（社会医学与卫生事业管理专业论文）室内空气质量综合评价方法的比较研究.pdf

复口人学顺1 学位毕业论义 室内空气质量综合评价方法 的比较研究 中文摘要 为了建立、筛选公认科学合理、简单易行的室内空气质量综合评价方法，为制定 室内空气质量综合评价方法提供理论基础，以我国新近颁布的室内空气质量标准 所确定的住宅和办公二类建筑的室内空气为研究对象，以其确定的主观、客观指标为 研究范围，对目前研究不多的住宅室内空气质量及居民对室内宅气质量主观感觉进行 调查研究，获得的研究结果结合办公建筑室内空气质量现有研究数据，着重对；? 内空 气质量综合评价方法进行比较和研究，筛选、建立适合我国并能够代表当前研究成果 的窀内空气质量评价模型。为此进行了以下几个方面的探索： 本课题进行了以下二个方面的研究： 第部分是住宅室内空气质量的主观问卷和客观指标调查。根据国家新颁伟的 室内空气质量标准确定的主观和客观指标为范围和检测方法，调查、了解住宅在 自然通风、机械通风、空调三种方式下室内空气质量的状况，并进行比较。调查结果 表明在自然通风、电扇机械通风、空调通风5 小时、1 0 小时和2 2 小时各种不同通风 方式下，室内温度、湿度、风速、二氧化碳、一氧化碳、甲醛、挥发性有机物、可吸 入颗粒和菌落总数测定的指标各不相同。以综合质量指数评价法进行评判，结果表明， 住宅室内空气质量在自然通风、电扇机械通风、空调三种方式f ，室内空气质量以电 扇机械通风方式下为好。自然通风次之。空调通风方式下，密闭时间越长，室内空气 质量越差。 同时按照我国颁句的室内空气质量标准所确定的指标范围作了人群主观问卷 调查。根据国际上通用的调查表( 修订) ，对居民对自然通风、空调2 2 h 状态下室内 空气的主观感觉问卷，比较二种状态下人群的主观问卷差异。调查结果表明，空调使 用前后人群主观感受，证实了空调封闭环境室内空气质量差，封闭时问越长，室内空 气质量越差。 第二部分是综合评价方法在室内空气质量评价方法中的比较和筛选研究。通过对 住宅和办公建筑室内空气指标测定数据的研究，本论文从各种评价法中选择了综合质 量指数法、模糊综合评判法、灰色评价数学模型进行比较研究。任比较二种室内空气 质量评价方法中，阐明了各种评价方法原理，并结合本调查结果和其他调研资料进行 实例评价、比较和论证。通过主观和客观数据的评价实例以及比较论证，认为灰色评 价数学模型方法的主观、客观数学模型评价室内空气的方法能够综合评价室内空气状 况，是一种比较科学和简单可行的的认o 评价方法。 关键词：室内空气质量灰色评价数学模型 复口人学颧i j 学位毕业论义 英文摘要 a b s t r a ct s t u d yo nt h ea p p r o a c h e so fc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n t o ni n d o o ra i rq u a l i t y t h ep u r p o s eo ft h es t u d yw a st ow o r ko u tas c i e n t i f i c ，r e a s o n a b l e ，s i m p l e a n dp r a c t i c a la p p r o a c h e so f c o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n to nin d o o ra irq u a i t y a n dt op r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rs e t t in gu par e g u l a t i o no fc o m p r e h e n s iv e a s s e s s m e n to ni n d o o ra i rq u a l i t y t h ep r o j e c tw a sd i v i d e dio t o t w op a r t s i nt h ef i r s tp a r t ，t h e r ei sas u r v e yo ni n d o o ra irq u a i t y a c c o r d i n gt o t h ein d e x e si nn e wi n d o o ra i rq u a lit ys t a n d a r d ，a ni n d o o ra irq u a lit ys u r v e y w a sc o n d u c t e di nr e s i d e n t i a lb u ii d i n g s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h el e v e l s o fin d ic i e si n c l u d et e m p e r a t u r e ，h u m