2. 中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所
室内环境是公众居住、生活、学习和工作最主要的场所,大多数人每天约2/3的时间在室内度过[1],备受关注的人群健康问题与室内小气候、空气质量、微生物等环境因素密切相关。据相关研究表明,全球35.7%的呼吸道疾病、22.0%的慢性肺炎和15.0%的气管炎、支气管炎和肺癌均与室内环境污染有关[2]。近年来,我国部分城市空气污染形势严峻,存在不同程度的室内环境健康隐患,室内住宅环境污染已成为公共卫生领域的突出问题[3]。为此,急需开展室内环境调查和室内环境健康危害状况调查研究。
室内空气污染的现状及程度的调查是改善室内环境的基础及前提。甲醛、苯系物、氮氧化物、PM2.5及PM10等为主要的室内空气污染物,可引起人类鼻咽癌[4-5]、肺癌[6-7]、白血病[8]等癌症;室内微生物则是引发过敏性疾病、传染性疾病、急性呼吸道疾病等的主要原因之一[9-10]。为了解室内空气污染现状及程度,2018年青岛市在中央财政专项的支持下开展室内环境调查项目,随机抽取符合条件的59户家庭118个监测点,于非采暖季和采暖季分别进行室内空气采样分析及数据处理,探讨污染物之间的关联,了解青岛市室内空气污染状况。
1 材料与方法 1.1 检测对象采用整群抽样的方法,选取200名二年级学生为初筛对象,对其发放初筛调查问卷,调查其家庭情况,包括父母职业、是否与祖父母同住、家庭是否使用空气净化器、房屋居住情况等。从中筛选符合条件的59户学生家庭作为被调查家庭,每户家庭的客厅和卧室各选1个采样点,共计118个监测点,告知研究对象并签署知情同意书后实施研究计划。于非采暖季(6月份)和采暖季(12月份)分别进行1次空气采样、现场卫生指标监测。
1.2 样品采集及检测项目采样点设置按照《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)[11]的要求进行。客厅与卧室各设1个点位,在房间对角线的交叉点处布设,高度与呼吸带一致,距离地面0.5 m~1.5 m左右,距离墙面>0.5 m。采样前关闭门窗等通风设施12 h,采样时关闭门窗,至少采样45 min,同时采集1组平行样品。
室内环境监测内容包括空气采样与检测(PM2.5、PM10、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、NO2、菌落总数、真菌总数)和微小气候检测(温度、相对湿度)。依据《公共场所卫生检验方法第1部分物理因素》(GB/T 18204.1-2013)[12]对温度和相对湿度进行检测;依据《公共场所卫生检验方法第2部分化学污染物》(GB/T 18204.2-2013)[13]对PM2.5、PM10、甲醛、苯、甲苯、二甲苯和NO2进行检测;依据《公共场所卫生检验方法第3部分空气微生物》(GB/T 18204.3-2013)[14]对菌落总数和真菌总数进行检测。
1.3 样品评价标准依据《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)[11]对NO2、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、可吸入颗粒物(PM10)和菌落总数测定结果进行评价。由于目前我国《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)缺乏PM2.5的限值,因此参照《建筑通风效果测试与评价标准》(JGJ/T 309-2013)[15]的PM2.5要求75 μg/m3作为PM2.5参考值。真菌总数标准参考《公共场所集中空调通风系统卫生规范》(WS 394-2012)[16],使用500 CFU/m3作为参考值。
1.4 质量控制在进行现场采样时,一批应至少留有一个采样管,作为采样空白管。样品分析时测定现场空白值,并与标准曲线的零浓度值进行比较。若空白检验超过控制范围,则这批样品作废。
每批采样中平行样数量不得低于10%。每次平行采样,测定值之差与平均值比较的相对偏差不得超过20%。所有仪器在测定前均进行校准以及化学分析方法验证。
