建筑环境与能源测试技术 第4版 课件 第5、6章 空气环境中有害物质测量、建筑声环境参数测量

第5章

空气环境中有害物质测量Measurementofharmfulsubstancesintheairenvironment引言：为什么要研究建筑的空气环境?关键事实现代人的一生中

90%以上

的时间是在室内度过的室内污染物种类更丰富，有害物浓度通常

高于室外2013年，世界卫生组织首次指认

大气污染对人类致癌能源危机导致建筑物更加密封，进一步加剧了室内污染物的聚集室内主要污染源建筑材料和制品家具和装饰材料日常消耗品烹饪和供暖吸烟等人类活动室内空气污染现状室内空气污染已经成为全球第一号影响健康的问题。根据世界卫生组织报告：全球现状全球每年约

430万人

死于室内空气污染室内空气污染导致的疾病负担占全球疾病总负担的2.7%在发展中国家，室内空气污染是导致死亡的主要环境因素之一中国现状中国室内空气污染问题尤为突出，尤其是新装修房屋甲醛、苯系物、TVOC等污染物超标现象普遍随着生活水平提高，室内装修档次提升，污染源增多公众对室内空气质量关注度日益提高室内空气污染来源比例空气中主要有害物质分类根据形态和特性的分类空气中的有害物质，根据其形态和特性的不同，可以分为以下几类：类别主要物质特性主要来源粉尘类扬起的尘土、炭粒等固态颗粒，易沉降室外扬尘、燃烧金属尘类铁、铝等微小颗粒物密度大，有金属特性工业加工、磨损湿雾类油雾、酸雾等液态颗粒，可凝结工业生产、化学反应细菌类致病病菌等生物性，可繁殖人体、动物、土壤有害气体类甲醛、一氧化碳、硫化氢等气态，扩散快燃烧、化工、装修放射性核素类氡及其子体等放射性，半衰期长土壤、建材重要提示:室内空气中往往多种污染物共存，它们之间可能产生协同作用，使危害加剧。因此，综合评估室内空气质量非常重要。学习目标空气环境是人类最基本的生存环境，其有害物对人类的影响巨大。本章内容不仅介绍了相应的专业规范和行业标准，更详细介绍各有害物的影响、测量的方法和原理。通过学习，可有效培养学生良好的生活习惯及技术设计/开发能力。提高学生的工程服务意识。学习要求建筑环境中空气的成分很多，难以具体区分，本章仅从人类健康的角度出发，详细介绍了空气中有害物质（甲醛、挥发性有机化合物、可吸入颗粒物、菌落数、氡、一氧化碳和二氧化碳等）的测量，要求了解有害物常用采样和分析方法，每种有害物的测量原理、测量方法、测量步骤和测量常用仪表。重点难点重点：甲醛和挥发性有机化合物（VOCs）的测量。难点：有害物的采样与分析方法及环境实验舱的结构和实验原理。本章导航目录CONTENTS01有害物常用采样方法02甲醛的测量03挥发性有机化合物（VOCs）的测量04空气中可吸入颗粒物浓度的测量05室内空气中菌落总数的测量06室内放射性物质——氡的测量07一氧化碳和二氧化碳的测量常用采样和分析方法污染物特点:

种类多、浓度低、环境变化大直接测定仪器少→采样+理化分析是关键采样正确性决定结果可靠性根据污染物状态、浓度、性质选择方法重点:采样方法不正确→再精确的分析也无意义气体有害物采样方法：直接取样法，有动力浓缩采样法，被动式采样法直接取样：注射器、塑料袋、固定容器注射器(100mL)4h内分析，抽洗3-5次塑料袋：不反应、不吸附、不渗漏真空采气瓶/采气管

重点：直接取样瞬时/短时间平均浓度1）直接取样法优点:快速简便,无需吸收液缺点:灵敏度低,不适合低浓度常用采样和分析方法2）有动力浓缩采样法抽气泵+收集器(吸收液/填充柱)溶液吸收法、填充柱采样、低温冷凝适用于μg/m³~mg/m³级有动力空气采样装置：吸收管、流量计、泵

重点：

将大量空气浓缩至满足分析灵敏度有动力浓缩采样法常分为溶液吸收法、填充柱采样法和低温冷凝法等有动力空气采样装置1—吸收管；2—滤水阱；3—流量计；4—流量调节阀；5—抽气泵；6—稳流器；7—电动机；8—电源；9—定时器用一个抽气泵,将空气样品通过收集器中的吸收介质,使气体有害物浓缩在吸收介质中,而达到浓缩采样的目的。优点:

灵敏度高,可长时间采样

缺点:

需要采样泵,操作复杂常用采样和分析方法3）被动式采样法气体分子扩散/渗透原理无需电源、轻便(徽章大小)佩戴用于个体暴露量监测结构：壳体、扩散层、吸收层70年代后迅速发展，环境卫生监测

重点：

特别适用于大面积室内污染调查被动式采样器的结构1—前盖；2—硅橡胶密封圈；3—核孔滤膜；4—涤纶纱网（70目）；5—压环；6—吸收层；7—托板；8—底座是基于气体分子扩散或渗透原理采集空气中气态或蒸气态污染物的一种采样方法。优点:无需动力,体积小,方便携带

缺点:采样速率受环境影响大常用采样和分析方法1）沉降法气溶胶中颗粒物采样方法：方法很多,最基本的方法是沉降法、滤料法和光散射法。沉降法包括自然沉降和静电沉降两种采样方法。自然沉降法。自然沉降法是利用颗粒物受重力场作用,沉降在一个敞开的容器中,采集的是较大粒径(>30μm)的颗粒物。自然沉降法主要用于测定室外大气降尘,室内测定很少使用。静电沉降法。空气样品通过12000~20000V电场时,由电晕放电产生的离子附着在气溶胶的颗粒上,使颗粒带电。带电粒子在电场作用下,沉降在极性相反的收集极上。此法收集效率高,阻力小。采样后,取下收集极上的表面沉降物质供分析用2）滤料法将滤料(滤纸或滤膜)放在采样夹上,用抽气泵通过滤料抽入空气,空气中的悬浮颗粒物质就被阻留在滤料上,分析滤料上被浓缩的颗粒物的含量,再除以采样体积,即可计算出空气中颗粒物浓度。滤料采样装置示意图

