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user: 3. 结果与讨论 3.1. 室内外颗粒物浓度 图1展示了每个测点室内外颗粒物的日均浓度分布结果和标准差，可以看出这四类建筑室内外颗粒物浓度都处于一个比较低的水平且差别很小，室外平均27 μg/m 3 ，室内平均26 μg/m 3 。针对于室外颗粒物浓度限值，国家标准《环境空气质量标准》GB3059-2012，规定室外空气PM 2.5 日平均浓度一级标准宜小于35 μg/m³，二级标准宜小于75 μg/m³。对于室内颗粒物浓度限值目前国内还未出台相应的国家标准，但行业标准《建筑通风效果测试和评价标准》JGJ/T309-2013中规定室内PM 2.5 日平均浓度宜小于75 μg/m³。由此看出大庆地区夏季整体空气质量较好。大庆地区夏季受副热带海洋气流的影响，温湿多雨；大气层受低压控制，一般处于不稳定或者中性状态，风速较大，这都有利于夏季颗粒污染物的排除和扩散 [ 25 ] 。 图1. 实测期间室内外测点的平均PM 2.5 浓度 3.2. 室内外颗粒物的渗透系数 室内外颗粒物的传递特性以及相关性，研究者们已经进行了大量的研究。室内颗粒物的浓度主要受到室外来源的影响，但不同的建筑类型，通风条件以及是室外大气的环境状况也会造成干扰。Chen and Zhao等对目前颗粒物室内外关系研究中常用的定量方法进行了综述，包括室内外浓度比例I/O (Indoor/outdoor ratio)、穿透因子(Penetration factor， P)和渗透因子(Infiltration factor， F inf ) [ 20 ] 。本文采用渗透因子F inf 这一概念来研究室内外颗粒物的相关性，可以排除室内污染源的影响，因而更适合于定量表征颗粒物的室内外关系。 图2为所测量的四类建筑室内外渗透系数计算结果，回归直线方程的斜率即为渗透系数的值，截距为室内源的强度。可以发现室内外颗粒物之间存在着明显的线性关系，农村住宅的相关性最强(R 2 = 0.7328)。大庆地区夏季的通风方式主要以自然通风为主，室内渗透系数都处于一个比较高的水平。对于办公室和城市住宅，由于空调的使用以及建筑的密闭性较好，导致渗透系数略低一些，分别为0.7214和0.7499。而对于教室和农村住宅，密闭性较差，室内颗粒物几乎全部来源于室外，渗透系数分别为0.9217和0.9019。MacNeill和Hystad等人 [ 26 ] [ 27 ] 对夏季加拿大部分住宅室内外颗粒污染的测量发现，渗透系数为0.8 (n = 50)和0.72 (n = 40)。黄虹 [ 28 ] 在2004年分析了广州市一般住宅和道路旁住宅室内外颗粒物的相关性，得到他们的渗透系数分别为0.9158和0.8665，这都与我们夏季得到的结果相一致。 3.3. 室外颗粒源对室内的贡献度 渗透系数表明了室内外颗粒物之间的关系，为了更好地表示室外颗粒污染物对室内的污染程度，本文采用贡献率(ρ)这一概念，表达形式如下 [ 29 ] ： 图2. 四类建筑类型的室内外渗透系数的计算结果 (7) 表2展示了这四类建筑室内外颗粒浓度的关系以及室外源和室内源对室内暴露浓度的贡献率，可以发现所有实测建筑室外颗粒物浓度都处于比较低的水平(办公室：20 μg/m 3 ；教室：20 μg/m 3 ；城市住宅：30 μg/m 3 ；农村住宅：34 μg/m 3 )，住宅建筑的平均浓度略高于办公室和教室，室内外浓度之间都没有显著性的差异。室外源对室内浓度的贡献度在70%以上，特别对于教室和农村住宅的贡献率达到90%。夏季以自然通风为主的建筑，有70%以上的室内颗粒物是来自于室外，剩余30%来源于室内的人员活动，如做饭，打扫卫生等。 3.4. 室内颗粒物浓度的影响因素 室内颗粒物浓度受多种因素的影响，如室内源强度、沉降率，室内外换气次数、穿透系数，建筑类型和气象条件(温度，湿度，降水等)等。以往研究中，多从理论的角度对细颗粒物室内外关系影响因素进行分析，而关于温湿度等气象条件的影响关注较少 [ 30 ] 。本文我们利用渗透系数表示是室内外颗粒物的相关性，由渗透因子的定义式可知，它是换气次数，穿透系数和沉降率综合作用的结果。