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1、第五章 室内空气品质1本章内容本章内容n1. 室内空气品质简介n2. 室内空气污染源和污染途径n3. 室内空气污染物对人体健康的影响n4. 室内空气品质的评价方法与指标n5. 室内空气污染控制方法2第一节 室内空气品质简介3室内空气品质的定义室内空气品质的定义室内空气品质是指室内空气的组成成分、含量及对人体生理和心理健康的影响。4为什么要研究室内空气品质?n人们有超过90的时间是在室内度过的室内空气品质比室外还要重要5室内空气品质现状病态建筑综合症 SBSSick Building Syndromen症状n头痛、恶心n疲乏、失眠、记忆力衰退n皮肤、粘膜有刺激感（眼红、流泪、咽干等）n呼吸紊乱n
2、特点n离开建筑一段时间后即恢复正常n只有症状，难以进行医学确诊，无法确定病源6室内空气品质现状建筑关联病BRI: Building Relative Illnessn可由医学认定的病原体所引起的特定疾病，可进行医学确诊，如：n过敏性肺炎n过敏性鼻炎n哮喘n军团病n有机尘中毒n肺癌7室内空气品质下降的危害n危害居住者健康n降低劳动效率n1985年美国数据，每年因呼吸道感染n每年损失医疗费用达150亿美元n每年缺勤损失高达590亿美元 中国1.6亿m2/年的竣工面积使得室内空气质量问题显得尤为重要！8室内空气品质问题产生的原因n新型合成材料的应用n电器设备的应用n空调系统n强调节能导致的建筑密闭性
3、增强和新风量减少 n空调系统的固有缺点以及系统设计和运行管理的不合理 n有害气体排放量增加，散发量减少有害气体排放量增加，散发量减少9与室内空气品质相关的n污染源n评价n控制10第二节 室内空气污染源和污染途径11室内空气污染来源n室外来源n除人员外的室内来源n室内人员12来源之一：室外来源n交通运输工具、燃料燃烧、 城市垃圾等n污染物：Nox、Sox、H2S、悬浮颗粒物、烟雾等n进入渠道：门窗、孔隙或管道缝隙n地层放射性污染 n污染物：氡及其子体、化工染料、汞等n进入渠道：地基的缝隙13来源之二：室内来源n家居活动n厨房燃烧产物n卫生间污染n化学品污染n建材、装修材料、日用化学产品n电子污染
4、n设计或管理不良的HVAC系统14家居活动污染15建材、装修材料、日化产品16电子产品污染电子产品污染17空调设备及系统空调设备及系统强调节能导致的建筑密闭性增强和新风量减少 空调系统的固有缺点以及系统设计和运行管理的不合理 18空调设备与管道污染19空调系统造成室内污染的途径空调系统造成室内污染的途径n新风采集口受到污染n过滤器失效n新风量设计不足n冷水系统存在的霉菌20n人体呼吸道排气污染n149种：CO2、氨、苯、甲苯、苯乙烯、氯仿等n病毒、细菌n皮肤代谢作用n271种：CO2、CO、丙酮、苯、甲醛、甲烷、皮屑(英国：占室内灰尘的90)、毛发等n大小便n吸烟：尼古丁、甲醛、CO等n衣服上
5、的灰尘、细菌来源之三：人体生物污染21第三节 室内空气污染物对人体健康的影响22空气污染物的种类n 化学污染有害气体nCO2n氨n挥发性有机化合物VOCn甲醛n物理污染n氡n悬浮颗粒物n微生物（病毒、细菌、尘螨）n其它（油烟、烟草烟雾、臭氧等）23CO2 常用指标 室内来源 主要为人体代谢过程：人体呼出的空气中约占4，与人体代谢率有关；儿童为成年人的 50%。排出CO2越多，同时排出其它代谢废气也越多。 有机物燃烧过程：炊事、抽烟 在室外空气中的浓度 CO2为 300400 ppm，O2为 209460 ppm24CO2 常用指标 作用 一般浓度下，无毒，无臭。 超过700 ppm，敏感者能觉