id i t y ，w i n ds p e e d ，c 0 2 ，c o ，h c h o ，t v o c ， i p ，a n db a c t e r i ac o u n tv a r i e dw i t hd i f f e r e n tv e n t i l a t i o nc o n d i t i o n ss u c ha s n a t u r a lv e n t i l a t i o n ，v e n t i l a t i o nb ye l e c t r i cf a na n da i rc o n d i t i o n e ri n d i f f e r e n tt i m e s a c c o r d i n gt oc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n ti n d e x ，a irq u a l i t yw a s b e s ti nt h ec o n d i t i o no fv e n t i l a t i o nb ye l e c t r i cf a n ，n e x tw a sn a t u r e v e n t i l a t i o n a n dw o r s tw a si na i re o n d i t i o n e r i n c r e a s i n gt h ei n d o o r v e n t i l a t i o ns h o u l db ea d o p t e dt oi m p r o v ei n d o o ra i rq u a l i t y i nt h es e c o n dp a r t ，t h ea p p r o c h e sf o rc o m p e r h e n s i v ea s s e s s m e n to ni n d o o r a i rq u a l i t yw a ss e l e c t e db yc o m p r i s i o n a c c o r d i n gt ot h ed a t ai nr e s i d e n t i a l b u il d i n ga n do f f i c eb u i l d i n g ，w ea n a l y s e da n ds t u d i e dt h et h r e ea p p r o a c h e s i n c l u d ec o m p r e h e n s i v eo u a l i t yi n d e x ，f u z z yc o m p r e h e n s iv ee v a l u a t i o na n dg r e y a s s e s s m e n tm a t h e m a t i c a lm o d u l e a c c o r d i n gt ot h er e s u l t so fa n a l y s i sa n d c o m p a r i s o nw i t ho t h e rm e t h o d s ，i ti sc l e a rt h a tt h eg r e ya s s e s s m e n t m a t h e m a t i c a l m o d u l ew a sab e t t e rm e t h o do fa s s e s s i n gc o n c e r n e dw i t hs e v e r a l p a r a m e t e r sb e c a u s et h ep r o c e d u r e iss i m p l ea n dt h eo u t c o m ei sc r e d i b l e k e y w o r d s ： i n d o o r a i rq u a li t y ， g r e ya s s e s s m e n tm a t h e m a t i c a lm o d u l e 4 复旦大学坝1 学位毕业论文 前言 人的一生的绝大部分时间是在室内度过的。美国华盛顿和十个发达国家城市居 民室内外时间分配调查证明人类9 0 以j ：的时间是在室内。哈尔滨医科大学的研究表 明：我国北方城市居民8 9 的时间在室内度过f l 】。以成年人为例：成年人平均每分钟 呼吸1 0 一1 5 次，每次需要o 5 l 空气，个人每天要呼吸1 0 0 0 0 l 空气，换算成质量 相当于1 4 k g ，是每天进食量的8 1 0 倍。以平均7 0 年寿命来计算，每个人一生要 用2 7 万立方米空气。这些空气将通过物理扩散进入表面积为6 0 - - 8 0 m 2 的肺泡内加入 人体内交换。