当前世界环境

介绍

空间内空气的性质决定了室内的空气质量，并与居住者的健康、幸福和舒适联系在一起¹．污染物浓度在标准范围内，空气质量可接受。由于我们90%以上的时间都在室内度过，因此保持良好的室内空气质量至关重要²．建筑的设计、施工、运营、维护等特点对建筑的能耗和室内空气质量都有影响。除了功能、美学、能源效率和可持续性外，建筑的设计还应考虑居住者的健康和福祉。

世卫组织将空气污染定义为:任何化学、物理或生物制剂对室内或室外环境的污染，这种污染改变了大气的自然特性。”^3.室内污染的定义是:空气中存在物理、化学或生物污染物．"⁴

释放化学物质的内部来源是室内空气污染的主要原因之一。有时由于这些物质，室内的空气质量可能比室外的空气质量差。室内污染物的浓度可能会由于通风不良、空气循环不良、缺乏湿度控制、室内材料和油漆、粘合剂和密封剂、地毯、家具和清洁试剂等饰面产生的废气而增加。污染的影响可能是短期的，也可能是长期的，这取决于污染物的性质和接触的时间。长期影响表现为呼吸系统疾病、心脏疾病，甚至癌症，而短期影响则表现为疲劳、头痛等。⁵

对空调空间的需求导致了密闭建筑的设计。室内外通风连接减少，导致建筑物内污染物水平增加。这对居住者的健康、幸福和生产力产生了影响，使其成为公众关注的问题。这就产生了"病态楼宇综合症" (SBS)的概念，这个术语用来描述建筑物居住者出现严重健康问题的情况，这些问题似乎与他们在建筑物中的逗留有关，但却找不到原因⁶．根据ASHRAE(62-1989)，当超过20%的居住者抱怨烦躁、头痛等，并在离开后感到缓解时，建筑物被称为病态。除了生物质燃料燃烧之外，空间内的空气污染可能有几个原因，大多数人都认为他们在室内是安全的⁷．各种研究研究了污染空气对各种建筑类型的影响，但对印度办公室内部和学术建筑的研究并不多⁸．尽管世卫组织(2002年)提到，印度的疾病数量最多是由于接触室内空气污染造成的，但与室外空气污染相比，对其研究的关注较少。

办公大楼中封闭的环境有助于增加空气中化学物质或化合物的浓度。室内空气可能受到室内材料和饰面(如油漆、粘合剂和密封剂、家具、地毯)的污染;人类活动;通风不良。不同的绿色建筑评级制度为使用指定挥发性有机化合物(VOC)的室内材料颁发学分，旨在改善室内空气质量。但是，目前还没有足够的研究来分析这种方法在改善室内空气质量方面的有效性。本研究的目的是通过使用后评价方法分析IGBC(印度绿色建筑委员会)认证的绿色商业办公大楼内部的室内空气质量。该研究还试图找出导致这些空间的室内空气污染的因素。

入住后评估

使用后评价是在建筑物投入使用、被用户使用、使用一段时间后，对建筑物质量进行系统评价的一种诊断工具⁹．

从建筑的角度来看，英国皇家建筑师学会将使用后评估定义为在建筑物建成和占用后，就建筑物的使用表现取得反馈意见的过程。¹⁰．使用后评估(POE)允许设施管理人员调查建筑物的关键方面，以获得更好的性能，并与建筑物的居住者及其需求有关。POE可以通过三种方式进行，即指示性、调查性和诊断性。

室内空气污染物

生物、化学和微粒污染物构成空气污染的三大类。世卫组织规定的《室内空气质量准则》列出了各种室内污染源，目前的研究已将以下内容包括在内:总挥发性有机化合物、甲醛、颗粒物(PM)_2．5)、微粒物质(PM)₁₀)和二氧化碳。