6、察到人体的其它代谢污染； 超过 1000 ppm，较多人感到不舒服； 超过 10,000 ppm，呼吸深度显著增加； 超过 40,000 ppm（4），出现呼吸困难，头痛、头晕，意识水平降低； 超过100,000 ppm（10），窒息死亡。 目前居住建筑的控制标准 高级客房：700 ppm 普通居住空间：1000 ppm 过渡空间：2000 ppm25 为什么测CO2作指标？ 易测 反映了其它人体代谢污染物产生的水平 不能反映其它过程产生污染物的水平问题26氨 特性：无色，有强烈刺激性气味。碱性物质，可感觉最低浓度为 5.3 ppm。 来源： 冬季施工过程中在混凝土中添加氨水作为防冻剂，释放期
7、较长，危害大。 装饰材料中的添加剂和增白剂，释放期较短，危害较小。27氨 危害 浓度超过0.51.0mg/m3时，对人的口、鼻粘膜及上呼吸道有很强的刺激作用，造成流泪、咳嗽、呼吸困难 严重可发生呼吸窘迫综合症； 通过肺泡进入血液，破坏运氧功能。 防止污染措施 禁止使用氨作防冻剂28VOC (Volatile Organic Compounds) 定义: 除了CO2、碳酸、金属碳化物、碳酸盐以及碳酸铵等一些参与大气中光化学反应之外的含碳化合物。 根据沸点不同可分 50-100 VVOC (Very VOC) 100-260 VOC 260-400 SVOC (Semi-VOC) 400以上 PO
8、M (Particulate organic matter)29VOC (Volatile Organic Compounds) 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（呼吸器官和神经器官）。 引起头痛、恶心等症状。 来源： 室内建材 各种漆、涂料、胶粘剂、阻燃剂、防水剂、防腐剂、防虫剂30VOC (Volatile Organic Compounds) 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 0.3mg/m3的上限值；我国民用建筑工程室内环境指标TVOC指标为 0.5
9、mg/m3 。31甲醛(HCOH) 特点 无色，有强烈刺激性气味。 水溶液为福尔马林 大气中平均浓度0.005-0.01mg/m3，低于0.03mg/m3， 新装修宾馆可达 0.85mg/m3，控制标准为0.12mg/m3 来源 工业废气、汽车尾气、光化学烟雾 建筑材料：地毯、人造板、泡沫树脂保温板* 装修材料：胶粘剂、涂料* 日化产品：清洁剂、消毒剂、液化石油气32甲醛 危害 浓度0.1mg/m3有异味影响 0.6mg/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。 有致畸、致癌作用。 对神经系统、免
10、疫系统、肝脏都有危害。 释放特性 释放期长，315年。 高温、高湿条件下甲醛散发力度加大。33氡(Rn)：Radon 氡是一种无色、无味、自然界唯一的天然放射性惰性气体，由铀238蜕变产生。在放射疗法中可用作辐射源，能溶于水和脂肪，在体温条件下，极易进入人体组织。 来源地基土壤中有镭。花岗岩、水泥、石膏、部分天然石材中含有镭。天然气中含有氡。34氡(Rn)：Radon 危害 易扩散，溶于水和脂肪。极易进入人体呼吸系统造成放射性损伤。 肺癌的第二大诱因，潜伏期 15年以上。 防护 建材局与卫生部1993年的天然石材的放射性控制标准：A类可居室内使用，C类只能在外表面使用 表面涂层可阻挡氡的逸出；
11、 加大通风换气次数，降低室内氡气浓度。35 包括烟气、大气尘埃、纤维性粒子及花粉 直径为10100 m的微粒称作总悬浮颗粒物（Total Suspend Particle, 简称TSP） 直径小于直径小于10 m(PM10)的微粒称为可吸入颗粒物，可吸入并沉积的微粒称为可吸入颗粒物，可吸入并沉积在呼吸道中，造成矽肺和肺癌在呼吸道中，造成矽肺和肺癌 直径小于2.5 m(PM2.5)的微粒称为细微粒，会进入肺泡 粒径分布（按质量计） 大气尘中PM10占72% 工业过程产尘，PM10占30% 室内可吸入颗粒物以细微粒为主，几乎都是PM10 粒径7.0m的粒子占95以上 粒径3.3m的粒子占8090以
