室内颗粒物浓度监测与分析范文

《建筑热能通风空调杂志》2014年第三期

1监测仪器及监测方案

采用TSI8534型DUSTTRAKTM气溶胶监测仪检测室内外颗粒物浓度。该仪器可同时测量、显示、记录空气中颗粒物的5个不同粒径档的质量浓度分布，分别为PM1、PM2.5、PM4、PM10及TSP。本次测试中，采样流量设置为3L/min，每2s采集一次数据。笔者在冬季分别对A、B建筑所选办公室内外的颗粒物浓度进行监测，各监测3天，每天早上、中午、下午各监测1h。根据监测时间和地点，将各组监测数据编号为A11、A12、A13、A21、A22、A23、A31、A32、A33、B11、B12、B13、B21、B22、B23、B31、B32、B33；被监测办公室在监测过程中室内人员均正常办公，无剧烈运动，室内打印机未工作，门窗关闭，空调正常工作。在监测过程中对所监测的办公室空调送风系统内的颗粒物浓度进行监测；其中A建筑的监测内容为室内机过滤网前后的颗粒物浓度，B建筑的监测内容为空调送风系统内各风管（总送风管、新风管）内的空气颗粒物浓度。在上述测试之余，在对B建筑监测的第一天对B建筑其他楼层办公室、防烟楼梯间内颗粒物浓度进行抽测。由于只有一台TSI8534，为准确反映室内颗粒物浓度和室外颗粒物浓度与室内颗粒物浓度的关系，将每次监测时间设定为5min，室内外颗粒物浓度监测交替进行。

2颗粒物浓度监测结果及分析

2.1办公室内外的监测结果及分析室内、外颗粒物浓度监测值将反映室内、外颗粒物污染情况。对室内外PM2.5和PM10的质量浓度的每个小时监测值求均值，对比世界卫生组织（WHO）2005的《空气质量准则》设定的空气质量准则值及三个过渡期目标值的24h均值[6]、中国2012年12月颁布的《环境空气质量标准》中颗粒物浓度24h均值的准则值[7]，制作对比结果图如图2、3；其中《空气质量准则》设定的PM2.5质量浓度24h准则值25μg/m3，PM10质量浓度24h准则值为50μg/m3；过渡期1内PM/PM10的24h均值的目标值为75/150μg/m3；过渡期1内PM/PM10的24h均值的目标值为50/100μg/m3；过渡期3内PM/PM10的24h均值的目标值为35/70μg/m3；《环境空气质量标准》设定的24h均值准则值与《空气质量准则》过渡期1的目标值相同。由图2可见，2/3的A建筑室外PM2.5质量浓度监测值超过《环境空气质量标准》PM2.5浓度限值和《空气质量准则》过渡期3的PM2.5目标值75μg/m3，所有的B建筑室外PM2.5质量浓度监测值超过75μg/m3；可见A、B建筑室外PM2.5污染频率较高。笔者考察监测建筑周边环境，得知A、B建筑均临靠主要交通干道，来往车辆频繁，汽车尾气使得周边环境颗粒物污染严重。此外，1/3的A建筑室内PM2.5质量浓度监测值超过75μg/m3；B建筑室内PM2.5质量浓度监测值均小于75μg/m3；可见在监测时间内，B建筑室内PM2.5污染频率小于A建筑。由图3可见，A、B建筑室外PM10监测值中有2/3的数据小于《环境空气质量标准》PM10浓度限值和《空气质量准则》过渡期3的PM10目标值150μg/m3；A、B建筑室内PM10质量浓度监测值均小于150μg/m3。对比相应监测时间内室内PM2.5、PM10的污染情况，可发现监测时间内PM2.5污染较PM10污染频繁。对比图2与图3，计算室内外PM2.5与PM10的质量浓度比值，得到图4；可发现室外PM2.5/PM10值均大于75%，室内PM2.5/PM10值均大于90%，可见室内外空气中PM2.5是PM10的主要质量成分。对比《空气质量准则》和《环境空气质量标准》中对PM10和PM2.5质量浓度限值的规定[6][7]，可发现PM2.5质量浓度限值为PM10质量浓度限值的50%，显著小于环境空气中PM2.5/PM10比值，这是造成PM2.5污染频率高于PM10污染的原因。对比室内、室外PM2.5/PM10比值，发现室内监测数据的PM2.5/PM10值大于室外监测数据比值，这一结果是巧合还是有规律可循，需更多监测数据予以验证。对比图3与图4，可发现室外空气颗粒物浓度高时，室内颗粒物也相应较高，室内、外空气中颗粒物浓度变化具有较一致性；计算PM2.5、PM10的I/O比（室内外颗粒物浓度比），得到图5；可发现两建筑监测数据的9个I/O比值均较一致，表明室内颗粒物浓度与室外颗粒物浓度有较高的相关性。此外，图5中可看出A建筑PM2.5、PM10的I/O比均显著大于B建筑；相比B建筑，A建筑围护结构气密性不佳，围护结构缝隙较大，且无新风过滤器，对随着室外空气进入室内的颗粒物滤除效率低，导致A建筑颗粒物I/O比显著大于B建筑。从图5中可见PM2.5的I/O比略大于PM10的I/O比，笔者认为，这是由于室内颗粒物污染多来源于室外，室外空气通过空气过滤器及围护结构缝隙时，大颗粒物被滤除的概率大于小颗粒物，从而使得PM2.5的I/O比略大于PM10的I/O比。

