【摘 要】
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随着近些年流行病学的发展,研究人员发现空气中的颗粒物暴露情况与呼吸系统发病率和死亡率之间存在着显著的相关性。因此,在关注引起呼吸系统相关疾病的原因时,确定颗粒物随呼吸进入人体呼吸系统过程中的剂量就显得举足轻重。颗粒物的下呼吸道（包括细支气管、肺泡管和肺泡囊等结构）暴露量表示在人体呼吸过程中能够到达人体下呼吸道的颗粒物总量。据研究表明,颗粒物粒径是影响其在下呼吸道暴露量多少的重要因素之一,可以影响颗
【基金项目】
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国家重点研发计划“建筑室内空气质量与温湿度局部时间和空间控制策略及方法研究”（2017YFC0702702-03）； 国家自然科学基金面上项目“高密人群室内环境空气中病原体吸入暴露的通风控制方法研究”（51778520）； 陕西省重点科技创新团队（2017KCT-14）；
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随着近些年流行病学的发展,研究人员发现空气中的颗粒物暴露情况与呼吸系统发病率和死亡率之间存在着显著的相关性。因此,在关注引起呼吸系统相关疾病的原因时,确定颗粒物随呼吸进入人体呼吸系统过程中的剂量就显得举足轻重。颗粒物的下呼吸道（包括细支气管、肺泡管和肺泡囊等结构）暴露量表示在人体呼吸过程中能够到达人体下呼吸道的颗粒物总量。据研究表明,颗粒物粒径是影响其在下呼吸道暴露量多少的重要因素之一,可以影响颗粒物在呼吸系统内的运动方式和沉积区域。而负离子空气净化器在净化颗粒物时,其凝并效应会带来颗粒物粒径方面的变化,因此研究负离子空气净化器对呼吸道内颗粒物沉降的影响便显得十分重要。根据已有研究,发现负离子净化效率与颗粒物粒径的变化密切相关,而且颗粒物在进入人体呼吸系统后会受到重力沉降、惯性碰撞和扩散等方面的影响。因此结合这两点并在前人相关研究的基础之上,设计了开启负离子空气净化器时颗粒物在下呼吸道的暴露量测量实验。在结合CT扫描技术和3D打印技术获得高度还原人体呼吸道边界和结构的呼吸道实物模型后,将模型与可模拟人体呼吸的人工肺连接,在洁净环境舱中用假人向呼吸道模型释放不同粒径的单分散颗粒物,通过测量源假人呼吸区、模型呼吸区和模型下呼吸道三个位置的颗粒物数量,以此来综合判断颗粒物在下呼吸道的暴露情况。由于粒径在5μm以下的颗粒物会穿过人体上呼吸道进入下呼吸道,形成下呼吸道暴露,对人体危害较大,因此选择1μm、1.5μm、2.5μm和5μm的单分散颗粒物作为研究对象。并将呼吸道模型所得的沉积效率与ICRP、MPPD两种理论模型的进行对比,来反映模型的可信度与实验结果的严谨性。通过对比开、关负离子空气净化器时,四种粒径颗粒物在下呼吸道的暴露量情况发现:开启负离子空气净化器后,下呼吸道暴露量的降低幅度随着粒径的增加而增大,从26%增大至62%;而呼吸区暴露量的降低幅度在47%至54%之间,并不随粒径变化出现明显改变,但会影响呼吸区颗粒物的粒径分布,使各区间内较大粒径颗粒的占比增加;负离子对1μm和1.5μm颗粒的凝并更有效,但并未从根本上改变上呼吸道对其较低的拦截性,对大颗粒凝并作用效果虽相对较低但反而会增加上呼吸道对其的拦截。最后通过将实验结果与理论模型对比发现,实验所用呼吸道模型可信度较高,其结果具有一定的参考性。
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