12、上 粒径1.1m的粒子占5070， 悬浮颗粒物36 来源 室外来源 花粉、交通 生产过程 大气污染 室内来源 人员活动、抽烟 石棉建材 SVOC颗粒 危害 成为病毒、细菌的传播附着物 VOC附着物 一、二次扬尘和室内湿度过低是其产生的主要原因。避免扬尘、增强过滤、控制湿度等方式以及控制产生源等手段来避免污染。悬浮颗粒物37微生物 病毒和细菌 附于悬浮颗粒物上传播，是传染病的来源 霉菌：滋生于潮湿阴暗的土壤、水体、空调设备中 军团菌 军团菌是一种普遍存在的嗜水性需氧细菌：Legionella，可通过风道、给水系统进入室内空气。 军团病(legionnaires disease)：一种大叶性肺炎，
13、 1976年在美国费城的宾西法尼亚美军军团会议的参加者中发生的军团病是典型的例子。死亡率高达15-20%。SARS冠状病毒冠状病毒38微生物 尘螨 适宜环境2030，7585，空气不流通场所 可引起哮喘、过敏性鼻炎、过敏性皮炎 孳生地：纯毛地毯、床垫 控制方法：通风换气，保持清洁39烟草烟雾：最常见的室内空气污染 危害：刺激和臭味 香烟烟气的典型组成成分(mg/支)： 成分 主流烟气 二次烟气 燃过的烟草 350 400 全部颗粒 20 45 尼古丁 1 1.7 一氧化碳 20 80 二氧化碳 60 80 氧化氮 0.01 0.08 丙稀醛 0.08 - 产生烟气时间 20s 550s40臭氧
14、 臭氧(O3)：一种刺激性气体，主要来自室外的光化学烟雾。室内的电视机、复印机、激光印刷机、负离子发生器等在使用过程中也都能产生臭氧。 性质：可氧化空化合物而还原，可杀菌；可被橡胶、塑料等吸附。 臭氧对眼睛、粘膜和肺组织都具有刺激作用，能破坏肺的表面活性物质，并能引起肺水肿、哮喘等。 标准0.16mg/m341第四节 室内品质的评价方法与指标42室内空气品质的评价 两种思路 机械论 强调室内空气成分与浓度，采用一系列污染物浓度指标来进行评价 。IAQ问题成为单纯的物理化学问题。 人只影响被评价区域受关注的权重。人数和位置一定，IAQ的评价就与人无关。 强调人的感觉 提出“感知的空气品质”(Pe
15、rceived Air Quality) 理由1：低浓度条件下，仪器无法测定时就无能为力；仪器测量的污染物浓度低于限值，人却感到不舒服 理由2：多种污染物存在的条件下，组分比例构成不同，各种组分对人的感觉的影响也会产生变化；空气成分相同条件下，温、湿度不同会导致人对IAQ的感觉不同43n最初的定义：空气品质等价为一系列污染物浓度的指标。 纯客观评价n丹麦工业大学P.O.Fanger的定义(1989)：空气品质反映了人们要求的程度，如果人们对空气满意，就是高品质；反之，就是低品质。 从纯主观感受出发。nASHRAE 62-1989：良好IAQ 是空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有
16、害浓度指标，并且处于这种空气中的绝大多数人（80）对此没有表示不满意 主观感受与客观评价结合。室内空气品质的评价44室内空气品质的评价方法n方法1：测量室内污染物浓度客观评价n 问题：n用什么作为代表性的污染物？(测什么？)n低浓度下的测量受到仪器精度的限制n方法2：调查问卷 主观评价n 问题：n主观评价结果往往与客观评价结果矛盾：n客观测量值远远低于控制标准，但主观感觉不好客观测量值远远低于控制标准，但主观感觉不好n客观测量值可能有些问题，但主观感觉并不差客观测量值可能有些问题，但主观感觉并不差n 人们感觉不舒服的原因很多，不知道哪些是IAQ的问题（热湿环境、颜色、照度、工作压力等也有影响）