为明确温湿度对室内浓度的影响，我们采用双变量分析的方法，利用皮尔森相关系数(r)来表示室内颗粒物浓度与这些因素之间线性相关性的强弱，概率分布值p < 0.05被认为是具有统计学意义。 如表3所示，室内颗粒物浓度与室外颗粒物浓度、室内外温湿度之间存在着显著的正相关性(p < 0.05)，但不同类型建筑之间存在着明显的差别。室外颗粒物浓度对室内的颗粒的影响较大，平均皮尔森相关系数(r)为0.782，这与渗透系数得到的结果相一致。温湿度作为重要影响因素，对于办公建筑，两类建筑存在很大的差异性。O1类建筑，室内外温度的影响更大一些(r = 0.224，p < 0.01(室内)；r = 0.281，p < 0.01 (室外))，教室建筑也存在相同的状况(r = 0.245，p < 0.01(室内)；r = 0.143，p < 0.01 (室外))。这两类建筑一个是玻璃幕墙，另一个开窗面积较大，室内外温差受到太阳辐射的影响较大，因热压的作用温度对室内颗粒物浓度的影响较大。对于其余建筑，以混凝土墙体结构为主，室内颗粒物浓度受温度的影响较小(平均r = 0.062，p < 0.05 (室内); r = 0.062，p < 0.05 (室外))，受相对湿度的影响较大(平均r = 0.437，p < 0.01 (室内)；r = 0.294，p < 0.01 (室外))。 在以往的研究中，关于温湿度对室内颗粒物浓度影响的研究存在很大的差异性。Elbayoumi研究发现室内PM 2.5 的浓度与各种气象变量如室内相对湿度，室内和室外的温度和测量期间通风率呈负相关关系 [ 31 ] 。还有研究显示室内温度和室内颗粒浓度之间不存在显著的相关性 [ 32 ] 。造成这些结果的差异，主要是因为测量所处的地域，气候和建筑类型的不同所致。Fromme等人在冬季观察发现湿度与实时监测PM 2.5 Table 2 Contribution of indoor and outdoor particle sources in four types of building 建筑类型 室内平均PM 2.5 室外平均PM 2.5 F inf C s 贡献率(%) 室外源 室内源 办公室 20 μg/m 3 22 μg/m 3 0.7214 4.8256 79.4% 28.5% 教室 21 μg/m 3 20 μg/m 3 0.9199 1.6783 87.6% 12.2% 城市住宅 30 μg/m 3 30 μg/m 3 0.7499 6.6417 75.0% 21.1% 农村住宅 34 μg/m 3 34 μg/m 3 0.9019 3.0859 90.2% 9.8% 表2. 四类建筑室内外颗粒源的贡献度 Table 3 The correlation between indoor particulate matter concentration and influencing factor 室内温度℃ 室内湿度% 室外PM 2.5 (μg/m³) 室外温度℃ 室外湿度% 室内PM 2.5 (μg/m³) O1 Pearson相关性 0.224 ** 0.088 ** 0.881 ** 0.281 ** −0.144 ** 显著性(双侧) 0.000 0.002 0.000 0.000 0.000 N 1192 1192 1192 1192 1192 O2 Pearson相关性 −0.053 * 0.493 ** 0.674 ** −0.056 ** 0.303 ** 显著性(双侧) 0.011 0.000 0.000 0.007 0.000 N 2344 2345 2345 2345 2344 H0 Pearson相关性 0.090 ** 0.270 ** 0.856 ** 0.035 0.113 ** 显著性(双侧) 0.007 0.000 0.000 0.296 0.001 N 892 892 892 892 892 H1 Pearson相关性 0.080 ** 0.501 ** 0.834 ** 0.119 ** 0.259 ** 显著性(双侧) 