室内空气污染是指住宅、学校、办公室、公共建筑物以及各种公众场所的化学、物理和生物因素污染,不包括工厂和车间内的生产污染。室内空气污染可来自室内污染源如燃料的燃烧、吸烟、建筑材料等,室外大气污染物也可借通风换气和渗透而进入室内。人们每天约有80%的时间在室内度过,研究空气污染对健康影响时,应充分考虑室内空气污染状况。
室内空气污染物的来源及种类 燃料燃烧是室内污染的主要来源之一,燃料性质及燃烧方式对污染程度有重要影响。电炉不引起室内污染; 燃烧煤气灶可使室内NOx、CO和颗粒物浓度增加; 燃烧蜂窝煤使室内SO2、NOx、CO、颗粒物和苯并(a)芘(BaP)的含量显著增加。吸烟是室内污染的另一重要来源。某些建筑材料和各种粘合剂等是室内放射性物质和甲醛等的来源。
(1)二氧化硫: 来源于煤(包括蜂窝煤)的直接燃烧。燃煤时室内SO2浓度高于室外。燃煤取暖时,室内SO2可达2.29mg/m3;燃煤做饭时,厨房内SO2浓度可达0.63±0.59mg/m3,为燃煤气时室内浓度的3~10倍。大气中含SO2低浓度的地区,室外与室内SO2浓度之比约为0.1~0.3:1;大气中含SO2中等或高浓度的地区约为0.5~0.7:1。室内SO2易被各种建筑物表面吸附而衰减。
(2)颗粒物: 主要来源于燃料燃烧、抽烟和人的活动,室内浓度往往高于室外。国外有人曾在20名学生身上佩带个人监测仪测定可吸入颗粒物浓度,有19名超过标准(75μg/m2),而同期室外浓度低于标准。燃煤室内的颗粒物浓度比燃煤气室内的颗粒物浓度高1.5倍或更多。我国南方地区燃煤做饭时,厨房内颗粒物的浓度为0.48±0.41mg/m2,燃液化气的厨房内为0.25±0.16mg/m2。北方地区冬季用火炉取暖时,颗粒物浓度可高达1.0~1.5mg/m3,颗粒物室内外浓度之比为1.2~1.7:1。颗粒物浓度与人群活动有密切关系,饭店、医院候诊室的可吸入颗粒可达0.1~0.9mg/m3,会议室可高达2mg/m3。
(3) 吸烟: 香烟烟气中含有2000余种成分,主要有CO、可吸入颗粒物(直径0.2~0.5μm)、丙烯醛、甲醛、BaP、尼古丁、各种微量金属等,是住宅及公共场所重要的污染源。据测定,当室内无人吸烟时,可吸入颗粒物为24.4±11.6μg/m3 (样品数1186),有1人吸烟时为36.5±14.5μg/m3 (样品数494),有2人以上吸烟时为70.4±42.9μg/m3 (样品数153),相应的室外浓度为21.1±11.9μg/m3 (样品数1676),即室内每天每人抽一包烟,可使颗粒物浓度增高20μg/m2。有人在容积为27m3,换气次数每小时0.3次的室内抽完1支烟后,室内可吸入颗粒物(0.05~12.5μm)的峰值达430μg/m2,颗粒物的较高浓度可持续120min。一般认为吸燃每毫克烟草产生颗粒物18μg,产生CO130μg。
(4)二氧化氮、一氧化氮与一氧化碳: 煤和煤气燃烧是室内NO2、NO和CO的主要来源。国外曾测定了煤气炉(包括4个煤气灶和一个烘箱)开至最大时室内各污染物的峰值,NO2在厨房、起居室、卧室分别为1450、900和790μg/m3,NO分别为2030、1560、1400μg/m3,CO分别为12,800、10,400、9300μg/m2。国内在一般使用煤气灶的情况下,厨房中NOx的浓度为60~65μg/m3,CO为3700μg/m3。使用煤炉时NOx要高出6~7倍,可达340~400μg/m3,CO可达27,500~41,750μg/m3。使用煤气炉时室内NO2浓度高于室外,室内外浓度之比大于1,最高可达2~16。室外NO2污染严重时其浓度也可高于室内,如洛杉矶市光化学污染严重,室内的NO2、NO主要来源于室外,室内出现高浓度的时间与交通高峰、通风率有关,如在交通高峰时减少通风,可降低室内污染。
(5) 甲醛: 来源于泡沫塑料、绝热材料和各种粘合剂,香烟烟气和燃烧产物中也含少量甲醛。室内浓度高于室外,约在227.9~335.2μg/m3范围内。
(6) 氡(222Rn)及其衰变物: 来自土壤和建筑材料如水泥、砖和石灰等,室内氡浓度可为室外的2~20倍。氡可引起铀矿矿工的肺癌,有人推论非吸烟居民的肺癌可能与其在室内吸入氡有关,但居民以室内获得的氡剂量远较矿工为低。有人估计氡及其衰变产物可能使美国每年发生1000~20,000例肺癌。
(7) 多氯联苯类(PCB): 很多室内使用的产品如染料、油墨、涂料、无碳复写纸、防火剂、萤光灯的镇流器等含PCB,是室内PCB的来源。室内PCB的含量约比室外高一个数量级。一个萤光灯镇流器烧坏时新释出的PCB量使瞬时浓度增高至正常值的50倍,4个月后才逐渐恢复至正常水平。住宅内PCB的渗出可能是室外PCB的污染来源之一。
室内空气污染规律 室内空气污染与室内污染源、人群活动、通风换气和采暖季节等有密切关系。不少作者在实测和理论计算的基础上,提出了各种室内污染浓度的估算公式。例如,根据室内污染物浓度、污染源及通风率预计室内浓度的质量守恒模式(Conservation of massmodel)如下:
式中: 室内污染物浓度(μg/m3)
P 室外污染物渗入室内百分数
o 室外空气浓度(μg/m3)
q 每小时换气量(m3/h)
室内污染量(μg/h)
按上式推算的浓度与作者在68户家庭中一年的监测结果相符。
还有人根据大气浓度、室内浓度和人群活动等因素估算室内NO2浓度的公式如下:
Ci=a+0.6C0
式中: Ci 室内年平均NO2浓度
a 室内污染源的有效强度(用电炉时为0,用煤气灶时为45μg/m3)
C0 室外年平均NO2浓度
如室外年平均NO2浓度为60μg/m3,用电炉户的室内NO2年平均浓度为0+60×0.6=36μg/m3,用煤气户为45+60×0.6=81μg/m3。我国目前仍有多数家庭直接燃煤,尚应通过实践找出燃煤时室内污染源的有效强度a。
研究室内空气污染规律时,还要注意污染物的消减规律。有人测定了污染物在室内的半减期,CO为2.1h,主要通过稀释消减; NO为1.8h,NO2为0.6h,后者除稀释外,尚通过化学反应、气溶胶形成等机理而消减。通风可使污染物的半减期缩短。据测定,用煤炉的厨房在每小时换气31次的条件下,SO2半减期为35min,NOx半减期为30min。三个半减期后,SO2和NOx浓度下降90%。
室内空气污染及健康 进行空气污染和居民健康的流行病学调查时,应充分注意室内污染和个体接触总剂量。时间加权平均接触浓度 (Weighted average exposure,WAE)指某人在全部时间内(设一天内)所吸入的某项污染物总量,是充分考虑了室内、外污染源强度,人群活动等因素后人体接触的污染物总量。WAE的计算方法如下:
某人在某全部时间内所接触的污染物总量为:
式中: M1、M2……Mn 某人在不同地点1、2……n所接触的污染物量
C1C2……Cn 不同地点污染物浓度(mg/m2)
t1t2……tn 在不同地点的停留时间(h)
L1L2……Ln 在不同地点的吸气量(m/h)
设 L1=L2=……Ln=L,则:
如测得某人在家中、办公室、途中和其他地点的CO浓度为4.9、2.9、16.5、7.5mg/m3,此人在以上地点逗留的时间分别为16、6、0.4和1.6h。求得WAE为:
即此人在1天中所接触的CO时间加权平均浓度为4.77mg/m3。
关于室内空气污染对居民健康的影响已进行了大量研究。美国自1974年起进行室内、外空气污染对居民健康影响的前瞻性调查,为期10年。选择有代表性的高污染、中污染和低污染六个城市,在室外和73户室内测定污染物浓度,并设立了近百个个人监测点。测定项目包括SO2、可吸入颗粒、NO2、硫酸盐、O3等主要污染物和近20项痕量元素。对9000名成人和11,000名小学生进行主诉询问和肺功能测定。该项调查研究积累了大量数据,查明了室内外空气污染的规律。流行病学调查结果初步表明,吸烟对肺功能和呼吸道症状有明显影响,不同污染水平虽有一定影响但不显著,且往往为吸烟这一因素所掩盖。
家庭使用煤气灶对儿童呼吸道疾病发病率有一定影响。国外曾对5758名6~11岁的学龄儿童作使用煤气炉灶和呼吸道疾病关系的前瞻性调查,为期4年。发现“煤气灶组”的孩子们咳嗽、支气管炎较“电炉组”的孩子们高,女孩子更明显。“煤气灶组”的呼吸道症状和疾患与年龄、社会经济状况、纬度、人口密度、家庭规模、室外污染物等有关。煤气燃烧时室内NO2升高是引起呼吸道疾患增加的原因。
家庭用煤为燃料时,室内污染物浓度较高,对居民健康有一定危害。采用小煤炉(蜂窝煤)取暖的居室内CO平均浓度为15.42mg/m3,而集中供热区的室内CO平均浓度为3.72mg/m3,小煤炉取暖区的居民血中COHb超过2%的占13.2%,而集中供热区的居民COHb超过2%的仅占0.7%。有的城市进行了炉灶密度(每平方公里的炉灶数)和呼吸道疾病相关关系的分析,发现两者显著相关。对“燃煤气组”和“燃煤组”的流行病学调查表明,“燃煤组”居民的呼吸道症状、呼吸道疾病患病率、鼻粘膜肿胀和充血情况均显著高于“燃煤气组”,两组之间的肺功能也有显著差异。
在进行室内污染物对健康影响的流行病学调查时,要注意对以下因素进行分析: 是某一项污染物的单独作用还是多种物质的联合作用;在室内有人吸烟时,香烟烟气和其他污染物是相加作用还是协同作用; 室内污染物对健康的影响是由于平均浓度还是峰值浓度的作用等。
室内污染的防治措施 (1)研究室内空气污染的现状及规律,以及室外污染对室内污染的影响,充分利用现有大气监测资料,逐步积累和健全各种人群的WAE资料。
(2)通过流行病学调查,在现有大气污染物最高容许浓度的基础上,逐步制订室内空气污染物的卫生标准。
(3)改进燃料结构及燃烧方法,降低室内污染物浓度。如用集中式取暖代替分散式取暖,逐步推广煤气化,在仍用蜂窝煤的地区改进炉具结构以及使用封炉减污器等。
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