室內顆粒物濃度監測與分析范文

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《建筑熱能通風空調雜志》2014年第三期

1監測儀器及監測方案

采用TSI8534型DUSTTRAKTM氣溶膠監測儀檢測室內外顆粒物濃度。該儀器可同時測量、顯示、記錄空氣中顆粒物的5個不同粒徑檔的質量濃度分布，分別為PM1、PM2.5、PM4、PM10及TSP。本次測試中，采樣流量設置為3L/min，每2s采集一次數據。筆者在冬季分別對A、B建筑所選辦公室內外的顆粒物濃度進行監測，各監測3天，每天早上、中午、下午各監測1h。根據監測時間和地點，將各組監測數據編號為A11、A12、A13、A21、A22、A23、A31、A32、A33、B11、B12、B13、B21、B22、B23、B31、B32、B33；被監測辦公室在監測過程中室內人員均正常辦公，無劇烈運動，室內打印機未工作，門窗關閉，空調正常工作。在監測過程中對所監測的辦公室空調送風系統內的顆粒物濃度進行監測；其中A建筑的監測內容為室內機過濾網前后的顆粒物濃度，B建筑的監測內容為空調送風系統內各風管（總送風管、新風管）內的空氣顆粒物濃度。在上述測試之余，在對B建筑監測的第一天對B建筑其他樓層辦公室、防煙樓梯間內顆粒物濃度進行抽測。由于只有一臺TSI8534，為準確反映室內顆粒物濃度和室外顆粒物濃度與室內顆粒物濃度的關系，將每次監測時間設定為5min，室內外顆粒物濃度監測交替進行。

2顆粒物濃度監測結果及分析

2.1辦公室內外的監測結果及分析室內、外顆粒物濃度監測值將反映室內、外顆粒物污染情況。對室內外PM2.5和PM10的質量濃度的每個小時監測值求均值，對比世界衛生組織（WHO）2005的《空氣質量準則》設定的空氣質量準則值及三個過渡期目標值的24h均值[6]、中國2012年12月頒布的《環境空氣質量標準》中顆粒物濃度24h均值的準則值[7]，制作對比結果圖如圖2、3；其中《空氣質量準則》設定的PM2.5質量濃度24h準則值25μg/m3，PM10質量濃度24h準則值為50μg/m3；過渡期1內PM/PM10的24h均值的目標值為75/150μg/m3；過渡期1內PM/PM10的24h均值的目標值為50/100μg/m3；過渡期3內PM/PM10的24h均值的目標值為35/70μg/m3；《環境空氣質量標準》設定的24h均值準則值與《空氣質量準則》過渡期1的目標值相同。由圖2可見，2/3的A建筑室外PM2.5質量濃度監測值超過《環境空氣質量標準》PM2.5濃度限值和《空氣質量準則》過渡期3的PM2.5目標值75μg/m3，所有的B建筑室外PM2.5質量濃度監測值超過75μg/m3；可見A、B建筑室外PM2.5污染頻率較高。筆者考察監測建筑周邊環境，得知A、B建筑均臨靠主要交通干道，來往車輛頻繁，汽車尾氣使得周邊環境顆粒物污染嚴重。此外，1/3的A建筑室內PM2.5質量濃度監測值超過75μg/m3；B建筑室內PM2.5質量濃度監測值均小于75μg/m3；可見在監測時間內，B建筑室內PM2.5污染頻率小于A建筑。由圖3可見，A、B建筑室外PM10監測值中有2/3的數據小于《環境空氣質量標準》PM10濃度限值和《空氣質量準則》過渡期3的PM10目標值150μg/m3；A、B建筑室內PM10質量濃度監測值均小于150μg/m3。對比相應監測時間內室內PM2.5、PM10的污染情況，可發現監測時間內PM2.5污染較PM10污染頻繁。對比圖2與圖3，計算室內外PM2.5與PM10的質量濃度比值，得到圖4；可發現室外PM2.5/PM10值均大于75%，室內PM2.5/PM10值均大于90%，可見室內外空氣中PM2.5是PM10的主要質量成分。對比《空氣質量準則》和《環境空氣質量標準》中對PM10和PM2.5質量濃度限值的規定[6][7]，可發現PM2.5質量濃度限值為PM10質量濃度限值的50%，顯著小于環境空氣中PM2.5/PM10比值，這是造成PM2.5污染頻率高于PM10污染的原因。對比室內、室外PM2.5/PM10比值，發現室內監測數據的PM2.5/PM10值大于室外監測數據比值，這一結果是巧合還是有規律可循，需更多監測數據予以驗證。對比圖3與圖4，可發現室外空氣顆粒物濃度高時，室內顆粒物也相應較高，室內、外空氣中顆粒物濃度變化具有較一致性；計算PM2.5、PM10的I/O比（室內外顆粒物濃度比），得到圖5；可發現兩建筑監測數據的9個I/O比值均較一致，表明室內顆粒物濃度與室外顆粒物濃度有較高的相關性。此外，圖5中可看出A建筑PM2.5、PM10的I/O比均顯著大于B建筑；相比B建筑，A建筑圍護結構氣密性不佳，圍護結構縫隙較大，且無新風過濾器，對隨著室外空氣進入室內的顆粒物濾除效率低，導致A建筑顆粒物I/O比顯著大于B建筑。從圖5中可見PM2.5的I/O比略大于PM10的I/O比，筆者認為，這是由于室內顆粒物污染多來源于室外，室外空氣通過空氣過濾器及圍護結構縫隙時，大顆粒物被濾除的概率大于小顆粒物，從而使得PM2.5的I/O比略大于PM10的I/O比。

