北京冬季高中生家庭卧室空气质量研究

2017-04-20韩昕倬孟婉儿黄晓峰

绿色科技 2017年6期

韩昕倬+孟婉儿+黄晓峰

摘要：针对国内日益严重的室内空气污染问题，以北京市大气污染最严重的冬季为背景环境，以两个高中生的卧室为研究对象，連续20 d对PM2.5、PM10、甲醛、TVOC 4个重要污染物指标进行了实测。结果发现：使用多年的老房子同样存在甲醛、TVOC超标的情况，同时认识到空气微粒PM2.5、PM10的室内外呈正相关的规律，也发现了室内外空气微粒不呈正相关的现象。通过此次实测，提醒高中生家长重视学生卧室空气质量，不要以为简单的通风换气就能解决室内空气污染问题，同时，提出了室内空气净化的思路。

关键词：卧室；空气质量；甲醛；PM2.5；PM10；TVOC

中图分类号：X703

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）6-0068-05

1 引言

随着经济的快速发展与生活水平的不断提高，大量新型建筑装饰材料涌入室内，使得室内污染问题日益突出，人类健康受到直接影响。世界卫生组织将室内空气污染列为人类健康的十大威胁之一，国家有关部门和社会各界纷纷加大了室内空气污染检测与预防的研究力度。文献检索表明，室内空气污染的研究主要集中在厨房、客厅等，针对卧室的空气污染研究相对较少。因此，本研究在北京市大气污染最严重的冬季，对高中生卧室的主要污染物进行检测分析，检测时间为2016年12月27日至2017年1月18日，分别采集各测试点每晚8点和早7点的数据，分析夜间与白天室内空气污染的变化情况，总结卧室空气的主要污染物，引起高中学生家长加强对室内空气净化的重视。

2 国内研究现状

已有研究表明，室内空气污染主要来源于装饰材料中的化学物质、建材的辐射污染、日常生活和室外污染等。针对室内空气污染的研究大体分为以下四类。

第一类研究以新装修的居室为主体，采用控制变量的方法研究不同开窗时间等因素下污染物的扩散情况。如吕天峰等对2007年1月至2015年12月北京市新装修12个月内的390套居民住宅和47个办公场所，共2478个房间进行了检测分析[1]；陈茸等对无锡市2009～2013 年84家居室装修3个月后的室内空气质量进行分析检测[2]。研究结论提出新装修的居室建议空置半年以上时间再入住，尽量选择绿色装饰装修材料等等。

第二类研究针对居住多年的老房子，重点关注厨房烹饪产生的油烟，客厅密集的人为活动等因素对室内空气质量的影响。如龚伟等对北京市延庆区室内各类污染源对学龄儿童呼吸系统的健康危害进行研究[3]；张振等于2008年12月对深圳市南山区28套住宅的厨房、客厅、卧室空气中污染物浓度进行检测，发现仅有PM10超标严重[4]。

第三类，针对细粒子PM2.5污染的热点研究。如顾芳婷、胡敏等对北京冬、春两季的PM2.5特征进行研究，发现室内外PM2.5的污染情况呈正相关[5]；杜艳君等研究了北京市冬季住宅内PM2.5暴露水平及室内外关系[6]，以及不同微环境的PM2.5个体暴露量，指出室内PM2.5的暴露量占全天暴露的39.6%～69.4%[7]；李娜等对北京市住宅内使用空气净化器改善空气质量开展问卷调查，总结了净化器对PM2.5的净化效果及能耗情况[8]；李兆坚等对严重雾霾条件下家用空气净化器防霾效果进行了实测分析[9]。

第四类涵盖综述性研究或单项因子研究。如余卓琪等对室内空气质量的研究方法及改善措施进行了综述研究[10]；张金萍等对家具和服装市场室内甲醛和PM2.5污染水平进行了研究[11]；刘金莲对室内环境总挥发性有机物分布规律和检测技术进行研究[12]；李晓男等对PM10的室内外影响因素进行了研究[13]。上述研究成果对本研究选题和技术路线的制定帮助很大。

