烏魯木齊采暖期、非采暖期中學教室室內空氣質量的監測分析

娜仁托婭王純利夏銘飛,3

（1.新疆農業大學草業與環境科學學院新疆烏魯木齊830052 2.新疆烏魯木齊市第65中學新疆烏魯木齊830000 3.新疆烏魯木齊市環境監測中心站新疆烏魯木齊830000）

烏魯木齊采暖期、非采暖期中學教室室內空氣質量的監測分析

娜仁托婭1,2王純利1夏銘飛1,3

（1.新疆農業大學草業與環境科學學院新疆烏魯木齊830052 2.新疆烏魯木齊市第65中學新疆烏魯木齊830000 3.新疆烏魯木齊市環境監測中心站新疆烏魯木齊830000）

本文以烏魯木齊市65中教室為研究對象，對采暖期和非采暖期教學環境空氣質量進行了監測和分析，鑒于新疆地區的氣候特征、民族組成特征及學校教學環境現狀，本文對影響教學環境舒適性的4項指標：二氧化碳（CO2）、苯系物、總揮發性有機物（TVOC）和可吸入顆粒物（PM10）進行了監測，監測結果顯示：在采暖期和非采暖期，TVOC均超過中小學教室衛生標準限制，其他指標均未超限，采暖期4項指標均高于非采暖期，采暖期CO2、苯系物、TVOC和PM10四項指標監測平均值分別是899ppm、0.055mg/ m3、0.7 mg/m3和0.1 mg/m3。24h監測值顯示除了苯系物濃度與教學時段和非教學時段沒有明顯的差異性，其他3項指標在教學時間明顯升高。

教室室內；空氣質量；采暖期和非采暖期；監測分析

中小學教學環境空氣質量直接影響教學質量和教學環境人員的身心健康，是順利開展教學活動的重要前提。而當前中學的教育已經從單純的應試教育轉變為注重培養中學生能力培養、個性發展、身體健康和心理健康教育，調查表明現在烏魯木齊市各個中小學的學生每周上課五天（高三為六天），大約每天都有10-12小時的時間都在教室內度過，教室內半封閉環境質量和空氣質量比以往任何時候都顯得更加重要[1]。在空氣檢測指標中，CO2濃度直接影響教室內人員的舒適性[2]；學校是人群密集的場所，多種以呼即道傳播為主的傳染病在學校內極易爆發CO2濃度是室內空氣質量的敏感指標[3]，多種以PM10則是衡量教室內粉筆及室外空氣污染對教學環境的影響，教師粉筆塵是在粉筆教學過程中產生的一種顆粒物，粉筆對人體造成的負面影響主要源于粉筆塵可吸入顆粒物進入人體肺部而導致的，因此可吸入顆粒物在教室內空氣質量研究中占據重要地位[4,5]，苯系物主要來源于裝修粉刷及裝修材料[6]，烏魯木齊市65中學2014年進行過粉刷和裝修；鑒于人體的新陳代謝會產生廢氣、汗臭和細菌等，TVOC也是中學教室環境空氣質量監測的重要指標[7]。

烏魯木齊市第六十五中學位于延安路1096號，是一所九年一貫制民漢合校。2000年8月由天山區政府創辦，當時的校名是烏魯木齊市延安路學校，2002年12月更名為烏魯木齊市第六十五中學。本研究以烏魯木齊第65中學教學樓教室作為研究對象，通過查閱文獻選定了CO2濃度、TVOC、苯系物和PM10四個監測指標，分析采暖期和非采暖期各項指標對教室環境的影響程度，同時也為中小學教學環境研究提供一定的理論依據，不斷推進中小學教學環境方面的研究發展。

1 材料與方法

1.1 監測儀器及對照標準

1.1.1 監測儀器

本實驗主要監測參數有CO2、苯系物、TVOC和粒物PM10，在采暖期與非采暖期進行監測。

表1 實驗儀器基本參數

1.1.2 監測參考標準[8]

根據室內空氣污染限量標準，GB50325-2001《民用建筑工程室內環境污染控制規范》[9]中有關空氣質量驗收標準如下：

其中：Ⅰ類民用的建筑工程包括：住宅、醫院病房、老年建筑、幼兒園、學校教室等建筑工程；Ⅱ類民用建筑工程包括：辦公室、旅店、文化娛樂場所、書店、圖書館、展覽館、體育館、商場（店）、公共交通工具等候室、醫院候診室、飯店（館）、理發店等公共建筑。

表2 國家室內空氣質量標準

1.2 研究內容

本章研究采暖期與非采暖期對同一教室CO2、苯系物、TVOC和PM10共4個空氣指標的影響[6]，選擇3樓6間教室監測采暖期和非采暖期教室內4個監測指標的特征[10]，對照標準，得出采暖期和非采暖期各項指標的特征及存在的環境問題。

