（热能工程专业论文）东北地区农村住宅室内空气质量研究.pdf

哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘要 近年来，室内空气质量问题已成为建筑环境及预防医学等领域研究的热 点。住宅是与人们日常生活极为密切的建筑，人们有一半以上的时间生活在 住宅内。我国农村人口众多，由于低品质的燃料在简陋的炉具内燃烧所引起 的室内空气污染问题严重。因此研究农村住宅室内空气质量，对改善其内空 气环境，保证人们健康具有重要意义。 本文选取使用不同燃料类型的典型住宅，在冬夏两季各进行为期一个月 的测试，取得了丰富的数据，并利用s p s s 统计软件包对测试数据做统计整理， 在此基础上，本文主要做了如下工作：对不同时间、空间，不同人员活动状 态下的室内空气质量进行对比分析；利用综合指数法对住宅内空气质量进行 评价；运用回归思想，建立室内一氧化碳( c o ) 浓度与室内换气次数、燃料 类型及炉具的热效率之间的线性回归方程，对燃烧活动引起的室内污染物浓 度水平进行预测。 分析表明：除氡以外，住宅内污染物浓度日变化规律受燃烧活动显著影 响，峰值均出现在室内做饭或取暖时段；冬季各住宅换气次数较小，燃烧活 动结束以后，污染物长时间维持在较高的水平，而夏季室内换气次数较大， 污染物可在较短时间内降到较低水平；评价得出室内空气质量的优劣顺序为： 用电户，燃气户，燃柴户，燃煤户；当燃料及炉具一定时，室内换气次数达 2 0 以上可以有效控制室内c o 污染。 本文研究成果对了解和改善东北地区农村住宅室内空气质量具有参考价 值。 关键词：农村住宅；空气质量；测试；燃烧活动；线性回归方程 哈尔滨工程大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，i n d o o ra i rq u a l i t y ( i a q ) h a sb e e nah o ts p o ti nb u i l d i n g e n v i r o n m e n ta n dp r e v e n t i v em e d i c i n ed o m a i n s r e s i d e n s i a lh o u s ei se x t r e m e l y c l o s et op e o p l ed a i l yl i f e ，s i n c et h e ys p e n tm o r et h a nah a l ft i m ei n i t i no u r c o u n t r y , r u r a lp o p u l a t i o ni sm u l t i t u d i n o u s i n f e r i o rq u a l i t yf u e lb u r n i n gi nc r u d e f u r n a c em a d ei n d o o ra i rp o l l u t e ds e r i o u s l y t h e r e f o r e ，t os t u d yi n d o o ra i rq u a l i t y i nr u r a lr e s i d e n t i a lh o u s eh a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ei ni m p r o v i n gi n d o o ra i r e n v i r o n m e n ta n dp e o p l eh e a l t h t y p i c a lh o u s e su s i n gd i f f e r e n tf l i e l sw e r es e l e c t e df o rt e s t i n gi nt h i st h e s i s a m o n t h - l o n gt e s tw a sc a r r i e do nr e s p e c t i v e l yi nw i n t e ra n ds u m m e r , a n dr i c hd a t a h a db e e no b t a i n e d s p s ss o f t w a r ep a c k a g ew a se m p l o y e dt os t a t i s t i ct h et e s td a t a b a s e do ni t , m a i nw o r kw h a th a db e e nd o n ea r ea sf o l l o w s ：c o m p a r e da n d a n a l y z e dt h ev a r i a t i o no fi a qa t d i f f e