室内PM_2_5_暴露评价研究进展_王春梅.docx

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1、DOI: 10.13421 /j .cnki .hj wsxzz.2014.01 015 环境 _IJ.生学杂志 2014 年 2 Jj 第 4 卷笫 1 期 Journal of Envimnmental Hygiene Feb. 2014, Vol. 4 No. 1 85 基金项目：北京市科技计划 （ Z121100000312007) 作者简介：王春梅，陴士，主要从事环境卫生研宂 作者单位 :北京市疾病预防控制中心环境卫生所 联系方式 :北京市东城区和平里中街 16 号：邮编： 100013;电话 :01064407159;Email: 通信作者：马彦，从事预防医学研宂 ;Email:

2、 Ma_40 163. com 【综述】 室内 PM15暴露评价研究进展 王 春 梅 魏 建 荣 马 彦 摘要 :本文介绍了室内 PMu 的主要来源与分布特征，从浓度监测、时间一活动模式参数、暴露量估算和 潜在剂量估算 4 个方面对国内外室内 PM2.5 暴露评价的研宄进展进行了综述。在比较国内外研宄进展的基 础上，对我国室内 PM2 5暴露评价的研究前景进行了展望。 关键词 :PM2 5 :室内空气；暴露评价 Progress on Exposure Assessment of Indoor PM2 s Wang Chunmei. Wei Jianrong. Ma Yan Abstract:

3、 This paper described the main sources and distribution properties of indoor PM2 5. and reviewed the progress on the research of indoor PM, 5 from four aspects including the detection of concentration, time-behavioral activity patterns estimation of exposure and potential dosage. Based on comparing

4、the development of situation domestic and abroad， research issues for future studies on indoor PM, 5 exposure in China were recommended. Keywords: PM2 5, indoor air, exposure assessment空气中可吸入 颗粒物特别是其中的细粒子 (PM2 5)的污染已引起公众和有关部门的高度关注。 PM2.5是指空气动力学当量直径小于 2. 5 (JU11 的大气 颗粒物，其可被人体吸入到达肺泡并沉积，进而进入 血液循环。与较粗的颗

5、粒物相比 ,PM2.5 的比表面积 较大，吸附大量的有毒、有害物质，且在大气中的滞 留时间长、输送距离远，对人体健康的影响更大 1。 长期暴露于大气颗粒物尤其是 PM15中将严重危及 人体健康，造成人体呼吸、心血管等系统的损伤并诱 发癌症。由于现代社会人们 80%以上的时间都在 室内度过，因此开展室内 PM2.5 污染及其健康效应研 究具有重要意义。 暴露评价综合考虑污染物浓度、暴露时间和人 体暴露参数等影响，能较好地反映污染物和人体健 康效应之间的关系。而目前我国室内 PM15的监测 研究才刚起步，在室内 PM2 5 暴露评价方面的研究较少，还没有系统性的评价结果报道。本文着眼于室 内PM2

6、.5 的暴露评价，从室内来源和评价方法两方面 对国内外相关研究成果进行综述，以求推动我国室 内PM2.5 暴露评价的系统性研宄进程。 1 室内 PM2S的来源与分布 1.1 室内 PM2 5的来源 室内空气中 PM25的主要来源一般包括 :室外污 染源、室内污染源以及室内活动引起的粒子再悬浮。 从室外进入室内的颗粒物是室内？ 125 的主要来 源 在机械通风、门窗开启、房屋有漏缝的情况 下，室外空气的进入将室外源的 PM25带入室内。室 外 PM25对室内浓度的贡献率常以室内室外的浓度 相关性来衡量。 1/0 比值 （ 室内质量浓度 /室外质量 浓度）是评价质量浓度室内、室外关系的主要指标。环

7、境卫生学获志 2014 年 2 月第 4 卷第 1 期 Journal of Environmen 丨 al Hygiene Feb. 2014， Vol. 4 No. 1 i9- -c - -n ffso_?dsn I- fo ts *CK-ssi2 ffso sfc&ff .1 icf r- MUMS -a-la8srlv0vis 环境卫生学杂志 2014 年 2 月第 4 卷笫 I 期 JoiimaUf Enviromnmlal Hygiene Feb. 2014, Vol. 4 No. I 87 式中：潜在剂量， mg/d+g/d 或其它； IR (150 150 刘阳生， 2004

8、M 北京 直读 计算机房室 16.7 r 办公室 19. 1 学生宿舍 66.2 教室 44. 1 餐馆 136.6 图书馆 5.6 超市 19.6 地下室 38.6 实验室 24. 1 复印室 5.7 注 :H从文献中无法获得相关信息 2. 2 室内 PM2.5 暴露的时间一活动模式参数 取受试者在不同场所中的停留时间的数据。时间一 环境卫生学杂志 2014 年 2 月第 4 卷笫 I 期 JoiimaUf Enviromnmlal Hygiene Feb. 2014, Vol. 4 No. I 89 间及在各类地点进行各类活动所花费的时间等，是 空气污染健康风险评价中的主要暴露参数 D5。