1.3 監測方法

本研究在采暖期和非采暖期內，分別對比采暖期24小時內（2015年12月31日）實測值和10天（2015年12月20日-30日）日側值，非采暖期24小時內（2016年6月23日）時測值和10天（2016年6月13日-22日）日側值。24小時值分別測0:00、3:00、6:00、9: 00、12:00、15:00、18:00、21:00，8個點的數據，日變化值則檢測連續十天12:00時的值。

2 采暖期、非采暖期教學環境監測

2.1 二氧化碳

采暖期與非采暖期的教室內CO2濃度有很大差異，CO2擴散稀釋主要依靠開窗開門，夏季通風良好，監測時間為夏季六月份，白天基本門窗都開著，圖1和圖2反映了在10天CO2濃度變化，非采暖期CO2濃度基本在700ppm，在非教學日，CO2濃度下降到400ppm~ 500ppm之間，采暖期在10天監測圖中CO2濃度在1000ppm以下，沒有超過國家標準限值，而在24h日變化中，采暖期CO2濃度在上午12點和下午18點出現了兩個CO2濃度高峰，這兩個時間點為教學時間，上午12點由于有課間操等活動降低利了室內的部分CO2。

在監測過程中發現下午18點連接一天的最后一節課以及自習課，學生活動率降低，且很多班級一天中的最后兩節自習課課間很少有同學出去活動，導致18點的CO2濃度達到了一天的頂峰，室內明顯存在新風量不足的問題，這也是導致室內CO2平均濃度居高不下的重要原因之一[11]。

圖1 24h內教室CO2濃度變化

圖2 10天教室CO2濃度變化

2.2 苯系物

查閱資料得知[12]，在裝飾材料相似，溫度、濕度在同一水平的情況下，裝修時間越短，室內的苯系物含量越高，室內的苯系物含量會隨著裝修時間增長、通風量的增多等因素，苯系物的含量會有所降低。由圖3和圖4可知，采暖期苯系物含量均高于非采暖期，經現場調查得知，近幾年中，本棟教學樓于2014年有過教室粉刷，由此可以解釋2015年12月采暖期苯系物含量高于2016年6月非采暖期，且溫度的升高會加速裝修材料中的苯系物的擴散，在2016年上半年之中，經過了采暖期和夏季高溫，均有利于苯系物的擴散，所以非采暖期苯系物均低于采暖期含量。

圖3 24h內教室苯系物濃度變化

圖4 10天教室苯系物濃度變化

苯的污染與溫度呈正相關[13]，苯系物在不同溫度下的變化出現三個階段，第一階段為初始階段，為苯系物釋放的主要階段，受外界溫度影響最大；第二階段為平緩階段，苯擴散速度趨于平緩。第三階段為穩定階段，苯系物的釋放速率基本不變。初始階段內的苯釋放明顯的隨著溫度的升高而加快[14]。

2.3 總揮發性有機物

室內的TVOC主要是由建筑材料、室內裝飾材料、生活、辦公用品和人體等散發出來的，而人體的新陳代謝會產生廢氣、汗臭和細菌等，在采暖期及非采暖期溫度的變化及通風狀態都影響著TVOC的濃度，圖5中，24h內12點及18點均出現了TVOC含量的峰值，此時人員密度占主要因素，而在圖6中監測的第七、八天中，TVOC含量在一個最低值，這個最低值可以看作除去人體代謝所產生的TVOC之外的教室裝修材料等教室內環境所產生的TVOC，除去采暖期TVOC含量教室本底值高于非采暖期之外，其他教學時間TVOC含量相差不大，由于夏季天氣炎熱，人體代謝增強，但每日通風量大，可以帶走部分空氣污染物，而冬季雖然人體代謝不及夏季強烈，但通風不強，且距離2014年裝修時間較短，導致采暖期與非采暖期10天日測TVOC濃度變化差距較小[15]。

圖5 24h內教室TVOC濃度變化

圖6 10天教室TVOC濃度變化

2.4 可吸入顆粒物

圖8 10天教室PM10濃度變化

圖7 24h內教室PM10濃度變化

教室內可吸入顆粒物主要來源為板書粉筆塵和戶外大氣中的PM10，當室外PM10濃度高于教室內時，在通風換氣過程中PM10進入室內，使室內空氣受到污染，而室內本身所產生的粉筆塵，也是PM10的主要組成之一。下圖7和圖8，采暖期PM10較高是由于室內粉塵和室外PM10的高含量雙重影響下造成的[16]，新疆冬季大氣PM10污染更為嚴重。而夏季高溫且通風量大，更加有益于PM10的擴散稀釋[17,18]。