可以想见如此长的暴露时问、如此大的接触面积，室内污染物即使浓度 很低，但人们不知不觉吸入这些污染物，在其长期的干扰下在心理上、精神上受到不 良影响，由此导致植物神经系统的紊乱，免疫力减退，造成行为上和器官功能上的变 化，所遭受的潜在危害是无法估量的【2 1 。 美国科学家在8 0 年代末的一项调查中发现，室内空气中有害污染物浓度比室外 高，有的可高达1 0 0 倍【3 l 。我国有关部门在】9 9 4 年的一次调查中也发现，城市室内 空气的污染程度比室外严重，有的超过室外5 6 倍。现已查明，室内空气中存在着5 0 0 多种化学污染物。除了一些熟知的有毒有害物质外，存在着3 0 余种致癌物质，其中 主要有多环芳烃及其衍生物、重金属( 铅、砷、铍、镍、铬) 、石棉和放射性氡及其子 体等。 根据调查：人类发病的4 0 的因素与室内空气污染有关，其中肺癌发生的1 0 0 0 - - 2 0 0 0 可归因于居住空间内氡及子体的暴露。来源于氡及子体的辐照成为继吸烟 之后肺癌的第二大诱因。云南宣威肺癌高发区因燃煤产生的室内空气中苯并芘的含量 较当地肺癌低发区高十几倍。在国内，天津市卫生防病中心调查监测发现，室内空气 质量合格率仅为3 4 7 0 。中国室内装饰协会环境监测中心对北京市办公场所室内 空气最新抽样检测结果显示，有害物质如氨、甲醛、臭氧的超标率分别为8 0 5 6 、 4 2 1l 和5 0 0 0 。该中心的数据表明，中国每年由室内空气污染引起的死亡人数 达1 11 0 万人。在室内污染中，仅氡每年就导致大约5 万人患上肺癌。 根据美国职业安全及健康管理局估计因室内空气质量恶劣而导致每个员工每天 损失 4 一】5 分钟的工作时间，除了个别企业因损失生产力使成本上升外，恶劣室内 空气质量也导致医疗费用的增多，使得广大社群的成本上升。据美国的另一项调查显 示由于恶劣室内空气质量而导致总经济成本的损失每年高达4 7 5 4 亿美元，当然还 设有包括对建筑材料及各种器材的损失。根据香港环保署的室内空气质量调查表明： 香港办公室和公共场所的室内空气质量不佳，造成医疗费、生产力和机电费的损失， 每年高达1 7 6 亿元件l 。 正是由于室内空气污染对员工和整个社会经济均会造成如此重大的损失，因此对 室内环境质量的改善成了眼前一个十分迫切的问题。研究室内环境各种污染物的毒理 复日大学硕上学位毕业论文 作用，对室内空气质量做综合评估，对室内空气污染采取有效的治理等问题成为研究 的热点和和迫切需要解决的一项重大课题。 室内空气质量评价状况：首先，室内空气质量定义经历了2 0 年的发展，目前比 较公认的是a s h r a e 标准6 2 1 9 8 9 r 中提出的可接受的室内空气质量( a c c e p t a b l e i n d o o ra i rq u a l i t y ) 和感受到的可接受的室内空气质量( a c c e p t a b l ep e r c e i v e di n d o o r q u a l i t y ) 等概念。其中，可接受的室内空气质量定义如下：空调房问中绝大多数人没 有对室内空气质量表示不满意，并且空气中没有一种污染物达到了可能对人体健康 产生严重威胁的浓度。感受到的可接受的室内空气质量的定义如下：空调房间中绝 大多数入没有异味气味或刺激性二标志不满，它是达到可接受的室内空气质量的必 要而非充分条件。由于有些气体，如氡、c o 等没有气味，对人也没有刺激作用，不 会被人感受到，但对人的危害却很大，因而仅用感受到的室内空气质量是不够的， 必须同时引入可接受的室内空气质量。a s h r a e 标准6 2 1 9 8 9 r 中对室内空气质量 ( i a q ) 的描述相对于其它的定义，其最明显的变化是它涵盖了客观指标和人的主观 感受二个方面的内容，比较科学和全耐”。 由于室内污染呈现的复杂性和广泛性，各国制定的室内空气质量标准内容不一， 且多为推荐标准。对i a q 的评价仅依据污染物的上限值，简单地判断室内空气质量 是否合格，这种方法不能解决目前存在的问题1 6 i 。而且这种评价缺乏像国外集中医学、 环境监测、卫生学、环境心理学、居住心理学、建筑技术、建筑设备工程等多学科的 综合研究模式和科学的方法，难于得到真正有用的信息，其结果也缺乏公正性、权威 性和可比性f 7 1 。目前国内对室内空气质量的评价方法尚未建立统一标准。 当前对i a q 的评价研究，从评价方式上可划分成单项指标法和综合指数评价法。 单项指标法有空气耗氧量( a o d ) 、二氧化碳( c 0 2 ) 、一氧化碳( c o ) 等代表性指标来 定量地反映室内空气质量。其缺点是不能反映室内空气污染物的全貌。综合指数法常 见的有o l f - d e c i p o l 指标、e p i 当量评价指标、c f d 技术评估法1 8 1d e c i c a r b d i o x 、d e c i t v o c 评价指标等等。其缺点同样是只考虑主观或者客观因素，不能全面反映室内空气污染 物的全貌。 从对l a q 评价的目标来看，定性、定量地准确评估、预测室内空气污染物对于 人体健康危险的影响程度及大小应该是我们进行室内空气质量评价的最终目的一】。