1.5 数据分析运用Excel 2007对监测数据进行录入,使用SPSS 21软件进行描述统计分析、t检验、方差分析、Spearman秩相关分析等。检验水准α=0.05。P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 受访家庭基本情况本研究共调查59户学生家庭,其中64.4%(38/59)的家庭收入集中在5万元~15万元之间。93.2%(55/59)楼房与机动车道在500 m之内;居室窗户玻璃类型以单层和双层为主,各占40.7%(24/59)和59.3%(35/59)。近5 a家庭装修使用材料主要有涂料、漆面木地板、墙面漆。44.1%(26/59)的受访家庭装修后间隔半年以上居住。28.8%(17/59)的受访家庭2017—2018年购买过新家具,11.9%(7/59)的家庭房屋顶部出现漏水,30.5%(18/59)家庭房屋出现发霉现象(表 1)。
变量 | 分组 | 家庭户数 | 构成比/% |
家庭年收入/万 | < 5 | 1 | 1.7 |
5~ | 38 | 64.4 | |
15~ | 15 | 25.4 | |
25~ | 5 | 8.5 | |
装修材料 | 墙面漆 | 12 | 20.3 |
壁纸 | 10 | 16.9 | |
涂料 | 15 | 25.4 | |
漆面木地板 | 14 | 23.7 | |
瓷砖 | 8 | 13.6 | |
房屋顶部漏水现象 | 是 | 7 | 11.9 |
否 | 52 | 88.1 | |
房屋出现发霉现象 | 是 | 18 | 30.5 |
否 | 41 | 69.5 | |
室内空气净化器 | 是 | 22 | 37.3 |
否 | 37 | 62.7 | |
平均每周在家做饭次数/次 | < 3 | 1 | 1.7 |
3~ | 6 | 10.2 | |
10~ | 52 | 88.1 | |
窗户玻璃类型 | 单层 | 24 | 40.7 |
双层 | 35 | 59.3 | |
装修-入住间隔时间/月 | < 1 | 11 | 18.6 |
1~ | 4 | 6.8 | |
2~ | 9 | 15.3 | |
3~ | 9 | 15.3 | |
6~ | 26 | 44.1 | |
过去1年购买新家具 | 是 | 17 | 28.8 |
否 | 42 | 71.2 | |
房屋离机动车道的距离/km | < 0.1 | 23 | 39.0 |
0.1~ | 32 | 54.2 | |
0.5~ | 0 | 0 | |
1~ | 4 | 6.8 | |
2~ | 0 | 0 | |
3~ | 0 | 0 | |
室内燃香 | 是 | 8 | 13.6 |
否 | 51 | 86.4 | |
做饭使用燃料 | 天然气 | 59 | 100 |
煤气 | 0 | 0 |
2.2 非采暖季与采暖季室内空气总体监测结果
非采暖季共采集126份样品,家庭室内平均温度为28.2 ℃,平均相对湿度为74.0%;采暖季共采集108份样品,家庭室内平均温度为21.8 ℃,平均相对湿度为47.7%。非采暖季室内苯、甲苯、二甲苯和PM2.5均达到相应的国标限值要求(表 2),不合格指标包括真菌总数、NO2、甲醛、PM10和菌落总数,不合格率分别为48.4%(61/126)、37.3%(47/126)、20.6%(26/126)、4.76%(6/126)和3.97%(5/126);采暖季室内污染物苯、甲苯、二甲苯和NO2均达到相应的国标限值要求(表 2),不合格指标包括PM10、PM2.5、真菌总数、菌落总数和甲醛,不合格率分别为39.8%(43/108)、37.0%(40/108)、28.7%(31/108)、9.26%(10/108)和7.41%(8/108)。
指标 | 非采暖季(n=126) | 采暖季(n=108) | 国标限值a | |||||||
中位数 | 最小值 | 最大值 | 不合格率/% | 中位数 | 最小值 | 最大值 | 不合格率/% | |||
甲醛/(μg/m3) | 67 | 25 | 281 | 20.6 | 50 | 25 | 160 | 7.41 | 100 | |
苯/(μg/m3) | 0.05 | 0.05 | 15 | 0 | 2.4 | 0.05 | 47 | 0 | 110 | |