挥发性有机化合物

具有高蒸气压和低沸点以及在室温下容易蒸发的有机化学物质被称为挥发性有机化合物。通过建筑围护结构的渗透或通过机械通风的入口允许VOC从外部进入建筑¹¹．挥发性有机化合物的室内来源包括油漆、粘合剂、地毯等建筑用品和家具;清洁用品、消毒剂;驱虫剂;无碳复写纸;打印机、复印机等电子设备;工艺用品，如永久记号笔、胶水、粘合剂和摄影解决方案;农药;气溶胶喷雾;还有木材防腐剂。 A study conducted by Wensing et. al, (2008) found electronic devices can act as an emission source of VOC in indoor air¹²．Chan & Chao(2002)的研究发现，在白天，建筑材料、居住者和室外来源是TVOC的主要来源。温度、相对湿度、源强度、通风量等变量都会影响TVOC浓度。发射速率和扩散随温度的升高而增加。与冬季相比，夏季TVOC浓度有所增加。较低的温度和低于30%的相对湿度可降低新建建筑物的TVOC浓度。从材料中释放挥发性有机化合物的过程至少持续两年¹³．

甲醛：

甲醛是一种易燃、反应性强、无色、气味刺鼻的气体。由压制木材制成的产品，如刨花板、胶合板和纤维板、胶水和粘合剂、永久压制纺织品、纸制品涂料和特定的绝缘材料都可能是甲醛的来源。增加通风量并不能完全解决室内甲醛污染¹⁴．室内空气中甲醛浓度与空气交换速率呈负相关关系。通过实验得出，随着温度和湿度的升高，排放因子增大¹⁵．

可吸入颗粒物

悬浮在空气中的固体和/或液体颗粒的复杂混合物被称为颗粒物(也称为PM或颗粒污染)。它们的大小、形状和组成各不相同。接触PM_2．5根据“全球疾病负担”(GBD)的评估，被认为是导致全球预期寿命降低的十大风险之一。¹⁶．在Ragazzi、Rada、Zanoni和Andreottola(2014)进行的研究中，合身地毯的负面作用得到了强调，他们发现这些地毯会在人们走过它的过程中捕获灰尘并释放出来¹⁷．激光打印机在打印过程中会产生大量的超细颗粒(UFP)到细颗粒，在初始冷启动打印时产生的超细颗粒最多¹⁸．

二氧化碳₂）

二氧化碳是一种无色、无味、无臭、不可燃的气体。它比空气重，可能在较低的空间积聚而导致缺氧。它是空气质量不佳的一个指标，而不是一种特定的室内空气污染物。室外空气流速和居住者在建筑物内花费的时间导致室内CO的增加₂浓度大于室外浓度¹⁹．Azuma等人(2018年)的研究能够确定由于短时间暴露于1000 ppm以上的二氧化碳水平对健康的不良影响，并证明与建筑相关的疾病与低水平(700 ppm)的二氧化碳暴露有关^20.．

绿色评级系统

印度绿色建筑委员会(IGBC)是一个促进绿色和可持续建筑建设的评级体系。它为建造在经济和环境因素方面表现更好的环保型建筑提供了指导方针。IGBC还关注居住者的健康和福祉，这是设计任何建筑时的主要因素。它提供了改善任何空间内空气质量的指导方针。在室内工程中，IGBC规定的改善室内空气质量的积分与新鲜空气通风有关，CO₂监测、提供室内植物、尽量减少室内污染物污染、低排放材料和室内冲洗。

室内空气监测方法和指南

目前，与1988年的环境空气质量标准相反，印度没有室内空气质量(IAQ)监测的协议或指南。待测室内空气污染物的数量不一致。此外，缺乏有关监测标准、必要仪器类型建议和样品分析技术的信息²¹．大部分技术是由感兴趣的化学物质和必要的采样时间决定的。每种方法都有一定程度的敏感性和特异性。没有一种技术可以用来准确地监测室内空气质量²²．有许多方法可以测量室内环境中的有机化合物，选择取决于研究目标和可用资源²³．