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 N 2704 2704 2704 2704 2704 H2 Pearson相关性 0.129 ** 0.431 ** 0.657 ** 0.120 ** 0.260 ** 显著性(双侧) 0.001 0.000 0.000 0.002 0.000 N 696 696 696 696 696 H3 Pearson相关性 0.045 0.498 ** 0.870 ** 0.064 ** 0.262 ** 显著性(双侧) 0.056 0.000 0.000 0.006 0.000 N 1823 1823 1823 1823 1823 C Pearson相关性 0.245 ** 0.097 ** 0.772 ** 0.143 ** −0.036 显著性(双侧) 0.000 0.000 0.000 0.000 0.121 N 1822 1822 1822 1822 1822 表3. 室内颗粒物浓度与影响因素之间相关性的分析结果 ** 在0.05水平(双侧)上显著相关。 浓度之间呈显著的负相关关系(r = −0.32， p < 0.05)，而在夏天是这两个因素之间存在显著的正相关(r = 0.24， p < 0.05) [ 33 ] 。Milner发现室内颗粒物和温度之间的反比关系是由于室内和室外的建筑之间的温度差异，当室内温度高于室外温度(一般发生在冬季)，这将导致空气被迫走出室内，稀释室内浓度 [ 34 ] 。我们的得到的结果是基于夏季的数据，这与Fromme和Milner得到结果是相一致的。总体来说，温湿度也是影响室内外相关性的重要因素，在研究中需要予以考虑和分析。 3.5. 暴露量 许多流行病学研究往往直接将室外环境监测站检测得到的PM 2.5 浓度数据作为人员PM 2.5 的暴露水平，但是人们大部分的时间是在室内度过，室内PM 2.5 暴露浓度与室外PM 2.5 浓度存在较大差异，单纯使用室外监测数据较难说明研究对象的实际暴露水平 [ 35 ] [ 36 ] ，因此造成了研究结果的不准确。 由上述实测结果发现，夏季以自然通风为主的建筑，室内源颗粒物强度较小，人们几乎完全暴露于来源于室外的颗粒物中。本文我们根据上文求得的不同建筑的渗透系数、活动类型以及所处环境的不同，按照时间–活动模式分别求得每天的暴露水平，然后进行加权平均。时间–活动模式如图3所示，我们将颗 图3. 不同人群在室内外环境中的活动时间 粒物的暴露量分为室外暴露量和来源于室外的室内暴露量，如下面方程所示： (8) 其中：T——活动时间，h；f——室内活动时间所占的比例；f 1 ——室外活动时间所占的比例；f 2 ——办公室活动时间所占的比例；f 3 ——住宅活动时间所占的比例；F inf ，office ——办公室室内外PM 2.5 渗透系数；F inf ，house ——住宅室内外PM 2.5 渗透系数。 由于人们年龄、职业以及工作环境的差异，不同人群的暴露情况也存在着不同。潜在剂量考虑了不同人员的呼吸量，与性别、年龄、活动强度以及健康状况等因素有关。根据美国第十版RDA中体力分级标准将劳动强度分为五级：休息状态、极轻劳动、轻度劳动、中度劳动和中度劳动，如表4所示。而我国的人群暴露手册提供了人体在不同劳动强度下的呼吸速率推荐值，如表5所示。本文我们根据工作性质将研究人群分为城市人群和农村人群，他们的差异性主要体现在白天的工作内容。城市人群白天工作时间几乎都在室内，每周的工作时间从周一到周五，而农村人群的工作时间集中于室外(田间劳作)，不存在周末休息时间。而且由于他们劳动强度的差异，每小时的呼吸速率也存在明显的差异，城市人群在办公室以轻度劳动为主，农村人群在室外以中度劳动为主。 表6和表7为城市人群和农村人群小时平均暴露量和潜在剂量。实测期间位于夏季，整体颗粒物暴露浓度处于较低的水平。城市人群与农村人群之间存在着差异性。对于城市人群，平均暴露量21.63 μg/m³，最小暴露量为在家休息的时间，19.09 μg/m³。由于城市人群工作强度以极轻和轻度劳动为主，平均暴露的潜在剂量较低，男性为9.67 μg/h，女性为7.94 μg/h。对于农村人群，平均暴露量为25.64 μg/m³。