r e n tt i m e ，s p a c ea n dp e o p l ea c t i v i t i e s ； a s s e s s m e n to ft h ed w e l l i n g1 a qw a sd o n eb ys y n t h e s i se x p o n e n t i a lm e t h o d ； r e g r e s s i o ni d e aw a sa p p l i e dt oe s t a b l i s ht h el i n e a rr e g r e s s i n ge q u a t i o no fc a r b o n m o n o x i d e ( c o ) d e n s i t y ，a i rc h a n g er a t i o ，f u e lt y p ea n df u r n a c ee f f i c i e n c y , t h e n p o l l u t a n tc o n c e n t r a t i o nl e v e lc a u s e db yc o m b u s t i o nw a s f o r e c a s t e d t h ea n a l y s i si n d i c a t e dt h a t ，e x c e p tf u rr a d o n , t h ed a i l yv a r i a t i o no fo t h e r c o n t a m i n a n tw a ss t r o n g l ya f f e c t e db yb u r n i n ga c t i v i t y , a n dm a x i m u mv a l u e s a p p e a r e da tc o o k i n g o rh e a t i n gt i m e ；i nw i n t e r , a i rc h a n g er a t i ow a s v e r yl o w , a f t e r b u r n i n ga c t i v i t y , c o n t a m i n a n td e n s i t yw a ss t i l lv e r yh i g hf o ral o n gt i m e ，h o w e v e r , i ns u m m e r , a i rc h a n g er a t i ow a sh j 【g h e r , c o n t a m i n a n td e n s i t yc o u l ds o o nf a l lt oa l o wl e v e l ；t h ea s s e s s m e n tr e s u l t ss h o w e dt h a tt h eo r d e r o fi a qi nt e s t e dh o u s e h o l d w a s ：e l e c t r i c i t yh o u s e h o l d , n a t u r eg a sh o u s e h o l d ，f i r e w o o dh o u s e h o l d a n d c o a l b u r n i n gh o u s e h o l d ；w h e nf u e la n df u r n a c ew e r ef i x e d ，c op o l l u t i o nc o u l db e c o n t r o l l e di ft h ea i rc h a n g er a t i ow a sl a r g e rt h a n2 0 a 1 lt h er e s u l t sp r e s e n t e di nt h i st h e s i sc o u l db ear e f e r e n c ef u rk n o w i n ga n d 哈尔滨工程大学硕士学位论文 i m p r o v i n gt h ei n d o o r a i rq u a l i t ya tr u r a la r e ar e s i d e n t i a lh o u s ei nn o r t h e a s t k e yw o r d s ：r u r a lr e s i d e n t i a lh o u s e ；i n d o o ra i rq u a l i t y ；t e s t ；b u r n i n ga c t i v i t y ； l i n e a rr e g r e s s i n ge q u a t i o n 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导 