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室内PM2.5颗粒物的可控与防治

浏览次数: 日期:2017-12-21

近期由于"雾霾"对于中国大部分地区的影响日益严重,政府、研究机构及产业和普通百姓都已关注到解决建筑室内空气品质的重要性,因此此时更需要用科学的态度,厘清认识误区,引领正确的对待雾霾天气的生活方式。近日,中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院、住房和城乡建设部建筑环境与节能标准化技术委员会、国家空调设备质量监督检验中心联合召开了"PM2.5现状及防治技术媒体交流会",暖通空调在线就有关室内PM2.5颗粒物如何对待及有哪些可解决之道,访问了中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院许钟麟研究员。

 

关于PM2.5的基础常识

暖通空调在线:PM2.5颗粒物是随着雾霾逐渐严重而出现在公众视野中的一个有关空气质量的指标,其实如同PM10一样,是一个早就存在的空气质量指标,请您介绍一下有关常识,以及为什么现在人们如此重视PM2.5颗粒物?从科普的角度,您给大家用通俗易懂的话语解释一下关键的技术术语,以及国际上相关PM2.5标准法规等方面情况。

许钟麟:从20世纪90年代开始,由于流行病学的研究,对空气动力学直径为2.5μm(当其密度小于1时,真正直径要大于2.5μm)微粒的浓度提出了要求,以PM2.5表示(在此之前为对PM10有要求)。美国国家环保局(EPA)于1997修改大气质量标准,规定了PM2.5的最高限值。

我们所讨论的大气尘主要是指总悬浮颗粒物(TSP)。通常所说的颗粒物(PM)是环境科学的术语,一般将空气动力学直径在2.5-10μm之间的称粗颗粒物,在0.1-2.5μm之间的称细颗粒物,小于0.1μm的称超细颗粒物。10μm以下的也称为可吸入颗粒物,我们统一称为微粒。

雾就是包括所有液态分散性微粒和液态凝集性微粒。微粒大小因生成状态而异,介于0.1-10μm。而雾和大量细小固态微粒结合就是霾。PM2.5是看不见的,但是雾霾天气因空气湿度的增加,微粒经液态凝集,使空气能见度变得很差,也使PM2.5在整体上变成"可视",所以雾霾天气给人们带来恐惧。

由于环境变化,十几年来国际上对于PM2.5研究越来越重视。某些研究结果中观察到对生存率产生显著影响的PM2.5浓度下限是10μg/m3(例如美国癌症协会( ACS))。此前的一些研究也都表明PM2.5的长期暴露与死亡率之间有很强的相关性。所以美国1997年修改大气质量标准,规定了PM2.5的最高限值。

WHO的《空气质量准则》经过1987年、1997年和2005年的制订、修改,提出应优先以PM2.5作为指示性颗粒物。中国于2012年修订了《环境空气质量标准》(GB3095-2012),决定在2016年实施包括PM10和PM2.5的新标准。现在,PM2.5问题提前到来。

流行病学研究中有数据显示,随着PM2.5平均每日增加10μg/m3,总死亡率有上升,其中呼吸系统疾病、心血管疾病等都有上升。研究表明这与PM2.5的毒性机制有关,主要体现为其免疫毒性、氧化损伤毒性、致突变性和潜在致癌性等。

有关PM2.5与生存率的关系以及毒性机制分析,大家可以查阅《空气洁净原理》(第四版)一书中第二章关于室外空气中的悬浮微粒的内容。

 

2  关于PM2.5室内外特性及关联性

暖通空调在线:大气环境污染治理已经迫在眉睫,但是治理起来不是一件容易的事,而且需要全社会付出很长一段时间的努力,才能见到成效。室内空气环境,却可以通过一些技术手段进行微环境的改变。您多年研究室内环境空气品质的问题,对于不同室内环境的特性,室内外大气环境品质有什么关联性?PM2.5在室内外的表现特性有哪些?

许钟麟:简单来说,PM2.5对于室内空气的影响是明显的,通过对于室内外PM2.5数据监测表明,室内外PM2.5的浓度具有明显的关联性。

我们对于样本建筑的室内外PM2.5浓度进行了初步监测,分为室外空气质量好和室外空气质量差两种情况:

第一种:室外空气质量较差有霾时,因为有霾时颗粒物含水,室内温度高且较干,所以进入室内后浓度会有所降低。
样本1:北京某医院A,我们所采集数据的房间大部分没有新风处理。室内与室外浓度比的平均值为0.792。
样本2: 北京某医院B,多数房间无新风处理,室内外浓度比平均值为0.736。
样本3: 北京某地区无新风处理的办公室,室内外浓度比平均值为0.748。

第二种:当室外空气质量较好无霾时
样本1:北京地区医院C,多数房间无新风处理,室内外浓度比平均值1.722;
样本2:天津地区医院D,多数房间无新风处理,室内外浓度比平均值1.813;
样本3:天津地区医院E,多数房间无新风处理,室内外浓度比平均值1.740;

以上两种情况的测试表明,当室外PM2.5浓度高,空气质量差时,室内的空气质量相对也较差,室外差于室内,室外的浓度直接影响室内的浓度。当室外PM2.5浓度低,空气质量好时,室内检测到的PM2.5浓度会有上升(在标准值以内),这部分的来源是室内空气品质特性决定的,此时,室内不如室外。

室内存在各种污染源,会直接影响室内PM2.5的浓度。

雾霾天气室内应对措施应该注意什么

暖通空调在线:根据您分析的PM2.5室内外特性及关联性,雾霾期,室内空气不能简单用关窗不通风的方式,应该采取积极有效的防范措施,但是采取这些措施是否真正有效?应该注意什么呢?