但 由于目前对于室内空气质量所涉及的各种污染物种类众多仅已知的挥发性有机化合 物种类就达6 0 余种之多，且目前的研究缺乏各种污染物对人体健康影响的定量资料， 更缺乏各污染物与健康之间的剂量一反应关系的研究资料。所以，如何评价长期低浓 度污染一直是困惑人们的大问题。所谓定性是确定污染物的特性，或者说对人体损害、 损坏或干扰的特性。可分为短期性或长期性。短期性后果容易观察，定性比较容易。 长期性损害的定性就困难得多，尤其对人这样的生物系统，太多的因素不断在系统中 复口人学硼i 学位毕业论义 运转，明确地把因果关系分离出来是项非常艰巨的丁作。长期性后果有时很难判定是 干扰、损害或损伤。有些干扰性污染物，从毒理性来讲似乎对人没有损害能力。但人 是一个极其复杂的系统，污染物对人的干扰( 如敏感、反感、烦恼、厌恶等) 往彳芋会在 人的心理上、精神上造成影响，导致植物神经系统紊乱、免疫功能减退，甚至引起病 理反应，但实质上造成的损坏确实难以估计。例如臭气与香味对人的嗅觉作用是相同 的，长期作用同样会使呼吸道粘膜表面粘液分泌增加，粘液层增厚、变稠，纤毛运动 受阻，甚至纤毛部分消失。从而导致呼吸道抵抗力减弱，诱发呼吸道各种炎症t ”l 。但 臭味并不一定对人有害，人的鼻子异常灵敏，如在每1 0 ”个空气分子加入一个香草精 分子，人即可闻到气味【l ”。一般情况下，人一闻到臭味就会想方设法去避免它，由此 造成的损伤机遇会很小。而香味由于人们的好感，而不断接触并加大其浓度。随着对 气味的适应，造成浓度不断加大的趋势已持续了几代人，国外已报道了香水对人嗅觉 系统的损伤。所谓定量是确定相应污染物浓度，对于这些长期低浓度的污染如果光局 限于人体健康上的影响就很难定量。有人曾测定过数栋办公大楼，尽管室内人员抱怨 频繁，室内污染物几乎没有一个超标的。因此有必要确定一种观念，加大主观评价力 度，即所谓的社会认可度。既然一般状况下的室内污染物远远低于影响键康的标准， 就没有必要去追究对生理健康上的损伤，而应该同时采用主观评价和客观评价两种方 法对室内空气进行评价。主观评价的重复能力并非必然低于生理反应的重复能力。在 许多情况下特别是涉及建筑内部环境时，主观反应往往较某些客观评价更具有重要意 义。由此得到社会认可程度( 由主观评价得出) 来确定相应的污染物浓度( 由客观评价得 出) 更为合理。这是国外采用的较为先进的评价方法。因为对室内空气质量而言，室 内人群的主观影响也是室内空气对人体健康影响的一部分，只是它在一定程度上更多 地反应了对人健康的急性影响。但这种方法确实是可行的。由于室内人群是依靠在给 定环境中的自我感觉柬评价空气质量，表达对环境因素的感觉和环境对健康的影响。 对于在室内空气中有成千上万种污染物其浓度4 , n 连现代化仪器也难以测定但却可 被人的鼻子感觉到，人的鼻子甚至比仪器灵敏1 0 0 0 0 0 倍，可感觉出5 0 万种污染物。 因此，直接根据人的生理感受对室内空气质量进行主观评价是敏感和合理的。将室内 空气浓度指标评价及人群主观影响的评价综合起来应该能够很好地、全面地评价室内 空气质量的现状。况且做好这一阶段的工作，能够为实现评估、预测室内空气污染物 浓度对于健康风险的影响程度及大小这一最终目标奠定基础。 为此，我们以2 0 0 3 年3 月1 日国家开始实施的室内空气质量标准( i n d o o r a i r q u a l i t ys t a n d a r d ) 所适用的二类对象即住宅和办公二类建筑的室内空气为研究对 象，以标准涉及到的一个主观指标和四个方面1 9 个客观指标为研究范围，首先进 行了目前研究不多的住宅室内空气污染物状况调查及居民主观问卷调查，获得的 复旦大学硕士学位毕业论文 基础数据结合现有的办公建筑调查资料，采用的综合质量指数评价法、模糊性综 合评判法、灰色评价的数学模型三种方法对室内空气质量进行综合评价，并将评 价的结果与人群的主观评价进行拟合，比较各种方法的优劣，从中筛选和建立一 种科学而真实反映室内空气质量状况和人体健康状况的综合评价方法，用于室内 空气质量的综合评价，从而为改善室内窄气质量提供科学依据。 研究目的： 筛选、建立符合实际情况和能够充分反映室内空气质量状况的数学模型，科学、 合理地对住宅和办公建筑室内空气质量进行综合性评价。 具体目标： 一、根据国家颁布的室内空气质量标准，明确室内空气质量综合评价的对象，确 定研究的主观、客观指标范围； 二、住宅室内空气质量的现场监测和调查，了解住宅建筑室内空气质量状况； 三、居民对室内空气质量的主观问卷调查，获得主观评价资料； 四、以上数据结合办公建筑调查数据运用综合质量指数评价法对室内空气质量进行 评估； 五、以上数据结合办公建筑调查数据运用室内空气质量模糊性综合评判对室内空气 质量进行评估： 六、以上数据结合办公建筑调查数据运用灰色评价的数学模型方法对室内空气质量 进行评估； 七、以上数据结合人体主观问卷的数据进行拟合、比较，从中筛选出最优方法，实 现对室内空气质量的最优组合的综合评价。 