3 检测环境和方法

3.1 检测对象

本研究选择位于北京市西北中关村南大街附近的两个高中生卧室作为研究对象。其中，卧室1为公寓式商住两用住宅，卧室的使用面积为20 m2，窗户朝向为东，窗墙面积比1∶1。铺设有强化复合木地板，在南墙布置了两个书架，东墙靠窗处布置了书桌和储物柜，北墙有一个人造板衣柜和化妆台，一张人造板双人床；卧室2为普通住宅，使用面积为8.58 m2，双向设窗，朝向为北和东，窗墙面积比1∶1，家具为10年的实木衣柜，一个写字台和一个新置的实木书架，一张实木双人床。3.2 检测方法

3.2.1 检测项目与设备

检测项目包括4项室内主要污染物PM2.5、PM10、甲醛（HCHO）、总挥发性有机物（TVOC）。所用到的设备为BR-SMART126便携式手持检测仪，其测试范围、准确度、分辨率见表1。

本研究共购买两台设备同时对两个房间进行检测。首先进行设备的性能检测。2016年12月27日下午，选取3个采样点对其性能进行测试，证明两台设备使用正常，但对PM2.5、PM10和TVOC测值有误差。根据厂家说明书提示，这类检测仪的检测数据仅可以作为室内空气污染程度的参考，不适合做定量的科学研究数据，但其反映房间污染程度的能力可靠。

3.2.2 采样点选择

根据《室内环境空气质量监测技术规范》（HJ /T 167—2004）的要求，50 m2以下的房间设1～3个点，本实验选择一个点；采样点高度在人的呼吸带范围内（距地面0.5～1.5 m ）。

3.2.3 通风对比实验

吕天峰等对北京2478个房间进行空气质量检测时提出，居室通风换气15 min之后，HCHO、TVOC等污染物的浓度均可降到标准范围之内[1]。本研究以此为依据检测开窗与不开窗情况下房间内HCHO和TVOC浓度变化。实验模拟两种通风情景，第一天关闭室内门窗，第二天晚8点前开窗通风约20 min，依此交替进行开、关窗活动。

4 检测结果与讨论

本实验从2016年12月17日晚开始，用两台设备分别对两个高中生卧室进行检测，选取4项检测指标PM2.5、PM10、HCHO、TVOC。房间1取得样本数4×39个，房间2取得样本数4×40个。

4.1 测试期间室外PM2.5质量指数变化情况

图1来自“绿色呼吸”网站（http：//www.pm25.com/city/beijing.html），記录了2016年12月27日至2017年1月18日期间，室外PM2.5质量指

数的变化情况，在2017年1月1日达到了最高值460 μg/m3，1月13日达到最低值约30 μg/m3。

4.2 两卧室内污染物水平分析

4.2.1 PM2.5测试结果分析

4.2.1.1 房间1开窗和关窗时PM2.5质量浓度变化

图2中，12月28日记录20：00 PM2.5浓度水平，12月29日记录早7点的浓度，12月30日记录晚8点的数值，12月31日记录早7点的，以此类推，房间封闭的时间约为24 h，然后记录晚上到早上的数值。其中关窗日为2016年12月的28、30日；2017年1月的1、3、4、6、8、10、12、14、16、18日。对比白天关窗时室内、外PM2.5质量浓度变化可得出3个结论。

第一，在未开窗情况下，室内PM2.5指数变化趋势与室外一致，室外浓度总体上高于室内浓度，这和顾芳婷[5]、杜艳君[6]的研究结论一致，即室外和室内PM2.5浓度呈正相关，室外的PM2.5浓度要高于室内。

第二，从12月28日、1月8日、17日这3 d的室内外浓度对比情况看，当室外的PM2.5浓度降到标一以下时，室内的PM2.5浓度却高于室外，其原因可能是仪器测量误差、室内有污染源或封闭空间的污染扩散速度慢所致。这一现象说明，当室外空气质量达标时，应及时开窗换气。