2.2空调送风系统的监测结果及分析现场利用TSI8534测试A办公室室内机的送风口和回风口的颗粒物浓度，测试结果显示送、回风口颗粒物浓度监测值相同，即所设置的过滤网对PM10及PM2.5无过滤效率。对B建筑2#过滤器（铁丝网过滤器）上、下游的颗粒物浓度监测结果显示该类型过滤器对PM2.5的过滤效率为0。在新风管上1#测点处测得经新风过滤器处理后新风中的颗粒物浓度，在送风管2#测点处测得新回风混合后经过2#过滤器处理后的送风颗粒物浓度，测试结果见表1。与同时刻B建筑室外颗粒物浓度对比（室外颗粒物浓度为PM2.5：238μg/m3），可发现新风处理器中1#过滤器对PM2.5的过滤效率为42.5%（1-137/238）；室内回风与其PM2.5浓度2倍以上的新风混合后，送风PM2.5浓度增加有限，可见新风比较小，按PM2.5浓度计算，得新风比为4%。按照10%新风比计算，空调系统送风的颗粒物浓度将为69.5μg/m3。若空调系统新风过滤器对PM2.5的过滤效率为0，可计算得，在4%的新风比时，送风的颗粒物浓度为69.0μg/m3；而在10%的新风比时，送风中颗粒物浓度为79.6μg/m3；可见新风过滤器过滤效率和新风量的大小对送风颗粒物浓度增减有明显影响，直接影响室内颗粒物污染特性。

2.3B建筑其他楼层及防烟楼梯间的监测结果及分析在对B建筑监测的第一天，对B建筑其他楼层办公室及防烟楼梯间内颗粒物进行抽测，现将结果绘制成图6，图中BA-BL表示各楼层办公室，FY表示防烟楼梯间；结果显示防烟楼梯间内颗粒物污染极其严重，达507/537μg/m3（PM2.5/PM10）；而BA层办公室内颗粒物严重超出其它楼层办公室内颗粒物浓度及室外颗粒物浓度，达92/108μg/m3（PM2.5/PM10）。经笔者考查发现楼内人员将防烟楼梯间作为吸烟室，且防烟楼梯间内通风不畅；而BA层办公室内人员在监测时间内正在进行打包活动；对比B建筑内其他办公室颗粒物监测结果，可得到吸烟、室内人和物的剧烈活动等会引起室内严重颗粒物污染。

3结论

1）受监测办公建筑室外PM2.5污染严重；不同等级的办公建筑室内颗粒污染程度不同，甲级写字楼室内颗粒物污染较普通办公楼室内颗粒物污染轻；甲级办公楼室内外颗粒物浓度I/O比较普通办公楼低。2）空气质量规范对PM2.5与PM10浓度限定值的比值与实际空气中颗粒物浓度比值存在明显区别，规范限定值的PM2.5/PM10比值显著小于实际空气中PM2.5/PM10比值，造成室内外的PM2.5污染均较PM10污染频繁。3）室内人与物的剧烈活动、吸烟等活动将产生大量的颗粒物，造成严重室内颗粒物污染。

作者：陈治清林忠平朱卫华张昊单位：同济大学机械与能源工程学院