（土木工程专业论文）上海市新建住宅室内污染物浓度调查及通风控制研究.pdf

摘要 随着房地产业的迅速发展以及居民生活水平的提高，由室内装修过度引起 的室内化学物质污染问题日益突出。因此，对室内化学物质污染的进行调查， 研究室内空气污染的总体特征及其影响因素，并提出相应的切实有效的控制措 施，以保证居住者安全舒适的居住环境已成为刻不容缓的重要课题。 本文在2 0 0 3 年到2 0 0 5 年对上海市4 0 户新建、新装修住宅实施了2 次相关 问卷调查和室内化学污染物质浓度的实测。以此为依据考察了上海市室内化学 污染的现状及存在的问题，并就住宅建筑年龄、装修时间、住宅建筑面积、家 庭人员数量、机械通风设备的使用及装修费用等因素的影响进行了分析。同时 选取1 3 户具有代表性的住宅进行了住宅气密性能的实测，分析目前上海市住宅 的气密性能水平以及相关因素的影响。 通风换气是一种经济有效的改善室内空气污染的方法。本文以实测住宅为 原型，建立上海市住宅的标准计算模型，利用多区域软件c o m i s 进行住宅通风 的模拟，考察住宅气密性及机械通风手段的采用对室内污染物浓度的影响。 本文主要结论如下： 1 目前上海市新建住宅室内化学物质污染严重，在接受测试的4 0 户住 宅中三项污染物( 甲醛、苯、t v o c ) 全部达到国家标准( g b 5 0 3 2 5 2 0 0 1 ) 的 只占接受调查的住宅的1 1 ，其中甲醛的污染情况最为严重。 2 上海市住宅气密性能水平较高，在实测的1 3 户住宅中，住宅单位使 用面积所对应的缝隙面积的平均水平为4 5 c m 2 m 2 ，按照a s h r a e 标准，处于 高气密性及中等气密性能之间。 3 目前上海市新建住宅的气密性普遍较高，在这样的气密性条件下， 只依靠住宅的渗透通风不利于室内污染物的扩散，应采用节能的机械通风方 式。 关键字：住宅建筑，室内污染物浓度，问卷调查，实测，住宅气密性，机 械排风 a b s u a c t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fr e a le s t a t ep r o p e r t ya n dt h ei m p r o v e m e n to fs h a n g h a i r e s i d e n t i a ll i r e ，i n d o o ra i rc h e m i c a lp o l l u t i o na r o u s e db yi n d o o rd e c o r a t i o nb e c o m e m o r ea n dm o r es e r i o n s i no r d e rt oh a n d l ew i t ht h es i t u a t i o n ，w es h o u l dt a k ee f f o r tt o d ot h ei n v e s t i g a t i o no fs h a n g h a ii n d o o re n v i r o n m e n ta n dm a k ec o n c l u s i o no ft h e s p e c i f i e a t i o na n df e a t u r ea b o u ts h a n g h a ii n d o o re n v i r o n m e n t ，a n dt a k ee f f e c t i v e a c t i o nt op r o v i d eas a f e t ya n dc o m f o r t a b l ei n d o o ra i re n v i r o n m e n tf o rt h er e s i d e n t s w ed i das e r i e so fq u e s t i o n n a i r es u r v e ya n df i e l de x p e r i m e n ti n4 0n e w l yb u i l to r n e w l yd e c o r a t e dh o u s e si ns h a n g h a if r o m2 0 0 3t o2 0 0 5 b a s eo nt h e s ed a t e ，w eh a v e ac o m m o n l yg r a s po fp r e s e n tc o n d i t i o n so fs h a n g h a ii n d o o rc h e m i c a lp o l l u t i o n ，a n d a n a l y z et h ei n f l u e n c eo fb u i l d i n ga g e ，d e c o r a t et i m ea n dc o s t ，f a m i l ym e m b e r sa n d l i f eh a b i t a n tt ot h ei n d o o re n v i r o n m e n t m e a n w h i l ew