冬季家庭居室内悬浮颗粒物的变化与控制研究

胡珉潇

摘 要：本文冬季家庭居室内的悬浮颗粒物进行了实验研究，测试了住宅室内颗粒物的分布及组成，进一步研究了通风、空调及加湿器对室内颗粒物的影响，给出了控制室内颗粒物的建议及措施。

关键词：冬季；家庭居室内；悬浮颗粒物

1 悬浮颗粒物及其危害

悬浮颗粒（Particulate），泛指悬浮在气体当中的微细固体或液体。可吸入颗粒物又称为PM10指直径≤10微米，可以进入人的呼吸系统。直径≤2.5微米的颗粒，直接进入肺泡对人体危害最大。PM2.5还可影响成云和降雨过程，间接影响着气候变化。大气中雨水的凝结核，除了海水中的盐分，细颗粒物PM2.5也是重要来源。有些条件下，PM2.5会增加凝结核的数量，使天空中的雨滴增多，极端时可能发生暴雨。

2 国内研究现状

2.1 国内外研究现状

住宅是与人们生活息息相关的建筑。早在上世纪70年代中期，我国就已经开展有关住宅室内空气品质方面的研究工作。郝俊红[1]等人的室内空气品质测试小组分别对五个城市的住宅进行了现场调查研究，分析室内污染物影响因素，给出了室内空气各项标准值；卢楠[2]对韩国汉城、日本东京、中国天津和香港以及台湾地区的台北5个亚洲城市进行了综合实地调研，对比各城市住宅室内空气污染现状；建伟[3]、王晴文[4]、陈永亮[5]等人，研究了住宅内部因装修材料所引起的主要污染物类型、危害及来源，给出了预防性建议和改善性措施。

美国环境保护局花了5年的研究发现，相较于室外空气污染物的浓度，众多家庭室内污染物的浓度非常高，甚至是是室外空气污染的几倍或者数十倍；日本相关学者曾经花费几年对住宅内化学物质和换气形式分别在冬季和夏季进行了重点测试和调查。结果显示，按住宅和房屋种类的各项指标平均值情况是：甲醛浓度是：面积小于150m2的住宅甲醛浓度普遍较高，新建住宅高于老住宅，居住3年以上的房子里甲醛浓度明显高于3年以下的房子。

2.2 当前研究中存在的问题

目前的研究存在如下几方面突出问题：

（1）目前对于悬浮颗粒物的检测和研究，主要集中在大气污染研究方面，例如，我国的天气预报中增加了pm2.5的实测数据，网上也可以实时查询pm2.5的浓度及空气质量等级。但是对室内悬浮颗粒物的检测不足。

（2）对家庭居室内颗粒物的控制研究较少，然而人们有80%的时间都是在室内度过的，对于室外的空气污染，人们可以通过口罩等措施进行个体防护，可是在室内却行不通，因此室内的污染对人体健康影响更大。

（3）冬季，人们在室内停留时间较长，非采暖地区冬季使用空调采暖，此时门窗不经常开启，导致室内通风不良，悬浮颗粒物增多，室内空气质量下降。

2.3 本文的研究内容

针对上述研究中存在的问题，本文研究内容如下：

（1）冬季居室内悬浮颗粒物分布规律。

（2）通风换气对室内颗粒物的影响。

（3）空调运行对室内颗粒物的影响：空调运行前后/空调不同运行时间颗粒物浓度的变化。

（4）冬季加湿器对室内颗粒物的影响：加湿器运行前后/加湿器不同运行时间颗粒物浓度的变化。

3 测试方法

3.1 测试工况

笔者以自己的家庭住宅为测试对象，分别进行了如下的测试研究：

（1）2018年2月5日，首先测试各房间颗粒物浓度分布。同时，测试不同时间内的室外颗粒物浓度，同时对比开窗通风后，室内颗粒物的变化。

（2）2018年2月25日，进行了空调运行对室内颗粒物的影响研究。分别测试空调开启前后，及持续运行一段时间后室内颗粒物的变化。

（3）2018年2月25日，进行了加湿器运行对室内颗粒物的影响研究。分别测试加湿器开启前后，及持续运行一段时间后室内颗粒物的变化。

3.2 测试仪器

本次测试采用的是美国TSI公司的AeroTrak APC 9303.01 手持式激光粒子计数器，该仪器可同检测三个粒径0.3、2.5、5μm的计数浓度，符合ISO 21501.4 标准。它采用 NIST可追溯的PSL微球，是世界一流的分粒器和凝聚核粒子计数器。