评估室内空气质素的标准

职业安全与健康管理局(OSHA)的指导方针提供了如何有效管理室内空气质量的信息，包括如何减少空气中污染物，引入和分散足够的补充空气，以及保持舒适的温度和相对湿度，世界卫生组织的指导方针，WELL建筑标准®，适用于商业类型和机构性质的建筑物，世界卫生组织的指导方针，国家职业安全与健康研究所(NIOSH)的指导方针是评估建筑物内室内空气质量的标准之一。

方法论与方法

本研究采用调查使用后评价法确定办公楼室内空气质量。“欧洲合作行动:室内空气质量及其对人类的影响”(1993年)所规定的指导方针已被用于监测目的²⁴．

最初，确定了由IGBC认证的办公室。这项研究是通过邮件和公函从办公室获得许可的。一旦获得许可，现场研究就在办公室经理给出的方便的日期和时间进行。

监测和数据收集是基于建筑物内空间的选择，所选空间内的位置，采样条件和采样器的位置。空间的选择是基于空间的特点，如办公空间、小木屋、会议室等。正常条件下的占用，占用者的活动，通风，温度和湿度被认为是样本。采样器放置在呼吸区位置，该位置被认为高于地面1m至1.5m。本研究采用数小时至数周的长期抽样技术。采样时间来源于“美国环境保护署:室内空气质量测试第01 - 81 - 09节”，其中规定了连续三天的采样和平均每三天测试周期的结果，以确定室内空气质量是否符合要求²⁵．这些读数是在2019年3月采集的。连续三天进行两次读数，第一次是在上午9点办公室开门时，第二次是在办公室部分占用(约10%占用)时，第三次是在下午3点办公室全部占用时。在不同时间采集的读数有助于分析污染物水平随占用率和时间的变化。分析了三天收集数据的平均值，并与The Well Building Standard®v1进行了比较。测量值超过阈值的区域被记录下来，并对污染物水平上升的可能原因进行了调查。

Extech室内空气质量CO?采用数据记录仪和空气质量污染检测仪对选定参数进行测量。室内空气质量CO?采用数据记录仪测量CO₂温度和湿度。一氧化碳的测试范围₂为0.000-9.999 ppm，温度为-10°C至60°C，湿度范围为0.1%至99.9% RH。采用空气质量污染仪对甲醛、TVOC、PM进行检测_2．5和点₁₀．HCHO和TVOC的检测方式为扩散型，PM的检测方式为扩散型_2．5和点₁₀是密度(每升)。评估室内空气质素时，采用楼宇标准所订明的可接受限值，见表(1所示。

表1:每种污染物按标准可接受的限值。

污染物的名字	可以接受的极限	参考指南
挥发性有机化合物总量	500或以下µg/m3，或0.5 mg/m3，	USGBC《LEED v4建筑设计与施工参考指南》1.1。b对于获得信用的室内空气质量评估，必须有证据表明总VOC水平低于500 g/m3。
甲醛	不到 27 PPB即0.03375 mg/m3	USGBC《LEED v4建筑设计与施工参考指南》1.1。a要获得室内空气质量评估的积分，甲醛水平必须低于27 ppb。
颗粒物2.5	不到 15 ? g / m3	1.2.a根据美国环保署2012年NAAQS, PM2.5浓度一级年平均值必须小于12µg/m3，二级年平均值必须小于15µg/m3，三年内24小时平均值必须小于35µg/m3。
颗粒物10	不到 50 ? g / m3	1.2.c根据世界卫生组织《关于颗粒物、臭氧、二氧化氮和硫的空气质量指南》，PM10的24小时平均浓度限值为50µg/m3
二氧化碳	低于800 ppm	根据IDPH的《室内空气质量指南》，通风良好的建筑物每层的平均二氧化碳水平应低于800ppm。

