室内空气可吸入颗粒物粒径的楼层分布初探
周晶1,2, 赵倩1, 张旭2, 陈美娟2     
1. 陕西中医药大学;
2. 南京中医药大学
摘要: 目的 研究随楼层增高室内空气可吸入颗粒物的粒径分布变化趋势。方法 对竣工后使用3—6年的10层以上的宾馆和居民住宅内的室内积尘进行采样,按楼层的递增分组为 < 10、10~14、15~19、20~29和30以上楼层;用滤膜溶解涂片显微镜计数法测定颗粒物粒径为 < 1、1、2、5和10 μm的分布构成比,做统计学概率分布的偏斜度分析。结果 随楼层增高颗粒物分布构成由左偏分布转为右偏分布,粒径变小呈对数趋势r=0.955 7。经相关性t检验差异有统计学意义(P < 0.05)。结论 随着楼层的增高室内可吸入颗粒物的组成有粒径变小的趋势。室内空气可吸入颗粒物楼层分布趋势的研究,对于人们正确认识可吸入颗粒物的健康风险具有一定的参考意义。
关键词: 室内空气污染     可吸入颗粒物     粒径构成比     分布趋势    
Preliminary Investigation on Distribution Trend of Inhalable Particles in Indoor Air at Different Floors of a Building
ZHOU Jing1,2, ZHAO Qian1, ZHANG Xu2, CHEN Meijuan2     
Abstract: Objective To investigate the distribution trend of particle size of inhalable particles in indoor air at different floors of a building. Methods Indoor air samples were collected from hotels and residential buildings having been completed and used for 3-6 years. Samples were grouped by the floor of a building; less than 10, 10~14, 15~19, 20~29 and more than 30 floors; the distribution of particle size, < 1, 1, 2, 5 and 10 μm, were measured under microscope, and the constituent ratio was analyzed by the statistical probability distribution of skewness. Results As the increase of the floor of a building, the distribution of particles was changed from a left-skewed distribution to a right-skewed distribution; the particle size became smaller with the increase of the floor height under a logarithm trend (r=0.955 7). The correlation tested by t test was significant (P < 0.05). Conclusions The size of particulate matters in indoor air became smaller as the floor of a building was higher. The research on the distribution of inhalable particles in indoor air at different floor height has certain reference significance to help people correctly recognize and control the health hazards of inhalable particulate matters.
Key words: indoor air pollution     inhalable particles     composition ratio of particle size     distribution trend    

随着近几年雾霾天气区域性污染的频繁爆发,人们户外经常佩戴口罩,并且室内使用空气净化器,以减少人体对颗粒物的暴露。在购房或选择居住楼层时,人们也常趋向更高楼层,以降低可吸入颗粒物对健康危害的风险。经研究发现[1]:粒径 < 10 μm的颗粒物可侵入人体上呼吸道,粒径 < 5 μm的颗粒物可进入支气管道,粒径 < 2.5 μm的颗粒物可直接到达人体肺泡,在入侵人体呼吸道的同时,颗粒物表面吸附诸多的病原微生物(如病毒、细菌等),以及有机物和金属化合物[2-3]也随之进入人体,加剧了对人体呼吸道、甚至是心脑血管系统的健康危害风险。中央空调管道积尘的粒径分布在一定程度上可反应室内空间颗粒物污染的程度;窗户内侧窗栏中上部位积尘的粒径分布可相对反应外界大气入侵室内的可吸入颗粒物的污染情况,同时可适当避免室内地面扬尘的干扰。本文对不同楼层高度进行了积尘的粒径分布分析研究,以为人们健康起居的选择提供数据支持。

1 对象与方法 1.1 对象

2017年3—6月,对陕西省西咸新区竣工后使用3—6年的10层以上的宾馆和居民住宅的室内积尘进行颗粒物粒径分布检测。

1.2 材料

OLYMPUS-CX41生物显微镜,分辨率约0.2 μm;目镜测微尺,物镜测微尺。载物玻片,推片,乳头滴管等。

1.3 分析方法

按楼层随机等距抽样法进行采样。有中央集中空调的楼层采集送风管道出风口的积尘,无中央集中空调居民楼采集窗户内侧中上部位窗栏的积尘,用洁净毛刷取约40 mm直径面积的降尘于过氯乙烯滤膜的毛面上,折叠后封袋保存备用。对采集的样品,按照《工作场所空气中粉尘测定》(GBZ/T 192.3-2007)[4],测定其百分组成。

样品用醋酸丁酯混匀成混悬液,乳头滴管取混悬液滴于载物玻片上,推片制成样本尘膜,防尘晾干备用。显微镜下,用物镜测微尺标定目镜测微尺的刻度,取下物镜测微尺。放上载物玻片标本,随机计数每个视野粉尘颗粒总数 > 500个,以颗粒物粒径为 < 1、1、2、5和10 μm分类计数,计算百分比。

