青海农村冬季采暖期空气质量调查与评价

（青海民族大学土木与交通学院 青海西宁 810007）

青海省气候属于典型的大陆性气候。由于地处高原，形成了干燥、多风、寒冷、缺氧的气候特征。气温地区分布差异大，垂直变化明显，气温较低，日差较大，年差较小，冬季漫长，夏季凉爽。农村用能以燃烧秸杆、畜粪、煤炭和薪柴为主。其生活用能以秸杆为主体，约占整个生活能耗的46%；其次是畜粪，约占整个生活能耗的21%；第3是用于冬天取暖的煤炭，约占整个生活能耗的20%；第4是薪柴，约占13%。东部地区属于城市和牧区的过渡地域，存在不可持续发展模式及环境意识淡薄，导致冬季环境问题日益突出，基于目前环境污染状况，本文对2个地方住宅环境进行现场调查，对室内外空气质量进行定性和定量评价与比较，提出改善环境的对策。

1 东部地区冬季环境主要问题

青海省东部地区农村住宅采暖主要有5种：①火炕采暖。将炕洞放在屋外，与卧室的炕仅一墙之隔，环境状况糟糕，炕的热效率低，不符合节能要求。②燃煤炉采暖。土制燃煤炉利用烟道对流、辐射换热来提高室内温度，清洁程度差，易发生煤气中毒，热效率低。③电采暖。初期投资和运行成本均较高，不利于节能，目前仅在经济条件较好的极少用户使用。④采用天热气壁挂锅炉采暖，初期投资和运行成本均较高，目前只有极少部分生活条件较好的城市郊区使用。⑤有相当多的农村地区靠燃烧薪柴和煤取暖。另外青海大部分农村地区由于周围是山峦环绕，空气流动性差，燃烧造成局部污染严重。由于农村住宅相对分散，密度较低，不适宜采用投资大、维护水平高的集中供暖方式。因此对东部地区冬季大气环境进行检测和评价尤为重要。

2 农村住宅区环境监测与评价

（1）检测位置的布置。这里选用青海东部地区的大通和互助2个农村住宅院落，测点分布为：火炉旁边0.5m、炉子房间门口2m、炕洞口处、农村院落中心4个检测点。

（2）检测内容及仪器。①检测内容。对农村住宅湿度、温度、风速、当地大气压、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、可吸入性颗粒物进行了检测。其中炕洞口处、火炉旁边0.5m测量的一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、可吸入性颗粒物为0.5h检测值，其他为小时检测值。②检测仪器。本次检测仪器有优利德温湿计UT331，分辨率温度为0.1℃，湿度为0.1%RH；精讯畅通便携式SO2检测仪；保时安四合一测量精度仪、保时安二氧化氮检测仪和保时安臭氧检测仪；HT-9600空气质量检测仪颗粒通道为 0.3μm/2.5μm/10μm，流量为 1L/min，分辨率 1μg；kXYL-6A精密大气压力测量仪分辨率为0.03hPa；普希科P6-8232风向风速，仪风速分辨率0.1m/s。

（3）评价方法。选用综合评价方法对所检测的室外空气质量进行分级评价。选择具有代表性的数据作为评价指标，以便全面、公正地反映青海冬季采暖期农村院落内外空气质量的状况。室外环境测量有 SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5，温度、湿度、风速、大气压强；室内环境测量有 SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5，温度、湿度。并结合具体情况选取了部分值作为评价指标，主要包括：CO，SO2，NO2，PM10，PM2.5，温度、湿度、风速。

评价指标的测定数据要整理、分析和归纳，这里采用空气质量指数AQI［3］。污染物项目的空气质量分指数按公式为：

式中：IAQIP—为污染物项目P的空气质量指数；CP—污染物项目P的质量浓度；BPHi—与CP相近的污染物浓度限值的高位值；BPL0—与CP相近的污染物限值的低位值；IAQIHi—与BPHi对应的空气质量分指数；IAQIL0—与BPL0对应的空气质量分指数。