结果与讨论

一个由印度绿色建筑委员会认证的办公室室内设计案例被选中。选定的案例大约在2-3年前获得了IGBC的认证。

选定的案例是浦那IGBC认证的绿色室内办公空间，总面积为9209.83平方米。在办公室的31个地点进行了测量。图1显示了测量的位置。选择的每个位置都有独特的特点，包括不同的材料、人数、家具布局、办公桌数量、打印机、扫描仪和复印机数量、窗户和自然通风。对该办公室提供的数据进行了分析，以了解该评级所使用的材料和获得的学分。根据等级制度的要求，低辐射材料被用于室内油漆、室内工作胶、暖通空调管道保温胶、地毯和家具复合木材。该办事处已获得与室内材料和室内空气质量有关的全部学分。所有定期居住的空间都采用新鲜空气通风设计，符合ASHRAE*标准62.1 - 2010中概述的最低通风要求。在大多数空间中，至少增加了12%的新鲜空气通风，甚至在行政室和客舱中增加了66%。

图1:选定情况的现场测量位置． 点击此处查看图

挥发性有机化合物总量

从下图2的数据分析可以看出，除12-14点(会议室1)外，TVOCs的平均浓度均在WELL建筑标准规定的限值范围内，标准规定限值小于0.5 mg/m3，如图2中红色虚线所示。在所有测点中，有9.67%的区域TVOCs水平较高。29号地点(咖啡厅)TVOC平均浓度最低，为0.245 mg/m3; 12号地点(桌子中心1号会议室)TVOC平均浓度最高，为0.689 mg/m3。

图2:所有取样点在部分和全部占用情况下的TVOC读数。 点击此处查看图

根据收集到的数据以及在实地研究期间进行的观察，确定了导致某些地区TVOC水平升高的可能因素。主动计算机处理导致电力使用增加，导致总挥发性有机化合物排放量增加¹²．由于暖通空调系统是由用户控制的，因此空调的开、关完全取决于用户。我们观察到，在23点- VP房间，暖通空调系统被用户关闭了大部分时间。由于通风率低，挥发性有机化合物的含量可能超过了限制。此外，打印机释放出更高水平的TVOCs¹²在印刷过程中，由于19和20点可能经历更高的TVOC水平。

甲醛

部分占用和完全占用时的甲醛浓度测量如图3所示。从图中可以看出，3天大部分地点的HCHO浓度都超过了《建井标准》规定的小于0.03375 mg/m3的限值。规定限值如下图3红色虚线所示。工作站区域3天HCHO浓度均高于规定限值。除11-18号位置(1号会议室、1、2号会议室和小隔间)外，所有空间的甲醛含量都超过了规定的上限。在所有测量点中，74.19%的区域在满员期间出现了较高的HCHO水平。

图3:部分占用和全部占用时所有样品位置的甲醛读数 点击此处查看图

这些发现是根据收集的数据和实地观察得出的。据观察，该工作站上近90%的人同时在两台电脑上工作，这可能导致这些地点的浓度较高。甲醛的释放率随着温度的升高而增加。28 ~ 30点温度偏高，不符合ASHRAE 55-1-2010标准。这些部位甲醛浓度高可能是由于温度升高所致。11-17号点很少有人占用，因此只有当有人占用和使用电子设备时，这些空间的浓度才会更高。点11-18并不经常被占用，因此在这些区域看不到来自外部因素的HCHO排放。只有室内材料的排放物可能是甲醛的来源。甲醛浓度主要取决于室内空间使用的材料。由于整个办公室都使用低排放材料，因此与传统材料相比，这些材料的排放量会很低。 It is ambiguous to draw the conclusion that these factors influenced the low or high concentration levels of HCHO in Case 1 office spaces because the spot measurement did not really quantify the HCHO emissions from the office equipment and interior materials.

