综合指数评价法在室内空气品质评价中的应用

舒爱霞 李孜军 邓艳星 郭 宁

(中南大学资源与安全工程学院)

综合指数评价法在室内空气品质评价中的应用

舒爱霞＊李孜军 邓艳星 郭 宁

(中南大学资源与安全工程学院)

阐述了现行室内空气质量评价方法存在的不足,通过分析比较,确定了利用综合指数评价法对室内空气品质进行评价。实例分析表明,该方法是一种客观有效的评价模

式,适合于我国室内空气质量的评价。

综合指数评价法 室内空气质量 评价

0 前言

随着建筑装修材料的广泛应用和建筑物密闭性的不断提高,室内空气污染日益严重,患有 “病态建筑综合症”SBS(Sick Building Syndrome)的人群也不断增多,因而室内空气质量 I AQ(Indoor Air Quality)问题引起了公众的关注,室内空气质量评价已成为研究的热点内容。

目前,用来进行室内空气品质评价的方法有很多,如动态模式法、灰色理论法、模糊数学法等[1～3]。这些方法都存在不足。动态模式法只能用来确定单个污染物的质量浓度 (目前只对甲醛进行了计算),对其他污染物浓度的计算还未见报道。灰色理论法没有与人体对室内空气品质的主观感受相联系,不够全面。模糊数学法需要建立各因素对每一级别的隶属函数,过程较繁。而且复合过程的基本运算规则是去最小值和最大值,强调了权值的作用,丢失的信息较多,突出了严重污染的影响,但忽视了各种污染因子的综合效应。本文以综合指数评价法对室内空气污染的实例进行了分析,表明该方法是可行的、有效的,其原理简单、算法简捷、费用低、时间短,是一种客观有效的评价模式,适合于我国室内空气质量的评价。

1 综合指数评价法

综合指数评价法是用污染物浓度与标准浓度的相对数值,简单直观地描述各种污染物对空气污染的强度。表示污染物对空气污染程度的数值,称为空气质量指数,或者叫做空气污染指数 API(Air Pollution Index)。常用的指数评价模式如表 1所示。

表1 常用的指数评价模型

1.1 单因子指数

单因子指数又称分指数,Ci为第 i个污染物浓度实测值或预测值,mg/m3;Cvj为第 i个污染物浓度标准值或本底值,mg/m3;Wi为第 i个污染物指数权重系数;maxli为单因子指数中数值最大者;n为评价因子个数。普通单因子模式表示某个污染物浓度与其标准值之间的差距,可用于计算超标倍数、超标范围、超标率等指标,判定环境质量的优劣。分级型单因子模式需要首先确定指数与评价因子的分段线性函数关系,然后用内插法计算各污染物的分指数,计算过程繁琐、时间长。

1.2 多因子指数

多因子指数又称综合指数,一般是由单因子指数有机组合而成,能够综合反映室内空气质量的优劣。在多因子指数模式中,最大单因子作为室内空气质量综合指数,仅在某种污染物占明显优势时才有效;而算术平均值可能掩盖最大单因子指数对环境质量的重要影响,在污染物超标时不适用于室内空气质量评价;加权平均值中的权重系数需要主观和客观两方面研究确定,在实际应用中存在不少困难。

笔者引用改进后的综合指数模型[4]进行计算:

该指数模式简单,能适应污染物个数的增减,可以直观地描述各种污染物对室内空气的污染程度,并能突出最大污染物的影响,实际应用说明该评价模式是比较理想的室内空气质量综合评价模式。表 2是评价标准中各种污染物的浓度限值。

表2 室内空气污染物的浓度限值(mg/m3)

确定了评价方法后,接着要确定的是评价因子的种类和数目。根据 GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》(简称《标准值》)中的规定,需要控制的指标共有 19项,其中物理性指标 4项,化学性指标 13项,生物性指标 1项,放射性指标 1项。

2 综合指数评价法的应用

现以参考文献[5]中邯郸市居民小区室内空气污染物的实测平均值为研究对象,由于室内空气污染以化学性污染最为突出,故本次评价选取甲醛、氨、苯、总挥发性有机物、氡的单项指标值作为室内空气品质评价指标来评价室内空气品质,测试浓度值见表 3。