ec a r r i e do u tt h ea i r t i g h t u e s s p e r f o r m a n c et e s to n1 3h o u s e s f r o mt h ea b o v ea n a l y s i s ，w ec a nc o n c l u d et h a ti n d o o rc h e m i c a lp o l l u t i o ns i t u a t i o no f s h a n g h a ir e s i d e n t i a lb u i l d i n gi ss e r i o u s ，a n di th a sa l r e a d yb e g a nt ot h r e a t e nt h e h e a l t ho fr e s i d e n t s t h et r e a t m e n tt ot h ei n d o o rc h e m i c a l p o l l u t a n tc a n b e i m p l e m e n t e di nt h r e ew a y s ：p o l l u t i o ns o u r c ec o n t r o l ，i n d o o ra i rp u r i t y , a n dv e n t i l a t i o n ma l lo ft h r e e v e n t i l a t i o ni st h eb a s i ca n de c o n o m i c a lw a y w ee s t a b l i s h e das h a n g h a it y p i c a lr e s i d e n t i a lm o d e lb yr e f e r e n c et ot h es u r v e y e d b u i l d i n g s ，u s et h ec o m i st o o lt os i m u l a t et h ee f f e c to fa l r t i g h t n e s sa n dm e c h a n i c a l v e n t i l a t i o nt ot h ei n d o o rc o n t a m i n a n tt r a n s p o r ta n da i rf l o w t h em a i nr e s u l t so ft h er e s e a r c ha r e ： 1 t h ep r e s e n tc o n d i t i o no fi n d o o rc h e m i c a lp o l l u t i o ni ns h a n g h a ir e s i d e n t i a lb u i l d i n g i sv e r ys e r i o u s ，o n l y1 1 o fs u r v e y e ds h a n g h a ir e s i d e n t i a lb u i l d i n g sq u a l i f i e dt ot h e g bs t a n d a r di na l lt h et h r e et e s t e di t e r n s 2 i nt h e1 3t e s t e dh o u s e s ，t h ea v e r a g ec r a c ka r e ap e rf l o o ra l g ai s4 5 c m 2 m 2 ，l o c a t e d b e t w e e nt i g h ta n dm e d i u m ，a c c o r d i n gt oa s h r a es t a n d a r d 3 t h ep r e s e n ta l r t i g h t n e s sp e r f o r m a n c eo fs h a n g h a in e w l yb u i l tb u i l d i n gi sv e r yh i g h , i nt h i ss i t u a t i o n ，t h ei n f i l t r a t i o nc a nn o ts a t i s f yt h ed e m a n do fac o m f o r t a b l ea n d a b s t r a c t s a f e t yi n d o o re n v i r o n m e n t ，s oe f f e c t i v ea n de n e r g y - s a v i n gm e c h a n i c a lv e n f i l a t i o ni s n e e d e d k e y w o r d s ：r e s i d e n t i a lb u i l d i n g i n d o o ro o n t a n l i n a n tc o n c e n t r a t i o n ，q u e s t i