甲苯/(μg/m3) | 0.05 | 0.05 | 13 | 0 | 1.3 | 0.05 | 8 | 0 | 200 | |
二甲苯/(μg/m3) | 0.05 | 0.05 | 10 | 0 | 2.5 | 0.05 | 35.2 | 0 | 200 | |
NO2/(μg/m3) | 203 | 28 | 480 | 37.3 | 51 | 9.5 | 197 | 0 | 240 | |
PM2.5/(μg/m3) | 21.5 | 9.34 | 68.8 | 0 | 54.7 | 13.9 | 272 | 37.0 | 75 | |
PM10/(μg/m3) | 46.7 | 22 | 225 | 4.76 | 130 | 59.2 | 769 | 39.8 | 150 | |
菌落总数/(CFU/m3) | 781 | 42 | 3 548 | 3.97 | 776 | 53 | 5 435 | 9.26 | 2 500 | |
真菌总数/(CFU/m3) | 475 | 11 | 2 873 | 48.4 | 292 | 25 | 3 417 | 28.7 | 500 | |
注:a NO2、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、PM10和菌落总数依据《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)[11]限值要求;PM2.5依据《建筑通风效果测试与评价标准》(JGJ/T 309-2013)[15]限值要求;真菌总数依据《公共场所集中空调通风系统卫生规范》(WS 394-2012)[16]限值要求 |
2.3 客厅和卧室非采暖季与采暖季空气质量总体监测结果
除甲醛、NO2、真菌总数,客厅与卧室的采暖季空气质量浓度均比非采暖季空气质量浓度高(表 3)。除甲醛和菌落总数,客厅苯、甲苯、二甲苯、NO2、PM2.5、PM10、真菌总数7项指标浓度在采暖季与非采暖季的差异有统计学意义(t值分别为-4.66、-3.76、-3.73、11.7、-5.70、-6.15和2.34,P < 0.01);除菌落总数和真菌总数,卧室甲醛、苯、甲苯、二甲苯、NO2、PM2.5、PM10 7项指标浓度在采暖季与非采暖季的差异有统计学意义(t值分别为3.20、-5.60、-4.22、-3.43、11.7、-5.80和-5.71,P < 0.01)。
采样地点 | 指标 | 非采暖季(n=63) | 采暖季(n=54) |
客厅 | 甲醛/(μg/m3) | 60.0(25.0,180) | 50.0(25.0,160) |
苯/(μg/m3) | 0.050 0(0.050 0,15.0) | 3.05(0.050 0,47.0) | |
甲苯/(μg/m3) | 0.050 0(0.050 0,13.0) | 1.30(0.050 0,7.80) | |
二甲苯/(μg/m3) | 0.050 0(0.050 0,9.00) | 2.55(0.050 0,35.2) | |
NO2/(μg/m3) | 216(28.0,475) | 51.5(9.50,197) | |
PM2.5/(μg/m3) | 23.3(10.1,68.8) | 55.5(13.9,272) | |
PM10/(μg/m3) | 48.0(23.5,225) | 130(59.2,701) | |
菌落总数/(CFU/m3) | 693(42.0,3 548) | 818(134,4 799) | |
真菌总数/(CFU/m3) | 484(11,2 873) | 306(35.0,2 049) | |
卧室 | 甲醛/(μg/m3) | 70.0(25.0,281) | 50.0(25.0,160) |
苯/(μg/m3) | 0.050 0(0.050 0,7.00) | 2.20(0.050 0,18.0) | |
甲苯/(μg/m3) | 0.050 0(0.050 0,10.0) | 1.30(0.050 0,8.00) | |
二甲苯/(μg/m3) | 0.050 0(0.050 0,10.0) | 2.25(0.050 0,16.4) | |