17、。45室内空气品质的客观评价指标n气体污染物浓度：体积浓度(ppm)、质量浓度(mg/m3)n放射性气体浓度(Bq/ m3)，1 Bq/ m3表示1 m3气体中，每秒有1个放射性原子核发生衰变。n悬浮颗粒物n质量浓度：mgm3n计数浓度：粒cm3n微生物n撞击法：菌落形成单位（CFU）/m3n沉降法：个（菌落）/皿46空气污染的主观评价指标n气味n 人们往往根据气味评判空气质量n鼻子的特征n 比任何测量仪表都灵敏n 嗅觉有时间适应性：难以定量n 个体有差异，难以作为客观标准n 鼻子的灵敏度随空气的温湿度改变 n P.O. Fanger 的研究结论为：IAQ随空气焓值的降低而提高。47典型气味、
18、成分和来源气味特点化学成分典型气味源臭鸡蛋气味H2S精炼厂、污水厂、 垃圾场肥料气味、牲口圈主要为硫化物：二甲基硫化物、二甲基二硫化物下水道、堆制肥料、垃圾场烂卷心菜气味甲基硫醇水果工厂、精练厂、化工厂洋葱味丙烷天然气t丁基鱼腥味胺颜料厂、污水厂、堆肥汗味、体味有机酸，如苯基乙酸衣物霉味醌亚胺、C6-C10氧化物杀虫剂、空调系统、颜料厂48室内空气品质标准中国：规定了室内污染物浓度的上限。除污染物浓度外，均考虑了温湿度、风速、噪声、照明等影响，相当于反映了部分IEQ水平公共场所卫生标准，GB161531996室内空气质量标准，国标号GB / T 188832002 民用建筑室内污染环境控制规范
19、，GB50325-2001室内装饰装修材料有害物质限量国家标准，GB185802001室内空气中甲醛卫生标准GB/T16127 住房内氡浓度控制标准，GB/T16146室内空气中细菌总数卫生标准，GB/T17093室内空气中二氧化碳卫生标准，GB/T17094室内空气中可吸入颗粒物卫生标准，GB/T17095室内空气中氮氧化物卫生标准，GB/T17096 室内空气中二氧化硫卫生标准，GB/T17097 国外：给出了感知空气品质不满意率与新风量的关系欧洲：CEN CR 1752美国：ASHRAE 6249污染物类民用建筑工程类民用建筑工程氡（Bq/m3）100200甲醛（mg/m3）0.080.
20、12苯（mg/m3）0.090.09氨（mg/m3）0.20.5TVOC（mg/m3）0.50.6民用建筑工程室内环境污染控制规范(2001) 民用建筑工程室内环境指标 类民用建筑工程：住宅、宿舍、医院病房、老年建筑、幼儿园、学校教室等建筑工程； II 类民用建筑工程：旅店、办公楼、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、商场(店)、公共交通工具等候室、医院候诊室、饭馆、理发店等公共建筑工程。50第五节 室内空气污染控制方法51污染物的控制方法n污染源控制堵源n采用空气净化装置采用各种物理或化学方法如过滤、吸附、吸收、氧化还原等将空气中的有害物清除或分解掉。n加强通风换气稀释52空气净化方
21、法和原理n空气过滤：过滤器n吸附方法：活性炭n纳米材料光催化n臭氧消毒灭菌n利用植物净化空气53过滤器主要功能：处理空气中的颗粒污染。常见误解：过滤器像筛子一样，只有当悬浮在空气中的颗粒粒径比滤网的孔径大时才能被过滤掉。其实，过滤器和筛子的工作原理大相径庭。5.1空气过滤去除悬浮颗粒物545.1空气过滤器原理n扩散：由于扩散作用， d0.5m)的粒子通常难于绕过过滤器纤维而和纤维直接接触， 从而被捕获。n静电捕获：粒子或者过滤器纤维被有意带上电荷，这样静电力就可在捕获粒子中起重要作用。n筛子过滤：直径大的粒子。5556过滤器主要性能指标n过滤效率n单级过滤器的效率为：n多级过滤器的效率为：n过