第三，1月1号20：00时的数据中，室外PM2.5高达480 μg/m3，而室内数值却低至100 μg/m3，这可能与假期时家里长时间使用空气净化器有关。李兆坚等曾经研究过空气净化器的除霾能力，一台国产中高档空气净化器在1.5 h内就可将超过500的重度霾降低到35 μg/m3以下[9]。

图3中，数据从12月27日20：00开始记录，其次是28日早7点，以此类推，中间5号数据缺乏，其中开窗的日期是2016年12月的27、29、31日，2017年的2、5、9、11、13、15、17日。对比白天开窗时室内、外PM2.5质量浓度变化可得出3个结论。

第一，在通风换气情况下，室内空气的PM2.5浓度与室外变化趋势相同，室内浓度总体上低于室外的浓度。

第二，12月29日室内PM2.5浓度高于室外，原因可能是测量误差或室内存在污染源；12月31日晚到1月1日，室内PM2.5浓度降低，而室外浓度增加，原因可能是卧室1晚上使用过空气净化器，使得室内PM2.5指数没有像室外一样增长。

第三，在开窗的情况下，室内PM2.5浓度的数值振动幅度高于关窗的情况，在室外PM2.5数值低于标一数值时，室内的浓度也低于室外的浓度。这一现象说明在室外雾霾严重时不要开窗，室外空气质量达标时及时开窗换气。

4.2.1.2 房间2 开窗和关窗时PM2.5指数变化

图4中，房间2的采样时间记录与卧室1相同。关窗日为2016年12月28、30日；2017年1月的1、3、5、7、9、11、13、15、17日。图5中，数据从12月29日晚8点开始记录，然后是30日早7：00，以此类推，其中开窗的日期是2016年12月的29、31日，2017年1月的2、4、6、8、10、12、14、16日。

对比白天关窗时房间2室内、外PM2.5质量浓度变化可得出两点结论：

第一，室内、外PM2.5的浓度变化相关性明显，趋势基本一致，但室外总体上高于室内；

第二，室外达标和接近达标的次数是8次，室内达标的次数是9次。这种现象和房间1关窗时的变化有些不同，这可能和房间窗户多，封闭不严密有一定关系。

对比白天开窗时房间2室内、外PM2.5质量浓度变化，得出两点结论：

第一，室内外PM2.5浓度变化趋势相近，室外浓度高于室内；

第二，局部振动存在异常时刻，4日20：00记录的数据室内、外差距很大，可能的原因是室内使用了空气净化器。1月10日20：00出现室内PM2.5高于室外的情况，可能是室内有新增污染源。

4.2.2 两卧室内HCHO和TVOC的测试结果分析

4.2.2.1 房间1与房间2的HCHO浓度早晚变化

从图6可以看到，房间1 HCHO浓度平均值超标2倍左右，尽管中间有一般时间开窗换气，但是房间的HCHO浓度没有明显减少。

从图7可以看到，1月29日傍晚至1月10日的大部分时间房间内HCHO超标，而且晚上浓度略高，到了2017年1月11日之后，房间内的HCHO浓度就恢复到正常范围内。其原因可能是房间内临时带入某物品，导致HCHO超标。

4.3.2.2 房间1与房间2 TVOC早晚变化趋势

对比图8、图9，两个房间都存在轻微的TVOC超标的情况，房间1比房间2略严重些。尽管每隔一天开一次窗，房间内的TVOC浓度并没有因此而明显减少。

4.2.3 两卧室内PM10变化情况

对比图10、11的测试结果，可以得出两点结论：

第一，室内外PM10浓度成正相关，这和李晓男研究北京冬天室内外PM10污染影响因素的成果吻合；

第二，1月4日、7日、11日出现晚上的PM10浓度略高于白天浓度的情况，可能和人员活动多及晚上做饭的影响相关。根据张振等对深圳室内空气污染的研究，钟萍等对大学生宿舍的研究发现，室内人员的活动会导致房间PM10浓度超标。