用滤料采集空气中颗粒物质,不仅靠直接阻挡作用,还有惯性沉降、扩散沉降和静电吸引等作用。常用采样和分析方法建筑材料中有害物采样方法：主要方法：环境试验舱法。卫生部《木质板材中甲醛的卫生规范》和国家标准GB18580-2001都把环境试验舱法作为室内装修用人造板产品甲醛释放量检测的仲裁方法。环境试验舱是由化学惰性材料制成的密闭舱体、温度和湿度控制与测量系统、清洁空气供给系统、流量控制与测量系统、标准气加入口和流出气采样测量系统组成（如图所示）。将待测材料放入舱内，控制一定的温度、湿度和空气交换率，材料中挥发性化合物将释放到舱内，并且在材料和舱内空气间达到平衡。

环境试验舱组成图1—空气压缩；2—过滤净化器；3—稳压阀；4—压力表；5—流量调节阀；6—流量计；7—纯水瓶；8—过滤器；9—毛细管；10—蒸发混合器；11—预热管；12—电机；13—入口孔管；14—样品架；15—样品；16—测试室；17—出口多支管；18—电源；19—温度控制；20—染毒室采样空气体积的测量及流量计空气属于流体，其体积的测量及所用的仪器仪表可依据第3章的内容执行。用于空气采样的流量计常见的有皂膜流量计、孔口流量计、转子流量计等。注意：采样时,要记录当时的气温和大气压力,将采样体积换算成标准状况下的采样体积采样效率及其评价方法采样效率是指在规定的采样条件(如采样流量、气体浓度、采样时间等)下所采集到的量占总量的百分数。采样效率评价方法一般与有害物在空气中的存在状态有很大关系,不同的存在状态有不同的评价方法。1评价采集气态和蒸汽态污染物的方法采集气态和蒸汽态的污染物常用溶液吸收法和填充柱采样法。评价这些采样方法的效率有绝对比较法和相对比较法两种。（1）绝对比较法精确配制一个已知浓度的标准气体，然后用所选用的采样方法采集标准气体，测定其浓度，比较实测浓度C和配气浓度Cs，采样效率R为：（2）相对比较法

配制一个恒定浓度的气体，而其浓度不一定要求已知。然后用2个或3个采样管串联起来采样，分别分析各管的含量，计算第1管含量占各管总量的百分数，采样效率为：采样效率及其评价方法2评价采集气溶胶的方法采集气溶胶常用滤料采样法。采集气溶胶的效率有两种表示方法。一种是颗粒采样效率，就是所采集到的气溶胶颗粒数目占总的颗粒数目的百分数。另一种是质量采样效率，就是所采集到的气溶胶质量数占总的质量的百分数。只有当气溶胶全部颗粒大小完全相同时，这两种表示方法才能一致。但是，实际上这种情况是不存在的。3评价采集气态和气溶胶共存状态的物质的方法对于气态和气溶胶共存的物质的采样更为复杂,评价其采样效率时,这两种状态都应加以考虑,以求其总的采样效率。现场采样技术要求布点要求01采样环境：采样环境对于有害物的浓度有很大的影响采样布点原则：采样点的选择应遵循三个原则：代表性、可比性、可行性

采样布点方法：四个因素：采样点的数量、采样点的分布、采样点的高度、室外对照采样点的设置。采样时间和频率02规定：年平均浓度至少采样3个月，日平均浓度至少采样18小时，8小时平均浓度至少采样6小时，1小时平均浓度至少采样45分钟，采样时间应涵盖通风最差的时间段。03采样方法为了节约采样费用，有害物采样可以先用筛选法采样：采样前关闭门窗12小时，采样时关闭门窗，至少采样45分钟。当采用筛选法采样达不到标准要求时，就必须按累积法（按年平均、日平均、8小时平均值）的要求采样。04采样的质量保证措施（1）气密性检查

（2）流量校准

（3）空白检验

（4）检验和标定（5）体积换算（6）平行采样现场采样技术要求样品的分析和结果整理05在现场正确地采集了有害物的样品后，需在实验室中对有害物样品进行物理或化学分析，确定样品中有害物的含量，进而计算出采样地点有害物的浓度。测试结果用平均值表示。各评价指标平均值符合标准值要求时,说明采样点室内空气品质(质量)达标。如果有一项未达标则应视为该采样点室内空气品质不达标。目录CONTENTS01有害物常用采样方法02甲醛的测量03挥发性有机化合物（VOCs）的测量04空气中可吸入颗粒物浓度的测量05室内空气中菌落总数的测量06室内放射性物质——氡的测量07一氧化碳和二氧化碳的测量甲醛的测量甲醛的定义及室内的主要来源常用仪器甲醛对人体的危害及室内的允许标准甲醛的测量方法主要内容甲醛的定义及室内的主要来源定义

甲醛（Formadehyde）又名蚁醛，化学分子式为HCHO。挥发性有机化合物原生毒素，无色、具有强烈的刺激性气味，易溶于水、醇、醚，其35%~40%的水溶液称为“福尔马林”，此溶液的沸点为19.5℃，在室温时极易挥发，遇热时其挥发速度更快。空气中甲醛的年平均浓度大约为0.005mg/m3~0.01mg/m3。

装饰用的各类脲醛树脂胶人造板：胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等；含有甲醛成分并有可能向外界散发的各类装饰材料：贴墙布，贴墙纸，油漆、涂料、粘合剂、尿素—甲醛泡沫绝缘材料（UFFI）和塑料地板等；有可能散发甲醛的室内陈列及装饰用品：家具、化纤地毯和泡沫塑料等；燃烧后会散发甲醛的某些材料：家用燃料、香烟及一些有机材料；各种生活用品：化妆品、清洁剂、防腐剂、油墨、纺织纤维等。