1.4 统计方法

采用Excel 2010软件做粒径概率分布的偏度分析;采用SPSS 19统计软件做楼层高度与颗粒物粒径的相关性检验,以α=0.05为判断差异有统计学意义的标准。

2 结果 2.1 总体情况

已竣工使用3—6年楼层16栋,其中宾馆8栋、民宅8栋,采样按楼层分组为:< 10、10~14、15~19、20~29和30层以上。以南北通透房型的向南客厅为采样对象,每栋楼每组选1个房间采样(平行样);合计采集80份样品,160份平行样。

2.2 室内可吸入颗粒物随楼高变化的粒径分布

测定中央空调送风口和无中央空调的居室窗栏中上部位积尘粒径分布的百分组成,结果见表 1

表 1 不同楼层分组的颗粒物粒径分布(n=16,x±s)
%
粒径/μm < 10层 10~14层 15~19层 20~29层 > 30层
< 1 23.8±4.2 28.2±3.8 32.5±5.3 37.5±4.5 41.7±4.4
1~ 22.5±3.1 22.7±2.2 26.6±6.2 32.6±2.4 26.8±3.7
2~ 27.8±2.6 24.8±5.4 19.3±4.4 16.3±7.2 18.3±3.1
5~ 16.3±1.3 14.4±1.6 11.4±3.0 7.9±1.1 7.6±4.3
≥10 9.6±1.5 9.9±3.7 10.2±2.8 5.7±3.3 5.6±0.8
合计 100 100 100 100 100
分布偏斜度 -0.725 -0.498 0.310 0.365 0.718
注:每层组n平行样32份

2.3 楼层高度变化的粒径分布的统计学分析

粒径分布的偏斜度随楼层增高而呈对数趋势递增,经楼层与粒径变化的相关性t检验,有显著性差异(P < 0.05);r=0.955 7,有很好的对数相关性(图 1)。因此,当楼层升高居室中积尘的粒径分布为小颗粒构成比增高,粒径有逐渐变小的趋势。

图 1 楼层高度变化的颗粒物粒径分布趋势分析

3 讨论

为了更好的反应使用一定时段的楼房中粒径变化趋势,本文采用扫取中央空调出风口和窗栏内中上部位的特定位置积尘为研究对象。有中央空调的居室,随着楼层的增高颗粒物粒径变化有向高层变小的趋势,原因是粉尘颗粒在中央空调送风道中运动时,由于反复与管道侧壁的撞击,使动力学直径较大的颗粒运动方向比气流变化方向相对滞后,总体上有在低楼层聚集的趋势;无中央空调的居室,当气流携带颗粒物与粗糙的楼层外侧壁撞击时产生向上的升力,同样使动力学直径较大的颗粒运动方向比气流变化方向相对滞后,总体上有在低楼层聚集的趋势。约在(11~13)层楼高的范围内颗粒物的粒径分布接近正态分布,即以2 μm的颗粒物为主。

低楼层的颗粒物以粒径大的颗粒物占比为主。有文献报导了典型的天井楼层,虽然楼层升高总尘浓度减少[5],但随楼层升高小粒径的颗粒物占比增加,同时还增加了小粒径颗粒物入侵人体的几率。对于小于2 μm的颗粒物可以直接通过上呼吸道进入人体肺泡,对人体的肺功能和心脑血管功能产生一定得健康危害,粒径越小,总体其表面积越大,,吸附有毒有害物质、病菌和病毒等病原微生物的概率增高[6]。因此,从颗粒物粒径构成比来研究颗粒物在室内的污染状况,能较好的反应室内空气污染的动态变化规律[7]

综上,人们对高层楼房能减少可吸入颗粒物的健康危害存在认识误区。根据本研究结果,楼层越高,小粒径颗粒物占比越高,对人体产的危害也越大,在大面积频发爆发的的雾霾重污染天气下,靠入住较高楼层的办法是不能解决根本问题的[8]。本研究初步探讨了不同楼层积尘中颗粒物粒径的分布趋势,对于人们正确认识和治理可吸入颗粒物的健康危害将有一定参考价值。

参考文献
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[7] 周晶. 室内空气污染天井效应的进一步研究[J]. 中国卫生检验杂志, 2006, 16(6): 675–676.
[8] 蒋硕, 赵金镯. 大气细颗粒物健康危害的干预进展及趋势[J]. 卫生研究, 2015, 44(6): 1042–1046.
DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2017.05.003
中国疾病预防控制中心主办。
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周晶, 赵倩, 张旭, 陈美娟
ZHOU Jing, ZHAO Qian, ZHANG Xu, CHEN Meijuan
室内空气可吸入颗粒物粒径的楼层分布初探
Preliminary Investigation on Distribution Trend of Inhalable Particles in Indoor Air at Different Floors of a Building
环境卫生学杂志, 2017, 7(5): 348-350
Journal of Environmental Hygiene, 2017, 7(5): 348-350
DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2017.05.003

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