朱梅文远高
摘要：室内颗粒物中占有很大比例的PM2.5由于比表面积大，对多种有机物具有较强的吸附能力，可以直接进入肺泡，增加年总死亡率、心肺疾病死亡率以及肺癌的死亡率，进而对人体产生全方位的影响。结合各国/组织的PM2.5标准及室内PM2.5检测标准可以为《室内空气质量标准》中PM2.5标准值的预测给予科学依据。通过研究PM2.5的形成机理，分析影响室内PM2.5浓度的因素，针对采用不同空调系统的房间可以提出其室内PM2.5浓度的控制策略，从而达到进一步改善室内环境质量的目的，让人们拥有一个更加舒适健康的室内环境。 关键词：PM2.5形成机理浓度标准控制策略。
The concentration standard and control techniques of indoor PM2.5
Zhu Mei Wen Yuangao
Abstract: The PM2.5, which occupies a large proportion in indoor particulate matters, due to its large s
pecific surface area and strong adsorption capacity for a variety of organic compounds , can directly access the alveoli and increase the total mortality, heart and lung disease mortality and the mortality of lung cancer. So it can make a full range of impact on the human body. The nations / organizations indoor PM2.5 standards and the testing standard can provide scientific basis for predicting PM2.5 standard values in "Indoor Air Quality Standards". Through the research on the formation mechanism of PM2.5 and analyzing the factors affecting indoor PM2.5 concentrations, we can put forward control strategies on indoor PM2.5 for rooms using different air-conditioning systems and further improve the indoor environmental quality. For all of these, people can have a more comfortable and healthier environment.
Keywords:PM2.5Formation Mechanism Concentration standard Control techniques
1 前言
2013年1月9日以来，全国中东部地区大范围的雾霾天气让颗粒污染物PM2.5从一个专业术语变成了切实的感受。PM2.5（空气动力学当量直径小于2.5μm的大气颗粒物，颗粒物PM全称为particulate matter），直径还不到人的头发丝粗细的1/20，2013年4月19日CCTV新闻频道报道：在征询了相关部门和专家的意见后PM2.5的中文名字终于尘埃落定——―细颗粒物‖。PM2.5由于比表面积大，具有较
强的吸附能力，不仅富集许多重金属，还吸附多种有机物如苯并芘等，是细菌、病毒的载体[1]。Pope等在美国50个州的近500000成人中，进行为期16年(1982一1998)的研究结果显示[2]，PM2.5平均浓度每增加10μg/m3，肺癌死亡率、心肺疾病死亡率以及年总死亡率分别增加8％、6％和4％。
然而PM2.5的危害不仅仅局限于人的身体健康方面，还是导致大气能见度降低、灰霾天气、酸沉降、全球气候变化、光化学烟雾等重大环境问题的重要因素[3]。不同化学组分的颗粒物对环境、人体健康和大气能见度的影响亦不相同，这些影响还与相应化学成分在颗粒物内部和表面的存在状态有关[4-5]。故2012年2月，新修订的《环境空气质量标准》（GB3095-2012）增加了PM2.5监测指标。近年来对PM2.5的监测
作者简介：朱梅(1988-)，女，硕士研究生，地址：湖北省武汉市洪山区石牌岭310号武汉科技大学洪山校区，电话：158****6509，邮箱:********************.