下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文 献等的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中 已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：壶l 堡盐 日期：函刀年彳月日 哈尔滨工程大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 住宅室内空气质量研究的背景 室内空气质量( i n d o o r a i rq u a l i t y 简称n 0 ) 问题早就存在，其显现是在 2 0 世纪7 0 年代。世界范围的能源危机导致了对建筑能耗的限制，使得空调 系统这一能源消耗大户面临严重考验，于是节能效果好的高气密性建筑得到 推广，但“病态建筑综合症”也随之而表现出来：长期在新风量不足的环境 中工作，人们出现头疼、鼻塞、恶心、眼、喉刺激、免疫力下降等症状。由 此产生工作效率下降，导致大量经济损失【”。室内空气质量问题引起了人们 的重视。 近年来，国内外在建筑环境及预防医学等领域对室内空气质量方面的研 究一直是个热点，美国国家环保局将其列为当今五大环境健康威胁之一1 2 l 。 有测试结果表明，在人类生存空间内，环境受到污染最严重的地方不是在工 厂里，也不是在道路上，而是在居室 3 1 。人们约有一半以上的时间生活在住 宅内1 4 l ，住宅是与人们日常生活极为密切的建筑。然而，根据世界卫生组织 估计，当今社会至少有1 0 亿人居住在不健康的室内环境中。在不良室内环境 中居住，不仅影响人类的生存质量，而且危害人类健康，使人致病，甚至中 毒死亡。 2 0 0 3 年的s a r s 风波，以及2 0 0 6 年初黑、吉两省居室内一氧化碳中毒 事件的发生，对人们敲响了注重居室内空气质量的警钟，引起了国人的广泛 关注。温家宝总理在十届人大三次会议上的政府工作报告中指出，我们的奋 斗目标是：让人们喝上千净的水，呼吸上清新的空气，有更好的工作和生活 环境。让人们呼吸到清新空气己提到议事日程。 目前，我国这方面的研究工作主要集中于城市住宅的室内装修f 5 卅和厨房 油烟 7 - s 对健康的危害，以及办公楼【9 。l o ! 和大型商场”1 2 】等公共建筑内空调系 统的运行所引起的室内空气质量问题。相比之下，我国农村住宅污染研究还 刚刚起步，室内环境现状调研与监测不多，深入研究报道较少，农村的实地 调查及改良措施尤为欠缺。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 我国是农业大国，农村人口占总人口6 0 以上。目前农村能源利用水平 相对较低，生物质燃料仍然是生活用能的主要来源，秸秆和薪柴的比重达 5 7 ，且这个现实很难在短时期内改变；其次为煤炭的使用，达3 1 ；电力、 成品油、液化气和天然气等商品能源的比重较低1 1 1 1 。农村所使用的炉灶一般 以直接燃烧的方式提供热能1 1 2 1 ，低质量的煤和生物质燃料在简陋炉灶中燃 烧，产生大量对健康有害的物质，使得室内空气污染严重，特别是妇女和儿 童的身体健康受到严重威胁。世界卫生组织在 2 0 0 2 年世界卫生报告中指 出“在疾病负担方面，在选择的人群中，固体燃料释放的室内烟雾是全球十 大主要危险因素之一”。研究表明，在发展中国家，急性上呼吸道感染与室内 空气污染有密切关系。农家炊烟造成的室内空气污染，己成为农村地区危害 人们健康的主要原因之一 东北气候寒冷，冬季漫长，农村地区民居内燃烧活动总时间较长，加之 大多数采用传统柴灶、煤炉、火炕等原始灶具，不能保持持久良好的燃烧条 件，室内空气污染严重。选择典型民居进行测试，并做出客观评价，对室内 各污染物浓度变化规律做以总结，从而分析各自的主要影响因素，可以对改 善农村地区室内空气质量的研究提供数据参考，具有一定的现实意义和实用 价值。 。 1 2 国内外住宅室内空气质量研究现状 在二十几年的发展中，对于室内空气质量的研究形成了系统的科学。修 定版a s h r a e 6 2 1 9 8 9 中提出了两个重要概念“可接受的室内空气品质” ( a c c e p t a b l ei n d o o ra i rq u a l i t y ) ：空调房间中绝大多数人没有对室内空气不满 意。并且空气中没有已知的污染物达到了可能对人体健康产生严重威胁的浓 度，和“感受到的可接受的室内空气品质”( a c c e p t a b l ep e r c e i v e di n d o o ra i r q u a l i t y ) ：空调房间中绝大多数人没有因为气味或刺激而表示不满0 3 1 。