综合指数AQI表示如下：

式中：n为污染物项目。以上各分指数可以较为全面地反映出室内外空气中各种污染物的污染程度，反映出被测院落室内外空气质量的冬季差异。

4 结果分析

（1）青海省西宁市城市2019-09-06和2019-11-06冬季环境检测如图1、图2所示。

从图2看出进入冬季青海省西宁市的PM10，PM2.5，CO的值在增大，变成主要污染物。

可以看出 CO、PM10、PM2.5浓度最高值一般在每天06∶00～16∶00 时间段内出现。

（2）青海农村冬季室内外环境状况。表1是2019-11-06对青海大通和互助某农村住宅院落室内外检测数据，

从表1可知，青海互助和大通某住宅院落室内CO、SO2、PM10、PM2.5浓度水平均超过国家标准，故院落室外环境空气质量是不合格的，需改善院落住宅区环境质量。

（3）青海农村冬季室内外环境综合指标比较。为反映农村院落住宅中多种污染物同时存在时对室内外空气质量的影响，利用综合评价指数式（1）～（2）分别计算了院落住宅内外环境综合质量指数，并参考我国标准对院落住宅室内外空气质量做综合评价，具体评价结果参见表2。

从表2可以看出青海冬季农村环境污染比较严重，需要进行改善周围环境和室内环境。

表1 住宅院落室内外24h空气检测数据平均值

表2 环境综合指数比较

5 改善环境的措施

（1）对室内进行通风处理。利用智能环境监控设备检测室内环境和院落环境，超过环境等级一级，立即采取措施进行换气和颗粒物处理，设备主要安装在污染源附近。

（2）对房屋进行采光和保暖处理。①墙面保温材料一般采用轻质、多孔的材料，导热系数不大于0.255W/（m·K）。地面进行防潮处理，在混凝土条形基础外侧贴敷100mm厚模塑聚苯乙烯板防止基础冻胀。②采用太阳能被动房屋结构。充分利用阳光直射取暖，设置前后2排可开启的窗户，前排阳光间设置门或窗，利用自然对流调节卧室和起居室的温度。

（3）采用吊炕供暖。吊炕充分利用了热学中对流、传递、辐射的基本原理。当热的烟气由烟道进入炕洞后，首先经分烟道将烟气向上、左、右合理分散，炕洞四壁均匀吸收热量。炕底、炕面吸收的热量直接散发到空气中，上下同时放热，提高室内温度。储热层上的石粒或大砂，大量吸收热量，进行储存，待炕底、炕面温度降低后再传递和辐射给炕底、炕面。炕洞四周的保温层起到隔热的作用，防止热量传递到墙外，减少了热量损失。

（4）采用太阳能综合采暖方式。①青海省日照时间长，太阳辐射强，全年日照时数在2314～3650h之间，全省总辐射量在5637～7420MJ/m2，太阳能资源仅次于西藏，位居全国第2。青海东部地区年太阳总辐射量在 5637～7420MJ/（m2·a），而太阳能供暖是以太阳辐射为热源来维持室温达到一定要求的新型供暖方式，目前真空管和平板集热器是最低廉、最洁净、最安全的供暖设备。②在条件容许的农村地区采用综合集中供暖方式。太阳能供热采暖系统的经济性与当地太阳能资源、采暖负荷、热水负荷以及系统性能等因素相关，因此采用以太阳能为主，其他能源补充的综合供暖方式是非常实用的。

（5）规划村落，提高村庄的生态环境。结合新农村建设的客观要求，认真落实青海省委“加快改善农牧区人居环境，全面推进高原美丽乡村”部署要求，大力推进农村环境综合整治。根据村庄所在位置和地形地貌，统一规划，推广健康文明的生产、生活和消费方式，发挥农牧民群众在参与环境改善中的主体作用，发挥其积极性和主动性，通过改造和建设实现符合人居环境要求的村落。