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雾霾天气条件下建筑室内环境污染现状及对策

  中图分类号:X51
  文献标识码:A 文章编号:16749944(2016)08004903
  1 引言
  2015年12月初,我国部分地区连日出现严重雾霾天气,京津冀等地启动了空气重污染红色、橙色预警。根据大气重污染应急预案,相关地区采取了工业企业停限产、施工工地停工、机动车限号行驶、中小学停课等应对措施,给人们的正常生产生活带来诸多不便。当雾霾来袭时,人们通常的做法是待在室内并关闭门窗,减少户外活动和室内外空气对流。
  随着社会发展、人民生活水平提高,大多数人每天在室内度过80%~90%的时间。室内已不再仅仅是躲避恶劣天气的场所,而是良好的工作与学习环境和优雅舒适的休憩之地,因此室内空气质量已引起人们的重视。早在20世纪中期,人们逐渐认识到室内空气污染有时比室外更严重,至今室内空气污染问题已成为许多国家极为关注的环境问题之一[1]。本文关注的重点是在雾霾天气下室内环境污染的现状,并针对污染问题提出几点应对措施。
  2 雾霾的定义、内涵和成因
  雾霾是人们对雾和霾的统称,经研究发现,雾霾既不属于雾也不属于霾,但与雾和霾可以相互转化。文献[2]指出,雾霾是大量微小水滴和多种气溶胶混合浮游空中,大气成分指标大于霾的限值,能见度小于10 km,相对湿度大于90%的空气混浊现象。也就是说雾霾是雾与霾的混合物,既有霾的特性也有雾的特性,主要用PM2.5含量来表述污染严重性。
  雾霾形成的原因可归纳于三点:①当地土质结构。以徐州为例,该地属于黄河沉积区,细砂质土壤,容易产生二次扬尘;②受天气或气候影响。冷空气较弱,空气湿度小,无风或微风。以徐州为例,统计资料显示,徐州近3年平均风速由2.2 m/s降低为1.9 m/s,不利于污染物扩散;③受人为活动影响,人们生产生活过程中排放的污染物(汽车尾气、建筑施工、工业废气等),主要污染物包括PM2.5、PM10、二氧化硫、氮氧化物等,尤其是PM2.5对雾霾形成的贡献最大,对人们的影响最为严重[3]。
  3 我国建筑室内环境污染变化趋势
  20世纪80年代以前,我国广大农村地区和部分城市居民生活用能源以煤或薪材为主,室内污染物主要是燃烧所产生的CO2、CO、SO2、NOx;20世纪90年代初期,室内环境污染主要来源于室内吸烟、燃煤、烹调以及人体呼出的CO2等100种有害物质;20世纪90年代末期,随着住宅改善和居民生活水平提高,特别是装修建材行业的快速发展,由装饰材料所造成的污染成了室内污染的主要来源;近几年,随着大气空气污染严重和雾霾天气的出现,PM2.5等大气污染物通过建筑门窗缝隙进入室内,进一步加剧了室内环境污染(表1)。
  4 室内空气污染物来源
  4.1 室内污染源
  大量文献表明,在我国引起室内空气污染最主要的原因是来自室内装修的装饰材料[1]。室内空气污染的污染源还有某些建筑主体,比如建筑施工中使用的混凝土外加剂和氨水为主要原料的防冻剂等。除此之外,人体排出的大量新陈代谢废弃物、抽烟烟气、室内燃料燃烧产物、烹饪油烟、空调系统、家用化学品等也都是引起室内空气污染的来源。
  4.2 室外污染源
  室内空气污染和室外空气污染密切相关,近年来室内空气品质变差的部分原因就是因为室外大气污染日益严重[4]。大气污染给室内环境带来恶劣影响,破坏了人们赖以生存的健康舒适的生活和工作环境,并干扰了暖通空调系统的正常运行。大气污染物通过大门和各种建筑孔口进入室内,是室内空气品质恶化的主要室外污染源。雾霾天气下,自然通风、过渡季节利用新风等用于改善室内热环境或空气品质的节能措施都会把室外污染颗粒物带到室内,加剧室内环境污染。同时,由人们衣物、鞋帽携带的灰尘也被带入室内。
  5 室内空气污染的特征
  室内空气污染与大气空气污染相比,由于污染源和所处的环境均不同,其污染特征也不相同。室内空气污染的主要特征有以下几点。
  (1)不易察觉性。人们在同一环境内长时间工作、生活,会对该环境产生适应性,对其中的污染物的敏感度降低,不易被察觉。
  (2)具有累积性。室内由于受围护结构的遮挡,其环境相对封闭,从污染物进入室内到浓度升高,再到排出室外浓度渐趋于零,将会是一个漫长的过程,在此期间如不采取有效措施就会使污染物在室内逐渐积累,导致污染物浓度上升直至危及人体[1]。