这一 标准考虑了客观指标和人的主观感受两方面的内容，比较科学和全面，得到 国内外学者的认同，己成为人们所熟悉的达到可接受的室内空气品质的指南， 几乎被所有的建筑法规所采用，也被绝大多数工程师作为通风空调系统的设 计基础。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 1 2 1 国外住宅室内空气质量研究现状 1 9 7 8 年，丹麦哥本哈根召开关于室内空气品质的国际会议( i n t e r n a t i o n a l c o n f e r e n c eo i li n d o o ra i rq u a l i t ya n dc l i m a t e ) ，并决定以后每三年举行一 次。8 0 年代中期，美国环保署的工作重点由室外大气转向室内空气污染，西 方各国，包括欧共体和北大西洋公约组织也开展了室内空气品质的研究。与 此相关的国际组织、会议、刊物及网站也很多。 在住宅室内空气质量方面，国外学者进行了广泛测试与调查。最值得提 起的是美国加州大学环境健康学科的k r s m i t h 教授，他曾对包括中国在内 的发展中国家民居环境进行了大量调查，对室内空气质量与人体健康1 1 4 l 和厨 房炉具1 1 5 】能源、环境与风俗政策1 1 6 】的关系的研究做出了突出贡献，提出世界 上最大的空气污染是这些国家民居中采用木柴、薪柴和煤在灶坑和火炉中不 完全燃烧发出的烟气，其中所含污染物对健康影响巨大 此外，1 9 6 5 年，荷兰学者b i c r s t c k e 1 7 l 等进行了世界上第一个系统的、大 规模的室内与室外空气质量的关系。他们以鹿特丹6 0 个住户为对象，测定了 室内外s 0 2 和烟尘的关系，获得了空气污染事件期间的室内环境相对安全性、 吸烟对于室内气溶胶生成、室内s 0 2 衰减与建筑物新旧程度的关系等重要信 息。研究表明室内与室外空气质量存在显著差异，并且揭示室内空气质量对 人体健康的影响可能超过室外。 c h r i s t o p h e rf g r c e n 1 8 】以辛辛那提州住宅测试数据为基础，对室内生物性 污染物进行研究，以住宅相对湿度，室内、外温度、建筑类型、面积以及季 节变化等因素为自变量对其进行线性回归，得到了预测室内生物性污染物的 数学模型。 d a v i d m i c h a e l p e n n i s c 1 9 1 以泰国住宅测试数据为基础，对炉具类型、效率、 燃料使用情况和室内气体污染物之间的关系做了深入研究，并总结出室内污 染物浓度的经验式。指出即使炉具效率提高到最大，与清洁能源相比，木碳 和薪柴对室内环境和人们健康产生的负面影响仍然很大。 r o nj o h n s o n t 2 0 j 等人对阿拉斯加住宅室进行测试，取得了室内一氧化碳 ( c o ) 、二氧化碳( c 0 2 ) 、可吸入颗粒物( p m ：1 0 ) 及氡( r n ) 浓度水平的丰 富数据。指出炉具燃烧停止后，室内p m l o 浓度仍然很高，而室内r n 的浓度 3 哈尔滨工程大学硕士学位论文 与压强有很大关系，降低压强可以减少室内r n 的浓度。 a r e a le l k i l a n i 与w a l i db 0 u h 枷a 1 2 1 】对科威特有空调的住宅进行测试，对 室内挥发性有机污染物( t v o c ) 、室内换气次数与空调耗能之间的关系进行 优化，提出对于空调房间，室内换气次数保持在0 5 - - 0 7 之间，最高不超过 1 3 时，既可保持室内空气质量，又可节约能源。 j y o t ip a r i k h 2 2 1 等人对印度某农村住宅测试，着重进行了烹饪过程中可吸 入颗粒物( p m i o ) 对人体暴露量的水平研究，指出未加工的生物燃料在燃烧 过程中所产生的p m l o 是现代燃料的1 0 1 0 0 倍。并对厨房结构与室内p m l 0 浓度和人体暴露量之间的关系做回归拟合，得到三者之间的经验公式，指出 燃料和炉具类型与室内p m l o 的浓度与人体暴露量之间有较强的关联关系。 t a r e qh u s s e i n l 2 3 l 等人对芬兰某住宅室内外颗粒物特性之间的关系进行了 研究，指出自然通风条件下并不能获得稳定的室内外颗粒物关联关系，并且 在有室内活动时，其室外颗粒物对室内浓度没有直接的影响。 1 2 2 国内住宅室内空气质量研究现状 我国从事住宅室内空气污染的研究始于7 0 年代，当时主要是中国预防医 学科学院钮式如研究员的研究室，出发点是研究室内通风，并针对二氧化碳 等室内空气污染物【卅。8 0 年代中后期，为改善城镇居住条件，各地大规模建 造单元式居民楼，装空调的住宅为数不少。与此同时，室内空气品质不断恶 化，出现了大规模的室内空气污染现象。暖通空调界的学者、工程技术人员 曾在各种专业会议及刊物上发表许多研究和报导文章，出现了关于室内空气 品质问题研讨的第一次高潮。