表3 邯郸市居民小区室内各评价因子的监测数据(mg/m3)

根据污染物浓度超标倍数、超标污染物种数以及不同污染物浓度对应的环境影响程度等,将室内空气质量指数范围进行客观分段;按照指数大小分为Ⅰ～Ⅴ等级,如表 4所示。

其中Margalet物种丰富度指数计算公式：D=(S-1)/lnN。其中，S为群落中的物种总数，N为观察到的全部物种的个体总数。

表4 室内空气品质的等级

根据表 3给出的邯郸市小区的室内各评价因子的实测数据,利用表 1公式计算各指数值,然后进行室内空气品质综合评价等级划分,结果见表 5所示。

(1)分指数:用普通型单因子模式分别计算五种污染物的因子的分指数、超标倍数,见表 5。由计算结果得出:室内空气中污染物浓度最大超标倍数为 2.65倍,超标范围为 0.15～1.65,空气中首要污染物为甲醛,其次是氨。

表5 室内空气质量指数的计算结果 (mg/m3)

(2)首要污染物:最大单因子指数 maxIi=2.65,室内空气中主要污染物为甲醛。

(3)综合指数:先求出最大指数和算术平均指数,将数值代入式(1),并判断室内空气质量的等级。

(a)最大指数 Ii=maxIi=2.65,Ⅴ级,重污染。

监测点 2、3、4的计算数据如表 6所示。

表6 室内空气质量指数的计算结果 (mg/m3)

从以上评价结果可以看出,4个监测点室内空气污染是很严重的,主要污染物是甲醛和氨。甲醛在室内主要来源于建筑材料、家具、各种粘合剂涂料。室内氨的主要来源也是装修中使用的木制板材。木制板材在加压成型过程中使用了大量粘合剂,而粘合剂只要是甲醛和尿素加工聚合而成的,就会在常温下释放出气态甲醛和氨。

将笔者的评价结论与文献[5]的结论进行比较 (见表 7)可发现,综合评价法的评价结论与模糊综合法的结论一致。同时可以发现,用综合指数法能够清楚地比较各种污染物的污染程度,对室内环境污染物的治理提供更具针对性的措施方法。

评价结果说明,综合指数法属于客观评价法,直接用室内污染物浓度指标来评价室内空气品质。改进后的综合指数评价法反映了最大单因子指数对室内空气质量的重要影响,可以确定室内主要污染物及其水平,比较准确地反映出室内空气质量的状况,并以此作为评定室内空气品质等级的依据。

表7 四个监测点评价结果排序及与模糊综合法对比

3 结语

综合指数法可以确定室内主要污染物及其水平,评定室内空气品质的等级,并可针对评价过程中发现的问题,提出整改对策;比较准确地反映出室内空气质量的客观情况,是一种费用低、时间短、客观有效的评价模式,适合于我国室内空气质量的评价;能全面综合反应室内空气品质的优劣和各种污染物在污染程度上的差异,并据以确定室内空气中的主要污染物,是较为理想的评价法。

但是室内环境中涉及到室内空气品质的低浓度污染物太多,不可能样样都测出,需要选择有代表性的污染物作为评价指标。我们在选取评价指标时要考虑这些代表性污染物必须是稳定的、长期存在的。

[1] 戴萍 .室内空气品质评价方法的研究进展[J].中国环境监测,2004,20(2):64-66.

[2] 王蓉 .用综合指数法对一新装修住户室内空气品质测试与评价[J].环境研究与监测,2005,9(3):31-32.

[3] 桑稳娇 .室内空气品质评价方法 [J].安全与环境工程,2004,11(4):26-28.

[4] 李新 .室内空气质量指数评价模式的研究[J].环境保护科学,2007,33(6):5-11.

[5] 王雨,牛红亚 .室内空气环境适宜性评价的模糊综合评判方法[J].河北建筑科技学院学报,2006,23(3):95-97.

＊舒爱霞,女,1984年生,硕士研究生。长沙市,410083。

2009-12-16)