指导老师：文远高(1965-)，男，教授，地址：湖北省武汉市珞狮路122号武汉理工大学，电话：150****3102，邮箱：
*****************.
与防治也被列入我国―十二五‖规划工作重点。《国家环境保护―十二五‖规划》规定，―十二五‖期间
我国将开展PM2.5监测，到2015年PM2.5监测覆盖所有地级以上城市[6]。全国城市空气质量实时发布平台自2013年1月开始的监测结果显示，当灰霾天气产生时，雾霾天越严重颗粒物PM10及PM2.5的浓度增加越明显，而且PM2.5浓度的增加幅度大于PM10，表明PM2.5与能见度密切相关，是产生雾霾天的重要因素之一。
关注居民室内空气质量的―海尔帝樽空调室内PM2.5免费检测公益行‖活动2013年4月12日正式对北京、天津、青岛、南京、上海五个城市100户居民进行入户检测，结果显示：与室内环境与车内环境行业发展趋势报告中PM2.5检测标准值35μg/m³进行比较，PM2.5整体超标率高达68%以上，五个城市中天津超标率100%、北京超标率85%、南京超标率63%、上海超标率50%、青岛超标率40%。由以上数据可知我国城市室内环境中PM2.5污染程度较重，而室内作为人们工作与生活的场所，人们在室内的时间约占总生命时间的80%以上，且随着生活水平的提高，人们越来越注重寻求高标准的人居环境，因此为了更好地维护我们赖以生存的室内环境，PM2.5浓度的控制已迫在眉睫。
2 PM2.5形成机理
确定PM2.5的形成机理可为控制室内外的PM2.5浓度提供研究依据。
由唐孝炎老师主持的北大相关课题组对珠三角PM2.5的化学成分进行具体的分析发现[7]：在PM2.5平均浓度为104 μg／m3时，其化学组成中属二次气溶胶细粒子的有机物占34.8%，硝酸根粒子和硫酸根
粒子占31.3%。可以看出，在PM2.5中二次气溶胶的贡献率超过50%，是其主要组成成分。
室内环境中PM2.5主要有以固态形式直接排出的一次粒子和由化学反应生成的二次粒子两种形成方式[8]。其中一次粒子来源于燃料的燃烧、装饰材料和家具表面的散发、设备的使用、由室外渗透进人室内的颗粒物、空调系统及室内人员的活动（吸烟、呼吸、咳嗽、走动及打扫等）等, 二次粒子主要是多相化学反应形成的硝酸盐、硫酸盐的二次细粒子。而室内PM2.5化学组成中一次粒子和二次粒子的比例因时、因地而异，主要取决于室内主导污染源的特征以及室外的气象、气候条件。
3 室内PM2.5浓度标准的预测
我国目前对PM2.5的形成机理、成分及来源的研究还不是很深入，《室内空气质量标准》中还未给出PM2.5浓度标准值，但为了更好的保证人体健康，相信我国会尽快地给出室内PM2.5的浓度限值。
世界各国/组织在不同的发展阶段执行不同的空气质量标准，所以PM2.5浓度标准值也不尽相同。世界卫生组织(WHO)于1997年发布了新的《空气质量准则》(AQG)，在2005年更新的《关于颗粒物、臭氧、二氧化氮，二氧化硫空气质量准则》[9]中不仅制定了PM2.5年平均浓度准则值—10μg/m³，而且针对不同发展水平的国家和地区设立了三个过渡期目标值来参考。对于PM2.5的长期暴露，年平均浓度高于10μg/m³这个准则值时，总死亡率、肺癌死亡率和心肺疾病死亡率会增加，会增大健康的风险，1997年，美国环境保护署（EPA）提出的颗粒物标准修改提案中新增了关于PM2.5的标准,2006年
修改了1997年版《国家空气质量标准》(NAAQS) [10]，制定了PM2.5标准值。NAAQS是EPA根据《清洁空气法》于1997年在1971年、1973年、1978年、1979年、1980年、1987年、1990年等版本不断修订的基础上重新编制的。
欧盟2008年5月发布《关于欧洲空气质量及更加清洁的空气指令》，新标准规定了PM2.5的目标浓度限值，暴露浓度限值和削减目标值[11]。2009年，香港特别行政区提出《新修订环境空气质量标准草案》[11]，建议PM2.5浓度限值采用世卫组织的IT-1值，即年均浓度限值35μg/m³，日均浓度限值75μg/m³。
2012年我国新修订的《环境空气质量标准》首次将PM2.5作为指标纳入其中，新标准将PM2.5浓度值分为一级浓度限值和二级浓度限值。该标准一级浓度限值接近世卫组织的IT-3值，二级浓度限值为世卫组织的IT-1值。虽然我国现阶段提出的PM2.5环境空气质量浓度标准缺乏完整的科学理论和足量实测数据的支撑，但随着对PM2.5质量浓度标准体系研究的深入开展，并结合国外的一些国家和组织对PM2.5标准的研
究及我国2012年开展的针对PM2.5的系统监测，可以为我国制定室内PM2.5的标准提供很重要的科学依据。
各国/组织的PM2.5标准详见表1。
表1 各国/组织的PM2.5标准