4 数据处理及分析

4.1 数据处理方法

由于空气质量标准中给出的是质量浓度，因此需要将粒子计数器测得的计数浓度转化为质量浓度。对0.3～0.5μm粒径段的颗粒物密度取1.5g/cm3，对0.5～1.0μm粒径段的颗粒物密度取1.7g/cm3，对1.0～2.0μm粒径段的颗粒物密度取23g/cm3，对大于2.0μm粒径段颗粒物密度取为2.8g/cm3，根据等效球体计算公式，就可以得到相应的颗粒物质量浓度，即：

ρni=4πniρp3Dpi23（1）

式中：ρni—粒径为Dpi的颗粒物质量（μg/cm3）；

ni—粒径为Dpi的粒子浓度（个/cm3）；

ρp—颗粒物密度（g/cm3）；

Dpi—颗粒物的直径（μm），取各粒径段范围的平均值。

4.2 实验结果分析

4.2.1 居室内颗粒物的分布规律

由上图4可知，卧室的颗粒物浓度高于其他房间，并且颗粒物以5.0μm为主，0.3μm的颗粒物较少。其中次卧的房间体积较小，是颗粒物浓度较高的原因之一。

4.2.2 通風时间的影响

早晨9：00对卧室进行开窗通风换气。室内颗粒物的变化如图5所示。

由图5可以看出，在早晨9点进行通风换气后，房间内的颗粒物浓度反而上升了，说明室外空气的进入，对室内带来不利的影响。因此，进一步测试了室外颗粒物的浓度变化，结果见图6。

由上图6可知，室外颗粒物以5.0μm为主，0.3μm的颗粒物较少。同时在早晨8：30时悬浮颗粒物的浓度较高，夜晚的浓度下降。查取当天的空气质量显示为轻度污染，所以在这样的天气下，早晨开窗换气是不适宜的，应改为下午或夜间进行通风，效果较好。

4.2.3 空调的影响

2015年2月25日，在主卧室内进行了空调对颗粒物影响的实验，结果见图7。

由上图7可知，空调运行后，0.3μm颗粒物浓度变化不大，但是2.5及5μm的颗粒物增多，导致卧室内颗粒物总量增加。这是因为，空调吹出的气流使室内原有静止的颗粒物飞起并悬浮在空气中，同时空调过滤网上附着的灰尘也会进入室内，导致室内悬浮颗粒物增多。

4.2.4 加湿器的影响

加湿器运行后，5μm颗粒物增加，当关闭加湿器后，其浓度下降。这是因为加湿过程中，水蒸气分子进入空气中，导致颗粒物浓度增加。加湿对微细颗粒物（0.3、2.5μm）的影响不大。说明加湿器对于减少悬浮颗粒物的作用不大，但是，加湿会增加空气相对湿度，有助于改善冬季干燥引起的不适感。

5 结论

（1）卧室的颗粒物浓度高于其他房间，颗粒物以5.0μm为主，0.3μm的颗粒物较少。

（2）通风时应注意室外空气质量对室内的影响，在污染天气时，不宜早晨开窗换气，应在下午或夜间通风效果较好。

（3）空調吹出的气流使室内原有静止的颗粒物飞起并悬浮在空气中，同时空调过滤网上附着的灰尘也会进入室内，导致室内悬浮颗粒物增多。在空调运行间歇，应注意通风换气。

（4）加湿器对于减少悬浮颗粒物的作用不大，但是，加湿会增加空气相对湿度，有助于改善冬季干燥引起的不适感。

参考文献：

[1]郝俊红.中国四城市住宅室内空气品质调查及控制标准研究.湖南大学硕士学位论文，2004：75.77.

[2]卢楠.亚洲若干城市住宅建筑室内空气品质比较.天津大学硕士学位论文，2005：39.40.

[3]建伟，张洪.城乡居室装演室内空气甲醛污染与健康影响研究.川北医学院学报，2004，19（4）：122.124.

[4]王睛文，李振海，张才才.上海市住宅室内化学物质污染实态调查与分析.制冷技术，2006（l）：29.31.

[5]陈永亮.浅淡室内装修污染及其防治.环保技术，2006（2）：21.23.