結語

本文分析概述了采暖期與非采暖期對教學環境指標的影響，（1）CO2：根據國家標準限值1000ppm，采暖期教學時間CO2平均值為899ppm，非采暖期教學時間CO2平均值為700ppm，均沒有超過國家標準限值，采暖期高于非采暖期，由于教學時間人員密度很大且冬季開窗通風時間很短，但在采暖期教學時間有部分時間段超過國家標準限值。（2）苯系物：2014年的粉刷墻體造成了一定的苯系物殘留，研究結果表明學校教室采暖期的監測值范圍為0.049-0.058 mg/m3，平均值為0.055mg/m3，非采暖期的監測值范圍為0.034-0.051mg/m3，平均值為0.045mg/m3。非采暖期由于距離2014年教室粉刷間隔較近，且冬季通風量較少，導致苯系物采暖期高于非采暖期，但均沒有超過國家標準限值0.09 mg/ m3。（3）TVOC：采暖期TVOC濃度范圍在0.53-0.89mg/ m3，平均值為0.7 mg/m3，非采暖期濃度范圍在0.4-0.82 mg/m3，平均值為0.59mg/m3，國家標準限值為0.5mg/ m3，平均值采暖期與非采暖期均超過國家標準限值。而教室內學生密度大，且初中生在生長發育期新陳代謝較為旺盛，致使TVOC含量上升，夏季雖然高溫汗液分泌較多，但通風量較大，故非采暖期TVOC平均濃度還是低于采暖期。（4）PM10：PM10濃度采暖期的監測值范圍在0.044-0.119mg/m3，平均值為0.1mg/m3，非采暖期監測值范圍為0.021-0.083mg/m3，平均值為0.09 mg/m3。采暖期與非采暖期均低于國家標準限制0.15mg/m3。教室內PM10濃度受教室內粉塵及戶外大氣中的PM10遷移影響。

[1]趙彬，陳玖玖，陳曦.室內顆粒濃度影響因素的集總模型分析[J].清華大學學報(自然科學版)，2005，45（12）：158一161.

[2]何超英，劉振宇.新風與室內空氣品質的測試與探討[J].蘇州大學學報，2003，23（2）：73-78．[3]金艷伶，鄭雪倩，賈予平等.北京市城區兩所學校教室內二氧化碳濃度監測結果與分析[J].中國衛生法制，2015，06：62-67.

[4]張月霞.粉筆塵化學成分分析及對肺組織損傷的分子機制研究[D].山西大學，2015.

[5]賈小寧，張慶芳，陳華春.采暖期和非采暖期某高校教室空氣質量監測[J].環境與健康雜志，2010，09：834. [6]Lee SC,Chang M.Indoor air quality investigations at five classroom[J].Indoor Air,1999(9):134-138.

[7]Nazanin Behzadi and Mashood Olawale Fadeyi.A preliminary study of indoor air quality condition in Dubai public elementary School[EB/OL].QRIGINAL RESEARCH PAPEY.www.tandfonline.com.2012

[8]王喜元.《民用建筑工程室內環境污染控制規范》GB50325-2001內容簡介[J].建筑技術，2002，04：290-292.

[9]Fernadez-Caldas E,Fox RW,Environmental control of indoor air pollution[J].Medical Clinics of North America, 1992,76:935-952.

[10]郭艷，何倫發，李玉.不同季節和溫濕度對新裝修場所室內空氣污染的影響[J].中國衛生檢驗雜志，2013，11：2474-2480.

[11]何超英，劉振宇.新風與室內空氣品質的測試與探討[J].蘇州大學學報，2003，23(2)：73-78．

[12]劉嶸.教室空氣中的主要污染物研究[D].首都經濟貿易大學，2004.

[13]YeeYK,Gu Q,Hung I,et al.Trend of clilretal cancer in Hong Kong:1983-2006[J].Gastroenterol Hepatol, 2010,25(5):923-927.

[14]張萍，顧史洋，胡夕春.高通量基因分析在乳腺癌中的應用[J]．腫瘤學雜志.2009，15(9):802-805．

[15]忻尚杰，程寶義，朱培根.影響室內空氣品質的VOC特性及其定量評估[J].暖通空調，2002，03：34-35+59.

[16]鄭聰，張國強.長沙市某大學教室內外空氣品質調查[J].建筑熱能通風空調，2005，02：15-18+53.

[17]Yang W,Omaye S T.Air pollutions,oxidative stress and human health[J].Mutation Research,2009,674:45-54.

[18]Klein S G,Hennen T,et al.Potential of coculture in vitrimodels to study inflammatory and sensitizing effects of particles on the lung[J].Toxicol in Vitro,2011,25: 1516-1534.