綜合指數評價法在室內空氣品質評價中的應用

舒愛霞 李孜軍 鄧艷星 郭 寧

(中南大學資源與安全工程學院)

綜合指數評價法在室內空氣品質評價中的應用

舒愛霞＊李孜軍 鄧艷星 郭 寧

(中南大學資源與安全工程學院)

闡述了現行室內空氣質量評價方法存在的不足,通過分析比較,確定了利用綜合指數評價法對室內空氣品質進行評價。實例分析表明,該方法是一種客觀有效的評價模

式,適合于我國室內空氣質量的評價。

綜合指數評價法 室內空氣質量 評價

0 前言

隨著建筑裝修材料的廣泛應用和建筑物密閉性的不斷提高,室內空氣污染日益嚴重,患有 “病態建筑綜合癥”SBS(Sick Building Syndrome)的人群也不斷增多,因而室內空氣質量 I AQ(Indoor Air Quality)問題引起了公眾的關注,室內空氣質量評價已成為研究的熱點內容。

目前,用來進行室內空氣品質評價的方法有很多,如動態模式法、灰色理論法、模糊數學法等[1～3]。這些方法都存在不足。動態模式法只能用來確定單個污染物的質量濃度 (目前只對甲醛進行了計算),對其他污染物濃度的計算還未見報道。灰色理論法沒有與人體對室內空氣品質的主觀感受相聯系,不夠全面。模糊數學法需要建立各因素對每一級別的隸屬函數,過程較繁。而且復合過程的基本運算規則是去最小值和最大值,強調了權值的作用,丟失的信息較多,突出了嚴重污染的影響,但忽視了各種污染因子的綜合效應。本文以綜合指數評價法對室內空氣污染的實例進行了分析,表明該方法是可行的、有效的,其原理簡單、算法簡捷、費用低、時間短,是一種客觀有效的評價模式,適合于我國室內空氣質量的評價。

1 綜合指數評價法

綜合指數評價法是用污染物濃度與標準濃度的相對數值,簡單直觀地描述各種污染物對空氣污染的強度。表示污染物對空氣污染程度的數值,稱為空氣質量指數,或者叫做空氣污染指數 API(Air Pollution Index)。常用的指數評價模式如表 1所示。

表1 常用的指數評價模型

1.1 單因子指數

單因子指數又稱分指數,Ci為第 i個污染物濃度實測值或預測值,mg/m3;Cvj為第 i個污染物濃度標準值或本底值,mg/m3;Wi為第 i個污染物指數權重系數;maxli為單因子指數中數值最大者;n為評價因子個數。普通單因子模式表示某個污染物濃度與其標準值之間的差距,可用于計算超標倍數、超標范圍、超標率等指標,判定環境質量的優劣。分級型單因子模式需要首先確定指數與評價因子的分段線性函數關系,然后用內插法計算各污染物的分指數,計算過程繁瑣、時間長。

1.2 多因子指數

多因子指數又稱綜合指數,一般是由單因子指數有機組合而成,能夠綜合反映室內空氣質量的優劣。在多因子指數模式中,最大單因子作為室內空氣質量綜合指數,僅在某種污染物占明顯優勢時才有效;而算術平均值可能掩蓋最大單因子指數對環境質量的重要影響,在污染物超標時不適用于室內空氣質量評價;加權平均值中的權重系數需要主觀和客觀兩方面研究確定,在實際應用中存在不少困難。

筆者引用改進后的綜合指數模型[4]進行計算:

該指數模式簡單,能適應污染物個數的增減,可以直觀地描述各種污染物對室內空氣的污染程度,并能突出最大污染物的影響,實際應用說明該評價模式是比較理想的室內空氣質量綜合評價模式。表 2是評價標準中各種污染物的濃度限值。

表2 室內空氣污染物的濃度限值(mg/m3)

確定了評價方法后,接著要確定的是評價因子的種類和數目。根據 GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》(簡稱《標準值》)中的規定,需要控制的指標共有 19項,其中物理性指標 4項,化學性指標 13項,生物性指標 1項,放射性指標 1項。

2 綜合指數評價法的應用

現以參考文獻[5]中邯鄲市居民小區室內空氣污染物的實測平均值為研究對象,由于室內空氣污染以化學性污染最為突出,故本次評價選取甲醛、氨、苯、總揮發性有機物、氡的單項指標值作為室內空氣品質評價指標來評價室內空氣品質,測試濃度值見表 3。

