市售家用空气净化器颗粒物洁净空气量评价

陶晶 李浩然 张锐 张永

随着雾霾中可吸入颗粒物对人体危害的研究逐步深入[1]，人们健康防护的意识越来越强。有研究表明，室内空气中可吸入颗粒物浓度与其室外浓度呈明显的正相关[2]，且人们有平均80%以上的时间是在室内度过[3]，因此室内空气质量对健康影响至关重要。为控制室内空气中可吸入颗粒物的浓度，近年来家用空气净化器需求量不断的增加，但是空气净化器的净化功效如何，消费者难以分辨[4]。洁净空气量(CADR)作为判别空气净化器净化效果的重要指标之一，其是指单位时间通过净化器过滤后，提供的洁净空气体积。这一指标是消费者购买空气净化器必须考虑的指标，同时也是衡量一个空气净化器是否有效的重要指标，所以我国 《空气净化器》标准(GB/T 18801-2015)中明确规定：净化器对颗粒物的洁净空气量实测值不应小于标称值的90%[5]。为调查目前市售家用空气净化器的净化效果，于2018年9月选取有代表性的30台空气净化器对其净化效果进行评价，同时针对微细颗粒物对健康的危害，对国标中选取0.3 μm以上的粒径测试洁净空气量进行探讨。

1 材料与方法

1.1空气净化器选择 通过2017年市场购买率调查，选取市场占有率较高的空气净化器品牌21个[6]，共涉及不同品牌、不同型号的净化器30台，洁净空气量标称值在300～600 m3/h之间，净化原理均为过滤式。所有测试用空气净化器都直接来源于市场，且未经开箱使用。

1.2测试设备 实验按国标GB/T18801-2015《空气净化器》要求，采用美国氦氖激光粒子计数器TSI 3340+稀释气装置3302 A进行计数浓度测定。实验使用标准30 m3净化器测试舱，舱体为北京鸿远通达科技有限公司建造，材质为不锈钢和玻璃(表1)。

表1 实验舱参数

注：a数据来源于清华大学建筑环境检测中心，其他参数来自北京鸿远通达科技有限公司。

1.3检测方法

1.3.1市售净化器CADR检测： 依据国标GB/T18801-2015《空气净化器》标准，调节舱内温度(25±2)℃，相对湿度(50±10)%，密闭舱门，采用红塔山焦硫含量为8 mg的香烟一根进行颗粒物发生，将产生的烟导入实验舱，搅拌风扇10 min后，以此时作为时间起点t0，10 s记录一个数据，测定20 min作为舱自然衰减或在t0时开启空气净化器至最高档位，测定20 min作为净化器的总衰减。

1.3.2夜间使用情况下CADR检测： 在t0时开启空气净化器至最小档和睡眠档，其他同上。

1.3.3增加颗粒物粒径(0.1～0.3 μm)后CADR检测： 在t0时开启空气净化器至最高档位，其他同上。

1.4空气净化器适用面积计算公式 适用面积=(0.07～0.12)×CADR[5]。

1.5质量控制 根据国标要求0.3 μm以上颗粒物的粒子浓度发生量为2×106个/L～2×107个/L，自然衰减和总衰减曲线达到R2不小于0.98的线性要求。

1.6统计学方法 采样SPSS 19.0软件进行统计分析。

2 结果

2.1市售净化器CADR检测结果 本次试验所用净化器均从市场购买，且第一次使用，所测结果与标称值相符(≥90%)占90%。30台空气净化器CADR值范围在220～640 m3/h，其中，27台与标称值接近，合格率为90%。不合格空气净化器的洁净空气量分别占各自最大档标称值的54.8%～72.1%(图1)。

图1 30台空气净化器国标法测得值和净化器标称值

2.2夜间使用情况下CADR检测结果 在雾霾天，夜间PM2.5浓度较高，市民睡眠期间倾向使用安静的净化器。因此，本文对30台空气净化器进行了最小档或睡眠档颗粒物CADR值的测定(图2)。30台空气净化器最小档或睡眠档颗粒物CADR值在39.8～172.8 m3/h之间，远低于各自最大档的洁净空气量。适用面积公式过于复杂，为了简便，空气净化器适用面积按净化器CADR乘以0.1计算，适合面积为3.98～17.3 m2。

图2 30台净化器的睡眠档或最小档的CADR值和最大档CADR值

2.3增加颗粒物粒径(0.1～0.3 μm)后CADR检测结果 北京市2018年11月24日、25日、12月1日的某采样点(距地面12 m)24 h的PM2.5粒径谱如图3。结果发现上述3天，0.1～0.3 μm粒径颗粒物个数占整个PM2.5颗粒物个数的85.3～89.4%。使用6台空气净化器对覆盖0.1～0.3 μm粒径的可吸入颗粒物进行CADR测定(表2)。对粒径不小于0.1 μm颗粒物个数浓度和以国标规定的粒径不小于0.3 μm颗粒物个数浓度计算出的净化器洁净空气量的结果进行配对t检验，发现这种不同粒径范围获得的CARD值有显著性差异(t=4.37，P<0.01)。检测结果显示扩大0.1～0.3 μm颗粒物粒径范围后，6台空气净化器的洁净空气量呈现不同程度的下降(表2)。

图3 2018年11月24日、25日和12月1日24 h均值粒径谱图

空气净化器样品CADR颗粒物(m3/h)0.3～7.5 μm0.1～7.5 μm样品2308.0285.8样品11558.0535.3样品22426.6375.3样品27371.2353.2样品28319.5260.1样品30462.8442.6

3 讨论

3.1从市场购买的30台空气净化器产品CADR值大部分与标称值相当，合格率90%，夜间在使用空气净化器时，为了避免噪声危害同时又保证房间空气净化效果，居民在选择空气净化器时，可选择空气净化器在低速净化时CADR满足房间空气净化要求的空气净化器[7]，在卧室内使用时尽量关闭卧室门窗。

3.2本研究针对雾霾期间0.1～0.3 μm颗粒物个数占比高的特点，扩大了净化器CADR值粒径测定范围，所测CADR值均出现10%下降。分析主要原因是0.1～0.3 μm粒径颗粒物在净化器最大档的情况下，由于空气负压增大，且颗粒物粒径小，对高效过滤材料的穿透力变强，导致短时间内过滤效果下降，与文献[8]结论“微细粉尘粒径越小越难以被空气净化器去除”一致。

3.3建议GB/T 18801-2015《空气净化器》标准修订时，扩大颗粒物粒径测定范围，所测CADR值更具有实际指导意义。本研究扩大粒径监测时，只针对了空气净化器最大档，对其他不同风量下CADR变化情况有待进一步研究。