2.2空調送風系統的監測結果及分析現場利用TSI8534測試A辦公室室內機的送風口和回風口的顆粒物濃度，測試結果顯示送、回風口顆粒物濃度監測值相同，即所設置的過濾網對PM10及PM2.5無過濾效率。對B建筑2#過濾器（鐵絲網過濾器）上、下游的顆粒物濃度監測結果顯示該類型過濾器對PM2.5的過濾效率為0。在新風管上1#測點處測得經新風過濾器處理后新風中的顆粒物濃度，在送風管2#測點處測得新回風混合后經過2#過濾器處理后的送風顆粒物濃度，測試結果見表1。與同時刻B建筑室外顆粒物濃度對比（室外顆粒物濃度為PM2.5：238μg/m3），可發現新風處理器中1#過濾器對PM2.5的過濾效率為42.5%（1-137/238）；室內回風與其PM2.5濃度2倍以上的新風混合后，送風PM2.5濃度增加有限，可見新風比較小，按PM2.5濃度計算，得新風比為4%。按照10%新風比計算，空調系統送風的顆粒物濃度將為69.5μg/m3。若空調系統新風過濾器對PM2.5的過濾效率為0，可計算得，在4%的新風比時，送風的顆粒物濃度為69.0μg/m3；而在10%的新風比時，送風中顆粒物濃度為79.6μg/m3；可見新風過濾器過濾效率和新風量的大小對送風顆粒物濃度增減有明顯影響，直接影響室內顆粒物污染特性。

2.3B建筑其他樓層及防煙樓梯間的監測結果及分析在對B建筑監測的第一天，對B建筑其他樓層辦公室及防煙樓梯間內顆粒物進行抽測，現將結果繪制成圖6，圖中BA-BL表示各樓層辦公室，FY表示防煙樓梯間；結果顯示防煙樓梯間內顆粒物污染極其嚴重，達507/537μg/m3（PM2.5/PM10）；而BA層辦公室內顆粒物嚴重超出其它樓層辦公室內顆粒物濃度及室外顆粒物濃度，達92/108μg/m3（PM2.5/PM10）。經筆者考查發現樓內人員將防煙樓梯間作為吸煙室，且防煙樓梯間內通風不暢；而BA層辦公室內人員在監測時間內正在進行打包活動；對比B建筑內其他辦公室顆粒物監測結果，可得到吸煙、室內人和物的劇烈活動等會引起室內嚴重顆粒物污染。

3結論

1）受監測辦公建筑室外PM2.5污染嚴重；不同等級的辦公建筑室內顆粒污染程度不同，甲級寫字樓室內顆粒物污染較普通辦公樓室內顆粒物污染輕；甲級辦公樓室內外顆粒物濃度I/O比較普通辦公樓低。2）空氣質量規范對PM2.5與PM10濃度限定值的比值與實際空氣中顆粒物濃度比值存在明顯區別，規范限定值的PM2.5/PM10比值顯著小于實際空氣中PM2.5/PM10比值，造成室內外的PM2.5污染均較PM10污染頻繁。3）室內人與物的劇烈活動、吸煙等活動將產生大量的顆粒物，造成嚴重室內顆粒物污染。

作者：陳治清林忠平朱衛華張昊單位：同濟大學機械與能源工程學院