室内的主要来源人造板是目前我国室内空气中甲醛的主要来源甲醛对人体的危害及室内的允许标准危害

刺激作用：浓度0.1mg/m3有异味影响；0.5mg/m3以上刺激粘膜(眼、呼吸道等)，产生变态反应(眼红、流泪、咽干等)、恶心、胸闷等；6.5mg/m3以上引起肺炎、肺水肿，甚至导致死亡。毒性作用：对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害。致癌作用：有致畸、致癌作用室内允许标准

甲醛在室内浓度的变化，主要与污染源的释放量和释放规律有关，也与使用期限、室内温度、湿度以及通风程度等因素有关。其中，温度和通风的影响最大。最新的《室内空气质量标准》GB/T18883-2002规定：1小时测量平均值不得超过0.10mg/m3。甲醛的测量方法：酚试剂比色法原理、采样、测量步骤原理：甲醛与酚试剂反应生成嗪，在高铁离子存在下，嗪与酚试剂的氧化产物生成蓝色化合物，根据颜色深浅，用分光光度法测定。本法检出浓度限为0.1µg/mL（按与吸光度0.02相对应的甲醛含量计），当采样体积为10L时，最低检出浓度为0.01mg/m3。采样：测量时用一个内装5.0mL吸收液的气泡吸收管，以0.5L/min流量，采气10L。步骤：详见教材甲醛浓度计算

C:空气中甲醛浓度(mg/m³)W:样品中甲醛含量(μg)Vn:标准状态下采样体积(L)绘制标准曲线时和样品测定时温差应不超过2℃。标定甲醛时，在摇动下逐滴加入氢氧化钠溶液，至颜色明显减褪。再摇片刻，待褪成淡黄色，放置后应褪至无色。若碱量加入过多，则5mL（1+5）盐酸溶液不足以使溶液酸化。当与二氧化硫共存时，会使结果偏低。二氧化硫产生的干扰，可以在采样时使气体先通过装有硫酸锰滤纸的过滤器，即可排除干扰。

测量时的注意事项甲醛的测量方法：原理、参数、测量步骤原理：甲醛被水吸收，在pH值为6的乙酸-乙酸铵缓冲溶液里，与乙酰丙酮作用，在沸水浴条件下，迅速生成稳定的黄色化合物，在波长413nm处用分光光度法测定。方法：测量时用一个内装5.0mL水及1.0mL乙酰丙酮溶液的气泡吸收管，以0.5L/min的流量采气30L。步骤：详见教材乙酰丙酮分光光度法环境试验舱法测量原理：将待测人造板材放入小型环境试验舱内，在规定的试验条件下，舱内甲醛的释放量可以达到平衡。用甲醛分析仪或其他有效方法测定舱内甲醛浓度，由舱内甲醛浓度可计算出单位面积的板材在单位时间内的平衡释放速率。抽样：抽样方法“按检验方法规定的样品数量在同一地点、同一用途、同一规格的人造板中随机抽取3份样品，并立即用不会吸附或释放甲醛的包装材料将样品密封后待测。在生产企业抽取样品时，必须在生产企业等待出售的成品库内抽取样品。在经销企业抽取样品时，必须在经销现场或经销企业的待售成品库内抽取样品。在施工或使用现场抽取样品时，必须在同一地点、同一用途、同一规格的同一产品中随机抽取。甲醛的测量方法：环境试验舱法分析步骤试验舱的准备和测试条件：在实际测量之前，要进行舱的清洗。先用强碱性清洗剂，然后使用自来水冲洗舱内表面，最后使用去离子水冲洗。将试验舱放在温度可控制的环境中，在测试条件下通入净化处理后的清洁空气。监测舱内空气本底水平，以保证本底甲醛浓度低于分析方法的检出限。将试验舱参数预先调至稳定的测试条件.样品测定：开启试验舱，在上述的条件下，平衡2h，用甲醛分析仪测定舱内甲醛本底浓度。然后放入样板，连续监测舱出气口的甲醛浓度。每日一次，观察板材中甲醛释放量的变化，直到连续4次测量的结果都在平均值的±5％范围内，并未显示出上升和下降的趋势，所得结果即为甲醛释放量测定值（平衡浓度）。通常细木工板和中密度纤维板测量10天，胶合板和覆盖了涂料的胶合板以25天为测量的最后期限。如果舱内甲醛浓度一直下降未达到稳定，则用第25天的测定结果作为稳定状态下的平衡浓度。舱出气口甲醛浓度也可采用其他测定方法，如前面介绍的酚试剂比色法、乙酰丙酮分光光度法还有高效液相色谱法和气相色谱法等，但是每次测定只能采用同一方法。甲醛的测量方法：环境试验舱法计算可用下式计算舱内甲醛平衡释放速率说明检出限：本方法检出限为0.01mg/m3。每个样品必须做平行样，结果用平行样的评价值表示。如果平行样的差异大于平均值的6％，则必须重新测量。判定和复验规则：在随机抽取的3份样品中，任取一份样品按本法测定甲醛含量。如果测定结果达到GB18580-2001规定的要求（≤0.12mg/m3），则再对另外两份样品测定，只要中间一份达不到国家标准的要求，应判定为不合格。

甲醛测量常用仪器：分光光度计

原理：分光光度计都是基于紫外－可见分光光度法(UV)。而紫外－可见分光光度法是选定一定波长的光照射被测物质溶液，测量其吸光度，再依据吸光度计算出被测组分的含量。计算的理论依据是“吸收定律”，它是由朗伯定律和比尔定律结合而成，故又称朗伯－比尔定律：当一束平行单色光通过均匀、非散射的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比，即:

结构：国内外使用的紫外及可见分光光度计种类很多，基本结构原理与部件是类似的。一般主要由五个部分组成，即光源、单色器、吸收池（比色皿）、检测器和信号显示器。甲醛测量常用仪器：分光光度计721型分光光度计751型分光光度计类型:可见分光光度计(360~800nm)光源:钨丝灯光电转换:真空光电管类型:紫外-可见分光光度计(200~1000nm)光源:氢灯(200~320nm),钨丝灯(300~1000nm)单色器:石英棱镜751型老款实物图751型新款实物图挥发性有机化合物（VOCs）的定义与分类挥发性有机化合物（VOCs）是指环境监测中以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物的总称，其中包括含氧烃类和含卤烃类，有碳氢化合物、有机卤化物、有机硫化物、羰基化合物、有机酸和有机过氧化物等。VOCs的沸点一般在50~260℃之间。世界卫生组织(WHO)根据其挥发性把挥发性有机化合物分成四类，VOCs在常温下的主要存在方式为气相，且湿度的变化与室内环境一致。半挥发性有机化合物（SVOCs）与挥发性有机化合物（VOCs）的分类在一定程度上会重复，两者的沸点没有严格的区分界限。

常见种类：

数10种到上百种，主要由脂肪族碳水化合物，芳香族碳水化合物组成。例如酒精类、甲醛、甲苯、四氯化碳等，主要对人体的呼吸器官和神经器官有影响。根据沸点不同可分四种50---100℃VVOC(VeryVOC)100---260℃VOC260---400℃SVOC(Semi-VOC)400℃以上POM目录CONTENTS01有害物常用采样方法02甲醛的测量03挥发性有机化合物（VOCs）的测量04空气中可吸入颗粒物浓度的测量05室内空气中菌落总数的测量06室内放射性物质——氡的测量07一氧化碳和二氧化碳的测量挥发性有机化合物（VOCs）的特点与来源特点单独浓度不高，但多种微量VOC的共同作用不可忽视。长期低剂量释放，对人体危害大。强挥发、特殊气味、有毒。来源：室外:工业排放、汽车尾气室内:装修材料、吸烟、烹饪、家具、各种漆、涂料、胶粘剂、阻燃剂、防水剂、防腐剂、防虫剂

影响室内空气品质的主要是50---100℃的VVOC和100---260℃的VOC

由于VOC种类很多，难以检测和分类，世界卫生组织WHO在1987年给出了一个室内总VOC(TVOC)的含量不能超过300

g/m3的上限值；我国民用建筑工程室内环境指标TVOC指标为500

g/m3

。

疑问：

IAQ差

超标，浓度指标合适吗？室内挥发性有机化合物对人体的危害

急性影响刺激眼鼻喉,致流泪、咳嗽、头晕、头痛慢性影响损害肝脏、神经系统,致免疫力下降致癌性苯等致白血病,部分VOCs致癌VOCs对人体健康影响主要是刺激眼睛和呼吸道，引起皮肤过敏，使人头痛、咽喉痛与乏力等。部分VOCs已经被列为致癌物，如氯乙烯、苯、多环芳烃等。总挥发性有机化合物（TVOCs）在小于0.2mg/m3时，对人体不产生影响，而当浓度超过35mg/m3时可能会导致昏迷、抽筋甚至死亡。即使室内空气中单个VOC含量都远远低于其限制浓度，但由于多种VOCs的混合存在及其相互作用，使危害强度大大增加，所以综合作用是不可忽视的。

挥发性有机化合物的测量方法：气相色谱法测量原理：选择合适的吸附剂（TenaxGC或TenaxTA），用吸附管采集一定体积的空气样品，空气流中的挥发性有机化合物保留在吸附管中。采样后，将吸附管加热，解吸挥发性有机化合物，待测样品随惰性载气进入毛细管气相色谱仪。用保留时间定性，峰高或峰面积定量。适用范围测定范围：适用于浓度范围为0.5

g/m3~100mg/m3之间的空气中VOCS的测定。适用场所：适用于室内外环境和工作场所的空气，也适用于评价小型或大型测试舱室内材料的释放。试剂和材料

分析过程中使用的试剂应为色谱纯；如果为分析纯，需经纯化处理，以保证色谱分析无杂峰。标准VOCS：VOCS作为基准试剂，配成所需浓度的标准溶液或标准气体，采用外标法将其定量注入吸附管。

稀释溶剂：液体外标法所用的稀释溶剂应为色谱纯，在色谱流出曲线中应与待测化合物分离。吸附剂：吸附剂粒径为0.18~0.25mm(60~80目),应在清洁空气中冷却至室温、储存和装管。解吸温度应低于活化温度。由制造商装好的吸附管使用前也需活化处理。

纯氮：99.99%高纯度的氮气.挥发性有机化合物的测量方法：气相色谱法设备和仪器吸附管：外径6.3mm、内径5mm、长90mm内壁抛光的不锈钢管。注射器：可精确读出0.1

L的10

L液体注射器;可精确读出0.1

L的10

L气体注射器;可精确读出0.01mL的1mL气体注射器.采样泵：恒流空气个体采样泵，流量范围0.02~0.5L/min，流量稳定。气相色谱仪：配备氢火焰离子化检测器、质谱检测器或其他合适的检测器。色谱柱为非极性（极性指数小于10）石英毛细管柱。热解吸仪：能对吸附管进行二次热解吸，并将解吸气用惰性气体载带进入气相色谱仪。液体外标法制备标准系列的注射装置

结果计算将采样体积换算成标准状态下的采样体积。空气样品中待测组分的浓度按下式计算。挥发性有机化合物的测量方法：重量法测量原理在规定的加热温度和时间内烘烤涂料样品,称量烘烤前后质量,计算失重和残留物样品的百分数(水性涂料还需减去水量)。通过测定密度,换算出每升样品中含有的挥发物量。简单说：活性炭吸附VOCs,称量质量差计算浓度。适用范围该方法适用于涂料中挥发物和不挥发物含量的测定,但不包括异氰酸酯和不饱和聚酯等反应性树脂。方法特性①重复性。同一操作者在同样的条件下,对同一试验物质两次测试结果的相对偏差小于1.6%。②再现性。不同的操作者,在不同的实验室里,对同一试验物质重复测定结果的相对偏差小于5%。挥发性有机化合物测量的常用仪器：气相色谱仪基本原理

