2. 苏州市疾病预防控制中心
为提高人们生活和工作环境的舒适度,现在大型公共场所普遍采用集中空调通风系统。集中空调通风系统在提高室内舒适度的同时,也存在一些问题。由于集中空调通风系统本身设计、安装、运行管理等多环节可能存在不合理因素以及未采取有效的清洁消毒措施等,可以产生、诱导和加重室内空气污染物的形成和发展[1]。集中空调通风系统送风中可吸入颗粒物(PM10)浓度是评价该系统的卫生学指标之一。本文对2017—2018年苏州市70家公共场所集中空调通风系统送风中PM10浓度进行检测与分析,探讨其与室外大气主要污染物浓度的关系,寻找改善送风中PM10污染状况的方法。
1 对象与方法 1.1 对象从苏州市卫生监督管理平台查询到苏州市3 000 m2以上公共场所发证单位共1 304家(宾馆酒店350家、商场超市566家、医疗机构182家、娱乐场所206家)。按照5%的抽样比例,并按照不同公共场所的规模及所在地区的情况适当增加(1~2)家,最终选取宾馆酒店15家、商场超市32家、医疗机构11家、娱乐场所12家共70家使用集中空调通风系统的公共场所作为研究对象。
1.2 仪器温度、相对湿度检测仪器:HM34数字温湿度计,芬兰维萨拉公司。PM10浓度检测仪器:DM12289手持式环境粉尘检测仪,英国诺斯威奇仪器有限公司。
1.3 气象资料和室外大气污染物数据来源检测当日,采用HM34数字温湿度计记录当日温度和相对湿度;在中国环境监测总站[2]查询当日苏州地区大气主要污染物(PM10、SO2、NO2、CO、O3)浓度值,并记录。
1.4 采样及测定方法每套空调系统选择(3~5)个送风口进行检测,每个送风口对角线四等分的3个等分点上设置3个检测点,检测点位于送风口散流器下风向(15~20) cm处,每个检测点检测3次,取3个检测点9个数据算数平均值作为该送风口PM10浓度值。依据《公共场所集中空调通风系统卫生规范》(WS 394-2012)[3]附录C集中空调送风中可吸入颗粒物(PM10)检测方法对送风中PM10进行检测。
1.5 结果判定依据公共场所集中空调通风系统送风中PM10浓度判定参照《公共场所集中空调通风系统卫生规范》(WS 394-2012)[3]。在判断某公共场所PM10浓度是否合格时,只要有一个采样点PM10浓度>0.15 mg/m3,即判定该场所为不合格,为此,特别计算了所有采样风口合格率。参照《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[4]对室外大气中主要空气污染物浓度进行判定。
1.6 质量控制所有采样检测人员均经过统一培训,熟练掌握各个环节;每日对公共场所集中空调通风系统送风中PM10浓度进行检测前,对手持式环境粉尘检测仪进行校正,确保数据准确;在集中空调系统正常稳定运转条件下,关闭门窗15 min以上,开始检测送风中PM10。
1.7 统计分析采用Excel 2007进行数据整理,采用SPSS 17.0进行统计描述与分析。采用Kolmogorov-Smirnov检验PM10质量浓度符合正态分布,用x±s进行统计学描述;不同类型公共场所集中空调通风系统送风中PM10浓度差异采用单因素方差分析进行比较;不同场所、不同新风过滤装置集中空调通风系统送风中PM10浓度合格率采用卡方检验;不同新风过滤装置集中空调通风系统送风中PM10浓度差异采用t检验;集中空调通风系统送风中PM10浓度与温度、相对湿度及大气中主要污染物质量浓度采用Spearman秩相关分析及偏相关分析,双侧检验水准为0.05。
2 结果 2.1 不同类型公共场所集中空调通风系统PM10浓度对70家公共场所集中空调通风系统送风中PM10进行检测,PM10浓度最大值0.168 mg/m3,最小值为0.024 mg/m3,平均值为0.105 mg/m3,标准差为0.038 mg/m3。70家公共场所合格44家,总合格率为62.86%;387个采样风口合格319个,按照采样风口数量计算,合格率为82.43%。
四类公共场所中,采样场所送风中PM10合格率最高的为娱乐场所(75.00%),最低的为宾馆酒店(53.33%),合格率差异无统计学意义(χ2=1.77,P=0.62>0.05);采样风口送风中PM10合格率最高的为商场超市(83.24%),最低的为医疗机构(80.77%),合格率差异无统计学意义(χ2=0.24,P=0.97>0.05);送风中PM10平均浓度最高为宾馆酒店(0.110 mg/m3),最低为娱乐机构(0.099 mg/m3),四类公共场所集中空调通风系统送风中PM10浓度差异无统计学意义(F=0.94,P=0.42>0.05;表 1)。
场所类型 | 采样场所 | 采样风口 | PM10质量浓度/(mg/m3) | ||||||||
数量/家 | 合格数/家 | 合格率/% | 数量/个 | 合格数/个 | 合格率/% | 最大值 | 最小值 | x±s | |||