近几年，随着经济发展与人民生活水平的提高， 住房条件有了改善，但不适当的室内装修使室内有害物浓度超过了卫生标准， 商家与媒体趁势推出“绿色”，“环保”等产品进行炒作，政府和其他相关部 门也纷纷出台各种政策以推动此方面的研究，室内空气品质问题再次成为研 究热点。 关于住宅的室内空气质量测试在各地展开，郝俊红i 纠分别对位于我国严 寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区的几所城市住宅进行测试，并对室内污染 物影响因素进行详细分析，取得了丰富的数据。卢楠1 2 6 1 对韩国汉城，日本东 4 哈尔滨工程大学硕士学位论文 京，中国天津和香港以及台湾地区的台北5 个亚洲城市进行了联合调查，在 各城市间做横向比较，寻找室内空气品质问题产生的共性和特殊原因。 魏向利等人【刎对有空调住宅的室内空气品质与新风量之间的关系做了 实验研究，指出如果室内污染物的发生量为一定值，那么通过送风，最初可 降低室内该污染物的浓度，提高其降低的速度，但不能最终彻底的降低其浓 度。 青建伟幽】、王睛文、陈永亮等人对装修对室内空气质量污染问题进 行了测试，分析了室内由装修所引起的主要污染物的类型、危害及来源，并 探讨了其污染的原因，同时提出了防治措施和改善对策。沈保红【3 1 】等人还提 出以空气耗氧量作为综合性指标来评价室内空气污染程度。 兰信颖【3 2 l 等人将灰色系统理论运用于对住宅空气品质与装修产生污染 物之部的关联度分析中，指出甲醛、苯和氨三种污染物是对人体主观感受影 响较大，导致居室空气品质低劣的主要污染物。 在农村地区住宅室内空气质量的研究方面，大部分还集中在人群暴露评 价【3 3 1 以及室内空气污染健康教育 3 4 - 3 5 j 上。中国农业大学的董仁杰教授在西部 农村室内空气质量调查上做大量工作，对房屋建筑和通风【删以及炉灶和燃料 类型【3 7 l 对空气质量的影响方面做了深入研究。指出三者与室内c o 浓度之间 有较强的相关关系。何建清 3 s l 等人对小城镇住宅自然通风状况进行了研究， 提出了改善室内通风状况的建筑方案，从而提高室内空气质量。 令人可喜的是“中国农村能源、炉灶和室内空气质量”国际学术研讨会 于2 0 0 4 年1 1 月在北京召开，与会者指出，不同于其它发展中国家，在中国农 村使用煤炭烹饪和或取暖的家庭占相当大的比例并且呈上升的趋势：中国现 在有很多家庭使用无烟囱的煤炉，因此导致了比用生物质做燃料更为严重的 室内空气污染。由中国农村能源行业协会、美国加利福尼亚大学伯克力分校 国际健康和发展企业家中心合作的“促进中国和国际高效低排放户用生物质 炉灶技术创新和推广项目”于2 0 0 5 年6 月正式起动，项目主要内容是评选出具 有技术创新的中国高效低排放户用生物质炉灶，向发展中国家推广。中国是 世界上最大的发展中国家，将评选出的高效低排放炉灶在国内广大农村推广， 对提高室内空气质量具有显著作用和重大现实意义。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 1 3 本文研究内容及方法 本文的研究内容基于中国a p e c 科技产业合作基金项目北方地区室内空 气品质研究。根据农村住宅室内空气质量受燃烧活动影响较大的特点，本文 选择不同燃料类型的民居进行测试，通过本文的研究成果可以使我们了解东 北农村地区住宅室内空气品质状况，为今后进一步改进农村住宅室内空气品 质提供依据，主要研究内容如下： 1 分别选择以生物质燃料、电、天然气及煤为主要燃料的四户典型住宅 为对象，进行冬、夏两季各为期一个月的现场测试。用数理统计方法整理测 试所得数据，对同一住宅不同功能房间进行对比，并在不同住宅之间做对比。 利用综合指数法对各住宅内空气质量做客观评价，进而分析各自的主要影响 因素。 2 对各住宅内各污染物浓度日变化规律进行比较分析，探寻不同燃料类 型住宅内污染物变化规律的共性和特殊原因。从室内外两方面对影响室内空 气质量的因素进行分析，讨论季节变化对室内空气质量的影响，及室外大气 环境与室内空气质量的相关性，比较室内有无吸烟及燃烧活动时室内空气质 量情况，详细分析不同炉具类型，不同室内换气次数对燃烧活动所引起的室 内污染物浓度的变化。针对调查现状，本文提出了改善措施。 3 在测试的基础上，运用线性回归思想，建立住宅内有燃烧活动时室 内c o 浓度水平与炉具热效率，室内通风状况以及燃料类型之间的方程式， 为预测燃烧活动对东北农村地区室内空气质量的污染程度提供参考。 6 哈尔滨工程大学硕士学位论文 第2 章室内空气污染与人体健康 空气污染可定义为这样的一种大气状况，即在这种大气状况下，大气中 存在的某种污染物的浓度超过正常值，并对人类、动物、植物及原材料产生 可测量出的影响1 3 9 1 。室内空气污染是指由于室内引入能释放有害物质的污染 源或室内环境通风不佳而导致室内空气中有毒物无论是从数量上还是种类上 均不断增加，并引起人的一系列不适应症状的现象【柏】。 