o n n a i r e s u r v e y , f i e l de x p e r i m e n t ，a i r t i g h t n e s sp e r f o r m a n c e ，m e c h a n i c a lv e n t i l a t i o n 2 一 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 黯 d 帅b 年弓月 2 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月e tc ) 谛年月) ，日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：踌 一6 年弓月 第1 章绪论 1 1 研究的背景与目的 第一章绪论 当今，国际上一些环境保护专家已将“室内空气污染”问题列为继“煤烟 型污染”、“光化学烟雾型”污染之后的第三代空气污染问题。 室内空气品质( 队q ) 是指在某个具体的环境空气中某些要素对人群工作、 生活的适宜程度，是为反应人们具体要求而形成的一种概念。良好的室内空气 环境应是一个大多数室内成员认可的舒适的热湿环境，同时也能够为室内人员 提供新鲜宜人、激发活力并且对健康无负面影响的高品质空气，以满足人体舒 适和健康的需要。 近2 0 年来，室内空气品质的定义经历了许多变化。最初，人们把室内空气 品质几乎完全等价为一系列污染物浓度的指标。近年来，人们认识到这种纯客 观的定义已经不能完全涵盖i a q 的内容，于是，对室内空气品质的定义进行了 不断的发展。 在1 9 8 9 年室内空气品质讨论会上，丹麦哥本哈根大学教授e o f a n g e r 提出： 品质反映了满足人们要求的程度，如果人们对空气满意，就是高品质；反之， 就是低品质。英国的c i b s e ( c h a r t e r e d o f b u i l d i n g s e r v i c e s e n g i n e e r s ) 认为：如 果室内少于5 0 的人能觉察到任何气味，少于2 0 的人感觉不舒服，少于1 0 的人感到粘膜刺激，并且少于5 的人在不足2 的时间内感到烦躁，贝可认 为此时的室内空气品质是可接受的。这两种定义的共同点是都将室内空气品质 完全变成了人们的主观感受。 近年来，在a s h r a e 标准6 2 1 9 8 9 r 中，首次提出了可接受的室内空气品 质( a c c e p t a b l e p e r c e i v e d i n d o o ra i r q u a l i t y ) 的概念，定义如下：房间内绝大多数 人( 8 0 或更多) 没有对室内空气表示不满意，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。该标准对i a q 的描述包括了污染 物客观指标和人的主观感受两个方面，比较科学和全面。 由于人类生命的绝大部分时间( 至少8 0 以上) 在室内度过，地球上不同 尺度的环境最终主要通过室内环境影响人类，因此，室内空气质量的优劣直接 第1 章绪论 影响这人们的身体健康，越来越引起全社会关注。而在所有的室内环境中，住 宅是与人们生活最为密切的建筑，人们约有一半的时间生活在住宅内，因此的 i a q 与人体健康密切相关。 与此同时，住宅产业在中国的发展速度十分惊人。自从1 9 8 0 年开始了住宅 分配体制改革之后，个人也可以自由地在住宅市场上买卖私有住宅。不但放开 了二手房市场，由房地产开发商直接提供的新商品房也急速地增加着。截止至 2 0 0 0 年底，全国人均拥有住宅面积( 建筑面积) 已从1 9 8 0 年初的7 2 m 2 上升至 2 0 4 m z o 不仅如此，中国政府还提出了要在2 0 1 0 年底达到人均拥有住宅面积2 5 m 2 的目标。近年来，上海每年都以新建住宅超过1 5 0 0 万平方米的速度，建成了一 大批规划好，环境佳、质量高、配套齐全的住宅小区。 住宅建设的发展推动了住宅装修业的繁荣。据统计，上海每年有加万套住 宅投入装修，年住宅装修费用达2 5 0 亿元，其中增量住宅1 6 万套，装修费用约 1 3 0 亿元；存量住宅装修2 4 万套，装修费用约1 2 0 亿元。是市民继购房投资后， 占第二位的消费热点。上海已逐步形成了住宅装修市场，越来越多的人们开始 注重居室的美观和舒适，室内装修热不断升温，豪华装修越来越普遍。各种新 型建筑材料、装修材料、日用化学品进入居民住宅，加之空调的普及，室内通 风率比以前明显下降，这就造成了住宅室内污染物的累积，室内污染源排放的 污染物在室内空气污染中占的比重越来越大。 图1 1 上海市逐年人均住宅面积图1 2 全国住宅装修行业总产值 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外的研究现状 2 第1 章绪论 2 0 世纪7 0 年代石油危机袭击西方各国，许多建筑为了节能都减少空调系统 的新风量，同时加强了房间的密闭程度。另外现代建筑装修更加豪华，装修材 料更加多样化，并且这些装修材料都释放化学污染物，这也进一步导致了室内 空气品质的恶化。 