宾馆酒店 | 15 | 8 | 53.33 | 73 | 60 | 82.19 | 0.024 | 0.168 | 0.110±0.036 | ||
商场超市 | 32 | 21 | 65.63 | 185 | 154 | 83.24 | 0.024 | 0.166 | 0.105±0.037 | ||
医疗机构 | 11 | 6 | 54.55 | 78 | 63 | 80.77 | 0.026 | 0.163 | 0.103±0.039 | ||
娱乐场所 | 12 | 9 | 75.00 | 51 | 42 | 82.35 | 0.033 | 0.161 | 0.099±0.039 | ||
合计 | 70 | 44 | 62.86 | 387 | 319 | 82.43 | 0.024 | 0.168 | 0.105±0.038 |
2.2 集中空调通风系统新风过滤装置及送风中PM10浓度合格率情况
所有集中空调通风系统均配有新风过滤装置,其中配有新风初级过滤装置的38家,配有中级过滤装置的32家。配有初级过滤装置的集中空调通风系统的场所送风PM10合格率为55.26%,配有中级过滤装置的集中空调通风系统的场所送风PM10合格率为68.75%,差异无统计学意义(χ2=2.05,P=0.15>0.05);配有初级过滤装置的集中空调通风系统采样风口送风PM10合格率为76.59%,配有中级过滤装置的集中空调通风系统采样风口送风PM10合格率为89.01%,差异有统计学意义(χ2=10.28,P < 0.01);配有初级过滤装置的集中空调通风系统送风PM10浓度为(0.109±0.039) mg/m3,高于配有中级过滤装置的集中空调通风系统送风PM10浓度(0.100 ±0.036) mg/m3,差异有统计学意义(t=2.41,P < 0.05;表 2)。
过滤装置类型 | 采样场所 | 采样风口 | PM10质量浓度/(mg/m3) | ||||||||
数量/家 | 合格数/家 | 合格率/% | 数量/个 | 合格数/个 | 合格率/% | 最大值 | 最小值 | x±s | |||
初级过滤装置 | 38 | 21 | 55.26 | 205 | 157 | 76.59 | 0.024 | 0.168 | 0.109±0.039 | ||
中级过滤装置 | 32 | 22 | 68.75 | 182 | 162 | 89.01 | 0.024 | 0.165 | 0.100±0.036 | ||
合计 | 70 | 44 | 62.86 | 387 | 319 | 82.43 | 0.024 | 0.168 | 0.105±0.038 |
2.3 集中空调通风系统送风PM10浓度与气象因素及室外大气污染物浓度相关性分析
采样检测的50 d中,室外大气PM10、SO2、NO2、CO和O3的质量浓度x±s分别为(0.089±0.032)、(0.019±0.007)、(0.052±0.016)、(0.900±0.224)和(0.073±0.029) mg/m3,气温、相对湿度的x±s分别为(19.5±7.3) ℃和63.3%±17.8%。
按照《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[4]二级标准,50 d中室外大气中NO2质量浓度有3 d出现超标现象,其他污染物均未超标(表 3)。
指标 | 最小值 | 最大值 | x±s |
大气污染物 | |||
PM10/(mg/m3) | 0.043 | 0.148 | 0.089±0.032 |
SO2/(mg/m3) | 0.008 | 0.036 | 0.019±0.007 |
NO2/(mg/m3) | 0.030 | 0.089 | 0.052±0.016 |
CO/(mg/m3) | 0.530 | 1.520 | 0.900±0.224 |
O3/(mg/m3) | 0.025 | 0.129 | 0.073±0.029 |
气象因素 | |||
温度/℃ | -1.5 | 30.5 | 19.5±7.3 |
相对湿度/% | 35.0 | 95.0 | 63.3±17.8 |
对集中空调通风系统各送风PM10浓度与当日气象因素(温度、相对湿度)及大气中主要污染物(PM10、SO2、NO2、CO、O3)质量浓度进行Spearman秩相关分析(表 4),结果显示送风PM10浓度与温度、相对湿度、O3存在负相关关系(rs分别为:-0.183、-0.128和-0.115,P < 0.05),与室外大气PM10、SO2存在正相关关系(rs分别为:0.499和0.136,P < 0.05)。控制温度、相对湿度因素的影响,对送风中PM10浓度与大气中主要污染物进行偏相关分析,结果显示送风中PM10浓度仅与大气中PM10浓度存在正相关(r=0.450,P < 0.01)。
变量 | 温度 | 湿度 | 大气PM10 | SO2 | NO2 | CO | O3 |