色谱法是一种分离技术，是使混合物中各组分在两相（固定相和流动相）间进行分配，不动的一相是固定相，另一相是携带混合物流过此固定相的流体，称为流动相。当流动相中所含混合物经过固定相时，就会与固定相发生相互作用。由于各组分在性质和结构上的差异，不同组分在固定相中滞留时间有长有短，从而按先后不同的次序从固定相中流出。这种借助与两相间分配不同而使各组分分离的技术，称为色谱分离技术，又称层析法。分类按流动相分为两大类：气相色谱（GC）：以气体为流动相的称为气相色谱；液相色谱（LC或IC）：以液体为流动相的称为液相色谱。按分离方式不同还可以分为四大类：吸附色谱法、分配色谱法、交换色谱法和排阻色谱法。按固定相外形又可以分为填充柱色谱、毛细管色谱等。挥发性有机化合物测量的常用仪器：气相色谱仪仪器结构气相色谱仪由气路系统、电路系统、分离系统、检测系统等部分组成。实物图原理图应用气相色谱法作为一种高效的分离方法和一些高选择性的检测手段结合的新技术是当今仪器分析领域发展的方向之一，在建筑空气环境中有害物质（主要是有机物）检测方面有广泛的应用，它还能有效检测一些无机物，如一氧化碳、二氧化碳等。缺点：需要浓缩采样后再进行热解析分析，采样及分析过程较繁琐，分析样品需要较长的时间。优点：高效分离复杂混合物，高选择性检测手段；定量准确。挥发性有机化合物测量的常用仪器：光离子化(PID)挥发性有机气体测定仪基本原理

选用10.6eV能量的高能紫外灯作为光源,这种紫外辐射可使空气中大多数有机物电离,但仍然保持空气中的基本成分如N2、O2、CO2、H2O不被电离。被测物质进入离子化室,经灯源照射后电离,然后测量电离电流的大小,就可以知道TVOC的含量。应用范围光离子化检测仪采用的紫外灯管一般是10.6eV或11.7eV,而电离电位低于仪器电位的物质均可以被光源电离因而可被测量。经实验验证,可被光离子化检测仪测量的物质有300多种。目录CONTENTS01有害物常用采样方法02甲醛的测量03挥发性有机化合物（VOCs）的测量04空气中可吸入颗粒物浓度的测量05室内空气中菌落总数的测量06室内放射性物质——氡的测量07一氧化碳和二氧化碳的测量概述空气中悬浮着大量的固体或液体的颗粒称为悬浮颗粒物或气挟物。悬浮颗粒物按粒径大小可以分为降尘和飘尘。降尘是指空气中粒径大于10µm的悬浮颗粒物,由于重力作用容易沉降，在空气中停留时间较短,在呼吸作用中又可被有效地阻留在上呼吸道中,因而对人体的危害较小。飘尘是指大气中粒径(指空气动力学当量直径)小于10µm的悬浮颗粒物，能在空气中长时间悬浮,它可以随着呼吸侵入人体的肺部组织,故又称为可吸入颗粒物。可吸入颗粒物在空气中是以气溶胶的形态存在，而且许多病原微生物往往吸附在颗粒物（粉尘）上面。由于可吸入颗粒物可以深入到人的呼吸系统，因此它对人体的健康危害较大。概述颗粒物浓度的表示方法：三种计重浓度(Gravimetric)单位体积空气中含有的尘粒质量。单位:mg/m³,μg/m³。最常用，尤其对于大气尘。计数浓度(CountConcentration)单位体积空气中含有的尘粒个数。单位:粒/L,粒/m³,粒/ft³。常用于洁净室等级表示(如100粒/ft³=100级)。沉降浓度(Settling)单位时间单位面积上自然沉降的尘粒数或质量。单位:粒/(cm²·h)。换算关系大气尘中，约1mg/m³≈10⁹粒/m³可吸入颗粒物测量方法：撞击式称重法原理(GB/T17095—1997):利用二段采样器，以13L/min流量采样。≥10μm颗粒撞击到玻璃纤维滤纸上。≤10μm颗粒通过冲击板，采集在预恒重的玻璃纤维滤纸上。称量后滤纸质量差即为PM10质量。分析步骤：取下采完样的滤纸，带回实验室，在与采样前相同的环境下放置24h，称量至恒重（mg），以此重量减去空白滤纸重量，得出可吸入颗粒的质量（mg）。将滤纸保存好，以备成分分析用。。计算：将采样体积换算为标准状态下的采样体积Vn，算出室内空气可吸入颗粒物的浓度：注意事项采样前，必须先将流量计进行校准。采样时准确保持13L/min的流量。称量空白及采过样的滤纸时，采样环境及操作步骤必须相同。采样时必须将采样器部件旋紧，以免样品空气从旁侧进入采样器特点结果准确可靠，但操作繁琐，耗时较长。测量可吸入颗粒物：光散射测尘原理:含尘空气通过测量区，受平行光照射产生散射光。光电器件(如光电倍增管)接收散射光并转换为电信号。信号强度与粉尘浓度成正比(需标定)。特点：快速测定，实时显示。可测瞬时和平均浓度，可存储数据。测量范围广(0.01~100mg/m³)。仪器：光散射式粉尘浓度计是利用光照射尘粒引起的散射光，经光电器件变成电讯号，用其表示悬浮粉尘（颗粒物）浓度的一种快速测定仪。缺点对不同粉尘需专门标定，结果受粉尘性质影响。无法直接获得绝对浓度，依赖标定曲线。9

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目录CONTENTS01有害物常用采样方法02甲醛的测量03挥发性有机化合物（VOCs）的测量04空气中可吸入颗粒物浓度的测量05室内空气中菌落总数的测量06室内放射性物质——氡的测量07一氧化碳和二氧化碳的测量室内空气中的微生物：种类与来源种类繁多大气中的细菌及放线菌有1200种,真菌有40000种。按微生物对人体的影响程度可分为非致病性腐生微生物(包括芽孢杆菌属、无色杆菌属、放线菌、酵母菌等)和病原微生物(结核杆菌、溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌和感冒病毒等。按照微生物的属性分细菌、真菌、病毒、尘螨等。滋生条件