据统计，一个成年人平均每分钟呼吸i 0 1 5 次，每次需要0 5 l 空气， 每天要用1 0 0 0 0 l ，换算成质量相当于1 4 k g ，是进食量的8 1 0 倍。以平均 7 0 年寿命计算，每个人一生要用2 7 万m 3 空气。这些空气在表面积为6 0 8 0 m 2 的肺泡里，经物理扩散进入体内交换。如此长的暴露时间、如此大的接触面 积，使得室内污染物浓度对人身体健康的影响极大。对于室内热环境可以靠 人的机体调节去抵御，但对于来自空气途径的污染，人类机体在长期进化过 程中还没有生成抵御能力，甚至对于大部分污染物不具有感受器官，多数情 况下，人们是不知不觉地被动地吸入污染物。污染物的长期干扰会对人心理 上、精神上产生影响，造成行为上和功能上的变化，其潜在危害无法估量1 4 1 1 。 2 1 室内空气污染主要特点 对于室内空气污染的特性，有关资料已做了总结1 4 2 】。室内有广义和狭义 之分【4 3 l ，广义的室内是指封闭或半封闭的空间，特别是内部具有某种或某几 种特殊污染源的空间。例如车间、办公室、公共设施以及特殊用途的空间等。 它是传统意义上居室的外延。而狭义的室内包括个人的环境保护行为，环境 保护意识与环境道德等，它是传统意义上居室的内缩。目前，多数资料是对 广义的室内空气污染特点进行总结，农村住宅环境与广义的室内空间相近， 但有所不同，相比之下，有如下特点： 1 影响因素多：室内空气污染是在人工环境中产生的，不是自然现象， 受气候和社会条件的影响，社会条件包括社会文明程度、技术经济发展水平、 民族风俗习惯等多方面的因素； 哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 影响范围大：室内空气污染不同于特定的工况的环境污染，涉及的人 群数量很大，几乎包括了整个年龄组； 3 接触时间长：人们在室内的时间超过全天的6 0 ，长期持续地暴露在 室内空气污染的环境中，对人体作用时间很长： 4 污染物种类多：成千上万种空气污染物同时作用于人体，从固体的浮 游粒子到分子状污染物，从放射性元素到微生物污染，它们都可以发生复杂 的抗拮作用或协同作用， 5 污染物危害大：室外空气发生污染时，在某种意义上说具有近似于无 限稀释的能力，而对建筑相对封闭的农村住宅，在污染严重的冬季，室内通 风不足，其稀释能力有限，尤其是从保温考虑，室内换气次数较小，使这有 限的稀释能力更为减少，致使室内空气污染物对人体的危害大为增加。 6 健康危害不清：室内存在某些没有超过工业标准的低浓度室内空气污 染物，短期内人体不会有明显的表现，但其长期影响对人体作用机理及其阅 值剂量尚不清楚。 2 2 室内主要污染物特性及其污染现状 室内空气污染按其污染物特性可分为三类【4 4 1 ：化学污染主要为挥发 性有机化合物( v o c s ) 和有害无机物引起的污染。无机污染物主要为氨气 心h 3 ) ，燃烧产物c 0 2 、c o 、n o x 、s o ；等，这些污染物主要来自室内燃烧产 物。而挥发性有机化合物，包括醛类、苯类、烯类等3 0 0 种有机化合物，其 中最为主要的为甲醛和甲苯、二甲苯等芳香族化合物，这类污染物主要来自 建筑装修或装饰材料；物理污染主要指灰尘、重金属和放射性氡、纤维 尘和烟尘等的污染；生物污染主要指由细菌、真菌和病毒引起的污染。 对于室内各污染物水平，各国学者做了大量测试及实验研究，已积累了 丰富的数据记录。本文仅讨论住宅内常见的几种污染物特性，对典型地区室 内污染物现状做简要总结。 2 2 1 一氧化碳( c 0 ) 一氧化碳( c o ) 是一种无色无味，但具有极强毒性的气体，密度小于空 哈尔滨工程大学硕士学位论文 气，微溶于水，不易液化和固化。c o 比较稳定，能在空气中长期蓄积，不 易引起人们注意，故其危害性很大。 1 来源及对人体健康的影响 c o 是燃料不完全燃烧的产物，室内c o 的来源包括室内和室外两种。室 外来源包括汽车尾汽和煤与木材的燃烧等；室内来源主要有两方面，一是来 自燃料的不完全燃烧( 室内取暖煤炉，煤炉等) ，一是来自室内人员的吸烟活 动。 c o 对人体的健康效应，主要是通过与血液中的血红蛋白结合形成碳氧 血红蛋白( c o h b ) 。c o 能够快速被肺吸收，它和血红蛋白结合的速率是氧 气的2 5 0 倍，从而阻止氧的传输，其生成物c o h b 的浓度在人体冠状动脉和 脑部动脉处急剧升高。c o 中毒对身体各个器官所造成损伤程度不同，对人 体氧需求量大的器官和组织受伤害程度较大。高浓度中毒会使脑部受到永久 性伤害，使中毒人员持续昏迷；由于心脏耗氧量特别大，所以特别容易受到 损伤；其他的器官包括皮肤、肺以及骨骼肌肉也会受到影响。