室内环境中PM2.5的浓度分布监测与数值模拟研究

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大气细颗粒物(PM2.5)对人类健康有极大的危害,短期或者是长期接触PM2.5都会导致呼吸和心血管疾病,给人类健康造成危害。人们大部分时间在室内环境中度过,室内环境质量对人体健康具有直接的影响。研究表明,室外PM2.5的流入,加上内部来源(如室内燃烧、颗粒再悬浮)可导致I/O比(室内和室外PM2.5浓度的比值)高于1,室内空气质量低于室外。本文对PM2.5的来源以及居民住宅和周围环境之间的相互作用做了深入的分析。论文阐述了PM2.5在室内环境中对人体的影响,室外和室内城市环境中PM2.5的主要来源,目前世界上普遍适用的PM2.5暴露限制,PM2.5对社会经济的影响,以及如何减少PM2.5在室内环境中的浓度,减少与PM2.5接触的措施等。为了确定影响居民住宅室内PM2.5的室内外来源,文章采集了株洲市32栋居民楼室内2018年至2019年三个季节(秋季、冬季和春季)一周的室内PM2.5样本。同时,每天在距离居民楼4974米(1065-11592米)的中央监测点采集室外PM2.5样本。结果表明,住宅室内PM2.5浓度(平均5.2μg/m3)低于室外(平均6.5μg/m3),与其他住宅室内PM2.5研究结果相比处于较低的范围。将USEPA-PMF模型应用于住宅内外同时测量PM2.5组分,并估算了污染源的分配。各季节室内PM2.5的主要来源(贡献)是二次污染(41%)和机动车(17%),其次是富钙颗粒物(12%)、生物质燃烧(15%)、土壤粉尘(6%)和气溶胶(4%)。同样,四个季节室外PM2.5的主要来源是二次污染(41%)和机动车(26%),其次是生物质燃烧(17%)、土壤粉尘(7%)、道路粉尘(3%)和气溶胶(1%)。三个季节中,二次污染对室内外PM2.5的贡献最大,春季贡献最大,室内PM2.5贡献率为53%,室外PM2.5贡献率为45%。秋季和冬季,这一来源的贡献较低,这很可能是由于室内渗透较少。相比之下,机动车来源的室内贡献在秋季(29%)和冬季(25%)最高。同时,根据室内外硫比与各源贡献的关系,实验估算了局部和区域对室内PM2.5浓度的影响。为了研究室内空气中PM2.5的分布情况,论文建立了室内空气PM2.5分布模型,采用CFD模拟了自然通风和空调通风条件时不同风速下室内PM2.5的分布。分析了不同通风方式对室内PM2.5分布的影响。结果表明,室内PM2.5主要集中在入口、出口和墙体附近。通风方式直接影响PM2.5的分布,自然通风的PM2.5浓度低于空调通风。
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