NO2/(μg/m3) | 190(47.0,480) | 51.0(9.50,129) | |
PM2.5/(μg/m3) | 20.8(9.34,63.1) | 52.3(14.0,263) | |
PM10/(μg/m3) | 43.2(22.0,190) | 127(59.5,769) | |
菌落总数/(CFU/m3) | 873(92.0,3 180) | 751(53.0,5 435) | |
真菌总数/(CFU/m3) | 466(11.0,2 541) | 246(25.0,3 417) |
2.4 非采暖季与采暖季室内和室外空气污染物(NO2、PM2.5、PM10)指标
非采暖季室内与室外NO2、PM2.5、PM10质量浓度差异均有统计学意义(t值分别为14.3、7.10和4.95,P < 0.01),并且NO2、PM2.5、PM10的室内浓度分别高于室外的15.54、2.02和1.80倍;采暖季室内与室外NO2、PM2.5、PM10质量浓度差异均无统计学意义(t值分别为1.08、0.35和1.53,P>0.05),NO2、PM2.5、PM10的室内外质量浓度相差不大(表 4)。室内NO2、PM2.5、PM10质量浓度非采暖季与采暖季差异均有统计学意义(t值分别为15.4、-8.75和-9.00,P < 0.01),室外NO2、PM2.5、PM10质量浓度非采暖季与采暖季亦然(t值分别为-9.47、-8.59和-9.11,P < 0.01;表 4)。
时间 | 采样地点 | NO2/(μg/m3) | PM2.5/(μg/m3) | PM10/(μg/m3) |
非采暖季 | 室内 | 203(28.0,480) | 21.5(9.34,68.8) | 46.7(22.0,225) |
室外 | 9.50(2.00,44.0) | 13.0(4.00,30.0) | 35.0(14.0,71.0) | |
采暖季 | 室内 | 51.0(9.50,197) | 54.7(13.9,272) | 130(59.2,769) |
室外 | 50.0(6.00,113) | 60.5(12.0,221) | 121(40.0,439) | |
注:室外空气污染物指标数据来源于本地环境监测站 |
2.5 室内空气微生物与污染物及气象因素的相关性
Spearman秩相关分析结果(表 5)显示,室内空气中菌落总数与甲醛、真菌总数呈正相关(rs分别为0.303和0.248,P < 0.01);真菌总数与温度、相对湿度和NO2呈正相关(rs分别为0.273、0.280和0.235,P < 0.01)、与苯、甲苯和二甲苯质量浓度呈负相关(rs分别为-0.208、-0.261和-0.181,P < 0.01);PM10与PM2.5、苯、甲苯、二甲苯呈正相关(rs分别为0.832、0.447、0.331和0.249,P < 0.01),PM10与温度、相对湿度、甲醛和NO2呈负相关(rs分别为-0.549、-0.485、-0.211和-0.519,P < 0.01);PM2.5与温度、相对湿度、甲醛和NO2呈负相关(rs分别为-0.494、-0.411、-0.169和-0.377,P < 0.01)、与苯、甲苯、二甲苯呈正相关(rs分别为0.466、0.343,和0.309,P < 0.01)。菌落总数与PM10、PM2.5均未发现相关性(rs分别为0.006和0.034,P>0.05),真菌总数与PM10、PM2.5均未发现相关性(rs分别为-0.750和-0.460,P>0.05)。
变量 | 真菌总数 | PM10 | PM2.5 | NO2 | 二甲苯 | 甲苯 | 苯 | 甲醛 | 相对湿度 | 温度 |
菌落总数 | 0.248a | 0.006 | 0.034 | 0.016 | 0.018 | 0.077 | 0.021 | 0.303a | 0.082 | -0.026 |
真菌总数 | -0.750 | -0.460 | 0.235a | -0.181a | -0.261a | -0.208a | 0.095 | 0.280a | 0.273a | |
PM10 | 0.832a | -0.519a | 0.249a | 0.331a | 0.447a | -0.211a | -0.485a | -0.549a | ||
