～20:00期间，室外的PM2.5浓度均在20 ug/m3以下，可见下雨对降低PM2.5浓度能起到明显的作用。

图2 不同天气下室外PM2.5浓度变化情况

3.2 开窗条件下室内外PM2.5对比

图3给出了5月14日室内外PM2.5浓度在开窗条件下随时间的变化情况及室内外差值。从图中可以看出，室内外的PM2.5值均呈现先降低后升高的变化趋势。室内外的PM2.5值最大值均出现在8:00～10:00之间，同时，在8:00～10:00时间段内，室外的PM2.5值高于室内的PM2.5值5～10 ug/m3。在11:00～20:00时间段内，室内外PM2.5值基本保持一致，具有较好的跟随性。

图3 5月14日室内外PM2.5浓度对比

图4给出了5月15日室内外PM2.5浓度在开窗条件下随时间的变化情况及室内外差值。从图中可以看出，室内外的PM2.5值均呈现先升高后降低的变化趋势。室内外的PM2.5值最大值均出现在9:00～10:00之间，同时，在9:40左右，室内外的PM2.5差值最高达到22.3 ug/m3。在11:00～15:00时间段内，室内外PM2.5值基本保持一致，具有较好的跟随性。在15:00～20:00时间段内，室内的PM2.5浓度值略高于室外的PM2.5浓度。

图4 5月15日室内外PM2.5浓度对比

3.3 关窗条件下室内外PM2.5对比

图5给出了5月19日室内外PM2.5浓度在关窗条件下随时间的变化情况及室内外差值。从图中可以看出，室外的PM2.5值基本维持在70 ug/m3左右，而室内的PM2.5值呈现先升高后降低的变化趋势。室内PM2.5浓度最高值达到109.8 g/m3。在11:00～17:00时间段内，室内的PM2.5浓度明显高于室外的PM2.5浓度。

图5 5月19日室内外PM2.5浓度对比

图6给出了5月20日室内外PM2.5浓度在关窗条件下随时间的变化情况及室内外差值。从图中可以看出，由于雾霾的影响，室内外的PM2.5浓度均普遍较高，浓度最大值分别达到121 ug/m3和136.5 ug/m3，室内外的PM2.5值均呈现明显的波动变化趋势。在8:00～9:00以及12:00～13:00时间段内的PM2.5浓度较高。同时，在8:00～13:00时间段内室内的PM2.5浓度低于室外的PM2.5浓度，在13:00～19:00时间段内室内的PM2.5浓度略高于室外的PM2.5浓度。

图6 5月20日室内外PM2.5浓度对比

4 结论

根据室内外PM2.5浓度在不同天气以及开关窗条件下随时间的变化情况，可以看出室外的PM2.5浓度受天气影响较大。雾霾天气情况下的PM2.5浓度明显高于下雨和晴朗天气下的PM2.5浓度。同时，在开窗和关窗条件下，室内外的PM2.5浓度随时间的变化具有较强的跟随性，即室内的PM2.5浓度随室外的PM2.5浓度变化规律类似。室内外的PM2.5浓度最大值均出现在8:00～10:00时间段左右。

[1] 吉奕康.北京市大气污染物排放清单的建立及对雾霾天气的初步研究[D].北京交通大学,2015.

[2] 罗达通.典型沙尘多发地银川市PM2.5污染特征及来源分析[D].中国环境科学研究院,2015.

[3] 焦艳，陶俊，傅刚.2011年春季上海市一次典型污染过程及气溶胶的垂直分布特征[J].中国粉体技术，2013，19(1):1-6.

[4] 徐励琴，刘思超，林思仁，等. 惠州市部分公共场所集中新风系统污染状况研究[J]. 华南预防医学, 2013, 39(6):92-94.

[5] 施珊珊, 纪文静, 赵彬. 不同通风形式下住宅内细颗粒物质量浓度及室内暴露量的模拟及比较[J]. 暖通空调, 2013, 43(12):34-38.

[6] 钟珂, 杨方, 朱辉,等. 上海地区霾天通风房间室内外粒子浓度的比较[J]. 绿色建筑, 2014(1):24-26.

[7] 王春梅, 魏建荣, 马彦. 室内PM2.5暴露评价研究进展[J]. 环境卫生学杂志, 2014(1):85-92.

[8] 王继永. 臭氧引发的化学反应对室内空气品质影响的研究[D]. 天津：天津大学，2007.

[9] 刘俊杰, 李艳菊, 裴晶晶. 室内臭氧与甲苯相互反应产生超细颗粒物的研究[J]. 天津大学学报, 2008, 41(10):1258-1262.

[10] Hao Cai, Xianting Li, Zhilong Chen, et al. Rapid identification of multiple constantly-released contaminant sources in indoor environments with unknown release time[J]. Building and Environment. 2014, 81:7-19.

[11] Hao Cai, Xianting Li, et al. Fast identification of multiple indoor constant contaminant sources by ideal sensors: a theoretical model and numerical validation. Indoor and Built Environment[J]. 2012, 22(6):897-909.

[12] Xiaojun Ma, Xiaoliang Shao, Xianting Li, et al. An analytical expression for transient distribution of passive contaminant under steady flow field[J]. Building and Environment. 2012,52: 98-106.

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[15] 宋晓晓.CFD在室内空气品质预测中的应用研究[D].山东科技大学,2012.

工程建设标准体制将迎重大改革(二)

建立信息公开、管理、服务工作长效机制

● 主动公开、积极宣传工程规范和标准。工程规范和政府标准应全文在政府网站公开，免费查阅下载。

● 加强信息化管理、服务工作。建立国家级工程规范和标准综合信息化平台。

加大实施指导监督力度，提高权威性和影响力

● 强化企业实施标准的主体意识。推广施工现场标准员岗位设置，建立标准化工作体系，实施标准化战略和品牌战略。

● 优化政府监管体系。监管部门应依据工程规范开展全过程监管并严格执法，检查结果要及时公开通报并与诚信体系挂钩。

● 建立工程项目合规性判定制度。工程项目采用工程规范之外新的技术措施且无相应标准的，应由建设单位组织设计、施工等单位以及相关专家，对是否满足工程规范的性能要求进行论证判定。

强化保障，确保改革任务落实到位

● 制度保障。修订建筑法等有关法律法规，制定工程建设标准化条例。

● 人才保障。成立国家工程建设标准化研究院，建立国家级的工程规范和标准中国特色新型智库。成立全国工程规范专家委员会，完善现有标准化技术委员会。推进标准化学历教育，编制相关教材，鼓励和支持开设国际建筑标准化课程。开展全覆盖、多层次、经常性的标准培训，纳入执业人员继续教育、专业人员岗位教育和工人培训教育。

摘自《中国建设报》

四川省苗子工程资助项目(编号:16-YCG061)

陈勇(1989～)，男，硕士研究生。

TU834

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[定稿日期]2017-06-22