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在流行病学研究中,研究人员通常使用固定监测点位测得的室外空气颗粒物浓度代替个体暴露浓度,然而空气颗粒物的室内、室外和个体暴露浓度两两间存在显著差异,从而导致“暴露误差”的产生。研究空气颗粒物的室内外相关性有助于分析预测室内和个体暴露浓度,理解并纠正“暴露误差”,提高空气颗粒物健康风险计算结果的准确性和有效性,评估以固定监测点位的浓度代替个体暴露浓度的合理性。
本研究采样地点为天津市某社区55户住宅,采样时间为2009年8、9月(代表非采暖季)和11、12月(代表采暖季),使用个体采样器分别同时采集室内和室外PM10样品,采样过程中同时进行个体时间-活动模式问卷调查。对PM10样品重量进行分析后,各取一半滤膜分别使用电感祸合等离子质谱仪(ICP-MS)和电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)分析样品中39种元素的浓度。
该社区研究对象处于室内的时间比例值分别为85.6%(非采暖季)和90.0%(采暖季)。非采暖季和采暖季PM10室外平均浓度值分别为153.41μg/m3和198.88μg/m3,采暖季浓度超过国家空气质量二级标准32%,污染源和气象因素造成采暖季PM10室外污染严重;室外PM10浓度随相对湿度升高而升高,与平均风速成反比,与温度相关性不高。非采暖季和采暖季PM10室内平均浓度分别为113.91μg/m3和116.66μg/m3,吸烟、烹饪和清扫等影响室内颗粒物浓度。非采暖季和采暖季PM10的室内外浓度比(I/O值)平均值分别为0.88和0.96,变化范围分别为和0.14~3.22和0.10~3.70;气象条件和室内源影响I/O值变化范围。所有住宅室内外相关系数分别为0.32(非采暖季)和0.46(采暖季)。
元素总浓度值变化范围为14.47~36.10μg/m3,非采暖季PM10元素总浓度低于采暖季元素总浓度;除Na、As等少数元素外,大部分元素的室内浓度低于室外浓度。PM10室外元素浓度在雾霾天气为329.84μg/m3;大部分元素浓度的雾霾/非雾霾比值范围为1.05-3.28。非采暖季Ni和Pb浓度超标,采暖季Cu、Ni、Pb浓度超标。Li、Be、Na等25种元素的室内和室外富集因子均在10以下,主要来源于地壳源;Cr、As、Mo等4种元素的富集因子介于10和100之间,其来源包括自然源和人为源;Cu、Zn、Cd等9种元素的室内外富集因子均高于100,说明人为源十分明显。元素组分的主因子分析表明,室外PM10主要来源有煤烟尘、城市扬尘和土壤风沙尘,其次为建筑水泥尘,室内PM10的主要来源包括煤烟尘、土壤风沙尘、室内扬尘和吸烟。
以非采暖季为例,应用质量平衡模型分别对室内和室外PM10(元素)质量浓度数据进行了分析,结果为有效穿透因子、贡献值和贡献率的平均值分别为0.31(0.47)、44.49μg/m3(63.84μg/m3)、40.71%(50.03%)。质量平衡模型对PM10元素分析的结果大多高于对PM10质量浓度分析的结果,两种分析结果存在差异的原因是两种方法对Finf的假设不同。