适宜的湿度;适宜的温度;适宜的营养物质载体。来源广泛室外大气渗透人体自身(皮肤、呼吸道、肠道)动植物受污染的空调系统、地毯、家具等传播途径飞沫、尘埃、接触等。室内空气中的微生物：危害与监测标准危害病原微生物可引起肺炎、鼻炎、呼吸道和皮肤过敏。螨虫可致过敏性鼻炎、湿疹、哮喘。病毒、细菌附着于粉尘传播疾病。长期暴露可能增加肺癌风险(与氡类似机制)。监测标准(GB/T18883—2022)推荐使用撞击式采样器。菌落总数(CFU/m³):不大于1500cfu/m³。注意不同方法结果不可互换。应用"菌落形成单位"(cfu)表示，而非简单计数。结果判定需谨慎，考虑误差。《室内空气质量标准》(GB/T18883—2022)规定菌落总数应不大于1500cfu/m3,但同时强调了应“依据仪器定”。室内菌落总数测量方法：撞击法原理采用撞击式空气微生物采样器采样，通过抽气动力作用，使空气通过狭缝或小孔而产生高速气流，使悬浮在空气中的带菌粒子撞击到营养琼脂平板上，处理后计算出每立方米空气中所含的细菌菌落数。1.采样选择代表性位置，设定流量(通常28.3L/min)和时间(如10min)。2.培养将带菌平板置于(36±1)℃恒温箱中培养48小时。3.计数计算平板上的菌落数4.计算根据采样流量和时间，换算成每立方米空气中的菌落数(cfu/m³)。目录CONTENTS01有害物常用采样方法02甲醛的测量03挥发性有机化合物（VOCs）的测量04空气中可吸入颗粒物浓度的测量05室内空气中菌落总数的测量06室内放射性物质——氡的测量07一氧化碳和二氧化碳的测量室内放射性物质——氡：隐形杀手性质

氡是一种无色、无味、自然界唯一的天然放射性惰性气体，由镭蜕变产生。最稳定的同位素是Rn222。半衰期为3.82天。原子序数86；熔点-71℃；沸点-61.8℃；比重（固态）4。氡就像空气一样，很大部分在被人体吸入的同时也会被呼出，但是222Rn在进一步衰变过程中会释放出α、β、γ等8个子代核素，这些子体物质与母体全然不同，是固体粒子，有着很强的附着力，它们能在其它的物质表面形成放射性薄层，也可以与空气中的一些微粒形成结合态，这种结合态被称作放射性气溶胶。

来源:地壳中铀(²³⁸U)衰变链的产物(镭²²6Ra->氡²²²Rn)。进入室内途径地基裂缝:主要来源，从土壤中扩散进入。建筑材料:含镭的石材、水泥等。燃气燃烧:天然气、液化石油气燃烧释放。富氡水:含氡水蒸发。室外空气:随空气流动进入。室内放射性物质——氡：隐形杀手对人体的危害确定性效应：在高含量氡的暴露下，机体出现血细胞的变化。氡对人体脂肪有很高的亲和力，特别是氡与神经系统结合后危害更大。随机效应：主要表现为肿瘤的发生。由于氡是放射性气体，当人体吸入体内后，氡衰变产生的α粒子可在人的呼吸系统造成辐射损伤，诱发肿瘤。专家研究表明，氡是除吸烟以外引起肺癌的第二大因素。可能引发其它的病变，即三致作用，包括：致畸、致癌、致突变。其中认为最可能的就是白血病。氡的测量方法：径迹蚀刻法原理(PassiveSampling):探测器采用聚碳酸脂片或CR-39，置于一定形状的采样盒内，组成采样器。采样时，氡及其子体发射的α粒子撞击探测器，使其产生亚微观型损伤径迹。将此探测器在一定条件下进行化学或电化学蚀刻，扩大损伤径迹，以致能用显微镜或自动计数装置进行计数。单位面积上的径迹数与氡浓度和暴露时间的乘积成正比。用刻度系数可将径迹密度换算成氡浓度。特点:适合大规模、长期监测，成本较低，但响应慢，需事后分析。氡的测量方法：双滤膜法原理(ActiveSampling):抽气泵开动后含氡气经过滤膜进入衰变筒,被滤掉子体的纯氡在通过衰变筒的过程中已生成新子体,新子体的一部分为出口滤膜所收集。测量出口滤膜上的α放射性就可换算出氡浓度。双滤膜法采样系统示意图1—入口膜2—衰变筒3—出口膜4—流量计5—抽气泵氡浓度计算公式关键部件:特点:可测瞬时浓度，精度较高，但设备较复杂，操作稍繁琐。氡的测量方法：气球法原理(ActiveSampling):类似双滤膜法，但用气球代替衰变筒。先向气球充气(收集氡)，再排气(收集子体)。氡浓度计算公式特点:可测瞬时浓度，精度较高，但设备较复杂，操作稍繁琐。气球法测量的时间程序气球法采样系统示意图1—采样头2—流量计3—抽气泵4—调节阀5—套环6—气球目录CONTENTS01有害物常用采样方法02甲醛的测量03挥发性有机化合物（VOCs）的测量04空气中可吸入颗粒物浓度的测量05室内空气中菌落总数的测量06室内放射性物质——氡的测量07一氧化碳和二氧化碳的测量一氧化碳(CO)与二氧化碳(CO₂)的测量CO(一氧化碳)性质:无色、无味、无臭、无刺激性几乎不溶于水在空气中不易与其它物质发生化学反应，在大气中停留近1年之久。易与血红蛋白结合导致缺氧。来源:

室内：燃料燃烧(烹饪、吸烟)、室外污染空气侵入。

室外：炼焦、炼钢、炼油、汽车尾气等。重要性:急性中毒风险。CO₂(二氧化碳)性质:无色、无味、无臭、无刺激性完全燃烧产物，易溶于水高浓度使人窒息。来源:含碳物质充分燃烧的产物,在室内主要是燃料燃烧、烹饪和吸烟等。生物发酵和呼吸作用,在室内主要是人类的呼吸作用、微生物的发酵和动植物的呼吸作用。重要性:评价室内空气质量、人员密度和通风状况的重要指标。CO/CO₂测量方法：不分光吸收式红外线气体分析法原理：基于比尔定律，利用CO和CO₂对特定波长红外光的选择性吸收比尔定律：固定：红外辐射光源的入射光强度I0不变,红外线透过被测样品的光程l不变,对于特定的组分的吸收系数k也不变,因此透射的特征波长红外光强度I仅为被测组分浓度C的函数,故通过测定透射特征红外光强度I就可确定样品中被测组分的浓度C。特点:

选择性好，响应快，适合在线连续监测。装置:光源:镍铬丝加热至600-1000℃发出2-10μm红外光。检测器:薄膜电容微音器。吸收光导致气室温度变化，压力变化改变电容。CO/CO₂测量方法：电导法与容量滴定法电导法(CO)原理：用五氧化二碘将CO氧化成CO₂，然后用NaOH溶液吸收所得的CO₂。由于OH-1的当量电导大于CO32-的当量电导，因而吸收CO₂以后，NaOH溶液的当量电导降低，所以通过测量NaOH溶液电导的变化量就可以确定吸收的CO₂量，即CO的量：2NaOH＋CO2

＝Na2CO3

＋H2O计算公式容量滴定法(CO₂)原理：用过量的氢氧化钡溶液与空气中二氧化碳作用生成碳酸钡沉淀，采样后多余的氢氧化钡用标准草酸溶液滴定至酚酞试剂红色刚刚褪。由容量滴定结果和采样空气体积就可以计算出空气中二氧化碳的含量。计算公式第5章课后作业：1、扫描二维码，完成线上题目；2、做好教材上本章后作业题5-1、5-2、5-8，拍照后通过学习通上传。3、做好下一章内容预习。

期待后续精彩Lookingforwardto————thewonderfulmoments2026/8/1556第6章建筑声环境参数测量LET'SEMBARKONTODAY'SSHARINGJOURNEYTOGETHER本章导航学习目标通过本章内容的学习，将理论与实际生活联系起来，结合所学内容对学校周边环境的噪声情况进行客观、科学分析。培养学生发现问题、提出问题、解决问题的能力。学习要求了解掌握噪声物理量度的基本知识、噪声的主观评价和噪声标准，了解噪声测量的常用仪表和测量方法，了解声级计的分类及其测量噪声的基本原理。重点难点重点和难点均为等响曲线、噪声评价曲线和噪声标准。1声音的基本特性2噪声的物理量度3环境噪声及其危害4噪声的主观评价和噪声标准5噪声的测量目录声音的基本特性声音的产生机理声音的产生源于声源诱发的振动在媒质中的传播。产生声音的必要条件：

声源

-能够振动的物体

介质

-气体、液体或固体

真空中声音不能传播

-因为没有介质声音在介质中的传播，只是介质振动状态的传播，其本身并没有向前运动，这种运动形式称为波动。12声音的传播特性周期：声波通过介质传播，介质质点在其平衡位置附近来回振动，质点完成一次完全振动所经历的时间称为周期，记为T，单位是秒(s)。频率：质点在ls内完成完全振动的次数称为频率，记作f，单位为赫兹（Hz）。波长：声波在其传播路径上，相邻两个同相位质点之间的距离称为波长，记为λ，单位是米(m)。声速：声波在弹性介质中传播的速度称为声速，记为c，单位是米每秒(m/s)。波长

声音的基本概念01020304声波的反射：声波在前进过程中如果遇到尺寸大于波长的界面，将被反射。反射遵循几何反射定律：入射线、反射线和法线在同一平面内；反射角等于入射角声波的折射：介质条件发生改变时，声速发生变化，声波传播方向会改变。这种由声速引起的声传播方向的改变称之为折射。声波的漫射：凸表面或不平坦表面反射声波时，反射声的传播要比被限制在固定方向上均匀，这种现象称为声漫。声波的衍射与散射：声波在传播过程中遇到一块有小孔的障板时，不会直线传播，而是能绕到障碍物继续传播，改变原来的传播方向，这种现象称为衍射，又称为绕射。当声波的波长小于障碍物的尺寸时将发生散射。05声波的透射和吸收：当声波入射到建筑构件(如墙、顶棚等)时：一部分声能被反射一部分透过建筑构件传递到另一侧一部分由于构件的振动或声音在其内部传播时介质的摩擦或热传导而被吸收（损耗）三者之间有如下关系:声音的基本特性3声音与人的听觉听觉机构

人耳是声波最终的接收者。声波通过听道使耳鼓在声波激发下振动，推动中耳室内的听骨振动并通过卵形窗，使淋巴液运动，引起耳蜗基底膜振动，形成神经脉冲信号，通过听觉传导神经传到大脑听觉中枢，引起听觉。听觉特性人耳的频率响应人耳对声音的响应并不是在所有频率上都是一样的。人耳对2000-4000Hz的声音最敏感；在低于1000Hz时，人耳的灵敏度随频率的降低而降低；而在4000Hz以上，人耳的灵敏度也逐渐下降。掩蔽效应人们在安静环境中听一个声音可以听得很清楚，如果存在另一个声音(称为“掩蔽声”)，听闻效果就会受到影响。人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象叫“掩蔽效应”。听觉范围