国家/组织PM2.5标
准
世界卫生组织《空气质量准则》（2005年）[9]
美国《国家空气
质量标准》（2006
年）[10]
欧盟《关于欧洲空气
质量及更加清洁的
空气指令》（2008
年）[11]
中国《环境空气
质量标准》（2012
年）
过渡时期目标
值1（IT-1）
过渡时期目标值
2（IT-2）
过渡时期目标
值3（IT-3）
准
则
值
排放标准目标浓度限值
一级
浓度
限值
二级
浓度
限值
年平均浓度限值
(微克/立方米)
35 25 15 10 15 25 15 35 24小时平均浓度
限值(微克/立方
米)
75 50 37.5 25 35 / 35 75
2013年3月19日，国家室内车内环境及环保产品质量监督检验中心发布第一号室内环境和车内环境行业发展趋势报告。报告指出，人们最为关注的室内PM2.5检测标准参考2012年发布的《环境空气质量标准》一级浓度限值，日平均浓度标准为35μg/m³。《室内空气质量标准》（GB/T 18883-2002）中PM10日平均值为150μg/m3，达到《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中PM10浓度限值二级标准。GB3095-2012中PM10日平均浓度限值二级为150μg/m³，与GB3095-1996标准值相同。随着颗粒物形成机理及控制策略研究的逐步深入，大气环境污染源问题的逐步改善，新的室内空气质量标准中PM10日平均浓度标准值极有可能会采用GB3095-2012中的一级日平均浓度限值，即50μg/m3。GB3095-2012中PM2.5与PM10一级日平均浓度限值的比值为0.7。
WHO指出对于大气环境：在发展中国家的城市，PM2.5约占PM10的50%；在发达国家的城市中，PM2.5占PM10的50%～80%[12]。2013年10月采用CW-HAT200型手持式PM2.5速测仪对武汉市某住宅、某办公室过渡季节室内的PM2.5和PM10浓度进行测试，结果显示：住宅室内PM2.5/PM10的比例平均值为49%，办公楼室内PM2.5/PM10的比例平均值为48%。过渡季节在室内无明显污染源的情况
下，室内颗粒物主要来源于室外，室内外颗粒物PM2.5/PM10的浓度比值与室外基本一致，而非过渡季节，门窗多为关闭状态，PM2.5相比PM10更加容易通过窗户、门的缝隙和空调等设备进入室内，室内外颗粒物PM2.5/PM10的浓度比值差异会比过渡季节显著。对厦门食堂、会议室、活动室及实验室4个采样点的室内颗粒物采样结果进行分析[13]，得出其对应的PM2.5占PM10比值分别为0.57、0.82、0.80、0.64，平均值为0.71。对上海3家商场空调季进行的室内颗粒物采样结果显示其对应的PM2.5占PM10比值分别为0.75、0.86、0.72，平均值为0.77 [14]。对河南平顶山市区3家商场进行的室内颗粒物采样结果显示其对应的PM2.5占PM10比值分别为0.84、0.85、0.77，平均值为0.82 [15]。现有的多项研究也显示，我国室内PM2.5占PM10的比例平均值为60%～90%。
结合室内PM2.5检测标准值和室内PM2.5占PM10日平均浓度比值，《室内空气质量标准》中PM2.5浓度标准值预测为35μg/m³。
不同发展阶段的国家执行不一样的空气质量标准，有其社会、经济等多方面的原因。欧美许多发达国家在工业化、城市化的过程中也曾发生过严重的大气污染，都是经几十年治理才恢复到了现在较好的水平。室内空气质量标准中PM2.5浓度标准预测值与世卫组织准则值有一点差距，但符合中国作为发展中国家的国情和空气质量的现状。只要在防控PM2.5的过程中很好的吸收并借鉴世卫组织从易到难、逐步提高的思路，一定可以有力的推动室内PM2.5的治理，而且伴随着治理力度的提升，中国将逐渐靠近乃至达到世卫组织准则值。室内PM2.5浓度标准的研究，不仅可以为室内PM2.5浓度的控制
提出明确的方向与目标，可以为降低PM2.5对健康的影响提供一定的指导意义，还可以给予空调系统设计者新的挑战与机遇。
4 室内PM2.5浓度的控制策略
美国疾病控制中心认为室内空气污染对人体的危害超过室外空气污染。Smith K.R指出室内空气颗粒物污染占整个室内空气污染的76％，且发展中国家比发达国家更为严重[16]。因此对室内PM2.5浓度控制的研究在我国得到了越来越多的关注。
室内污染源、室外空气贡献率成为影响室内PM2.5浓度的主要因素，因此控制室内PM2.5浓度主要考虑三方面：减少或消除室内PM2.5污染源，主要包括厨房炒菜油烟、燃料燃烧、装修污染、家电积尘和烟草烟雾；控制PM2.5由室外向室内的传输量，当室外PM2.5浓度高于室内时，关闭门窗，控制PM2.5由室外向室内的传输量，以降低大气中PM2.5对室内的影响，当室内PM2.5浓度高于室外时，开窗通风，以稀释室内PM2.5浓度；净化室内空气，选用带有良好过滤性能的空调设备，将PM2.5的室内浓度控制在对人体健康产生危害的限值以下，从而使人们的工作、生活空间更加清洁健康。