  (3)污染物的复杂性。室内空气中常见的污染物包括甲醛、苯等化学性污染物和细菌、真菌、病毒等生物污染物以及颗粒物、重金属等物理污染物,其污染的多样性不仅包括污染物种类的多样性,还包括污染源的多样性,前面已经提到过污染物的来源分为室内污染源和室外污染源。此外,文献[5]中还指出室内空气污染具有明显的季节特征,一年中夏季和冬季污染较为严重。
  (4)影响范围广,影响时间长。化学工业污染往往影响到的是直接进行生产的劳动者,与此不同,室内污染产生的危害几乎涵盖了整个社会中的人群,室内空气中的污染物会涉及到每一个在室内生活、工作和学习的人员。并且据调查表明,大多数人大部分时间处于室内环境,这就容易使人长期暴露在室内空气的污染中,即使浓度很低的污染物,在长期作用于人体后,也会影响人体健康。
  6 室内颗粒物污染   据中国室内环境监测工作委员会检测调查分析,在室外雾霾天气时,80%的室内环境细颗粒物超标,室内环境的细颗粒物已经成为我国家庭中的主要污染物。由于人们大多数时间是在室内度过的,人们开始逐渐开始关注室内颗粒物污染对人体健康的影响。室内颗粒物可随着呼吸进入呼吸道甚至进入人体肺泡,并且颗粒物还可以作为有毒物质如重金属、多环芳烃等的载体,从而给人体带来极大的危害。室内环境中颗粒物一部分来源于室内,比如抽烟、烹饪、家务等都是室内颗粒物污染源,尽管室内颗粒物污染源具有很强的影响,室外空气对室内颗粒物浓度的影响仍然非常大。研究发现,对没有空调器的住宅,室外空气中细颗粒物对建筑围护结构的平均渗透率达70%,而对有空调器的住宅平均渗透率也有30%;对于没有明显室内污染源的住宅,70%的PM2.5和65%左右的PM10来自室外;对于有重要室内污染源的住宅,室内PM2.5和PM10中仍然有55%~60%来自室外[6]。
  近年来雾霾天气频繁侵袭我国中东部大部分地区,全国各大城市深受其害,大气中的PM2.5会通过建筑通风和围护结构渗透进入室内,因此室外PM2.5浓度的严重超标成为了室内PM2.5浓度超标的最主要因素。
  7 雾霾天气下室内空气污染控制措施
  雾霾天气下室内空气品质改善可考虑以下三点:污染源控制、改善通风状况和室内空气净化。室内空气污染控制的基本流程如图1所示。
  7.1 污染源控制
  由前面第4节分析可知,我国室内空气污染物来源主要为室内装饰材料及家具和室外PM2.5污染。对于室内污染源,可通过研发具有相同功能但不含有害有机挥发物的材料或通过标准和法规对室内建筑材料中有害物含量进行限制等办法来进行有效的控制。我国室内的PM2.5污染主要来自于室外,因此在规划选址的阶段,应远离工业集中区,并进行建筑周边大气中污染物浓度调查或测试,了解周围环境背景浓度,并综合风向等气象资料优化选择空调风口的位置[7]。
  7.2 改善通风状况
  国内外的调查和试验均已表明,通风稀释是改善室内空气品质简单而又有效的方法。但是在室外PM2.5污染严重的雾霾天气,单纯增加通风换气量反而会加剧室内PM2.5污染,那么在这种情况下,就需要采取在自然通风的基础上增加空气净化器等措施使室内环境得到改善。与自然通风相比,机械通风最大的优点就是可以合理组织气流并能够实现对新风的集中处理,但是机械通风需要额外消耗大量电能,因此在使用过程中会通过采用排风热回收的方式节省一部分空调能耗。通常对于没有自然通风的建筑物,越来越多使用新风换气机来改善室内空气质量,新风换气机依靠机械送风和排风在室内形成合理有效的气流组织,这种独立的室内外空气置换和净化系统在排除室内污浊空气的同时对送入室内的新风进行过滤等处理,并且以新风和排风进行热量交换的形式回收排风中的能量,从而在空调使用期降低空调能耗。
  7.3 室内空气净化
  室内空气净化是改善室内空气品质的一项重要措施,它能够从空气中分离和去除一种或多种污染物,实现这种功能的设备称为空气净化器。空气净化是室内空气污染源控制和通风稀释不能解决问题时不可或缺的补充,此外,在冬季供暖、夏季使用空调期间,使用空气净化器可减少新风量以及降低采暖或空调能耗,因此它是最节约能源的空气净化方法之一。
  目前,空气净化技术大致可分为捕获型和破坏型两类,如图2所示,不同的空气净化技术往往针对不同种类的污染物效果比较明显,例如,对于颗粒物,过滤是最常用并且最可靠的净化技术,其中高效过滤器对颗粒物的一次过滤效率可高达99.9%;而对于VOCs,过滤则起不到效果,需要靠吸附的方式将其捕获或者依靠破坏型的净化技术将其分解[7]。
  8 结语
  针对目前雾霾天气下我国室内空气污染的现状,除了对污染源进行有效控制外,使用“机械通风+过滤器”或“自然通风+空气净化器”对于普通百姓而言是可行的解决办法。

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