可闻阈(听阈)——人耳刚能感受的声音。p0=2×10-5Pa，I0=1×10-12W/m2痛阈——闻之人耳则痛。p=20Pa，I=1W/m21声音的基本特性2噪声的物理量度3环境噪声及其危害4噪声的主观评价和噪声标准5噪声的测量目录噪声的物理量度-声强与声压

rW

噪声的物理量度-声强级与声压级分贝标度和声级L，单位dB设立的必要性数据范围太大，如2×10－5Pa~20Pa

人的听觉响应与声强、声压呈对数关系声强级声压级可闻阈值I0=10−12W/m2

(参考声强）p0=2.0×10−5Pa

(参考声压)声强、声压和对应的声强级、声压级以及与其相对应的声学环境声强/(W/m2)声压/Pa声强级或声压级/dB相应的环境102110-110-210-410-610-810-1010-12200202×101/222×10-12×10-22×10-32×10-42×10-5140120110100806040200离喷气机口3m处痛阈风动铆钉机旁典型的夜总会建筑施工地区白天城市地区安静郊外的夜晚播音室内人耳最低可闻阈噪声的物理量度-声功率W和声功率级LW

声功率W声源在单位时间内对外辐射的声能，即在全部可听范围所辐射的功率，单位W。也可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦称频带声功率。不随环境条件而改变、属于声源本身的一种特性。平均声功率都很微小。一个人正常讲话时的其声功率大致是（1～5）×10-5W，400万人同时大声讲话产生的功率只相当于一只40W灯泡的电功率。

声功率级LW声功率级指某一声音的声功率W与声功率的参考标准W0之比的常用对数，声功率级采用如下的表达式：W₀：声功率的参考标准，其值为10-¹²W噪声的物理量度-频谱特性频程：把声频范围划分成几个频段，称作频程或频带倍频程：两个频率之比为2:1的频程。一般用倍频程划分频带，中心频率分别为：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。高频声低频声中频声31.25Hz频率噪声的物理量度–声音（波）的叠加：非线性！！当几个声音同时出现时,其总声强是各个声强的代数和，总声压是各个声压平方和的平方根，即：几个不同的声压级叠加，总声压级值为：几个相同的声压级相叠加，其总声压级为：两个相同声源叠加，声级增加了10lg2=3dBL=3dB

两个不同声源叠加，差别超过10~15dB，小的可以忽略！增加的声级数声源声级差1声音的基本特性2噪声的物理量度3环境噪声及其危害4噪声的主观评价和噪声标准5噪声的测量目录噪声的定义与来源什么是噪声？人们不愿意听到的任何声音—主观性！！噪声来源：建筑内部噪声:设备用房(风机房、泵房等)生产活动(手工作坊)娱乐场所(歌舞厅、卡拉OK)家用电器、卫生设备、办公设备室内撞击噪声(固体声):楼板撞击声(人员活动)固体传声(设备、管道安装不当)流动噪声(自来水、煤气)室外环境噪声:交通运输(公路、铁路、航空、船舶)工厂噪声建筑施工噪声商业噪声社会生活噪声环境噪声的危害对听觉器官的损害1暂时性听阈偏移:短暂暴露于强噪声后听力下降，休息后恢复。永久性听阈偏移:长期暴露于强噪声(>90dB(A))导致不可逆听力损伤。爆震性耳聋:瞬间极高噪声(>140-150dB)导致急性听力损伤2引发多种疾病神经系统:头痛、晕、失眠、乏力、神经衰弱。心血管系统:心跳加速、心律不齐、血压升高。3对正常生活的影响睡眠干扰:40-45dB(A)即可干扰睡眠。日常活动干扰:影响交谈、学习、工作。456实例：专业音乐师皮特·托恩森德(PeteTownsend)，在放大的音乐中长时间的暴露，积累的噪声剂量使得他丧失了听力。酒吧和餐馆的职员，长期处在超过法定的噪声剂量的环境中，会经常出现间歇性或者机能性耳鸣分散注意力，导致失误。引起烦躁、疲劳、反应迟钝。影响精密加工和脑力劳动。可能间接引发工伤事故。

降低劳动生产率造成生物死亡(案例)损坏建筑物水貂:高压电塔施工噪声致死、流产、自残(青岛案例)。肉鸡:施工噪声致死(山东沂源案例)。历史案例:低空高速飞机噪声破坏楼房。近期案例:深圳春风隧道泥水处理厂低频噪声致墙体开裂。环境噪声的危害打电话声干扰大干扰不大谈话声电话铃声空调声周围同事工作的声音办公设备声统计率(%)某办公楼噪声干扰感觉的调查噪声对人类影响程度的主要因素噪声对人类的干扰往往是多个因素的综合作用，当某些因素发生变化后，其影响程度也会不一样。主要因素：声压级或声级:强度越大，干扰越强。与背景噪声差值也很重要。声音持续时间:时间越长，干扰越强。噪声随时间变化情况:突发性强(如爆炸声)干扰更大。复合噪声频谱特性:低频噪声干扰相对较小。峰值超过噪声级10dB以上的噪声特别刺耳。其他影响因素：噪声所包含的信息量对声音的记忆与联想人们的年龄、健康状况听者当下的心理状态1声音的基本特性2噪声的物理量度3环境噪声及其危害4噪声的主观评价和噪声标准5噪声的测量目录噪声的主观评价指标：响度级与等响曲线响度级(phon)根据人耳特性,仿照声压级概念引出的与频率有关的响度评价指标。定义方法取1000Hz纯音作为基准声音,若某噪声听起来与该纯音一样响,则该噪声的响度级(phon值)等于这个纯音的声压级(dB值)。示例:某噪声听起来与声压级60dB、频率1000Hz的基准声音同样响,则该噪声的响度级就是60phon。等响曲线将频率不同，但听起来响的程度一样的声音的声压级值连成一条曲线，这条关系曲线就是等响曲线可闻阈曲线：最下面的曲线痛阈曲线：最上面的曲线在这两根曲线间，是正常人耳可以听到的全部声音。噪声的主观评价指标：A声级与噪声评价曲线A声级dB(A)噪声评价曲线（NoiseRatingNR）参考等响曲线,为模拟人耳对声音响度的感觉特性,在声级计上设计了A、B、C三种计权网络。不同网络在电路中设置对不同频率有一定衰减的滤波装置。A网络对