八、比较、筛选和建立室内空气质量综合评价方法的数学模型，进行室内空气质量 评价。 复旦大学硕士学位毕业论文 技术路线： 9 复口人学颂i 学位毕业论文 第一部分住宅室内空气质量的调查 一、住宅室内空气质量的调查 为保护人体健康，预防和控制室内空气污染，我国颁布的室内空气质量标准 m 1 已于2 0 0 3 年3 月1 日开始实施。该标准适用于住宅和办公建筑。近几年在办公建 筑室内空气污染物调查方面研究较多，对办公建筑的基本情况已有所了解。而对住宅 室内空气方面的研究远远跟不上前者。从目前调查数据来看：住宅室内空气有多达 5 0 0 多种化学污染物。近年来随着国民经济的发展，居室装潢的升级及空调在住宅内 大量使用使得住宅室内空i 呈现复杂化、多样化发展。为了对住宅室内空气质量的 现状作一了解，同时更好地为室内空气质量评价的提供基础资料，我们设计和实施了 对住宅室内空气质量的调查。 1 、内容和方法： l 、1 现场： 以本地区典型居民小区为现场，随机抽取住宅3 0 户。为了更具代表性和可比性， 样本均在三楼中抽取，房型全部为二室一厅，室内面积控制在6 8 平方米一7 l 平方米 之间，室内人员平均为3 8 人，时间为7 月、8 月间。由于是商品住宅，房龄、房型、 面积( 包括洞口面积) 、装潢时间接近，居住人员经济背景相似，使得户与户室内空 气监测数据之间具有较好的均衡性和可比性。 1 、2 内容：以室内空气质量标准所确定的物理性指标( 温度、湿度、空气流速) 、 化学性指标( 二氧化碳、一氧化碳、甲醛、可吸入颗粒物、挥发性有机物) 、生物性 指标( 菌落总数) 为研究指标。 1 、3 方法：现场监测。采样方法和实验室检测方法全部按照室内空气质量标准 要求进行，二氧化碳、一氧化碳采用不分光光度法，菌落总数采样采用撞击法。二卧 和一厅按照对角线法各设一采样点数，每套居室为三个点，采样高度1 2 米。室内外 对照采样，自然通风、电扇通风、空调方式下( 5 小时后、l o 小时后、2 2 小时后) ， 空调开机时间为早上9 ：0 0 ，在1 4 ：0 0 、1 9 ：0 0 、第二天早上7 ：0 0 分别监测并加以对照。 2 、结果： 对室内空气质量进行评价，这里我们选取综合质量指数评价法f 16 】( i l 指数) 对室 内空气进行综合评定。由于该指数适当考虑空气中出现某一高浓度污染时，可能对环 境和健康引起的较大危害，在兼顾最高分指数的基础上考虑了代表各种污染物的平均 分指数，能够客观地反映室内空气现状。 0 复旦人学坝i j 学位毕业论文 室外+ 自然通风+ 电扇通风+ 空调5 h * 空调1 0 h 空调2 2 h 3 34 7 09 4 3 0 3 8 0 8 4 2 99 5 o 8 9 2 5 0 7 07 4 2 3 9 l o 8 1 2 3 6 6 0 7 6 6 4 9 7 2 6 3 6 5 7 8 2 8 8 6 5 4 7 2 8 l 7 0 1 7 2 4 6 6 7 4 3 2 3 0 6 6 7 7 2 3 4 0 4 l o0 1 0 2 4 00 1 03 9 0 0 l 02 6 0 0 l o 1 8 0 0 l o 1 6 0 0 1 每种通风方式的样本量n = 9 0 ， 为组i 司p 0 0 5 2 、l 通过方差分析，两两比较各组之f b 的差别，除空调1 0 h 组与空调2 2 h 组之间差 别无统计学意义外，其他各组之间p 值均 o 0 5 ，有显著性差异。从表l 可见，随着 空调使用时间的延长，温度逐渐下降。湿度在自然通风状态下与室外无差别，使用空 调后与自然通风、电扇通j x l 及室外相比则有显著差异( p 1 7 5 ( k _ 1 1 8 7 3 1 o 3 ) 湿度：阱。蚴，刚x 0 4 2 8 6 x o - 4 2 8 6 ( k 3 = 6 3 7 0 8 ) 复旦入学坝 二学位毕业论史 x 0 0 7 x o 0 7 ( k 4 = 1 1 70 6 7 ) c o ： 刖x ) - 1 1 蚝7 ( k s = 1 1 7 1x 1 0 2 ) ： 地伍卜b ( x ，) ，x 7 h c h o ：删o 。 x 00 7 x o 0 7 ( k 6 = 1 1 7 - 0 6 7 ) xs 0 1 0 5 ( k7 = 5 2 0 3 0 ) x 0 1 0 5 t v 。c ：删= 。：，。x _ x 2 x 4 x l x s x 6 ，从而可得空气质量的优劣次序为：电扇通风优于自然通风优于空调5 小时优于 室外空气优于空调1 0 小时优于空调2 2 小时。可以看出只有电扇状态下空气的综合模 糊评判指数大于0 9 ，超标的单项指标数较少，有理由认为其空气质量较好；自然通 风、空调5 小时其模糊评判指数均大于o 7 5 ，表明室内空气质量基本符合指标要求； 而空调1 0 小时和空调2 2 小时二种状态下空气的综合模糊评判指数小于o 5 ，超标的 单项指标数较多，我们有理由认为它们的空气质量都不符合标准要求。