住宅挥发性有机物暴露评价及散发率预测与环境区域控制研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maxiao912
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室内挥发性有机物的暴露与人体健康密切相关,研究室内污染物浓度水平以及室内污染物的暴露风险,为控制室内污染物浓度和建立调控体系提供了数据和科学上的支持。目前的暴露风险评价研究中,风险暴露参数的取值大部分都不是研究人群的特性参数,同时,研究人群的生活时间分配与暴露时间紧密相关,合理运用时间加权模型,建立合理的风险暴露评价体系,是计算风险暴露水平的基础。在研究污染物释放速率时,现有大部分研究都是在实验舱中进行,针对某种或某几种污染物,研究它们的释放特性,但是这样的结论很难运用在实际的环境中,实际环境中的污染物释放源难以确定,室内环境处于动态变化的过程,准确的建立模型计算污染物释放速率能够为室内空气调控策略提供指导,并且为建立室内环境优化策略提供指导。现有住宅大部分采用混合通风模式,几乎没有区域性通风和保护区域通风方式运用在住宅环境中,但是人在住宅中所停留的时间远远大于其他环境,控制住宅室内的空气品质,能够大大改善人体的身体健康。针对不同活动模式、静止状态下的人体,如何建立一种能够满足人体健康需求,同时满足热舒适性的通风方式,是很有必要的。为此,本文展开了相关研究,主要的结论如下:首先,针对重庆主城区的住宅室内挥发性有机物进行浓度水平检测,室内苯、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、甲醛是所测的污染物中浓度水平较高的几种,BTX在室内空气环境中所占比例超过55%,所检测到的苯乙烯、异丙苯和十一烷浓度非常低,而检出率同样也不高,没有超过样本量的50%,特别的是,苯乙烯只在部分住宅的卧室中检出,而十一烷只在部分住宅的客厅和厨房中检出,在所有的三种不同功能房间中,苯乙烯、异丙苯和十一烷这三种挥发性有机物所占的浓度水平比例均未超过5%。通过与发达国家地区和中国其他地区的相似研究进行对比,对于挥发性有机物,发现发达国家的室内环境水平普遍优于重庆地区,而中国其他地区之间的污染物浓度差异不大,重庆地区室内环境反而处于较优的水平。由于含有挥发性有机化合物的翻新和装饰材料(包括溶剂和粘合剂)被广泛用于中国的住宅,中国室内环境问题比发达国家更需要受到重视和研究。其次,基于蒙特卡洛模拟的方法,考虑了暴露参数的不确定性,建立了人群呼吸暴露评价体系。通过对不同暴露参数的计算和取值,研究评价重庆地区成年男性和女性的非致癌风险和致癌风险。结果表明,在所研究的8种不同挥发性有机物中,甲苯的日摄入量最大,其次是甲醛和二甲苯,苯乙烯、异丙苯和十一烷得日摄入量很小。健康风险评价表明,对于重庆地区成年男性和女性长期呼吸暴露量远低于长期呼吸暴露限值(REL),绝大部分人都处于安全暴露的水平。而对于致癌风险评价,重庆地区成年男性和女性呼吸暴露风险增量均超过了1.0×10-6,长期暴露于这种环境中,重庆地区的成年男性女性具有较高的风险患癌症。通过暴露量的贡献对比发现,室内污染物的浓度是最主要的贡献方式,其中,卧室的污染物浓度有着最重要的贡献,厨房的污染物贡献极低,这与研究中确定的人员在不同功能房间时间分布有着密切的关系,而暴露人群的体重是除开污染物浓度之外影响最大的因素。然后,通过室内外甲醛浓度对比,重庆市区室内外环境中甲醛浓度无显着差异,相关性分析也指出,室内甲醛污染主要是由于室内污染源的释放所导致的。基于此,研究建立了室内甲醛释放模型,将人员活动规律和人员自身呼吸所产生的甲醛考虑进模型,研究不同因素对污染物释放速率的影响。结果表明,白天的甲醛释放速率高于夜间的甲醛释放速率,这可能是由通风习惯的差异、温度的差异和住户个人活动习惯导致的。根据敏感性分析的结果,污染源控制是控制室内浓度的有效方法,由于室内污染物浓度主要来自于室内污染源的自身产生,而室外环境中的甲醛浓度与室内污染物浓度差距很小,所以增大通风率和使用净化器相比,净化器能起到更好的降低室内污染物浓度的效果。再次,通过实验室测试、真实受试者测试以及流体力学软件模拟,对人体在坐姿状态下和睡姿状态下的热羽特性进行了研究,发现当室内无其他通风方式时,人体周围的热羽流是室内空气流动的主导方式。控制人体热羽流的流动,是控制呼吸区域空气质量的关键。通过对不同姿势的实验,研究了人体热羽流的变化发展特性。再基于不同呼吸模式对热羽流的修正研究,发现坐姿状态下,鼻子能够提供优于嘴巴呼吸的呼吸空气;而睡姿状态下,不论哪种呼吸模式,污染物都会随着室内空气的流动顺利进入呼吸区。最后,将层流送风装置进行改造,并运用在模拟的卧室和客厅环境中,通过不同送风风速,研究区域层流通风方式的空气优化效果。当送风风速设置为中档时,坐姿和睡姿实验所测的污染物去除效率都达到了80%以上,对于坐姿,污染物暴露指数在0.3以下,对于睡姿,污染物暴露指数下降到0.5以下。区域层流送风方式具有保护区域送风的特性,满足了呼吸区域的健康需求,同时,在满足其他参数的前提下,也能提供较好质量的空气。区域层流送风方式对改进室内空气品质具有积极的作用,能降低呼吸区气态污染物浓度,满足人体健康需求。
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