在过去的2 0 年中，长期生活和工作在现代建筑的人们普遍感到头晕、喉干、 胸闷、精神不佳、关节不适等，当走出室内，不适症状明显减轻。室内人员为 何出现不明症状，室内为何引起与之有关的过敏性肺炎、气喘病、加湿器热病、 军团病、溶剂性脑病等被称为没有起因的病症，严峻的事实引起了专家学者的 广泛关注，并很快提出了病态建筑病态建筑综合症的概念。根据世界卫生组织 ( w h o ) 1 9 8 3 年定义：病态建筑综合症( s b s ) 是因为建筑物使用而产生的症 状。包括眼睛发红、流鼻涕、嗓子痛、困倦、头痛、恶心、头晕、皮肤瘙痒等。 大量调查研究表明，人们超过8 0 的时间都在室内度过，由于室内空气品质的 原因，人们的身心健康和工作效率受到了很大影响，一些现代密闭写字楼的工 作人员受到影响尤其明显。与此同时，由室内空气品质间接引起的社会问题也 受到广泛的关注。另一方面，为了改善室内空气品质，需要增加建筑和空调系 统的初投资和维护费用。 历史上旨在减少室外空气污染的努力可以追溯到1 4 世纪，以当时英国伦敦 的烟雾法为代表，现代空气污染问题的研究源于1 9 5 2 年的伦敦烟雾事件，经过 5 0 多年的研究，人们对空气污染的成因、影响因素和代表性危害都有了全面地 认识。同时，控制空气污染地方法或措施也不断完善，并形成了与室外空气污 染控制相关地产业。 室内空气质量问题可以追溯到远古时代，以原始人类将火种引入洞穴，引 起洞穴烟尘污染为标志。采用科学的办法对待室内空气问题地历史至少可以追 溯到2 0 世纪上半叶，1 9 3 9 年美国成立了工业卫生协会( a i h a ) ，这标志着生长 环境对人体健康地影响已受到社会关注。对非生产场所，如住宅、办公室、会 议室、教室、医院、旅馆、图书馆、候车室等室内空气地关注始于2 0 世纪6 0 年代地北欧和北美，正是那个时期提出了室内空气质量的概念( 队q ) 的概念。 当时，促使人们关注室内空气质量问题的主要原因有两个：一是随着环境保护 工作的开展和环境科学的发展，人们的环境意识不断加强；二是空调开始普及， 为了节省能源，建筑物密闭程度不断提高，门窗开启时间越来越短。同时各种 化学制品也开始涌入室内，导致室内化学污染物浓度提高，于是长期在室内滞 3 第1 章绪论 留的人群常常感到不适。 围绕室内空气质量的系统研究最初主要着眼于室内与室外空气质量的关 系，以及室内空气污染物对人体健康的影响。1 9 6 5 年，荷兰学者b i s e s t e k e r 等进 行了世界上第一个系统、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 o z 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、抽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。这一研究表明室内与室外空气质量存在显著的差异， 并且揭示室内空气质量对人体健康的影响可能超过室外。随后，关于室内与室 外空气质量关系的研究一直未停止过，而且涉及面越来越宽。通过这些研究， 人们对各种条件下，不同污染物的室内与室外关系有了全面的认识，并建立了 一系列室内与室外空气质量关系的模型。 2 0 世纪6 0 年代开始关于室内空气污染健康效应的研究主要集中在各种人类 活动引起的呼吸性健康疾病。同一时期，国外大规模出现装修热。北欧、美国 和其他国家先后开始大量使用甲醛制品，如用醛树脂和酚醛树脂作原料制成胶 粘剂。墙缝填充剂和多种人造板材等。其中甲醛泡沫树脂隔热材料在那个时期 曾被大量用于构建房屋，特别是移动住房。于是，大量甲醛释放到室内，很多 居住者出现了急性刺激和急性中毒症状，甚至引起中毒性肝炎或者是过敏性紫 癫。这些问题在当时的社会上引起了很大的震动。于是，工业卫生、环境保护、 化学化工和建筑装潢等专业的工作人员围绕着甲醛污染问题，相继开展了环境 监测、流行病学调查、临床观察、毒理实验、工艺改革及相应的实际工作和科 学研究。 加世纪8 0 年代美国e p a 的总暴露量评价方法学研究( a m ) 提供了一个 全面评价室内和室外暴露对人体总暴露贡献的模型。这个研究得到了一个令人 吃惊的结论：对于挥发性有机化合物来说，通常情况下，室内污染源对人体总 暴露的贡献远远高于室外工业污染源。 随着对室内空气污染问题认识的不断深化，室内环境作为卫生和环境科学 的重要组成部分越来越受到重视。一批专门从事室内环境检测、宣传教育、学 术研究和学术交流、咨询和评估的机构开始形成。如美国工业卫生协会( a i h a ) 专门设立了室内环境质量( i e 0 ) 委员会。“国际室内空气质量与气候协会 ( i s i a q ) ”、“美国绿色建筑委员会( u s g b c ) ”和“室内空气质量协会( i a q a ) ” 也与1 9 9 2 年、1 9 9 3 年和1 9 9 5 年相继创立。就连北大西洋公约组织研究和教育 第1 章绪论 培训计划，每年都要在缔约国开展室内环境方面的培训工作。 与此同时，室内空气质量的管理机构也开始在发达国家和地区形成，如美 国环保局于1 9 8 8 年在其空气与辐射司下设立空气质量( 队q ) 程序办公室。