CN106596859B - 室内环境质量综合评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种室内环境质量综合评估方法。该方法使用的污染物浓度数据,来自对室内空间多处进行采样之后计算得到的平均值,因而比较准确,避免了因为某一点污染物浓度偏高或偏低而使得测量结果不准确。该方法还将各污染物浓度换算为伤害值,将各污染物的伤害值基于预定规则换算为一个总伤害值,根据总伤害值再计算得到空气指数,计算得到的空气指数反映了各种污染物对空气健康度的综合影响。所以,本发明的室内环境质量综合评估方法不仅测量精确,而且能够综合反映室内空气健康程度。

Description

室内环境质量综合评估方法
技术领域
本发明属于环境污染防治领域,具体涉及一种评估室内空气质量的室内环境质量综合评估方法。
背景技术
环境质量的好坏直接影响着人们的身体健康,而空气是人们赖以生存的三大物质之一,我国目前正面临着严重的空气污染问题,人们每天都在关注着空气质量的好坏。由于人们大多时间都待在室内,因此,人们更为关心室内空气质量。
然而,室内空间与外面空间有所不同,室内空气流动性并不是很好,不同区域人流量不同,并且室内通常都会存在多个子空间,每个子空间之间的空气流动性也不好,因此,一个空气监测仪采集的空气样本仅代表了该空气监测仪周围小区域的空气质量,并不能完全代表整个室内空气质量。
空气质量指数(AQI,Air Quality Index)是定量描述空气质量状况的非线性无量纲指数。空气质量指数由各污染物的浓度计算得来。目前空气质量的计算方法主要是根据环境监测点采集的各个污染物的浓度根据如下公式计算:
I=max(I1,I2,I3···In)
其中,Ii是污染物i对应的空气质量分指数,Ci是污染物i的浓度,Clow表示小于或等于C的浓度限值,为常量;Chigh表示大于或等于C的浓度限值,为常量;Ilow表示对应于Clow的指数限值,为常量;Ihigh表示对应于Chigh的指数限值,为常量。
目前,采用的空气质量计算方法,空气质量指数只反映了污染最严重的污染物,并没有体现其它次要污染物对空气质量指数的影响。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的,目的在于提供一种测量精确且能够综合反映室内空气健康程度的室内环境质量综合评估方法。
本发明提供了一种室内环境质量综合评估方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,根据室内空间设置多个空气监测仪,采集室内空间的空气,并得到多组污染物的浓度值;
步骤2,根据步骤1中得到的所有组污染物的浓度值基于预定规则得到一组污染物的平均浓度值;
步骤3,根据步骤2中得到的各污染物的平均浓度值计算得到总伤害值,
步骤3-1,设定各个污染物浓度限值与对应的伤害值的标准,
步骤3-2,根据所述标准计算各个污染物的伤害值,单个污染物的伤害值根据浓度采用分段线性计算的方法得到,计算公式如下:
其中,li表示某一个污染物的伤害值;Ci表示该污染物的浓度;Clow表示小于或等于Ci的浓度限值,为常量;Chigh表示大于或等于Ci的浓度限值,为常量;表示大于或等于Ci的浓度限值对应的伤害值;表示小于或等于Ci的浓度限值对应的伤害值,
步骤3-3,将所述各个污染物浓度的伤害值采用p-范数公式计算得到总伤害值;
步骤4,根据所述总伤害值基于预定规则计算得到室内空气指数,该预定规则为:将所述总伤害值采用如下公式计算得到空气质量:
其中,I表示空气质量,L表示总伤害值,
然后,将空气质量转换为百分数得到空气指数。
进一步,在本发明提供的室内环境质量综合评估方法中,还可以具有这样的特征:其中,步骤1中,每个空气监测仪将一段时间内的浓度值数据流聚合为一个浓度值。
进一步,在本发明提供的室内环境质量综合评估方法中,还可以具有这样的特征:其中,步骤1中,空气监测仪将一段时间内的浓度值数据流进行聚合方式为取中位数或平均数,或去除浓度值数据流中的孤立点后再取平均值。
进一步,在本发明提供的室内环境质量综合评估方法中,还可以具有这样的特征:其中,步骤2中,所有组污染物的浓度值以求平均数的方式得到一组污染物的平均浓度值。
进一步,在本发明提供的室内环境质量综合评估方法中,还可以具有这样的特征:其中,步骤2中,所有组污染物的浓度值根据每个空气监测仪所放置的子空间的面积或人流量加权平均得到一组污染物的平均浓度值。
进一步,在本发明提供的室内环境质量综合评估方法中,还可以具有这样的特征:其中,步骤3-3中,将各个污染物浓度的伤害值采用p-范数公式计算得到总伤害值,p-范数公式如下:
l=(l1,l2,···,li,···,ln),1≤p<∞