PM2.5 | -0.377a | 0.309a | 0.343a | 0.466a | -0.169a | -0.411a | -0.494a | |||
NO2 | -0.433a | -0.485a | -0.561a | 0.178a | 0.624a | 0.694a | ||||
二甲苯 | 0.714a | 0.618a | -0.102 | -0.510a | -0.449a | |||||
甲苯 | 0.691a | -0.005 | -0.572a | -0.560a | ||||||
苯 | -0.140b | -0.678a | -0.660a | |||||||
甲醛 | 0.218a | 0.227a | ||||||||
相对湿度 | 0.619a | |||||||||
注:“a”P < 0.01;“b”P < 0.05 |
3 讨论
本研究显示,青岛市非采暖季主要室内健康危害因素以甲醛、NO2、真菌为主,采暖季则以颗粒物和真菌为主,其次是菌落总数和甲醛。
青岛属于沿海城市,相对湿度比内陆城市略大,真菌污染也比较严重,非采暖季与采暖季真菌总数不合格率分别为48.4%(61/126)和28.7%(31/108)。非采暖季(6月份)温度与相对湿度逐渐升高,部分甲醛逐渐被释放[17-18],这与本研究结果甲醛与温度、相对湿度呈正相关一致;而住宅环境中甲醛主要来自装饰用人造板材、家具、化纤地毯及各类墙面材料[19-20],过去1年家庭装修25.4%(15/59)使用涂料、23.7%(14/59)漆面木地板,因此这是甲醛成为室内环境空气主要污染物的原因之一。在温度相对较高的环境下,家庭住户一般开窗通风,极少住户能达到关窗堵门12 h的采样标准,加之部分家庭靠近主要交通干道(81.4%,48/59),室内空气质量受交通尾气的影响,所以导致非采暖季NO2污染比较严重。无论非采暖季还是采暖季,室内NO2的浓度均高于室外,且在非采暖季,室内与室外NO2差异有统计学意义(t=14.3,P < 0.05)。这表明室内NO2浓度不但受室外NO2浓度的影响,还受家庭内部的燃气器具的影响,与Belanger等[21]、王若婷[22]研究一致。本次问卷调查发现平均每周在家做饭次数大于10次的用户占88.1%(52/59),并且做饭使用天然气的达100%(59/59),可能是造成室内NO2浓度比较高的原因之一。
本次采暖季室内环境调查开展于12月份,而每年12月份是全国雾霾的多发月份,本研究的检测结果显示采暖季颗粒物污染相对比较明显,并且采暖季(客厅与卧室,室内与室外)颗粒物浓度高于非采暖季。史建平等[23]对太原市室内外空气中颗粒物污染特征分析显示,采暖期室内颗粒物浓度高于非采暖期,与本研究结论一致。对室内PM2.5和PM10的质量浓度做相关分析,结果显示二者之间呈髙度正相关,可见室内PM2.5和PM10呈正相关关系,这与李锦等[24]、陈芳[25]、刘洋[26]的研究结果类似。PM2.5可被吸入肺泡,进入血液循环,对人体的危害更为严重[27-28]。目前国家仍无室内空气中PM2.5的限值标准,因此,在今后的颗粒物浓度监测中应重点关注PM2.5的质量浓度。
空气微生物群落结构和物种组成及其浓度很不稳定,随着各种环境因素及污染因子的变化,空气微生物的种类和数量均有很大变化。研究发现室内空气中菌落总数与甲醛、真菌总数呈正相关,发现真菌总数与NO2呈正相关,与苯系物浓度呈负相关,国内外均无相关文献报道。Karra等[29]发现的空气细菌浓度随气温升高而增加,本研究未发现此结果。本研究发现真菌总数与温度、相对湿度呈正相关,这与张琦等[9]报道结果一致;研究未发现菌落总数、真菌总数与PM10、PM2.5存在相关性,提示今后更深入探讨空气微生物与甲醛、NO2、苯系物的关系。
室内环境是大气在室内的延伸,人们66.7%以上的时间在室内度过。本次调查局限性在于样本量有限,在代表性方面可能存在缺陷,结果可能存在偏差,但亦能在一定程度上反映青岛市城市室内环境空气质量危害现状,为今后下一步开展青岛市城乡室内环境空气质量调查提供参考。
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