表3 邯鄲市居民小區室內各評價因子的監測數據(mg/m3)

根據污染物濃度超標倍數、超標污染物種數以及不同污染物濃度對應的環境影響程度等,將室內空氣質量指數范圍進行客觀分段;按照指數大小分為Ⅰ～Ⅴ等級,如表 4所示。

其中Margalet物種豐富度指數計算公式：D=(S-1)/lnN。其中，S為群落中的物種總數，N為觀察到的全部物種的個體總數。

表4 室內空氣品質的等級

根據表 3給出的邯鄲市小區的室內各評價因子的實測數據,利用表 1公式計算各指數值,然后進行室內空氣品質綜合評價等級劃分,結果見表 5所示。

(1)分指數:用普通型單因子模式分別計算五種污染物的因子的分指數、超標倍數,見表 5。由計算結果得出:室內空氣中污染物濃度最大超標倍數為 2.65倍,超標范圍為 0.15～1.65,空氣中首要污染物為甲醛,其次是氨。

表5 室內空氣質量指數的計算結果 (mg/m3)

(2)首要污染物:最大單因子指數 maxIi=2.65,室內空氣中主要污染物為甲醛。

(3)綜合指數:先求出最大指數和算術平均指數,將數值代入式(1),并判斷室內空氣質量的等級。

(a)最大指數 Ii=maxIi=2.65,Ⅴ級,重污染。

監測點 2、3、4的計算數據如表 6所示。

表6 室內空氣質量指數的計算結果 (mg/m3)

從以上評價結果可以看出,4個監測點室內空氣污染是很嚴重的,主要污染物是甲醛和氨。甲醛在室內主要來源于建筑材料、家具、各種粘合劑涂料。室內氨的主要來源也是裝修中使用的木制板材。木制板材在加壓成型過程中使用了大量粘合劑,而粘合劑只要是甲醛和尿素加工聚合而成的,就會在常溫下釋放出氣態甲醛和氨。

將筆者的評價結論與文獻[5]的結論進行比較 (見表 7)可發現,綜合評價法的評價結論與模糊綜合法的結論一致。同時可以發現,用綜合指數法能夠清楚地比較各種污染物的污染程度,對室內環境污染物的治理提供更具針對性的措施方法。

評價結果說明,綜合指數法屬于客觀評價法,直接用室內污染物濃度指標來評價室內空氣品質。改進后的綜合指數評價法反映了最大單因子指數對室內空氣質量的重要影響,可以確定室內主要污染物及其水平,比較準確地反映出室內空氣質量的狀況,并以此作為評定室內空氣品質等級的依據。

表7 四個監測點評價結果排序及與模糊綜合法對比

3 結語

綜合指數法可以確定室內主要污染物及其水平,評定室內空氣品質的等級,并可針對評價過程中發現的問題,提出整改對策;比較準確地反映出室內空氣質量的客觀情況,是一種費用低、時間短、客觀有效的評價模式,適合于我國室內空氣質量的評價;能全面綜合反應室內空氣品質的優劣和各種污染物在污染程度上的差異,并據以確定室內空氣中的主要污染物,是較為理想的評價法。

但是室內環境中涉及到室內空氣品質的低濃度污染物太多,不可能樣樣都測出,需要選擇有代表性的污染物作為評價指標。我們在選取評價指標時要考慮這些代表性污染物必須是穩定的、長期存在的。

[1] 戴萍 .室內空氣品質評價方法的研究進展[J].中國環境監測,2004,20(2):64-66.

[2] 王蓉 .用綜合指數法對一新裝修住戶室內空氣品質測試與評價[J].環境研究與監測,2005,9(3):31-32.

[3] 桑穩嬌 .室內空氣品質評價方法 [J].安全與環境工程,2004,11(4):26-28.

[4] 李新 .室內空氣質量指數評價模式的研究[J].環境保護科學,2007,33(6):5-11.

[5] 王雨,牛紅亞 .室內空氣環境適宜性評價的模糊綜合評判方法[J].河北建筑科技學院學報,2006,23(3):95-97.

＊舒愛霞,女,1984年生,碩士研究生。長沙市,410083。

2009-12-16)