送风PM10 | -0.183** | -0.128* | 0.499** | 0.136** | 0.045 | 0.011 | -0.115* |
温度 | -0.059 | -0.308** | -0.551** | -0.621** | -0.246** | 0.719** | |
湿度 | -0.006 | -0.183** | 0.013 | -0.186** | -0.404** | ||
大气PM10 | 0.227** | 0.176** | 0.108** | -0.334** | |||
SO2 | 0.653** | 0.508** | -0.428** | ||||
NO2 | 0.548** | -0.517** | |||||
CO | -0.247** | ||||||
注:“** ”为P < 0.01;“*”为P < 0.05 |
3 讨论
公共场所人员密集,室内空气质量与公众健康密切相关。现在大型公共场所普遍使用集中空调通风系统来改善室内空气质量,空调通风系统易成为传播、扩散污染物和微生物的渠道和媒介,会对公共场所中的人群健康带来潜在危害[5]。集中空调通风系统一般通过风机将来自室内的空气(回风)和室外的空气(新风)抽取到中央机组进行处理,经过机组处理的空气通过输送管道送入室内(送风)。本次调查共检测苏州市70家公共场所集中空调通风系统送风PM10浓度,总合格率为62.86%,略低于陆广智等[6]的研究结果(总合格率为67.86%);按照采样风口计算,PM10浓度合格率为82.43%,略低于杨似玉等[7]研究结果(风口合格率为85.82%),但高于金鑫等[8]研究结果(风口合格率为72.11%)、2006年全国重点公共场所卫生监督检查[9]结果(风口合格率为70.40%)。本研究发现苏州市公共场所集中空调通风系统PM10合格情况与其他研究基本相似。按照采样风口合格率计算,采用不同新风过滤级别的集中空调通风系统送风中PM10浓度合格率存在统计学差异,采用中级新风过滤装置的系统送风PM10浓度合格率(89.01%)高于采用初级新风过滤装置的系统送风PM10浓度合格率(76.59%),相似研究也发现中效空调过滤系统PM10合格率高于初效空调过滤系统PM10合格率[6]。本研究也发现采用初级新风过滤装置的系统送风PM10浓度高于中级过滤装置的系统送风PM10浓度。
在相关性分析中,发现温度、相对湿度与室外大气主要污染物存在相关关系。为控制温度、相对湿度因素的影响,采用偏相关分析,结果显示集中空调系统送风中PM10浓度仅与室外大气PM10浓度存在正相关关系,提示集中空调系统送风中PM10浓度会受到室外大气中PM10浓度影响。除此之外,集中空调系统送风中颗粒物浓度还会受到风管内表面洁净度的影响[10],当风管表面积尘量污染严重或超标时,空调系统送风中PM10浓度亦不符合送风卫生要求[6]。集中空调系统通过管道输送经过处理的空气时,管壁中的积尘也会扬起而随送风进入室内。这可能是本研究中,室外大气中PM10质量浓度未出现超标,而空调系统送风中PM10浓度出现超标的原因,也可能是导致本研究集中空调系统送风PM10浓度与室外大气中PM10质量浓度相关系数较低的原因。室外可吸入颗粒物可以通过机械通风、自然通风、渗透作用(建筑物、门窗等缝隙进入)3种途径进入室内[11]。使用集中空调通风系统的公共场所基本不存在自然通风。门窗缝隙等的渗透作用及集中空调通风系统可能是室外PM2.5进入室内的主要途径[12]。集中空调通风系统将室外新风引入室内, 从而对室内空气质量产生影响。当集中空调系统开启后,室外新风通过集中空调送风系统进入室内,室内颗粒物浓度与室外浓度的变化基本保持一致[13]。
综上所述,苏州市37.14%(26/70)的使用集中空调通风系统的公共场所送风PM10浓度不合格,并且送风中PM10浓度会受到室外大气中PM10质量浓度的影响,空调系统送风中的PM10进入公共场所室内,从而对室内空气质量产生影响。中级过滤装置空调系统的过滤效果明显高于初级过滤装置空调系统,送风中PM10合格率较高,且PM10浓度相对较低。针对此种情况,大型公共场所在设计安装集中空调通风系统时,要充分考虑室外大气污染通过集中空调通风系统对室内空气质量的影响。通过提高集中空调系统新风和回风的净化级别,优化新风送入的方式,同时采取有效的空气过滤处理,可降低公共场所室内空气的污染程度,提高室内空气品质[14]。大型集中空调通风系统应该设有新风关闭阀,可以关闭室外新风进入空调机组的通道,以便空调系统能够只处理室内回风。在室外大气发生严重污染时,如果现有空调系统不能对进风中颗粒物进行有效过滤,为降低室外颗粒污染物通过集中空调通风系统对室内空气质量的影响,应减少或者暂时停止引进室外新风,以降低室外颗粒污染物对室内空气的污染。
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