这与我们的直 观观察相符。 2 2 办公楼室内空气质量的评判实例： 建立隶属函数：同住宅建筑。 表1 3室内空气质量标准建议值 百f 琢i r 一 丽丽酉丽丽了矿 c 0 2 ( p p m ) 1 0 0 0 c o ( p p m ) 1 0 n 0 2 ( p p b ) 5 0 s 0 2 b ) 2 5 甲醛( p p b ) 1 0 0 菌落总数( c f u ，9 c m 5 r a i n )：! 一 诵讨计算分别求得上述七项评价指标的模糊分布计算式为： 二氧化碳：c x ，： 。一：。一，。，： _ 7 22 u “ ” _ m1 师特，r “一1 ，。1 0 5 ( k3 ：5 2 0 3 x 1 0 5 ) ； 可吸入颗粒：儿( 。) 5 j e - t 3 ( 一7 唧2 ， x 1 0 5 一) 。 5 田醚“x 1 - l ，眭7 0 ( k 4 ：1 7 1 x 1 0 - 4 ) 甲醛： 。( 。) 2 1 0 , i 一州，x 7 0 4 引“ 二氧憾刖妒供。挪：，罴( k s = 4 6 8 3 x 1 0 - 4 ，； 一鲁i p 确ff x l ：f l ，。17-5(k6：1873103)；t 二氧化硫：e ( 。) 2 e - k 。ix 一，s ) x 1 7 5 。6 1 。“ 馘 删：e - ：舞( k v = 1 3 0 1 x l o - s ， “，篙9 鬻患然昙三篙淼都豢篇7 ( x ) o 的x 值作为符合标准要求的指标值。由于返七坝硝杯杯低孙八日1 2 。， 矗；以认为表1 0 中的值( 设为s ) 的隶属度为o 9 ：而口是( x ) = 1 和x ) x 3 x 2 x 4 ，从而 可得室内空气质量的优劣次序为：a 楼优于c 楼优于b 楼优于d 楼。可以看出a 、 b 、c 、d 四幢楼的综合模糊评判指数都大于0 9 ，所以我们有理由认为它们的室内空 气质量都符合标准要求，也就是说其单项指标均没有超标，这与我们的直观观察相符。 室内空气质量的综合评判是一个非常复杂的问题，其复杂性不仅在于评判因素的 多少，更在于评判因素的量化分析上。将模糊数学的方法引入对室内空气质量进行综 合评价是一种尝试，还有待于进一步完善。 3 、结论： 2 0 0 3 年3 月l 同颁布实施的室内空气质量标准，是一部全面反映室内空气质 量指标的法规，在世界上处于比较领先和先进的地位。世界上其它国家还没有形成和 制定出这么一部完整的法规和标准。 尽管人类对室内空气污染物了解还非常局限，但已知的室内空气污染物种类多达 5 0 0 多种。对于室内空气质量评价而言，任何种单一指标的评价都是不全面和客观 的。本研究采用的模糊数学综合评价模型在一定程度上比较完整地评价了室内污染物 复日大学硕十学位毕业论文 状况。其原理是基于室内空气空气质量的好坏判断本身就是一模糊的概念，所以理论 卜说运用模糊数学的方法是可行的，也是合理的。利用模糊数学的处理方法，综合考 虑影响对象总体性能的各个指标，通过引入隶属函数同时考虑各指标在影响对象中的 重要程度，经过模糊变换得到每一个被评判对象的综合优劣度。结果表明，模糊数学 综合评价模型注意了分级差异中间的连续性和模糊性，能更客观、更准确地反映室内 空气的污染程度，同时由十合理地使用了权重，避免了评价结果是一个平均值或简单 的累加值，能正确地表达多因素共同作用的综合评价结果。 但由于模糊综合评价模型需要建立各因素对每一级别的隶属函数，计算过程比较 烦琐，而且其复合过程的基本运算规则是取小取大，强调权值的作用，丢失信息较多， 突出严重污染物的影响，而忽视了各项污染因子的综合效应，使污染水平向严重方向 移动，在一定程度上降低了综合评价的意义。此外，它不能反映室内污染物对人类健 康的影响。所以从这一方面而言，这种评价方法只能成为我们探索综合评价方法的一 个阶段性的研究成果。 复旦大学倾士学位毕业论文 三、灰色评价的数学模型在室内空气质量评价中的应用 由于室内空气化学污染物种类的多样性和复杂性，人类对于室内污染物的状况只 是了解了其中的一部分。包括监测指标的客观评价和对人体健康影响的主观评价一个 完整的室内空气质量评价才能反映室内空气质量的全貌。我国于2 0 0 3 年3 月lf 开 始实施颁前j 的室内空气质量标准已经体现了这先进理念。该标准所确定的参数 指标有二类，类是主观标准，即41 条款“室内空气应无毒、无害、无异常嗅味”。 其余四类共1 9 项指标全部为客观标准。对于主观评价，国外已有一套成熟的、国际 通用的主观问卷调查表用来评价室内空气质量状况，用来是表达对环境因素的感觉， 表述环境对健康的影响。对于客观评价，已有综合质量指数评价法、模糊综合评判法 等。本研究将运用灰色系统理论的灰色关联分析方法对室内空气质量进行主观、客观 的评价。 1 、基本思想： 灰色系统理论是2 0 世纪8 0 年代初期由中国学者邓聚龙教授创立的一门新的系统 科学。