其中,L表示总伤害值,li表示某一个污染物的伤害值,l表示各伤害值生成的向量。
进一步,在本发明提供的室内环境质量综合评估方法中,还可以具有这样的特征:其中,p值为2。
本发明提供了如下优点:
根据本发明所涉及的室内环境质量综合评估方法,因为对室内空间多处进行采样,计算得到室内空间各污染物的平均值,得到的污染物浓度比较准确,避免了因为某一点污染物浓度偏高或偏低而使得测量结果不准确;将各污染物根据浓度换算为伤害值,将各污染物的伤害值基于预定规则换算为一个总伤害值,根据总伤害值再计算得到空气指数,计算得到的空气指数反映了各种污染物对空气质量的影响,所以,本发明的室内环境质量综合评估方法不仅测量精确,而且能够综合反映室内空气健康程度。
附图说明
图1是本发明的实施例中室内环境质量综合评估方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,以下实施例结合附图对本发明的室内环境质量综合评估方法作具体阐述。
室内环境质量综合评估方法用于对室内空气质量进行综合评估,反映室内空气健康程度,让人们更直观的了解室内空气质量的好坏。
如图1所示,室内环境质量综合评估方法包含以下步骤:
步骤S1,根据室内空间设置多个空气监测仪,采集室内空间的空气,并得到多组污染物的浓度值。
室内空间一般比较大,并且一般情况下会被隔成多个子空间,当空间比较大时,选取几个点设置空气监测仪,当有子空间时,每个子空间均放置空气监测仪,这样可以避免在某一处采集到的空气污染物浓度偏高或偏低,从而不能准确反映室内空气质量。每个空气监测仪得到一组污染物的浓度值。
每个空气监测仪将一段时间内的浓度值数据流聚合为一个浓度值。空气监测仪将一段时间内的浓度值数据流进行聚合方式为取中位数或平均数,或去除浓度值数据流中的孤立点后再取平均值。这样能够避免偶然因素的影响。
在本实施例中,将污染物分为三类,分别为PM2.5、CO2、有机排放物(TVOC)。从空气监测仪中得到PM2.5、CO2、有机排放物(TVOC)三种污染物的浓度值。
步骤S2,根据步骤1中得到的所有组污染物的浓度值基于预定规则得到一组污染物的平均浓度值。
计算污染物的平均浓度值的方法可以是:将所有组污染物的浓度值以求平均数的方式得到一组污染物的平均浓度值。即将所有空气监测仪中得到的PM2.5的浓度值计算平均值,将所有空气监测仪中得到CO2的浓度值计算平均值,将所有空气监测仪中得到TVOC的浓度值计算平均值。
计算污染物的平均浓度值的方法也可以是:将所有组污染物的浓度值根据每个空气监测仪所放置的子空间的面积或人流量加权平均得到一组污染物的平均浓度值。
步骤3,根据步骤2中得到的各污染物的平均浓度值基于预定规则计算得到总伤害值。
步骤3-1,设定各个污染物浓度限值与对应的伤害值的标准。如表1所示。表2、表3、表4为单个污染物浓度限值与对应的伤害值具体计算时的对应关系。
表1.各个污染物浓度限值与对应的伤害值
L<sup>*</sup> PM<sub>2.5</sub>(μg/m<sup>3</sup>) TVOC(μg/m<sup>3</sup>) CO<sub>2</sub>(ppm)
完全无害L<sup>*</sup>=0 15 200 600
达标L<sup>*</sup>=11.5 35 500 800
严重影响L<sup>*</sup>=100 120 1000 2500
表2.PM2.5浓度限值与对应的伤害值
表3.TVOC浓度限值与对应的伤害值
表4.CO2浓度限值与对应的伤害值
总伤害值为100,每个污染物有三个断点值,分别对应着无害(伤害值L*=0),达标(L*=11.5),和对健康有严重影响(L*=100)。各个断点值的选取参考了相关研究结果。
当室内空气中PM2.5的值超过120μg/m3,TVOC的值超过1000μg/m3,CO2的值超过2500ppm时,室内空气质量已经严重污染,不适合人们继续长时间逗留。并且一般在室内,PM2.5、TVOC、CO2不会超过此值。
步骤3-2,根据表1、表2、表3、表4中的标准计算各个污染物的伤害值。
单个污染物的伤害值根据浓度采用分段线性计算的方法得到,计算公式如下:
其中,li表示某一个污染物的伤害值;Ci表示该污染物的浓度;Clow表示小于或等于Ci的浓度限值,为常量;Chigh表示大于或等于Ci的浓度限值,为常量;表示大于或等于Ci的浓度限值对应的伤害值;表示小于或等于Ci的浓度限值对应的伤害值。
以PM2.5为例,当CPM2.5≤15时,lPM2.5=0。
当15&lt;CPM2.5≤35时,
当35&lt;CPM2.5≤120时,
当120≤CPM2.5时,lPM2.5=100。
步骤3-3,将各个污染物浓度的伤害值基于预定规则计算得到总伤害值。
