吳可嘉,潘 軍,董澤琴
PM2.5是大氣中直徑小于或等于2.5 μm的顆粒物質(zhì),又稱為細(xì)顆粒物,是對人體健康危害最大的顆粒物質(zhì)。通常顆粒物粒徑越小,進入呼吸道的部位越深[1-2],是引起各種呼吸系統(tǒng)疾病及心血管、神經(jīng)、免疫系統(tǒng)和其他組織的變化的重要因素[3-6]。Jin、Ezzati等的報告指出[7-9],在發(fā)展中國家,室內(nèi)空氣污染與急性下呼吸道感染有密切關(guān)系。Pope[10]和 Binkova[11]等人的研究也證明室內(nèi)空氣污染水平與人群呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率和死亡率有很密切的關(guān)系。在農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)空氣污染主要是由于燃料燃燒而產(chǎn)生的,煤和生物燃料(柴草、牛羊糞、秸桿等)是多數(shù)農(nóng)村地區(qū)的主要能源。這些燃料在簡陋的爐灶中不完全燃燒,產(chǎn)生大量可吸入顆粒物、一氧化碳、二氧化硫、氟化物等對人體健康有害的物質(zhì)。因此,室內(nèi)空氣污染的研究是發(fā)展中國家面臨的重要環(huán)境和公共衛(wèi)生課題,也是我國目前迫切需要研究的課題。
貴州地處中國西南,冬季陰冷潮濕,多數(shù)偏遠農(nóng)村家庭使用原煤和生物質(zhì)燃料,環(huán)境與健康的關(guān)聯(lián)具有典型性,對其開展PM2.5的研究,掌握農(nóng)村室內(nèi)環(huán)境污染狀況,可為政府制定科學(xué)的環(huán)境保護方案提供依據(jù),對促進農(nóng)村環(huán)境保護、公共衛(wèi)生和居民健康具有較大意義。
分別選擇以燃煤為主的水城縣A村,以燒柴為主的從江縣B村和以沼氣為主的貴陽市烏當(dāng)區(qū)C村各1戶,采樣分析室內(nèi)和室外PM2.5的濃度水平。
1.2.1 采樣布點
在3個村寨各選擇1戶,A村(燃煤:煙囪至屋外的煤爐燃原煤),B村(燃柴:煙囪至屋外的生物質(zhì)能爐灶燃柴),C村(沼氣:沼氣灶燃沼氣)。分別在其廚房、臥室、室外各布置一個采樣點(G1、G2和 G3),廚房采樣點距離爐灶水平距離1 m,采樣高度距離地面約1.5 m。室外采樣點距離其他住戶較遠,四周為農(nóng)田和居民區(qū),無交通干線及工廠。
1.2.2 采樣儀器
武漢天虹科技有限公司生產(chǎn)的TH—150C中流量采樣器,流速100 L/min,保持流速恒定;PM2.5切割頭;濾膜采用北京康農(nóng)興牧科技發(fā)展中心生產(chǎn)的直徑90 mm、孔徑0.20 μm的玻璃纖維濾膜。
1.2.3 采樣方法
依據(jù)HJ 618—2011《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定 重量法》相關(guān)規(guī)定,連續(xù)采樣5天,每天分4個時段,進行小時濃度采樣:1時段07:00~09:00、2時段11:00~13:00、3時段17:10~19:00、4時段22:00~23:30,每次采樣1 h;日均濃度:每天進行24 h采樣。室內(nèi)外同時進行。
1.2.4 樣品分析
按照HJ 618—2011《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定 重量法》進行分析。
由表1可知,3個村寨所有點位不同時段PM2.5小時濃度水平變化較大,各個點位最大值是最小值的1.74~4.24倍。廚房的PM2.5濃度,燃煤的家庭>燃柴的家庭>燃沼氣的家庭,這表明沼氣是相對最為清潔的能源。而廚房與臥室相比,燃煤家庭和燃柴家庭廚房PM2.5平均小時濃度均高于臥室的PM2.5平均小時濃度,表明廚房應(yīng)是室內(nèi)主要的因燃料引起的環(huán)境空氣污染區(qū)域。燃沼氣家庭廚房PM2.5平均小時濃度低于其臥室PM2.5平均小時濃度,表明了燃沼氣產(chǎn)生的細(xì)顆粒物較少,但是其臥室PM2.5平均小時濃度偏高的原因值得進一步研究。各個點位不同時段PM2.5小時濃度最小值均出現(xiàn)在2時段,這可能是由于該時段不需要煮豬食,污染物來源較少,以及溫度高、濕度低利于大氣擴散造成的。