经过十几年的发展，已经形成了以灰色关联空间为基础的分析体系，以灰色模 型g m 为主体的模型体系，以灰色过程及生成空间为基础与内涵的方法体系，以系统 分析、建模、预测、决策、控制、评估为纲的技术体系他以“部分信息已知，部分信 息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象，主要通过对“部分”己 知信息的生成、开发，提取有价值的信息，实现对系统规律的正确描述和有效控制。 “灰”是介于“自”和“黑”之间的，“黑”表示信息缺乏，“白”表示信息完全，“灰” 则表示事物有一部分信息全为人所知，另一部分还不为人所知，至少还不完全所知。 所谓灰色系统是指信息不完全的系统，及系统因素不完全明确，因素关系不完全明确、 系统结构不全明确、系统的作用原理不完全明了。室内空气质量就是一个灰色的系统。 根据灰色系统理论，能用时间序列来表示系统行为特征量和各影响因素的发展，灰色 系统理论中的灰色关联分析的基本思想是根据序列曲线的相似程度来判断联系是否 紧密。曲线越接近，现状越相似，相应序列之间的关联就越大，反之就越小。序列曲 线的相似程度用灰色关联度来衡量。因此，灰色关联分析为这类问题的解决提供了有 效的途径口”。 灰色关联分析在多因子综合评价中的应用：在多因子综合评价时，通过实测可以 得到某一评价对象的有多个参数组成的序列，要对它做出等级评价也就是判断它与哪 一级评价标准更接近，关系更密切。因此我们可以借助灰色关联分析方法，分析序列 曲线的接近程度，根据能综合反映曲线间差值大小的关联度为评价对象做出判断，如 有多个待评价对象时，还能比较他们之间的优劣。 当用关联度量化序列曲线的相近程度，需要对序列进行适当的预处理，使之化为 数量大体相近的无量纲数据。当用关联分析方法进行发展态势比较时，每一序列均为 复人学埘1 学位毕业论文 时间序列，常用的预处理方法自初值化处理和均值化处理。然而在应用灰色关联分析 方法进行综合评价时，序列中有不同的物理量，且数量级相差较大，这是不能作初值 化处理或均值化处理，而应采用其它方法处理。在室内空气质量的评价中，预处理方 法如1 - 实例所示。设结果预处理后，有参考因素序列y ，ie m = 1 ，2 ，m ) ，比 较因素序列x ，j n = ( 1 ，2 ，1 3 ) ，序列表示为： i2 y ，( 1 ) ，y ( 2 ) ，y ，( k ) ，y 。( 1 ) ) ，2 x ，( 1 ) ，z ，( 2 ) ，x ，( k ) ，x ，( 1 ) ，= 气( 女) ，( i m ，j n ，k l ) ji = l 茧，( 七) 是第i 个数据点上一，x ，的相对差值，称为关联系数r i d 称为y i 与 x j 的关联度，它集中反映了所有数据点上的关联系数的大小另外在计算关联系数 时，a ，a 采用三级差，所以定义的关联度体现了系数的整体性关联度r 。反 f a t r ，x 序列曲线之间的相似程度，其值越大说明一，之间联系越精密式( 4 ) 中p ( 0 p 乞。( k ) 时， 必有 r ( ) 一x ，( ) l iy ，( ) 一x 。( ) l ，这说明关联系数越大，曲线间距越小，曲 线现状越相似，而关联度r i j 与r m 是善。( t ) 与乞，。( k l ) 的集中体现，因此任意 两个关联度r i j ，r m 的比较都是有意义的。 2 、据拇体索建垡 戗絮室帮空气强量标准寿建立智标体系如下 室内空气质量 j r 土 r 客观指标 i丰观指标 i 上 、 ii r +、 i 物理性参数化学性参数生物性参数放射性参数无毒 土上上上 无害 无嗅味 温度二氧化硫菌落总数氡 相对湿度二氧化氮 空气流速二氧化碳 新风量一氧化碳 要l 甲醛 甲苯 二甲苯 苯并芘 可吸入颗粒 挥发性有机物 复旦大学坝 学位毕业论艾 3 、评价程序的建立：见下图 复旦人学颤l 学位毕业论文 4 、评价材料：窀内空气质量标准( i n d o o ra irq u a i t ys t a n d a r d ) 为范围建立 指标评价体系。收集以下资料作为方法比较研究的基础资料。 住宅建筑方面：采用本研究第一部分主观、客观研究结果。 办公建筑方面：采用同济大学等单位组成的多学科综合测试小组对上海办公大楼 取得的室内代表性污染物的污染数据客观调研资料和室内人员有关不适症状的主观 调查资料。 5 、结果： 51 住宅建筑室内窄气质量的客观评价： 在将灰色关联分析应用于室内空气质量评价时，我们取序列y 。，y ：，y 为各 评价对象的实测值，x ，x 。，x 。为室内空气质量评价的n 个评价标准序列。经计 算得出关联矩阵以后，利用它提供的信息对室内空气污染物现状作评价。在矩阵中， 每一行的元素均为某一待评价对象与不同室内空气质量等级的灰色关联系数：某一+ 等 级的关联系数越大说明其与浚等级的联系越紧密，因此最大关联系数对应的等级即为 该对象的室内空气质量的等级。其中每一列的各元素为某一室内空气质量等级与相应 评价对象的灰色关联系数，因为其中任意元素的比较都是有意义的，因此可以通过比 较任意两行的相应元素，判断出室内空气质量的优劣。 