采暖季室内外细颗粒物关系的关键影响因素分析.docx

? ? 采暖季室内外细颗粒物关系的关键影响因素分析 ? ? 吴亚涛 刘兆荣 ? 采暖季室内外细颗粒物关系的关键影响因素分析 吴亚涛 刘兆荣? 北京大学环境科学与工程学院, 北京 100871; ?通信作者, E-mail: zrliu@pku.edu.cn 于2014年2—3月和11—12 月对室内外环境中细颗粒物进行采集和分析, 研究通风条件、大气污染水平以及温、湿度等因素对细颗粒物室内外关系的影响。研究表明, 通风条件和大气污染水平是影响细颗粒物室内外关系的重要因素, 对细颗粒物的 I/O、室内外相关系数、细颗粒物的渗透因子以及大气细颗粒物对室内的贡献率均有影响, 通风条件越好, I/O 越高, 室内外相关系数和室外贡献率也越大; 随着大气细颗粒物浓度的升高, 细颗粒物 I/O 比值有升高的趋势, 且其波动范围逐渐减小, 室内外细颗粒物之间的相关性逐渐增强, 室外贡献率逐渐增大, 但增速逐渐减缓。温、湿度均对细颗粒物室内外关系的影响较小。 室内外关系; 细颗粒物; 相关系数; I/O; 室外贡献率 细颗粒物是室内外最常见的污染物之一, 来源广泛, 物理、化学性质十分复杂, 如果过量存在于空气中, 会引起一系列的健康危害和腐蚀作用[1], 可以通过呼吸进入人体的上下呼吸道, 甚至进入血液循环[2–3], 对人体健康产生危害。此外, PM2.5对半挥发性有机物、重金属等有毒有害组分有很强的富集能力[4], 同时也是细菌、病毒和真菌存活的载体, 对人体健康更具危害性。 颗粒物的人体暴露同时包含室内颗粒物和大气颗粒物的暴露, 而多数空气质量监测系统是基于室外大气环境, 对于室内空气中颗粒物的监测缺乏相应数据。虽然室内污染物浓度在很大程度上受室外污染物浓度的影响, 但是, 大气颗粒物环境点位浓度、住宅室内外浓度和个体暴露这 3 个因素两两之间均存在显著的差异[5–6], 因此, 将室外污染物浓度直接用来评估室内人员的污染物暴露水平是不可靠的。颗粒物的室内外关系研究有利于加深室内空气质量的研究以及更加准确地评估颗粒物对人体的暴露水平。 针对颗粒物的室内外关系, 研究者利用室内外污染物浓度比(I/O比)模型进行相关研究, 主要分析不同时段[7]、不同密闭性或者通风方式的房间[8–10]以及不同粒径[6,10–13]之间的颗粒物 I/O 差异情况, 并且根据 I/O 比值的大小初步判断室内颗粒物是由室内源产生还是来自室外[14–18]。I/O 比在一定程度上能够体现室内外颗粒物浓度之间的关系, 但是受到多种因子尤其是室内源的影响, 导致不同研究中I/O 比的差异较大, 没有较为一致的结论。有学者利用质量平衡模型研究室内颗粒物浓度评估及室内外穿透、室内沉降机制[18], 如室内源和室外源对室内颗粒物的贡献[19]。此外, 有人利用 I/O 模型和质量平衡模型对污染物的影响因素进行研究, 主要包括人为活动[20]、渗透率[21]、通风[9,22]等因素对污染物室内外关系的影响, 如谢伟等[9]通过建立室内颗粒物质量平衡方程, 对不同通风过程及不同粒径下的I/O比进行理论研究。 以往研究中, 对细颗粒物室内外关系影响因素的分析多为理论研究, 且较少涉及温湿度等气象条件和不同大气污染水平对室内外关系的影响。本研究结合 I/O 比、室外贡献率以及室内外相关系数等指标, 探讨通风条件、大气污染水平以及温湿度对细颗粒物室内外关系的影响, 为以后利用大气细颗粒物浓度预测室内浓度的研究提供数据支持。 1 实验方法 1.1 采样点与采样时间的选择 我们选择人员活动和通风条件有一定差别的办公室、实验室和空闲实验室作为室内研究点, 3 个采样点的配置情况如表 1 所示, 其中, 空闲实验室的通风条件最好, 实验室次之, 办公室通风相对较差。采样时, 设备放在桌上, 距离地面约1.1 m, 与人的呼吸带接近。室外采样点设置在该室窗外 1 m远的同等高处。 表1 室内采样点详情 为了对比年前与年后细颗粒物的室内外相关性差异, 选择冬季供暖开始和即将结束的两个时段进行采样, 即2014年 2 月 21 日—3 月 16 日和 11 月5 日—12 月 11 日, 每日上午 09:00 至次日上午09:00, 采样时长为24小时。 1.2 主要仪器 采样装置为特氟龙膜、AirChek XR5000 型个体采样器(配备 PM2.5采样头), 采样头为 PEM 4 Ltr/2.5 μm型; 百万分之一分析天平。 1.3 样品的采集与分析 细颗粒物样品的采集采用 AirChek XR5000 型个体采样器配合 PM2.5采样头和石英膜进行。个体采样器的流量设定为 4 L/min, 采样流量在采样前和采样后用皂泡流量计进行流量校准, 以保证采样期间个体采样器的流量值偏差