1 9 9 5 年又与较早设立的氡分部合并成立了室内环境处，并附设了两个与室内环境相 关的国家实验室，在相关部门设立了室内环境的监管、执法机构。如今，美国 的学校里都设有室内环境协调员，管理和监督室内环境质量的监测和控制。法 国政府也于1 9 9 9 年底成立了国家室内空气监测站，并从2 0 0 1 年开始，每年在 全国选择1 0 0 0 个监测点，对典型室内场所的氡、铅霉菌、过敏源、v o c s 、人 造矿物纤维、杀虫剂及烟草烟雾等1 0 多种有害物质进行检测，并向公众通报检 测结果。我国的香港特别行政区也于1 9 8 8 年在其环境署内设立了室内环境主管 部门，并于1 9 9 9 年公布了楼宇的i a q 指南。在室内环境管理机构的指导下，室 内环境立法也开始进行，到目前为止，欧美各发达国家，亚洲的日本、韩国和 我国的香港地区，以及世界卫生组织已建立比较完善的室内环境法规。 日本对室内化学物质污染以及化学物质对人体的毒害性研究开展较早，且 处于世界领先水平。在日本东北大学吉野博教授等人的带领下，日本已经对仙 台、宫城等城市几百户住宅进行了室内污染的调查及实测，并进行了相关因素 分析。下表反映了两城市室内污染的水平。可见在所调查的住宅中，室内空气 品质不容乐观，三项接收测试的污染物平均值均大于日本卫生组织的浓度限值。 污染物浓度的最大值甚至是限值的好几倍，对人体的危害十分巨大。 表1 1 日本两城市室内污染物的对比 甲醛 苯 t v o c 最大平均中值最大平均中值最大值平均中值 值值值值 ( p p m ) 值 ( p 呻)( 咖)( p 自庙)( p p m )( u 一)( u 矗) ( p 一一) ( 一) 仙台0 4 2 40 1 2 80 1 0 62 5 3 02 1 63 41 1 4 0 01 7 5 27 8 4 宫城0 4 10 1 20 1 1加2 25 8 93 3 37 5 0 6 26 8 9 34 1 2 7 日本除了对室内空气环境中的化学污染物进行实测外，还进行了个人暴露 量的调查。研究者在测试人群的身上安装小型的采样试剂，2 4 小时进行跟踪采 样，然后收集试剂进行分析。在日本仙台6 0 位受测人员的分析结果如下图所示。 从该图可以看出，个人暴露量的值往往都大于室内、外空气中的平均值，主要 5 第1 章绪论 原因是个人暴露量除了室内、外浓度的加权平均外，有时还包括与污染源的短 时间接触引起的暴露量的上升。 浓 度 ： 謦 ? 1 2 2 国内研究的现状 图1 3 个人暴露量示意图 我国最初大规模出现室内空气污染是在2 0 世纪8 0 年代。为了改善城镇居 民居住条件，各地大规模建造单元式居民楼，装空调的也为数不少。在居住条 件大幅度改善的同时，室内空气品质却不断恶化。 较之国外，我国研究室内空气品质起步较晚，我国从事住宅室内空气污染 的研究始予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， 出发点室研究室内通风，并针对二氧化碳等室内空气污染物。到1 9 8 0 年，中国 预防医学科学院何兴舟研究员所领导的环境流行病研究室开始了云南宣威地区 农村室内燃料燃烧与癌症并发率关系的研究，这是我国较早的室内空气污染与 健康关系的研究。同年，武汉市卫生防疫站的杨旭医师在城区开展了是那空气 污染的研究工作。1 9 8 4 年，在全国防疫站系统开展了大量的室内空气污染调查 工作。最为突出的是1 9 8 8 1 9 9 0 年间中国预防医学科学院秦钰慧研究员所领导 的中国五城市室内空气污染与健康关系的调查研究，研究历时两年，空气污染 物包括p 、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等等；人群包括小学生、中学生、 社会居民：健康指标包括：肺功能，碳氧血红蛋白等，文章多次在国际会议上 6 第1 章绪论 发表，特别是在芬兰赫尔辛基大会时作过报告，是那次千人会议上的重要发言。 至此，我国的室内空气污染研究还是集中在燃料上。 到了9 0 年代，随着人们生活水平的提高，引起居室室内空气污染最主要的 原因是由于不良装修，即在装修过程中使用了大量有害物质如甲醛、挥发性有 机物等一些装饰材料。而传统的室内污染物，如s 0 2 、c o 、c 0 2 、n o x 等由于 抽油烟机的广泛采用和燃料结构的变化，对室内空气的污染程度已大大降低。 1 9 9 3 年杨旭副主任医师首先开始了建筑物装饰材料的污染研究。1 9 9 5 年秦钰慧 研究员组织“室内化学品与健康关系”的研究，室内空气质量和装饰建材研究 是其重要的方面。以此着手制定我国室内空气标准。此后中国预防医学科学院 数次举办过关于室内空气质量研讨会，国家环境保护总局于2 0 0 0 年8 9 月召 开“室内空气质量相关法规及污染控制技术培训班”，2 0 0 1 年5 月，中国科学协 会过程学会联合举办了“全国室内环境质量研讨会”。 目前国内室内空气污染研究最主要的包括两个方面。一是制定全面科学的 室内空气质量标准。由于我国室内空气污染问题只是近十几年才出现，人们强 烈意识到室内空气污染的问题并引起全社会广泛的关注才刚刚是近几年的事。 