北京医科大学 研究表明，当空气中c o 浓度为1 0 m g m 3 时，对普通人群无影响，但对周围 性血管病患者特别是动脉硬化病患者有不良影响：当空气中c o 浓度为 1 5 m g m 3 时，人群仅可暴露1 小时 4 5 1 。室内c o 浓度超过2 5 m g m 3 时，人的 认识能力、精神活动能力下降：超过1 2 5 m g m 3 时，会出现轻度头痛现象， 前额有绷紧感，胸闷。达到6 2 5 m g m 3 时，会产生剧烈头痛，恶心，看不清， 意识错乱；而浓度为1 2 5 0 m g m 3 时，则会导致意识丧失，呼吸缓慢，甚至死 亡 2 室内污染水平现状 我国学者对室内c o 污染进行了大量研究：白郁华等人【4 6 l 对北京大学园 区室内空气污染进行了综合调查，发现室内c o 的平均浓度为2 3 p p m ，于慧 芳等人【4 7 】对北京市朝阳区和海淀区共9 个家具城的室内空气污染现状进行了 综合调查，发现室内c 0 的平均浓度冬季为3 0 m g m 3 ，夏季为3 2 m g m 3 ；袁 玉兰等人1 4 8 】北京市东城区5 0 家中、小旅店的室内空气污染现状进行了综合 调查，发现室内c o 的平均浓度为3 1 l m g m 3 ；徐凤等忡1 人对福州市5 家星 级宾馆的客房、桑那体息厅和夜总会等三类场所的室内空气污染现状进行了 调查，发现其室内c o 的平均浓度分别为2 4 m g m 3 ，2 5 m g m 3 ，和2 8 m g m 3 ； 9 哈尔滨工程大学硕士学位论文 王菊凝f 捌等人对北京市使用天然气，煤气和液化石油气的1 2 户中级单元住 宅的室内空气污染现状进行了综合调查，发现使用天然气的厨房室内c o 的 平均浓度冬季为1 0 8 m n m 3 ，夏季为7 1 m g m 3 ；使用煤气的厨房室内c o 的平 均浓度冬季为1 0 9 m g m 3 ，夏季为6 s t a g m 3 ：使用液化石油气厨房室内c 0 的平均浓度冬季为2 1 8 m g m 3 ，夏季为2 0 3 m g m 3 。 2 2 2 二氧化碳( c 0 2 ) 二氧化碳( c 0 2 ) 为大气中可变组分，标准状况下为无色、无嗅、稍有 酸味的气体。它直接存在于动植物生命的摄取和排出中，与人的生命活动息 息相关。确切的讲，c 0 2 不是室内污染物，而是一种评价指标，它的浓度高 低可以代表室内人生物散发物的多少，也可以表征室内通风状况的优劣。但 其浓度超过一定范围后，会对人体产生危害。 1 来源及对人体健康的影响 通常情况下，室内空气中c 0 2 的主要排放来源是人体呼吸和燃料燃烧。 因此，居室内环境中的c 0 2 浓度一般大于室外空气中的浓度。室内空气中c 0 2 浓度受人群、容积、通风状况、人群活动的影响。由于各类不同房屋的通风 条件、单位面积人口的差异，室内空气中c 0 2 的浓度差异很大。 室内c 0 2 浓度在0 0 7 以下时属于清洁空气，此时人体感觉良好；当浓 度在0 0 7 - 0 1 时属于普通空气，个别敏感者会感觉有不良气味；当浓度在 0 1 - 0 1 5 时属于临界空气，室内空气的其他性状开始恶化，人们开始有不舒 适感；当浓度在0 3 0 4 时，人呼吸加深，出现头痛、耳鸣、脉搏滞缓、血 压增加。 2 室内污染水平现状 随着室内空气污染问题日益受到重视，国内已有一些室内空气中c 0 2 浓 度的监测数据报道，刘建国【5 1 l 等人对国内现有一些较为系统监测报道进行了 归纳：居民楼居室内c 0 2 浓度均值为0 0 7 9 ，学生宿舍室内c 0 2 浓度均值 为o 0 5 8 ，旅店客房室内c 0 2 浓度均值为0 0 5 5 ，图书馆阅览室内c 0 2 浓 度均值为0 0 8 6 ，办公场所内c 0 2 浓度均值为o 1 1 ，餐厅室内c 0 2 浓度均 值为0 0 6 5 ，大型商场内c 0 2 浓度均值为0 1 3 。 l o 哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 2 3 挥发性有机物( v o c s ) 挥发性有机物( v o c s ) 是指常温下饱和蒸汽压大于7 0 9 1 帕或沸点低于 2 6 0 的有机化合物，一般包括芳香烃、脂肪烃、卤代烃、含氧烃、菇烃、醇、 醛、酮和酯等【5 2 l ，是一类重要的室内空气污染物，它广泛存在于室内空气中， 种类繁多，来源广泛，对人体健康危害严重，己日益受到人们的重视。 1 来源及对人体健康的影响 v o c s 主要源于室内建材散发，因此通常室内v o c s 的浓度比室外高出 很多。v o c s 对人体健康影响主要表现为刺激作用，尤其是对眼、鼻、咽喉 及头、颈和面部皮肤，引起头痛、头晕、神经衰弱和皮肤、黏膜的炎症。已 知许多v o c s 具有神经毒性、肾毒性、肝毒性和致癌性，可损害血液成分和 心血管系统，引起胃肠道紊乱。此外，v o c s 也可引起免疫、泌尿生殖系统 以及造血系统等方面的问题，还可引起代谢缺陷，使肝脏的清除能力降低。 