热环境作用下移动公共卫生间室内污染物扩散规律研究

吕国栋 刘高艺 张幸涛 苗科 李瑞鑫

摘 要：城市移动公共卫生间因缺乏完善的给排水系统，室内空气指数与臭气指数无法满足环境质量要求。狭小空间内的气流组织不畅与热环境偏移是移动公共卫生间室内空气污染加剧的重要原因。本文基于实测数据，利用Airpak对移动公共卫生间室内污染物扩散状态与污染物浓度变化规律进行模拟，将所得数据以回归分析的方法与热环境变量进行数据拟合，明确相关因素的关联属性，为移动公共卫生间标准化设计提供理论依据。

关键词：移动公共卫生间;热环境;Airpak;污染物扩散;回归分析

中图分类号：TU-024;X51文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）25-0087-03

Abstract： Due to the lack of perfect water supply and drainage system， indoor air index and odor index can not meet the requirements of environmental quality. Poor air distribution and thermal environment migration of the narrow space is the important reason for aggravated indoor air pollution in the mobile toilets. Based on the measured data， this paper used Airpak to simulate the state of indoor pollutant diffusion and the change rule of pollutant concentration in mobile toilets. The obtained data were fitted with thermal environment variables with regression analysis， so as to clarify the correlation attributes of relevant factors and provide theoretical basis for the standardized design of mobile public toilets.

Keywords： mobile public toilets;thermal environment;Airpak;pollutant diffusion;regression analysis

我国当前城市公共卫生间环境质量问题严重，内部与周边空气受到臭气污染明显，多数民众对于公共卫生间大多“望厕兴叹”。究其原因，主要为硫化氢、甲硫醇、氨气、吲哚等污染气体浓度超标[1]。此外，通风质量不佳造成的室内温湿度异常进一步引发各种病毒、细菌、微生物的快速繁殖和长期留存，这对我国公共卫生安全造成了潜在威胁。何静芳[2]对厕所消毒清洗进行了细菌学调查得出，每天按照常规冲洗处理，厕所座位、扶手、地面和空气样品中44%含细菌数达100个或以上;蔡迪睿[3]等人对武汉病毒研究所一号楼公共卫生间的马桶垫、洗手盆进行采样，分析公共卫生间微生物污染情况，研究得出：即便是清洁后的地方，仍然会存在大量的细菌，其中还包含有不少病原菌。除此之外，由于移动公共卫生间冲水方式与通风方式的不同，导致现有的规范[4]无法适用于移动公共卫生间，仍需要不断完善，探索移动公共卫生间室内污染物扩散规律。

1 研究方法

1.1 实测部分

本研究以河南省郑州市莲花街一处移动公共卫生间为研究对象，分别对移动公共卫生间室内温湿度和排风口风速进行测量。采样点的测定时间为2018年8月24日09：00—17：00，测试期间，移动公共卫生间处于正常使用状态。实测结果如图1至图2所示。

1.2 模拟部分

依托Airpak对移动公共卫生间内部的污染物浓度变化规律进行模拟，利用实测的热环境数据，采用控制变量的方式研究温度、湿度和风速对移动公共卫生间内污染物扩散的影响。

根据实际移动公共卫生间的结构尺寸和通风形式，模拟创建的移动卫生间内部结构如图5所示。移动公共卫生间内部设定蹲便为污染源，尺寸为420 mm×220 mm，释放的主要污染物为氨气NH3和硫化氢H2S，污染源位于移动公共卫生间中间部分，室内人员采用男士站立模型，高度为1.73 m，室内采用机械通風，通风形式为下送上排。

2 结果分析

2.1 室内温湿度的影响

温度与模拟所得NH3和H2S浓度的线性回归拟合曲线如图6所示。从图6可知，温度与NH3浓度存在较强的正相关性，即随着温度的升高，NH3的浓度逐渐增大。这说明温度的升高使NH3分子的运动越来越剧烈，NH3在移动公共卫生间内部的扩散程度变大。与之相对的是，H2S浓度与温度的相关性不强，随着温度的升高，H2S浓度呈现先增后减再增的趋势。

2.2 排风口风速的影响

研究对象排风口风速与模拟所得NH3和H2S浓度的线性回归拟合曲线如图8所示。从图8可知，排风口风速与污染物NH3和H2S浓度均存在明显的负相关性。随着风速的逐渐增大，排风口处的排风量也逐渐增大，进入室内的新风量也不断增大，进而使室内的污染物NH3和H2S的浓度降低。

3 结论与讨论

本研究以郑州市莲花街一处移动公共卫生间为例，分析了移动公共卫生间室内温湿度和排风口风速对移动公共卫生间室内污染物浓度的影响，得出的主要结论为：移动公共卫生间内氨气NH3浓度与温度呈正相关，随着温度的升高，人体呼吸处NH3浓度增量明显，这是导致室内臭气指数较高的主因，而硫化氢H2S与温度相关性不大;移动公共卫生间内部湿度与污染物浓度基本没有相关性;移动公共卫生间污染物浓度与排风口风速呈负相关，风速增大，排风口风量增加，污染物浓度降低。

为了改善室内污染物环境，可以通过使用保温性能更好的墙体材料，减小室内温度受外界的影响，降低污染物在室内的扩散程度，进而降低人体呼吸处污染物NH3浓度;或者改变室内通风形式，增大排风量，以降低室内污染物浓度。

污染物氨气NH3与硫化氢H2S与温度相关性差别较大，考虑可能是由于NH3和H2S分子量不同，因此对两种污染物的处理方式仍需更深入研究。

参考文献：

[1]徐明.住宅卫生间通风的改进[J].住宅科技，1994（5）：39.

[2]何静芳.厕所清洗、消毒效果的细菌学调查[J].消毒与灭菌，1988（1）：58-59.

[3]蔡迪睿，臧旭东.探究公共卫生间微生物污染及其影响[J].中学生物学，2018（4）：35-37.

[4]全国爱国卫生运动委员会.城市公共厕所卫生标准：GB/T 17217—1998[S].北京：中国标准出版社，1998.

[5]刘高艺，赵怡婉，门静舒，等.基于热环境测试的移动公共卫生间环境质量试验研究[J].河南科技，2019（5）：113-115.