国家还没制定全面的法律、法规。我国参与室内空气污染问题管理的政府机构 包括卫生部、国家质量监督检验检疫总局、建材局和建设部，国家环保总局虽 然没有具体参与室内空气质量的管理工作，但确切地说早在1 9 9 4 年就参与了相 关工作。我国标准地制定缺乏基础研究的支持，标准的制定，尤其是室内空气 质量标准的制定，直接关系到人体健康，需要毒理学实验结果作依据，并且要 进行卫生学的分析和评价，这样的工作不是一个检测机构就能够完成的。目前， 我国颁发的室内空气品质的法规有室内装饰装修材料有害物质限量，民用 建筑工程室内环境污染控制规范g b 5 0 3 2 5 2 0 0 1 ，室内空气质量标准 g b l 8 8 8 3 2 0 0 2 ) ) 等，逐步开展了有关建筑和装饰材料中v o c 的释放及其所导致 室内污染的研究工作；二是污染源控制，这是我国目前室内空气污染研究的一 个热点问题。消除污染根本方法是消灭污染源，如对能产生甲醛的? 醛泡沫塑 料和产生石棉粉尘的石棉等建筑材料停止使用等措施无疑是有效的，但这必须 有相应的法规来保证。一方面，用通过立法在生产过程中尽量控制这些建筑材 料的污染物含量，使得有害物质含量低的产品进入市场；另一方面，需要对室 内究竟有哪些污染源，这些污染源可能产生什么样的污染物以及这些污染物的 释放特征进行研究，这样就可以在装修过程中对有可能造成室内空气污染源进 7 第1 章绪论 行控制。污染源的研究以人工环境气候箱的模拟研究为主要手段，通过考察一 些环境因子，如温度、湿度、空气更新速率等对污染物浓度分布的影响，模拟 释放过程，建立数学模型及评价系统。扩散模型是最常用的方法，目前已将污 染物在材料内部的扩散过程及在表层的解析过程结合起来。国内利用人工环境 气候箱对板材中的甲醛、油漆、涂料中的可挥发性有机物的释放特征已经进行 了比较广泛的研究，但这些还远远不够。 表1 2 民用建筑工程室内环境污染物浓度限量 污染物i 类民用建筑工程类民用建筑工程 氡( b q m 3 ) 2 0 04 0 0 游离甲醛( m g m 3 ) o 0 80 1 2 苯( m 咖3 ) 0 0 90 0 9 氨( m g l 确 o 20 5 t v o c ( m # m 3 ) o 5o 6 注：表中污染物浓度限量除氡外均应毗同步测定的室外空气相应值为空白值。 i 类民用建筑工程：住宅，医院，老年建筑，幼儿园，学校教室等。 i i 类民用建筑工程：办公楼，商店，旅馆，文化娱乐场所，书店，图书馆，展览馆，体育馆，公共交 通等候室。餐厅，理发店等。 1 2 3 室内空气污染数学模式的探讨 与大气监测不同，在室内进行长期定点监测几乎是不可能的。因为监测工 作干扰了被监测家庭的正常生活，而且监测仪器体积大，携带不便，自动化程 度低，噪声大，造成很多不便。七十年代中期，国外提出用数学模式推算室内 空气污染浓度，其中有些模式经过验证，其推算浓度与实测浓度之间具有很好 的相关性。 国外研究的室内空气污染模式主要分为两大类，一类是采用质量平衡理论 模式；另一类是经验模式。理论模式适用面较广，但需要较多的参数，其中有 些参数不易得到，经验模式是以实测值进行回! 日分析得到的，但适用面较窄。 d o c k c r y 和s 1 ) e n g l e r 提出的质量平衡守恒模式为： d q = ( 1 一f ) q c o d t - - q c a d t - - k q d t _ f - s d t ( 1 1 ) 经简化后，得出以下近似模式 c i - 一p a c o ( a + k ) + s v ( a + k ) ( 1 2 ) 其中q 一室内污染物质量( 1 lg ) 8 第1 章绪论 f 室外空气进入室内时污染物过滤率 p 一( i - f ) 室外空气进入室内时污染物渗透率 q 进入和流出室内的空气i ( m 3 h ) v - 室内体积( m 3 ) t - 时间( h ) k - 衰减率( 1 肿 n 一通风率，亦称换气次数( a c i j ) , d = q v & 室内污染源排放强度( 1 lg a a ) c 0 - - 室外大气浓度( ug m b c - 室内空气浓度( i ig m 3 ) 式中衰减率k 需通过实验得出，而k 值和各种建筑材料，地毯等有关，不 同的材料k 值不同。再假设k 亦可忽略不计，则式( 2 ) 为： c i = p c o + s q ( 1 3 ) 从式( 3 ) 中可明确地看到，影响室内空气污染的因素取决于三个部分。第 一是室外空气中污染物的渗透，即p c o ，这部分可理解为室内无污染源时地本底 值，即回归模式中的截距。第二是i q ，室内换气量地倒数，可把这部分看作回 归模式中地斜率，换气量大，室内污染物浓度下降也明显。换气量小，则反之。 第三是s ，室内污染源排风强度，可看作回归模式中的自变量，室内污染物排放 越多，浓度就越高。 除以上三个因素外，污染物在室内的衰减率也是影响室内空气污染浓度的 一个因素，在模式中应加以考虑。 式( 3 ) 第一部分中的p ，可通过大量的室内外同步监测( 室内无任何污染 源产生) ，计算室内外的比值获得，c d 可从室外大气监测点获得。