室内v o c s 的数量可多达数十种到上百种，由于它们种类繁多但浓度较 低，故一般用总挥发性有机化合物( t v o c ) 表示其总量。t v o c 浓度小于 0 2 m g m 3 时，不会引起刺激反映和不适，对人体不产生影响；而大于3 m g m 3 时，就会出现某些症状，3 2 5 m g m 3 时，可导致头痛和其他弱神经毒性作用； 大于2 5 m g m 3 时，则呈现毒性反应，可能导致昏迷、抽筋甚至死亡。 2 室内污染水平现状 国内对室内v o c s 测试做了许多工作：彭燕【5 剐等人对广州的宾馆进行了 测试，多数宾馆内t v o c 的浓度小于o 7 5 m g m 3 ，王睛文i 2 9 1 和吴春江1 5 4 】分别 对上海市和西安市住宅进行了测试，t v o c 的平均浓度为1 0 2 m g m 3 和 1 0 1 m g m 3 ，后者还对我国其它城市住宅内t v o c 的浓度做了总结，深圳、 长春和银州市住宅内v o c s 的浓度分别是2 6 5 m g m 3 、1 5 m g m 3 和2 4 m g m 3 。 2 2 4 甲醛( c h 2 0 ) 甲醛( c h 2 0 ) 是最简单的醛类，是一种在室温下无色、有强列刺激性气 味的气体，易挥发，密度比空气略大，常温下易溶于水。甲醛容易发生聚合 反应形成多聚甲醛，受热后则发生解聚作用，在室温下缓慢分解出甲醛。 1 来源及对人体健康的影响 哈尔滨工程大学硕士学位论文 c h 2 0 的室内来源很多，主要来自建筑材料、装饰物品及生活用品等化 工产品，所造成的室内污染日益严重。 它对人体健康的危害可归纳为刺激作用、毒性作用和致癌作用。刺激作 用主要表现为对眼睛、皮肤粘膜的刺激作用，引起眼痛、流泪、皮炎等症状。 毒性作用主要是对眼部、呼吸系统、肺功能、神经系统功能和免疫系统具有 毒性作用。c h 2 0 也是一种较强的致突变、致癌物质，是引起肿瘤死亡的危 险因素之一，它既是致癌剂又是促癌剂。长期接触低剂量甲醛，可引起慢性 呼吸遭疾病，女性月经紊乱、妊娠综合症，可能引起新生几体质降低，染色 体异常，也可引起青少年记忆力和智力下降。室内c i - 1 2 0 浓度小于0 0 5 m g m 3 时，对人体无刺激，不会引起不适反映。超过0 6 m g m 3 时，人的眼睛就会感 到刺激，咽喉会感到不适和疼痛，在室内c h 2 0 含量超过1 3 4 m g m 3 的空气 中停留几分钟，人的眼睛就会流泪不止。超过5 0 m g m 3 时，会引起肺部水肿 及肺炎。而当室内c h 2 0 浓度大于1 0 0 m g m 3 时，则可致死亡。 2 室内污染水平现状 7 0 年代以来，美国、前西德、荷兰、瑞典、丹麦等国均对此开展了大量 调查研究。发现使用装饰物的室内，峰值可达2 3 m g m 3 以上。我国大型宾馆 新装修后，峰值可达1 8 5 m g m 3 左右，使用一段时间候可降至0 0 8 m g m 3 以 下。一般住宅在新装修后的峰值约为0 2 m g m 3 左右，个别可达o 8 7 m g m 3 ， 使用一段时间后可降至0 0 4 m g m 3 以下1 4 2 1 。 2 2 5 可吸入颗粒物( p m l o ) 颗粒物一般为物理污染，有时参与化学反应，造成化学污染，在我国室 内空气质量标准中将其归为化学类。室内空气颗粒物的来源不同，粒径和 组成也不同，根据粒径可分为总悬浮颗粒物( 1 0 0 , u m ) 、可吸入颗粒物( p m l o ) ( 燃煤户d 燃柴户 a ，可吸入颗粒物( p m l o ) 的污染水平从高到低顺序为燃煤户d 燃柴户a 燃气户c 用电户b ，一氧化碳( c o ) 为燃煤户d 燃气户c 燃柴户a 用电 户b ，甲醛为燃气户c 燃柴户a = 用电户b = 燃煤户d ，总挥发性有机物 ( t v o c ) 为用电户b 燃气户c 燃煤户d 燃柴户a ，氡( r n ) 为用电户 b 燃气户c 燃煤户d 燃柒户a 。 3 3 3 各住宅不周功能房间内空气质量分析 据调查，农村人们一天在厨房和卧室的时间占全天的6 0 以上【3 3 l ，厨房 和卧室是人们活动的主要场所，但由于其内设旄及人们在其中所从事的活动 不同，两室内空气质量也有所差别。烹饪及大部分住宅的主要取暖活动均在 哈尔滨工程大学硕士学位论文 厨房进行，受油烟和燃料燃烧产物的影响，其内空气质量往往不如卧室。而 卧室是人们休息的主要场所，受人员活动的影响，其个别指标高于厨房。在 冬季，由于门窗密闭，空气流通不畅，污染物不易被稀释，两房间内差别更 加明显。 附录c 、d 记录了冬、夏两季四住宅不同功能房间内空气质量的测试结 果。下文仅对冬季各住宅中厨房与卧室内主要污染物进行对比分析( 见图3 1 0 ( a ) ( d ) ) 。 ( a ) t v o c 对比