表1 不同燃料類型家庭5天PM2.5小時濃度均值的變化情況 μg/m3
圖1~3是3個村各點位5天PM2.5小時濃度均值的變化情況。由圖可知,3個不同燃料村寨各個點位 PM2.5小時濃度變化趨勢基本一致。1時段PM2.5小時濃度較高,2時段為全天的最低值,3時段開始逐步升高,這與貴州農(nóng)村居民的生活作息規(guī)律相關(guān),白天居民活動頻繁,門窗經(jīng)常開啟,室內(nèi)外空氣流通好,晚上居民休息門窗關(guān)閉,不利于室內(nèi)外空氣交流;而且由于冬季夜長、溫度低、濕度大、逆溫層較厚且消失較慢,不利于大氣擴散,而白天,特別是中午溫度高、濕度低利于大氣擴散。
圖1 A村3個點位5天PM2.5小時濃度均值變化情況
圖2 B村3個點位5天PM2.5小時濃度均值變化情況
圖3 C村3個點位5天PM2.5小時濃度均值變化情況
表2是3個村各樣點5天PM2.5日均濃度的變化情況。由表可知,室外環(huán)境空氣除燃煤的A村PM2.5日均濃度值低于GB 3095—2012中PM2.5日均濃度限值75 μg/m3外,燃柴的B村和燃沼氣的C村室外環(huán)境空氣中 PM2.5日均濃度值均高于75 μg/m3,表明室外環(huán)境空氣中PM2.5的潛在污染也應(yīng)當(dāng)值得關(guān)注;燃煤家庭廚房PM2.5日均濃度最高,是GB 3095—2012中PM2.5日均濃度限值的2.47倍,燃沼氣家庭廚房PM2.5日均濃度最低,但其日均值也高于上述濃度限值,廚房中PM2.5日均濃度燃煤家庭和燃沼氣家庭均高于室外環(huán)境空氣中PM2.5日均濃度,表明廚房是室內(nèi)空氣污染的主要場所;燃沼氣家庭的廚房PM2.5日均濃度與室外環(huán)境相當(dāng),這進一步表明了沼氣仍然是相對最清潔的農(nóng)村能源;B村室外環(huán)境空氣中PM2.5日均濃度高于其臥室中PM2.5日均濃度,這一結(jié)果表明,除燃料燃燒本身引起的室內(nèi)環(huán)境空氣污染外,改善室外環(huán)境空氣質(zhì)量也是不容忽視的重要方面。
表2 不同燃料類型家庭5天PM2.5日均濃度變化情況 μg/m3
圖4~6是3個村各點位PM2.5日均濃度逐日變化情況。由圖可見,使用不同燃料的3戶冬季室內(nèi)外空氣連續(xù)5天PM2.5的日均濃度水平均較高,且大部分的PM2.5日均濃度高于GB 3095—2012中PM2.5日均濃度限值75 μg/m3,尤其以燃煤家庭和燃柴家庭的PM2.5污染情況更為嚴(yán)重,由此給人體健康帶來的影響應(yīng)該引起人們的重視。相比較而言,沼氣是最為清潔的能源,今后應(yīng)該引導(dǎo)居民向著廣泛推廣使用清潔能源——沼氣的方向過渡。
圖4 A村3個點位5天PM2.5日均濃度變化情況
圖5 B村3個點位5天PM2.5日均濃度變化情況
圖6 C村3個點位5天PM2.5日均濃度變化情況
(1)貴州農(nóng)村室內(nèi)在冬季因燃燒不同燃料產(chǎn)生的PM2.5濃度水平差異較大,所測試的3戶,室內(nèi)PM2.5濃度大部分高于GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中PM2.5日均濃度限值75 μg/m3,其中燃煤的A村室內(nèi)PM2.5濃度水平最高。
(2)比較廚房的PM2.5濃度,燃煤的家庭>燃柴的家庭>燃沼氣的家庭,表明沼氣是相對最為清潔的能源。廚房與臥室相比,燃煤家庭和燃柴家庭廚房的PM2.5平均小時濃度均高于臥室的PM2.5平均小時濃度,表明廚房應(yīng)是室內(nèi)主要的環(huán)境空氣污染區(qū)域。
(3)B村室外環(huán)境空氣中PM2.5日均濃度高于其臥室中PM2.5日均濃度,表明除燃料燃燒本身引起的室內(nèi)環(huán)境空氣污染外,改善室外環(huán)境空氣質(zhì)量也是不容忽視的重要方面。
(4)貴州農(nóng)村地區(qū)冬季室內(nèi)外空氣中PM2.5日均濃度水平均較高,且大部分高于GB 3095—2012中PM2.5日均濃度限值75 μg/m3,尤其以燃煤的家庭和燃柴家庭的PM2.5污染情況更為嚴(yán)重,由此給人體健康帶來的影響應(yīng)該引起人們的重視。
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