微粒物质(英文缩写PM)_2．5

如图4所示。它显示了PM的浓度水平_2．5在部分和全部占用时，PM的平均浓度_2．5超出了WELL建筑标准规定的限制，除了16号地点- 2号会议室-在部分占用期间靠近入口。标准规定的限量小于15µg/m^3.如图4中红色虚线所示。所有测量点的100%区域都经历了更高的PM_2．5的水平。但在满员情况下的读数在标准规定的范围内。控制颗粒浓度的因素之一是通风。在没有通风的情况下，颗粒浓度随着积累而增加。当办公室早上开门时，室内空气中可能已经积聚了灰尘、细菌和过敏原。暖通空调系统在建筑内循环新鲜空气，并排出室外的污浊空气，因此，颗粒物浓度在办公日开始时比入住后更高。在工作时间扫地和拖地也会导致PM下降_2．5的水平。

图4:PM的浓度水平2．5在所选情况下 点击此处查看图

颗粒物10 (PM₁₀）

平均浓度也是PM部分和全部占用时的浓度₁₀在WELL建筑标准规定的所有空间范围内，如下图5所示。标准规定的限值小于50µg/m^3.．据观察，由于在办公室进行了清洁活动，办公室内的灰尘、细菌和霉菌积累较少。

图5:选定病例的pm10浓度水平 点击此处查看图

二氧化碳₂）

所有办公空间的平均浓度都超过了《油井建筑标准》(The Well Building Standard®)v1规定的限制，部分和全部使用时的浓度也超过了规定的限制(图6)。水平超过the Well Building Standard®规定的限制，它符合ASHRAE设定的标准。一氧化碳的标准限值₂低于800ppm。41.9%的测点的CO?的水平。从数据可以看出，由于二氧化碳是一种与居住者相关的污染物，因此在下午，这种污染物的水平会上升。VP客舱的最大平均值和最大占用后平均值都很高，因为用户控制的暖通空调大部分时间都处于关闭状态，导致通风不良和新鲜空气进入。尽管室外提供的空气流量超过了要求的最小通风量，但二氧化碳的浓度超过了办公空间。

办公室没有及时将室内空气排出，这可能导致室内污染物水平上升。

图6:CO的浓度水平2在所选情况下 点击此处查看图

在对单个污染物进行分析后，利用SPSS统计分析工具进行统计分析，确定各种污染物与占用率、温度、湿度等因素之间是否存在相关性。方差分析(ANOVA)也进行了检验假设，表明污染物的价值在占用前和占用后没有差异。

采用KMO和Bartletts检验来检验样本的充分性。如表2所示，样本刚好足够(0.551)，显著性为0.000。

表2:KMO和Bartlett的样本充分性检验

KMO和Bartlett试验
抽样充分性的Kaiser-Meyer-Olkin测度。		.551
巴特利特球形度检验	约。卡方	184.563
	df	28
	团体。	组织

ANOVA检验采用配对样本t检验，试图分析污染物占用前和占用后的值。如表3所示，挥发性有机化合物(p< 0.05 = 0.024)、PM存在显著差异_2．5(p< 0.05 = 0.036)， PM₁₀(p< 0.05 = 0.048)和CO₂(p< 0.05 =.007)值为入住前和入住后。因此，零假设被拒绝，另一个假设是，挥发性有机化合物，PM的值存在差异_2．5下午,₁₀和有限公司₂入住前后。

表3:配对样本t检验

配对样本相关性
		N	相关	团体。
对1	TVOC_pre_occupancy & TVOC_post_occupancy	31	.405	.024
对2	FRML_pre_occ & FRML_post_occ	31	-.033	.858
对3	PM2.5_pre_occ & PM2.5_post_occ	31	.378	.036
对4	PM10_pre_occ & PM10_post_occ	31	.358	.048
对5	有限公司2_pre_occ & CO2_post_occ	31	.478	.007
对6	温度pre_occ和温度post_occ	31	.039	.835