由于室外空气 渗入室内是每时每刻都在进行，同时进入室内的污染物也每时每刻都有衰减发 生，因此通过实测而得出的p 值已包含有k ，这里的p 与( 1 一f ) 在含义上已 有区别。国外由于大量使用机械通风，f 主要是指机械通风的过滤效率。我国民 用住宅基本上都是自然通风，几乎不存在过滤效率。这里可近似把衰减率看作f ， 当室内处于良好的自然通风条件下，衰减率可能很小，p 接近于1 。 第二部分的q 和第三部分的s 是通过推算得到的，因此需考虑衰减率。s q 为室 内产生的污染物浓度，单位为ug m 3 。这些污染物浓度随着时间的延续而变化， 由于物理和化学作用，浓度逐渐衰减，其衰减状况呈指数曲线： 第1 章绪论 y = a i e “ ( 1 4 ) 式中：y 一某时间室内浓度 a i 一截距 k - - 衰减常数 t 时间 当截距a i 不同时，衰减常数k 会有一定的变化，但变化幅度很小，因此可 近似把k 看作一个常数，k 值可通过实验获得。 设截距a l 为s q ，则考虑了室内产生的污染物浓度的衰减率后，提出的室内 污染物数学模式为： c i = p c o + s ek t q ( 1 5 ) 式中：k - 衰减常数 t 一时间( h ) 式( 5 ) 中衰减常数k 实际上是模式后一部分中室内产生的污染物浓度的衰 减斜率。由于模式中平均排污强度s 和通风量q 都是以小时为单位。因此时间t 也可给予相对故定值。t = 0 时，衰减还没有开始，t = l 时，室内污染物浓度已衰 减到1 小时中的最低值，因此可取中间值0 5 小时。 室内空气污染数学模式具有多种用途，( 1 ) 可用于流行病学调查中估计人 们对室内空气污染物的接触量。( 2 ) 可增进对室内空气污染过程的具体了解，( 3 ) 可以模拟进入参数改变后的效应。用数学模式推算室内空气污染浓度，得到的 结果是平均浓度。根据所给参数的含义，可以是日平均浓度，月平均浓度，甚 至是年平均浓度。但室内空气实际污染状况是动态变化的。通风条件的改变， 尤其是污染源排污情况的改变，都可使室内污染浓度有较大的起伏，这种变化 规律只能通过实测得到。有些污染物对人体健康地危害不但与其平均浓度有关， 而且也与瞬间的峰值浓度有关，这种峰值浓度通过现有的室内空气污染数学模 式不易得到。因此，数学模式和实测两种方法可互为补充。积累大量的实测浓 度，既可验证浓度数学模式的准确性，又可修正某些参数提供必要的依据，使 之更为完善。 1 3 论文的构成及框架 1 0 第1 章绪论 1 3 1 论文的研究内容 本论文的主要内容可以分为两部分：第一部分，以上海市在4 0 户住宅为调 查对象，进行现场污染物浓度实测及问卷调查，在此基础上对上海市住宅室内 低浓度化学污染进行现状分析，得出目前上海市住宅室内空气污染的一般情况。 并进行室内污染相关因素分析，得出污染情况与装修时间、费用、生活习惯等 因素的关系，寻找影响室内空气品质的主要因素，通过污染物浓度变化，掌握 释放规律等。同时，在4 0 户住宅中选取了1 3 户进行住宅气密性的实测，了解 目前上海市住宅的气密性水平，为下一步建立上海市住宅典型模型提供依据。 第二部分，进行室内化学物质污染的对策分析，常见的方法是污染源控制，通 风稀释以及净化，在目前的条件下进行通风稀释是最经济有效的方式。以实测 住宅为基础，建立上海市住宅的典型模型，用c o m i s 多区域软件进行数值模拟， 得出不同的开口部、气密性状况等条件下室内气流及污染物的分布情况，得出 适合上海住宅及气候条件的最适宜的通风方式。 该课题的开展对于了解目前上海市新建住宅室内空气品质的现状，规范上 海市建筑及装修行业，对住宅用机械通风系统的开发，为住户提高最佳的装修 时间及安全入住时间等具有重要指导意义，同时对我国其他城市同类住宅室内 污染的预测与评价也提供了理论依据。 本文的研究工作主要包括： ( 1 ) 对上海市4 0 户新建住宅( 入住时间在两年以内) 进行了室内污染物浓 度的现场实测( 主要是甲醛、苯、t v o c 三项) ，并对实测住宅的住户 进行问卷调查。 ( 2 ) 分析实测数据，得出目前上海市住宅室内污染的水平，并进行相关因素 分析。得出污染物浓度与相关因素的关系。 ( 3 ) 对1 3 户住宅进行了气密性测试，了解上海新建住宅的气密性水平，为 建立上海市住宅典型模型提供依据。 ( 4 ) 分析污染对策，在目前的技术水平下，污染源控制，通风稀释，室内净 化是最常见的措施，其中通风是最经济有效的措施。 ( 5 ) 建立上海市住宅的典型模型，利用c o m i s 多区域软件模拟不同气密性 状况、机械通风对室内气流及污染物分布情况的影响。 第1 章绪论 1 3 2 论文的框架结构 圈1 4 论文框架 1 2 第1 章绪论 第一章：绪论。论述本文的研究背景、目的及主要内容，综述国内外的研 究现状，分析论文结构。 第二章：上海市住宅室内污染物浓度调查与分析。根据问卷调查以及现场 实测的结果，分析目前上海市住宅室内污染的现状，分析污染物浓度与相关因 素的分析影响。 