许钟麟:通过我们对于采取净化措施,有新风过滤设置的环境做数据检测,我们采集了室内PM2.5浓度的数值,这个数值与上面那几个样本数值进行比对,就可看出,适当的采取科学合理的方式,来应对雾霾天气,减少PM2.5对人身体的影响,还是十分必要的。

因此,在雾霾天,并不是关闭门窗呆在房间就一定能躲避危害了。另外,长时间关闭门窗,会带来其他的问题,如二氧化碳浓度过高,对人的危害更是立竿见影。而且人员密度大的场所,如果不通风,微生物浓度高更易引起疾病。

 

如何针对不同建筑设计净化设施

暖通空调在线:根据实验,雾霾天我们还是需要采取必要的措施进行PM2.5的防控,那么不同类型的建筑,采取的方式有什么区别?

许钟麟:建筑室内颗粒物污染最为有效的解决办法需要从两个方面入手,对于公共建筑,应当在现有的新风机组内加装空气净化装置,或者在室内的送回风口处加装空气净化装置,如果需要进一步改善室内环境也可采用单体式空气净化器;对于普通住宅,建议在设计时就考虑加装带净化装置的小型住宅新风系统,如果因层高或预算问题,可适当购买单体式空气净化器作为改善室内环境的手段。

就治理措施而言,由于PM2.5首先是颗粒物,而在雾霾期间,PM2.5会是含水颗粒物,使用阻隔式即过滤方式去除更为可靠。要把雾霾期间室内浓度降到75μg/m³以下,去除效率就需要达到80%~90%(按重量计)。对于一栋300人左右的办公建筑而言,其所需供给的室外新风量约10000m³/h,按常规过滤器考虑,其每年所增加的能耗约为800~1600kWh以内(年运行时间按6000小时计算),人均年电耗增加不超过6度电。显然,年运行时间少了,或者若增加的为低阻或超低阻型过滤器,此值更小。

如果配合循环风处理,效果更好,家用的单体式空气净化器可视为只处理循环风的设备。

 

5  我国相关标准建设情况

暖通空调在线:因为雾霾天气的逐渐增多,使空气品质、空气洁净开始成为人们最为关注的问题,那么我国在这方面制订和使用的标准情况如何?

许钟麟:世界上各个国家或组织对于PM10和PM2.5都在不同的年代制订过不同的标准要求,比如欧盟在2005年限定PM10的日平均值为50,年平均值为20,PM2.5日平均值为25,年平均值为10。美国1997年制订PM10的日平均值为150,年平均值为50,PM2.5日平均值为65,年平均值为15;中国在2012年限定二级(低于一级)标准PM10日平均值为150,年平均为值70,PM2.5日平均值为75,年平均值为35。

WS394-2012《公共场所集中空调通风系统卫生规范》分别对集中空调通风系统使用的空气净化消毒装置卫生安全和净化性能提出了具体要求。

GB50325-2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》对于室内环境污染物控制的限量也做了规定。

GB/T18801-2002《空气净化器标准》是我国制定发布的第一部空气净化器标准,2008年重新修订,标准中规定了空气净化器的型式、基本参数、试验方法、检验细则等内容,其中对于适用于家用和类似用途的空气净化器和公共场所使用的空气净化器性能和技术指标,也做了规定。但是现行的空气净化器标准 GB/T18801-2008,由于部分内容不够完善,已经开始进行再次修订,虽然标准中没有关于PM2.5净化效率等相关测试指标和方法,但是标准中关于空气净化器固态颗粒物净化性能方面的指标还是可以为广大群众进行采购选型提供依据的。另外,GB21551.3-2010标准中对于家用空气净化器也提出了特殊要求,即有害因素产生量不应超过标准规定的限值,也请大家在采购产品时要注意。对于此标准的再次修订工作也正在进行,将增加PM2.5的各项检测指标以及检测方法。

修订后的标准,可以作为对空气净化器性能的判定提供依据。

JGJ/T309-2013《建筑通风效果测试与评价标准》明确规定了新建建筑应进行通风效果模拟评价,此标准首次将PM2.5作为室内通风效果评价指标,建议日均值应小于75μg/m3。

空调新风系统配套使用的空气净化装置由于没有相关标准,尤其是没有PM2.5净化效率相关的检测指标,对于使用方的采购选型非常困难,只能按照目前相关国家标准GB/T14295等相关指标进行参考。

 

对于普通百姓应对PM2.5的建议

暖通空调在线:普通百姓对于PM2.5的应对,存在很多未知和了解的误区,如何科学合理的减少PM2.5对于生活的影响,您有什么建议?在选用具体的空气净化产品中,有什么误区应该规避?

许钟麟:

1 英国伦敦大雾期间,连续7天以上发生后,对健康确有明显影响,要想避免这种情况,要靠大环境的治理。若遇到短暂1-2天雾霾天气,尽量减少外出,关闭门窗,对减少损害有一定的作用。可以在中午(此时浓度一般为一天中最低)开一会儿窗。

2 注意减少室内PM2.5的发生。

3 家居可以选用有过滤功能的净化器就够了,对于一般家庭20平方米的客厅,风量应在250m3/h以上为好,应有性能检测证书。

4 对于有集中空调系统的公用建筑,只要新风稍加处理就可以满足要求。欧洲标准已经有此方面规定,我国医院洁净手术部建筑技术规范也有具体规定。

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