5 结论与建议

（1）本实验采用的仪器精度低，测量的数据量较少，不能通过统计的方法计算出准确的各项污染数据。但是通过20天的连续观察记录，还是发现了一些北京冬季高中生卧室内存在的空气质量问题，这些问题也基本印证了国内各大研究机构近期对室内外污染气体变化的规律性。

（2）室内空气微粒PM2.5和PM10浓度与室外大气污染呈正相关的关系。根据李兆坚等研究建议，在雾霾严重的天气下，使用空气净化器能够有效改善空气质量，关上窗户之后，开空气净化器2 h左右就可以使室内空气达标。专家建议，即使户外是较为严重的雾霾天，也要每天开窗通风换气，否则容易导致室内其他污染物的累积[9]。但是，根据李娜等的研究，未来北京市常住人口家庭使用空气净化器的耗电量为2.204 ～3.994 亿 k W·h，这将带来能源消耗问题，和能源生产所引起的环境污染问题[8]。2013年北京市政府发布《北京市2013—2017年清洁行动计划》和《北京市空气重污染应急预案》，以坚决有力的污染控制措施推进首都空气质量改善。解决大气污染问题，转换发展观念，是解决室内PM2.5和PM10问题的根本。

（3）室内空气检测所选用的卧室均为使用多年的房间，但是依然存在HCHO、TVOC超标的情况，房间1超标的原因可能是新购置的写字台和储物架所致，也可能是其他家庭用品导致。张金萍等对家具和服装市场的研究发现，箱包、鞋类、服装等物品内都含有HCHO。TVOC 有多种类别，醛类、酮类、烯类、芳烃类、烷类等化合物[11]。TVOC 对人体的危害较大，在非工作性的室内环境中，存在上百种挥发性有机化合物。有研究表明，TVOC 对女性的影响更大，主要原因是女性身体的脂肪较多，易贮存吸收苯，对妊娠期的孕妇影响更大，很有可能导致胎儿的畸形或死亡[12]。因此，老房间也要重视HCHO、TVOC超标的问题。

（4）生活在高密度的大城市的居民，90%左右的时间都呆在室内，室内空气质量非常重要。但是聘请专业机构对房间进行经常性的检测成本高，因此提倡利用便携式检测仪，养成经常检测空气质量的习惯，提高家长同志们保护室内空气质量的警惕性，努力为孩子的成长创造安全健康的环境。

参考文献：

[1]吕天峰，袁懋，吕怡兵，等.2007～2015 年北京市室内环境空气污染状况及防治措施[J]. 环境化学，2016，35（10）： 2191～2196.

[2]陳茸，刘斌，张琦.2009～2013年无锡市新装修居室空气污染状况分析[J].环境卫生学杂志，2016， 6（1）：82～84.

[3]龚伟，娄畅，王绍华. 北京市延庆区室内环境因素对学龄儿童呼吸系统健康影响的分析[J].现代医学，2016， 44（3）：277～283.

[4]张振，刘国红，彭朝琼，等..深圳市城区居民室内空气污染现状调查[J].环境卫生学杂志，2011，1（5）：10～13.

[5]顾芳婷，胡敏，王渝，等..北京2009-2010年冬、春季PM2.5污染特征[J].中国环境科学，2016， 36（9）： 2578～2584.

[6]杜艳君，张翼，李湉湉.北京市冬季住宅内PM2.5暴露水平及室内外关系的研究[J].环境与健康杂志，2016，33（4）：283～286.

[7]杜艳君，孙庆华，李湉湉.不同微环境PM2.5个体暴露量的初步研究[J].环境与健康杂志，2016， 33 （3）：189～192.

[8]李娜，张博，杨红.北京市住宅空气质量及相关能耗调查及分析[J].建筑节能，2016（4）：12～14.

[9]李兆坚，邢科伟，杨潞锋，等.严重雾霾条件下家用空气净化器防霾效果实测分析[J].暖通空调，2016，46（6）：14～32.

[10]余卓琪，刘志明，陈喜平.室内空气质量的研究方法及改善措施[J].绿色科技，2016.