还进行了相关性研究，以了解各种污染物与占用率、温度和湿度等因素之间的相关性。该分析考虑了所有污染物和因子的平均值。分析表明，温度与甲醛呈正相关(p<。0.05 = .004)， PM2.5 (p<。05 = .001)， PM10 (p<。05 = .001)，与总挥发性有机物呈负相关(p<。05 = .002)，如图9所示。湿度与总挥发性有机物呈显著正相关(p< 0.05)。05 = .001)，与甲醛呈负相关(p<。05 = .024)。占用率与任何污染物均无显著相关性。

表4:相关分析

相关性
		烘焙 _avg	FRML_avg	PM2.5_avg	PM10_avg	有限公司2_avg	温度 _avg	湿度	入住率
TVOC_avg	皮尔森相关	1	-.673**	-.446*	-.463**	-.269	-.534**	.552**	巨人队
	Sig (2-tailed)。		组织	.012	.009	.143	.002	措施	)
	N	31	31	31	31	31	31	31	31
FRML_avg	皮尔森相关		1	.210	.233	.401*	.505**	-.406*	.260
	Sig (2-tailed)。			.256	.208	.025	04	.024	.157
	N		31	31	31	31	31	31	31
PM2.5_avg	皮尔森相关			1	.968**	-.430*	.556**	-.343	.053
	Sig (2-tailed)。				组织	.016	措施	.059	.776
	N			31	31	31	31	31	31
PM10_avg	皮尔森相关				1	-.392*	.565**	-.311	.146
	Sig (2-tailed)。					.029	措施	.089	.433
	N				31	31	31	31	31
有限公司2_avg	皮尔森相关					1	.054	.252	.120
	Sig (2-tailed)。						.775	.171	.520
	N					31	31	31	31
Temperature_avg	皮尔森相关						1	-.621**	.393*
	Sig (2-tailed)。							组织	.029
	N						31	31	31
湿度	皮尔森相关							1	-.298
	Sig (2-tailed)。								.104
	N							31	31
入住率	皮尔森相关								1
	Sig (2-tailed)。
	N								31
**相关性在0.01水平上显著(双尾)。

结论

对通过现场测量和现场观察收集的数据进行的个案研究分析表明，CO含量很高₂尽管加强了通风设施，但浓度。新风通风应符合ASHRAE标准62.1-2010的最小通风量。由于该办公室是绿色室内设计的IGBC认证，大多数空间都提供了增强的通风，增加的百分比从12%到65%不等。用户控制的暖通空调系统如果保持关闭可能会导致无效的通风，导致更高的CO₂浓度。通风在调节PM浓度水平方面也起作用_2．5在室内空间。因此，PM的浓度水平_2．5在部分占用期间，即在暖通空调系统尚未启动的早晨，温度更高。甲醛的浓度被观察到依赖于温度，因此温度较高的区域显示出更高的甲醛浓度测量值。挥发性有机化合物(TVOC)完全在规定的限制范围内，这可归因于使用了IGBC评级系统指定的低排放材料。在某些地区看到的价值增加可归因于更多地使用电子设备，如计算机和打印机。

统计分析也强化了先前的研究，即较低的湿度导致较低的TVOC值，但与先前的研究相反，较高的温度导致较低的TVOC值。同样，在早期的研究中也发现，更高的温度和湿度值导致更高的甲醛排放量。

从上述案例研究中，可以得出结论，在办公室内部使用低排放材料和饰面有助于降低室内环境中的污染物浓度，但这些各种污染物的浓度还取决于其他几个因素，如通风系统、电子设备的使用、清洁频率、占用情况等。应该提到的是，改善室内空气质量在很大程度上取决于通风系统。良好的室内空气质量可以增强居住者的健康和福祉。这项研究有助于证明，如果没有有效和高效的通风系统以及更好的清洁做法等因素的补充，提供低排放材料是不足以改善室内空气质量的策略。

确认

没有单独的一个，因为作者是研究小组。

利益冲突

作者声明作者之间不存在利益冲突。

资金来源

作者在研究、撰写和/或发表本文时未获得任何资金支持。

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