9、 目 前美国、欧盟、日本、韩国等国家己开展过行为活动 模式调查，我国鲜见有相关的研宄和调查，难以找到 符合我国居民的时间一活动模式数据。 时间一活动模式数据一般是通过回忆问卷和日 志记录人的活动、时间和微环境来获取。在室内 PM2.5暴露参数的研宄中，调查问卷和日志的设计主 要参考美国 NHEXAS ( national human exposure assessment survey， 1995 - 1998) M 和欧洲 EXPOLIS (air pollution exposure in european cities, 1996 - 2000) D7研 宄 。 如 在 美 国 进 行

10、的 R10PA (relationship of indoor， outdoor and personal air)研究 中 36，根据 NHEXAS 设计的活动问卷用于收集受 试者在什么时间什么地点干了什么事情：问卷中将 一天 24 h 分为上午 （ 5:00 11:00)、下午 （ 12:00 17:00)、傍晚 （ 18:00 23:00)和夜晚 （ 24:00 4: );将一天中停留的场所分为住宅、工作场所、学 和EXP0L1S 分别要求受试者每隔 30 min 和 15 min 进行记录，这样虽然详尽但操作繁琐，且有很多重复 记录。有研究者根据受试者的活动变化进行日志记 录，如表3

11、中给出的 1 份日志例子 D9，受试者在 02:05 10:40期间在睡觉，其所处的环境和活动不 变，只记录 1次即可；而在 : 02:00 期间，受试 者的活动为玩牌，对期间可能的 其它活动如吃零食、 走动等没有进行记录。这样的日志记录虽然简便， 但详实度不够。 表 3 名 19 岁男学生周末一天的日志摘录 M 时间、在家吃饭时间、在家的另外时间、非家里的室 内 时间、室外时间。在活动日志记录方面 ， NHEXAS 估场所 开始时间结朿时间 活动 吸烟人数（人） 朋友家 00:00 02:00 玩扑克牌 3 回家路上 02:00 02:05 骑自行车 / 家里 02:05 10:40 睡觉

12、/ 家里的浴室 10:40 11:00 洗涤 / 去商店的路上 11:00 11:05 开车 / 商店 11:05 12:25 购物 3 回家路上 12:25 12:30 开车 / 环境卫生学获志 2014 年 2 月第 4 卷第 1 期 Journal of Environmen 丨 al Hygiene Feb. 2014， Vol. 4 No. 1 90 算，暴露频率和持续时间一般是通过时间一活动 模式数据来间接估算。 采用测量方式估算微环境浓度，适用于特定污 染源和特定地区内的人群暴露量评估。但测量方式 操作费用高、工作量大，不适用于大量人群的暴露评 估，且无法反映受试者以外的人群暴露

13、情况。采用 模型估算微环境浓度可用于大量人群和未受试人群 的暴露评估，是人群总体暴露评估的有效手段 M。 在室内 PM2 5&度的模型估算方面， EPA 推荐 的人群暴露与剂量估算随机模型 （ SHEDSTM) 43 给出了室内微环境中 PM2.5 浓度的计算方法。其中 非住宅室内 （ 办公室、学校、商店、餐馆、酒吧、交通 ） PM2，浓度的计算方法为 :非住宅室内的浓度 =室内 来源的浓度 +室内室外浓度相关性 x 室外大气浓 度。而住宅室内 PM2 5的浓度计算则如公式 （ 3)所 示： 住宅室内的浓度 =室内来源的浓度 +室外来源 的浓度 =ach + k ach + k) VT 式 中

14、 ： 室 外 大 气 中 的 PM 浓度，叫 /m1; P 渗透因子； ac/i 空气交换率， IT1 ; 灸一沉降率， IT1; Esmk_吸烟的扩散率 ， mg /cig; 在模型时段所抽香烟的数量，支； Ecook一烹妊的扩散率， mg/min; 在模型时段烹饪所花的时间 ， min ; 其他 PM 源的扩散率 ,mg/h; r 一模型时段， h; V 一住宅容积， m3 由公式 （ 3)可知， SHEDSPM 模型对室内来源 重点考虑吸烟和烹饪，对其它室内来源则以合并数 据输入。随着模型评价研宂的深入，更细化的影响 因素被 引 入 到 室 内 PM2 5 的 浓 度 估 算 中 。 如

15、 C0NTAM 模型 44(一种经过验证的多区域室内空 气质量评估模型）同时引入 11 种因素，包括烹饪、 吸烟、清扫、使用吸尘器、除尘、洗衣机、淋浴、天气、 通风方式、渗透性及室外浓度。基于 C0NTAM 模 型 ,Shmbsole 等 44对 2010 年伦敦住宅室内的 PM2.5 暴露情况进行了评估，并通过与其它相关模型和实 际监测结果进行比较，进一步验证了该模型的可信 度。在此基础上 ,Shmbsole 等 44还运用该模型评估 了 2050年伦敦住宅大范围改型后的室内 PM2 5水 平，从而对该住宅改型政策 （ 为达到减少温室气体 排放的目的，增加房屋密封性、装上机械通风和热回 收系