22、滤器阻力n过滤器的容尘量1211100()%nnpnmmppp21211111157585.2 吸附方法 吸附对于室内VOC和其他气体污染物是一种比较有效而又简单的消除技术。 吸附是由于吸附质和吸附剂之间的吸附力而使吸附质聚集到吸附剂表面的一种现象，分为： 物理吸附，常见 吸附质和吸附剂之间不发生化学反应； 对所吸附的气体选择性不强； 吸附过程快，参与吸附的各相之间瞬间达到平衡； 吸附过程为低放热反应过程，放热量比相应气体的液化潜热稍大； 吸附剂与吸附质间吸附力不强，在条件改变时可脱附 对分子量小的化合物作用不明显 化学吸附 空气中的污染物在吸附剂表面发生化学反应 对分子量小的化合物作用显著5
23、9n目前比较常用的吸附剂是活性炭物理吸附n固体材料吸附能力的大小取决于固体的比表面积（即1g固体的表面积），比表面积越大，吸附能力越强。 5.2 吸附能力60活性炭纤维： 20世纪60年代发展起来的一种活性炭新品种 含大量微孔，其体积占了总孔体积的90左右，因此有较大的比表面积：多数为8001500m2/g！ 与粒状活性炭相比，活性炭纤维吸附容量大，吸附或脱附速度快，再生容易，不易粉化，不会造成粉尘二次污染。 对无机气体如SO2、H2S、NOx等和有机气体如(VOCs)都有很强的吸附能力，特别适用于吸附去除10-910-6g/m3量级的有机气体，在室内空气净化方面有广阔的应用前景。61化学吸附
24、n普通活性炭对分子量小的化合物(如氨、硫化氢和甲醛)吸附效果较差，故一般采用浸渍高锰酸钾的氧化铝作为吸附剂进行化学吸附。吸附量(%)NO2NOSO2甲醛HS甲苯浸渍高锰酸钾的氧化铝1.562.858.074.1211.11.27活性炭9.150.715.351.552.5920.96625.3 紫外灯杀菌 (Ultraviolet Germicidal Irradiation, UVGI) 紫外辐照杀菌是常用的空气中杀菌方法，在医院已被广泛使用。 紫外光谱分为UVA (320- 400nm)、UVB(280-320nm)和UVC(100-280nm)，波长短的UVC杀菌能力较强。 185nm以
25、下的辐射会产生臭氧。 一般紫外灯安置在房间上部，不直接照射人，空气受热源加热向上运动缓慢进入紫外辐照区，受辐照后的空气再下降到房间的人员活动区，在这一过程中，细菌和病毒会不断被降低活性，直至灭杀。 紫外灯杀菌需要一定的作用时间，一般细菌在受到紫外灯发出的辐射数分钟后才死亡。63名称分子式标准电极电位V名称分子式标准电极电位V臭氧O32.07二氧化氯ClO21.50双氧水H2O21.78氯气Cl21.36高锰酸离子MnO21.6764hv EgEg= 3.2eV-e+h 380nm2TiO22CO ,H O,etc-e2OHO5.4 光催化降解VOCsOH 2O 2O65光催化纳米材料 TiO2
26、 甲醛光降解反应中的主要氧化还原反应： 氧化反应： 还原反应： 原理总结： HCHO + H2O + 4h+ + O2 + 4e- HCOOH + 2H+ + 2h+ +O2 + 4e-CO2 +4H+ + O2 + 4e- 2 H2O + CO2 heTiOhv22244COHhOHHCHO OHHeO22244 66不同方法空气净化效果比较0.07次次/h675.6 利用植物净化空气 美国宇航局科学家威廉发现绿色植物对居室和办公室的污染空气有很好的净化作用: 24小时照明条件下，吸收了1m3空气中90的甲醛； 90的苯在中消失；则可吞食70的苯、50的甲醛和24的三氯乙烯；能吞食96的一氧化碳，86的甲醛。 威廉的实验证实： 绿色植物吸入化学物质的能力来自于盆栽土壤中的微生物，而不主要是叶子。 与植物同时生长在土壤中的微生物在经历代代遗传后，其吸收化学物质的能力还会加强。685.6 利用植物净化空气 可以作为室内空气污染物的指示物的植物：紫花苜蓿：在SO2浓度超过0.3 ppm时，接触一段时间，就会出现受害的症状；贴梗海棠：在0.5ppm的臭氧中暴露半小时就会有受害反应；香石竹、番茄：在浓度为0.050.1ppm的乙烯下几个小时，花萼就会发生异常现象69