燃料的燃烧是室内PM2.5的重要来源之一，我国目前烹饪主要以煤、煤气为主, 这些燃料在燃烧过程中释放出SO2、NO x等气态或固态物质。建议在烹饪时开窗通风透气及使用天然气这类清洁能源，尽量减少室内颗粒物的浓度。其次，吸烟也是室内PM2.5的重要来源之一。据Baek等[17]估计, 环境烟草制
品烟雾（ETS）对粒径≤2.5μm的颗粒物贡献为10～20%。专家通过监测发现，房间里只要能闻到烟味, PM2.5就已至少超标一倍。而且，吸烟还会带来―三手烟‖问题，人吸烟产生的微小颗粒物会残留在衣服、墙壁、地毯家具甚至头发和皮肤等之上，被带到室内外，稍微活动或空气流通，这些颗粒物便会升腾回到空气中，直至被人吸入肺里。可见，减少室内吸烟可以有效的控制室内PM2.5浓度。
对于采用机械通风的建筑，室外颗粒物主要通过门窗等围护结构缝隙的渗透、送入的新风以及人员带入室内，室外空气是室内颗粒物的最主要来源。纽约州ERDA研究的部分数据显示在没有明显的室内颗粒物污染源的情况下，室内PM2.5浓度的60％～70％来自室外污染源[18]。即使在室内有重要污染源（抽烟、烹调）时，室内PM2.5仍有55～60%来自室外空气[19]。建议建筑的门窗等围护结构采用气密性良好，不易造成颗粒物渗透的建材以达到控制室内PM2.5浓度的目的。
采用集中式空调系统的房间，通过改善气流组织、提高通风效率、增大新风量（已进行良好过滤与处理）、提高过滤器效率及定期对空调系统的清洁能够有效降低室内PM2.5浓度，改善室内空气品质，且新回风混合后的过滤器的效率对室内PM2.5浓度的影响比新风过滤器更为显著[20]。所以通过在新回风混合段选用中/高效过滤器可以很好的达到降低室内PM2.5浓度的要求。经过多方专家的论证，在现有空调设备中增设静电过滤器是控制PM2.5的有效措施之一。静电式过滤器是利用高压静电场使微粒荷电，然后被集尘板捕集的空气过滤器，是在工业静电除尘器的基础上发展起来的室内空气净化设备，与过滤式空气净化设备相仿，可去除空气中小至0.01微米的颗粒物。静电过滤与传统过滤方式相
pm2.5监测
比，可替代粗中效两级介质过滤器，具有空气阻力小、重复使用性好，使用寿命长的优点。且高压静电场产生的等离子体还有杀灭细菌、病毒及尘螨等微生物的作用。一些高档写字楼纷纷在现有的空调系统中都增设静电过滤器来控制室内PM2.5浓度以达到改善室内空气品质的目的。
卫生部于2004年开展全国公共场所集中式空调通风系统调查[21]，共抽查60个城市937座楼宇大厦，抽检微生物样品5600件，其中441座楼的集中式空调属于严重污染，占抽查总数47.1%；438座为中等污染，占46.7%；合格的仅58座，占6.2%；90%的集中式空调风管积尘大于20g /m2，最高积尘达468 g/m2，超标23.3倍，可见集中式空调污染相当严重，空调系统内部积聚的大量粉尘、建筑装饰材料、甚至死的生物体会造成对室内PM2.5的二次污染，所以定期对空调系统进行清洁消毒能够有效控制室内PM2.5浓度。
采用分体空调的房间（如一般住宅）室内PM2.5浓度可通过以下方法进行控制：过滤法：包括除PM2.5的空调、加湿器、空气清新器等，可明显降低其浓度，但滤膜需要经常清洗或更换；水吸附法：超声雾化器、室内水帘、水池、鱼缸等，能吸收空气中部分亲水性PM2.5；植物吸收法：植物叶片具有较大的表面积，能够吸收部分有害气体和吸附PM2.5，但吸收效率低。
目前市面上开始出现利用世界先进的Intense Field Dielectric(简称IFD)除尘技术的除PM2.5的分体空调
产品，这为室内PM2.5浓度的控制提供了一个很好的研究方向。IFD除尘技术，不仅去除效率更高，而
且安全性更高。除尘效率方面，其除尘效率是静电除尘的2.3倍；安全性方面，电极被完全保护起来，用户可以安全、方便的进行拆洗、清洁。中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所发布的测试报告显示：应用了除PM2.5技术的空调使用1小时，PM2.5去除率高达99.5%。相信通过不懈的研究与努力，IFD除尘技术在除PM2.5方面会为我们带来更多的惊喜。
5 小结
现有的研究表明PM2.5不仅仅危害人的身体健康，还是导致大气能见度降低、雾霾天、光化学烟雾等大气问题的重要因素。室内作为人们居住和工作的场所，空气质量尤为重要，然而我国室内PM2.5污染较严重。提出符合我国国情的室内PM2.5浓度标准并不断地改进室内PM2.5浓度的控制策略，室内环境空气质量问题将朝着良好可控的方向发展，得到更好地完善与提高，营造一个更加惬意健康的生存空间。