不同时间段的暴露量明显高于城市人群。室外工作时间的平均潜在剂量最大，男性为43.60 μg/h，女性为35.51 μg/h，是城市人群工作时间平均潜在剂量的4.6倍；在家休息时的平均潜在剂量最小，男性为8.90 μg/h，女性为7.32 μg/h，与城市人群的差异性较小。住宅内空气质量相对较好，大部分时间处于睡眠状态，心率较低，机体需氧量较小，吸入的空气也较少，从而减小了的颗粒物的吸入量 [ 37 ] 。不同性别之间暴露潜在剂量由于呼吸强度的不同也存在差异，我们的研究结果发现男性暴露的潜在剂量比女性高1.2倍。陶 Table 4 Classification of physical activity in the United States 10th edition RDA (1987 劳动强度分级 描述 休息状态 睡觉、斜靠着休息 极轻 坐着或站着，绘画，加湿，实验室工作，打字，缝纫，熨衣，烹饪，玩牌，弹奏乐器 轻度 以4~4.8 km/h速度平路行走，汽车修理工，电器业，木工，餐饮业， 清洁室内卫生，幼儿护理，打高尔夫球，划船，打乒乓球等 中度 以5.6~6.4 km/h的速度行走，除草或锄地，扛重物，骑车，滑雪，打网球，跳舞 重度 载物上坡行走，伐树，手工采锯，打篮球，攀岩，踢足球，玩橄榄球 表4. 美国第十版RDA (1987)中体力活动分级标准 Table 5 Respiratory rate of human body under different activities (Recommended values of Exposure Factors Handbook of Chinese Population 呼吸速率 活动强度 m³/h 休息 极轻活动 轻微活动 中体力活动 重体力活动 男 0.372 0.444 0.558 1.488 2.232 女 0.306 0.366 0.456 1.212 1.818 表5. 人体在不同活动下的呼吸速率(中国人群暴露参数手册推荐值) Table 6 The average hourly exposure and potential dose of urban populatio 活动类型 性别 暴露量(μg·h/m³) 平均暴露量(μg/m³) 潜在剂量(μg) 平均潜在剂量(μg/h) 工作日工作时间 男 845.48 21.14 379.39 9.38 女 309.45 7.74 工作日室外活动时间 男 469 23.45 261.70 13.09 女 213.86 10.69 工作日在家休息时间 男 1193.84 19.90 444.11 7.40 女 365.32 6.09 周末休息时间 男 1125.19 23.44 543.75 11.33 女 445.26 9.28 综合 男 3633.51 21.63 1624.95 9.67 女 1333.89 7.94 表6. 城市人群小时平均暴露量与潜在剂量 Table 7 The average hourly exposure and potential dose of rural populatio 活动类型 性别 暴露量(μg·h/m³) 平均暴露量(μg/m³) 潜在剂量(μg) 平均潜在剂量(μg/h) 室外工作时间 男 1172 29.30 1743.94 43.60 女 1420.46 35.51 室外活动时间 男 469 23.45 261.7 13.09 女 213.86 10.69 在家休息时间 男 1435.67 23.93 534.13 8.90 女 439.36 7.32 综合 男 3076.67 25.64 2539.77 21.16 女 2073.68 17.28 表7. 农村人群小时平均暴露量与潜在剂量 燕等 [ 38 ] 调查发现室外颗粒污染对对男性呼吸系统疾病日门诊量的健康效应比女性更明显。无论是城市还是农村，男性呼吸速率均显著高于女性，这主要是由男女之间生理因素的差异决定的 [ 39 ] 。而且男性从事户外作业时间相比于女性较高，且存在不良的生活习惯(如抽烟、酗酒)使男性更易受外界污染物的影响而诱发呼吸系统疾病。