16、统 ） 的效果进行了预评价。此外，通过定量化 研宄各因素对室内 PM25浓度的贡献率 ， Shmbsole 等 M 建议在评价模型中还需要引入建筑物几何形 状、温度状况、居住者的行为、颗粒渗入、季节 /昼夜 变化等因素对 PM2.5的浓度影响情况。 2. 4 人 体 对 室 内 PM2 5 的潜在剂量估算 由公式 （ 1)和 （ 2)可 知，人体对室内 PM2.5 的潜 在剂量 =暴露量 x 呼吸速率。呼吸速率分为长期和 短期两种，受年龄、身体条件、生理状况和活动强度 的影响，不同人群在不同活动下的呼吸速率各异。 如针对长期暴露， EPA 提供了 18 个年龄段人群的平 均呼吸速率；而针对短期

17、暴露， EPA 分别提供了 14 个年龄段人群在休息、坐、轻微活动、中等体力活动、 重体力活动下的呼吸速率 45。目前针对我国居民 的呼吸速率调查研宄较少，对我国居民的呼吸暴露 评价都是采用美国 EPA 的呼吸速率参数 46，这样 在评估我国居民暴露剂量和健康风险时势必会 造成 一定的误差。而针对我国室内 PM2.5 的暴露评价，迄 今我国尚未公布室内 PM25 浓度监测的相关标准，也 没有针对我国居民的时间一活动模式参数和呼吸速 率数据，因此我国室内 PM2.5 的暴露评价研宄才刚刚 起步，任重而道远。 3 研究展望 室内 PM25与人类生活息息相关，美国、欧洲等 发达国家早在 20 世纪

18、90 年代就开展了室内 PM2.5 的系统性研宄，但迄今我国对室内 PM2.5 的研宄较 少，尚未形成高层次、大规模的系统性研究。接下去 我国室内 PM2.5 的研究虽然可以借鉴其他国家的成 功案例，但由于暴露参数具有地区特性和人群差异 性，因此建立和使用我国居民自身的暴露参数才能 准确评价我国居民室内 PM25的暴露情况。 开展我国室内 PM2.5 的暴露评价，在借鉴他国经 验的同时应综合考虑如下一些问题： 3.1 室内 PM2 5的浓度监测 目前市场上 PM2.5 的监测仪器主要针对大气环 境监测，采样流量和噪声较大，用于室内浓度监测时 会对室内人员造成一定影响，且这些仪器大都是国 外进口

19、，价格昂贵，因此迫切需要一些具有自主知识 产权的、高性能的 PM25 监测仪来充实我国市场。在 监测方案方面，目前我国对室内 PM15 的浓度监测还 没环境卫生学杂志 2014 年 2 月第 4 卷笫 I 期 JoiimaUf Enviromnmlal Hygiene Feb. 2014, Vol. 4 No. I 91 有相关的国家标准。由于室内环境的大小、布局、 功能、室内人员数量、活动及个人习惯等千差万别， 因此室内 PM 2+ 5 的监测场所、各场所的监测时间和监 测布点等应根据我国居民的时间一活动模式参数来 制订相关标准。另外在实际监测过程中，监测布点 应与实际环境情况相结合，在不扰

20、民、不成障碍的情 况下室内室外同时监测；监测过程中应严格进行质 量控制，除监测仪器自身校准外，监测数据与实验室 或权威机构的数据也应进行校准；必要情况下，在监 测过程中对室内活动适当控制，如适时通风、不吸 烟、使用清洁燃料等。 3.2 暴露参数研宄 呼吸速率和时间一活动模式是空气污染健康风 险评价中的主要暴露参数。当前我国暴露参数方面 的研究资料非常有限，在空气污染的健康风险评价 中引用国外的参数，容易因居住条件、生活习惯、体 质指数之间的差异造成较大的偏差。中国环境科学 研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室承担 国家环境保护 “ 十二 五 ” 环境与健康工作规划， 从 2011年起进行

21、“ 中国人群暴露参数调查 ” 项目研 究，通过调查拟形成我国首部中国人群暴露参数 手册 （ 成人卷、儿童卷）该研宄成果将为我国 室内 PM25 的暴露评价提供有力的技术支持。 3.3 源解析与安全性评价 室外来源是室内 PM2 5 的主要组成部分，不同地 区及城市功能区的 PM25 化学组成各异。室内来源 也是室内？ 12 5的重要组成部分，不同微环境中 PM 25的室内来源各异。我国的饮食以煎炒烹炸为 主，因此烹饪是居民住宅和饭店中 PM2.5 的主要室内 来源。而教室、禁烟办公室及禁烟公共场所中，因没 有烹饪和吸烟，室内来源的 PM25 主要是人类活动引 起的粒子再悬浮。基于不同来源的 P

22、M15具有不同 的化学组 成，其毒性和危害性也各异，因此仅以暴露 量进行安全性评价是远远不够的。进一步的成分分 析、源解析及毒理学评价将为室内 PM2.5 的暴露评价 提供更充分、更客观的数据支撑。 参考文献 1 Andei-son J0 Thundiyil JG Stolbach A. Clearing the air： a review of the effects of pailiculate matter air pollution on human health D. J Med Toxicol, 2012, 8(2) : 166-175. 2 Lim JM， Jeong JH， L

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