第三章：在进行室内污染物实测的同时，选取1 3 户具有代表性的住宅进行 住宅气密性能的测定，分析目前上海市住宅的气密性程度，并进行相关影响因 素的分析 第四章：住宅多区域模型通风及污染物浓度数值模拟，本章以实测住宅为 原型建立标准住宅计算模型，利用c o m i s 软件对住宅气密性，机械通风情况等 因素进行模拟，考察上述因素对住宅室内污染物以及通风状况的影响。 第五章：结论与展望。 1 3 第2 章上海市住宅室内污染物浓度调查与分析 第二章上海市住宅室内污染物浓度调查与分析 近年来，随着人们生活水平的提高和住房制度的改革，住房私有化进程不 断加快，购房成为城市居民生活中的头等大事。截至2 0 0 0 年底，全国人均住宅 面积( 建筑面积) 从1 9 8 0 年的7 2 m 2 上升到2 0 4 m 2 ，到2 0 1 0 年底还将达到人均 住宅面积( 建筑面积) 2 5 m 2 的目标。上海市作为一个国际大都市，是华东地区 的经济、文化交流中心，常住人口超过1 7 0 0 万，流动人口超过5 0 0 万，其城市 住宅的发展规模相当巨大。 伴随着房地产的不断升温，住宅装修成为人民群众的消费热点，据统计， 2 0 0 1 年全国建筑装饰工程实现总产值6 6 0 0 亿元，其中家庭住宅装饰工程实现总 产值3 6 0 0 亿元。然后，由于建筑装修材料的大量使用，或者施工过程控制不严， 以及住宅密闭程度的不断提高，使得室内空气质量有恶化趋势，严重危害了人 民群众的身体健康。 目前，上海市商品房绝大部分以毛坯房形式出售，由购房者自行选择装修 工程队进行室内装修。很多不具备专业知识的房主自行购买装饰装修材料，由 装修引起的室内空气污染问题也越来越多。 本文旨在通过对室内装修情况及室内空气污染情况的调查，得出目前上海 市新建住宅的污染水平，探讨室内装修影响室内空气品质的主要因素，并对污 染的浓度变化进行规律总结，为室内空气品质评价及室内空气污染控制提供依 据。 在室内空气品质评价中，化学污染物占据重要得地位。其原因还在于：1 、 室内化学污染问题已成为现代建筑的主要污染问题。现代建筑装饰材料、家具、 室内日用消费品的使用，致使室内化学污染的比重远超过过去。2 、化学污染种 类繁多。室内空气中的化学污染物包括无机其他和有机气体。特别是现代新型 建筑装饰、材料在建筑物内的广泛使用，使室内有机化合物的种类和强度急剧 膨胀。据报道，现已经从室内空气中能够鉴别出9 0 0 多种有机化合物，其中2 0 多种为致癌或致突变物。3 、影响大。如此众多的化学污染对人体的身心健康产 生重大的影响，包括对感觉器官的不良刺激( 如气味，眼睛，呼吸道粘膜的刺 激等) 肌体机能的影响，甚至致病。4 、控制难。同粒子型污染物、细菌等微生 第2 章上海市住宅室内污染物浓度调查与分析 物的控制技术相比，控制手段有限。特别是在舒适性空调方面目前还没有有效 的净化手段，仍沿用新风的稀释作用，效果很不理想。 2 1 室内空气中主要污染物的来源及危害 本论文选取在室内污染情况中最严重、且最具代表性的污染物甲醛、苯、 挥发性有机化合物( t v o c ) 作为研究的指标。 2 1 1 甲醛 甲醛，分子式为h c h o ，无色气体，分子量为3 0 0 3 ，气体的相对密度为1 0 6 7 ( 空气中) ，液体的相对水的密度为0 8 1 5 ( - - 2 0 ) ，熔点- - 9 2 ，沸点一1 9 5 ，易溶于水和乙醇。水溶液的含量最高可达5 5 。 1 毒理学依据 甲醛对皮肤和粘膜有强烈的刺激作用，可使细胞中的蛋白质凝固变性，抑 制一切细胞机能，由于甲醛在体内生成甲醛而对视丘及视网膜有较强的损害作 用。 甲醛对人眼的刺激阈可低至0 6 1 2 m g m 3 ，嗅觉阈0 0 3 0 6 m g m 3 。 2 流行病学调查 根据大量文献记载，甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、 过敏、肺功能异常，肝功能异常及免疫功能异常等方面，而个体差异很大。大 多数报道其作用含量均在0 1 2 m g m 3 以上。个别报道其作用含量在o 0 6 0 0 7 m g m 3 时，儿童发生气喘。 3 目前国内污染水平 国内的现场调研选择了北京、辽宁、山东、上海等四个省市，代表了我国 南北方不同地区，在冬夏两季进行了不同暴露期限、不同时间、不同环境的环 境监测，共取得有效数据7 4 3 个，经统计学处理发现，室内装饰5 个月，甲醛 的含量可低于0 1 m g m 3 ；装饰7 个月后，甲醛的含量可降至0 0 8 m g m 3 以下。通 过询问，一般反应在0 1 m g m 3 时，没有感到任何刺激，也嗅不到甲醛气味。 4 室内空气中甲醛的主要来源 ( 1 ) 用作室内装饰的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等人造板 第2 章上海市住宅室内污染物浓度调查与分析 材，因为甲醛胶具有较强的粘合性，还具有加强板材的硬度及防虫、防腐的功 能，所以目前生产人造板使用的胶粘剂是以甲醛为主要成分的酚醛树脂，板材 中残留的和未参与反应的甲醛会逐渐向周围环境释放，是形成室内空气中甲醛 的主体； ( 2 ) 用人造板制造家具，一些厂家为了追求利润，使用不合格的板材，在 粘接贴面材