评价标准序列的确定：在空气质量评价中，采用下表所示的清洁、未污染、轻污 染、重污染四等级的划分。 表1 4 室内空气质量评价标准序列 原始序列预处理：进行数据处理使原始序列中各元素成为数值上相差不大的无量 纲值。 由韦伯一费希纳定律：r = k l o g s ，提出如下计算式： l = k l o g 旦 n 0 式中 实测污染物的体积分数，： h 。作为比较的污染物体积分数， 复日人学顿l 。学位毕业沧文 将取各污染物的背景值，并且将清洁级别的计算值取为0 ，轻污染级别的计算值取 为2 ，这样就可得到对应各污染物的k 值。对原始序列进行处理，得到如表1 5 、表1 6 所示的预处理后的评价序列。 表1 5 无量纲化处理后的空气质量评价标准序列 表1 6 无量纲化处理后的空气质量指标实测值 计算与评价结果：在这个评价实例中m = 1 ，2 ，3 ，4 ，n = l ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，l = l ，2 ，9 ，取分辨系数p = o 5 ，f h 表1 3 、1 4 数据，根据公式( 1 ) 、( 2 ) 可求出 = m i nm i nr a i njy 。( 尼) 一x j ( ) l = o i j k = m a xm a xm a xiy a k ) - x j ( ) l = 5 9 0 8 5 i j k 再根据公式： a f ，( 尼) = l y i ( 女) 一x j ( k ) 复旦人学顺卜学位毕业论文 氕舻，。篙并杀 _ ，。= ( ) ，( i m ，j n ，k l ) 1k = l 依次求出关联系数、关联度，从而得到室内宁气质量评价的关联矩阵r ，为表达方便 表示如下。 由关联度，( i m ，j n ) 组成一个关联矩阵： r 0 6 9 100 6 6 9 50 7 3 5 306 5 2 20 6 15 005 9 7 9 0 7 7 9 30 8 4 1 20 8 0 0 308 6 7 50 8 0 3 307 7 0 1 0 6 9 4 60 8 1 8 10 7 1 6 40 8 5 7 70 8 4 7 30 8 1 2 7 0 5 8 6 70 6 9 0 10 6 1 3 20 6 9 4 607 5 3 407 9 8 7 为表达方便用表1 7 表示如下。 表1 7 室内空气质量评价的关联矩阵 根据关联矩阵，我们可得到如下结果： ( 1 ) 根据关联分析的基本原理，每一通风方式室内空气最大关联度对应的级别 即为其室内空气质量评价的结果，可见电扇通风、自然通风、空调开机5 小时时i a q 属于未污染等级，空调开机1 0 4 , 时、空调开机2 2 d , 时属于轻污染等级。 ( 2 ) 关联矩阵的任意两个关联度值的比较是有意义的。关联矩阵中任意两行的 相应元素为相应的两个评价对象各自与某一等级的灰色关联系数，比较任意两行的相 应元素的大小，可得到相应两个评价对象关于不同级别的关联程度比较。在质量优的 等级，关联系数越大，质量越优；在质量劣的等级，关联系数越大，质量越差。 在本例中，自然通风、电扇通风、空调开机5 小时时，室内空气均属于未污染级 别，空调开机l o d , 时、空调开机2 2 小时属于轻污染等级。可见本方法灵敏度还是比较 高的。如果设定的分级标准能够再分得再细化一些，分成五级或评价标准序列再细致 一些，那么该方法的计算结果会更加层次分明，结果更加明确。 4 复口大学坝十学位毕业论义 5 2 住宅建筑室内空气质量的主观评价： 室内空气污染物影响人群主观评价的过程是很复杂的，有太多太复杂的因素在起 作用，明确因果关系是很难的。因此这二者之间关系的可以认为是灰的，即一部分关 系是确知的，另一部分关系是不确知的。室内灰色评价数学模型能适应室内空气质量 系统因素分析的客观需要，是解决这一问题的理想方法。在室内空气质量主观评价的 灰色关联分析中，将人群的某种不适感觉或不良症状视为系统主行为( 系统行为特征 量) ，相应地将某种不适感觉或不良症状程度的主观评价值组成的序列称为参考序列 2 2 1 。以国家颁布的室内空气质量标准其规定的1 9 项指标标准。每一种物质都代 表了一组污染物的信息，是人群的某种不适感觉或彳i 良症状的主要因素。因此可将温 度、湿度、风速、甲醛、c o 、c o ：、可吸入颗粒等视为系统主行为的影响因子，相 应地将实测得到的某一污染物的浓度值组成的序列称为比较序列。根据灰色关联分析 原理，用灰色关联度量化序列曲线间的相似程度，就能将室内污染水平影响室内空气 质量主观评价的特点展现出来。 评价资料：在住宅建筑中，人群进行室内空气主观问卷，得到如表4 数据：对空 调开机前和空调开机2 2 小时后的人群对室内不良空气的感受率展开对照调查，得到 如表5 数据。 计算方法：灰色关联分析需要比较序列曲线的相似程度，对参考序列和比较序列 进行适当处理，使之化为数量级大体相近的无量纲数。设无量纲化后的参考序列为 ) ( 0 ，比较序列为x l ，x 2 ，x n ，