参考文献：
[1] 郭雪.关于我国PM2.5的标准及建议[J]．科技与生活，2012, (7):231~237
[2] 肖晗，李子健，韩启德，等.大气污染颗粒物质与心血管疾病[J]．中国病理生理杂志,2005,21(4): 822~825
[3] 樊文雁，胡波，王跃思，等.北京雾、霾天细粒子质量浓度垂直梯度变化的观测[J]．气候与环境研究，2009，14(6):631~638
[4] Haywood J,Shine K．The Effect of Anthropogenic Sulfate and Soot Aerosol on the Clear Sky Planetary Radiation
Budget[J]．Geophysics Research Letter,1995,(22)：603~606
[5] Fuller K,Malm W,Kreidenweis S．Effects of Mixing on Extinction by Carbonaceous Particles[J]．Journal of Geophysical
Research,1999,104(15)：941~954
[6] 张雪雁，高勇.PM2.5污染物现状及防控对策[J]．现代农业科技,2012, (9):299~301
[7] 毕晓萍.PM2.5对环境与健康的影响探讨[J]．绿科技，2012, (5):205~207
[8] 赵厚银，邵龙义，时宗波.室内空气PM2.5研究现状及发展趋势[J]．环境与健康杂志,2003,20(5):311~312
[9] WHO/SDE/PHE/OEH/06.02. 世界卫生组织关于颗粒物臭氧、二氧化氮和二氧化硫的空气质量准则[S]
[10]40 CFR Part 50.National Ambient Air Quality Standard [S]
[11]廖琴，张志强，曲建升.国际PM2.5排放标准及其实施情况比较分析[J]．环境污染与防治,2012,34(10):95~99
[12]徐映如，王丹侠，张建文，等. PM10和PM2.5危害治理及标准体系的概况[J]．职业与健康,2013,29(1):117~119
[13]徐亚，赵金平，陈进生，等.室内空气中颗粒物污染特性研究[J]．环境污染与防治,2011,33(1):52~60
[14]文远高，连之伟.商场可吸入颗粒物浓度的测试与分析[C].中国环境科学学会学术年会优秀论文集.2006.1713~1716
[15]刘章现, 王国贞, 刘林洪. 大中型商场空气中PM10和PM2.5污染水平分析[J]．环境与健康杂志,2006,23(4):336~338
[16]司鹏飞，戎向阳，樊越胜，等.室内颗粒物的健康效应及控制标准[J]．制冷与空调,2012,12(5):8~12
[17]Baek SO, Kim YS, Perry R. Indoor Air quality in homes, offices and restaurants in Korean urban areas-indoor / outdoor
relationships[J]. At-mos Environ, 1997, 31:529~544
[18]Koutrakis P, Briggs S. L. K. Source apportionment of indoor aerosols in Suffolk and Onondaga Counties[J]. Environment
Science and Technology, 1992, 26: 521~527
[19]Ozkaynak H., Xue J., Spengler J., et al. Personal exposure to airborne particles and metals: results from the Particle TEAM Study
in Riverside, CA[J]. Journal of Exposure Analysis and Environment Epidemiology,1996, 6(1):57~78
[20]贺克瑾，涂光备，贾俊瑆，等.影响室内污染物浓度各因素的分析[C].全国暖通空调制冷2000年学术会.2000.684~688
[21]雷学军，刘凡，张流波，等.集中式空调通风系统清洗消毒技术[J]．环境与健康杂志,2010,27(7):644~644
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议