各个污染物浓度的伤害值采用p-范数公式计算得到总伤害值,首先,将上一步得到的各污染物的伤害值构造为Rn空间中的一个向量(lPM2.5,lTVOC,lCO2)。范数,是具有“长度”概念的函数,可以求得向量的长度值。p-范数公式如下:
l=(l1,l2,···,li,···,ln),1≤p&lt;∞
其中,L表示总伤害值,li表示某一个污染物的伤害值,l表示各伤害值生成的向量,p为常数。p值的大小决定了不同污染物的伤害值对总伤害值的贡献。p值越小,总伤害值越接近各项污染物伤害值之和,p值越大,总伤害值越接近各项污染物伤害值最大的那一个。
A情形,为只有一种污染物的伤害值大于0,此时,p取大于1的任何值,总伤害值不会变化。
对于1≤p&lt;∞各污染物浓度与总伤害值如表5所示。
表5.1≤p&lt;∞时各污染物浓度与总伤害值
PM<sub>2.5</sub>(μg/m<sup>3</sup>) TVOC(μg/m<sup>3</sup>) CO<sub>2</sub>(ppm) L
32 200 600 10
B情形,至少两种污染物的伤害值大于0,此时,p取值不同,则在各种污染物的浓度不同的情况下,也可以得到相同的总伤害值。
对于p=1.5时各污染物浓度与总伤害值如表6所示。
表6.p=1.5时各污染物浓度与总伤害值
PM<sub>2.5</sub>(μg/m<sup>3</sup>) TVOC(μg/m<sup>3</sup>) CO<sub>2</sub>(ppm) L
23 320 680 10
对于p=2时各污染物浓度与总伤害值如表7所示。
表7.p=2时各污染物浓度与总伤害值
PM<sub>2.5</sub>(μg/m<sup>3</sup>) TVOC(μg/m<sup>3</sup>) CO<sub>2</sub>(ppm) L
25 350 700 10
对于p=2.5时各污染物浓度与总伤害值如表8所示。
表8.p=2.5时各污染物浓度与总伤害值
PM<sub>2.5</sub>(μg/m<sup>3</sup>) TVOC(μg/m<sup>3</sup>) CO<sub>2</sub>(ppm) L
26 370 710 10
针对A情形选择一个直观上最该划为同一健康等级的B情形,然后选取所对应的p值作为p-范数公式里的参数。经研究,在计算空气质量指数时,p值取2最为合适。
步骤S4,根据总伤害值基于预定规则计算得到室内空气指数。
将伤害值采用如下公式计算得到空气质量:
其中,I表示空气质量,L表示总伤害值。
然后将计算得到的空气质量转换为百分数,得到空气指数。采用百分数的形式,相比于现在空气质量指数中采用的0~500分,更易于大众认知。
将本专利计算得到的空气指数和采用美国环保局计算方法得到的AQI比较。如表9所示。
表9.两种方法得到的空气质量指数表格
PM<sub>2.5</sub>(μg/m<sup>3</sup>) TVOC(μg/m<sup>3</sup>) CO<sub>2</sub>(ppm) 空气指数 AQI
50 200 600 73% 120
50 500 900 66% 120
表9中,采用目前的空气质量计算方法计算,AQI相同,均为120,AQI只反映了最大污染物PM2.5的污染程度,而没有体现TVOC和CO2对空气污染的贡献。而本专利中得到的空气指数综合反映了各种污染物的总的影响。
在各项污染物浓度都达标时,污染物浓度增加,则空气质量下降比较小;当各项污染物浓度都不达标时,污染物浓度增加,则空气质量下降比较大。如表10,表11所示。
表10.各项污染物都达标时的空气指数
PM<sub>2.5</sub>(μg/m<sup>3</sup>) TVOC(μg/m<sup>3</sup>) CO<sub>2</sub>(ppm) 空气指数
15 500 800 84%
35 500 800 80%
表11.各项污染物都不达标时的空气指数
PM<sub>2.5</sub>(μg/m<sup>3</sup>) TVOC(μg/m<sup>3</sup>) CO<sub>2</sub>(ppm) 空气指数
35 600 900 64%
55 600 900 53%
从表10、表11中可以看出,在PM2.5的浓度均增加20μg/m3时,各项污染物都不达标时,空气质量指数下降的更快。
在相同的空气指数下,污染物的浓度可以有不同的浓度组合,空气指数反映了各种污染物对健康的综合影响,如表12、表13所示。
表12.空气指数均为90%时,不同污染物的浓度组合
PM<sub>2.5</sub>(μg/m<sup>3</sup>) TVOC(μg/m<sup>3</sup>) CO<sub>2</sub>(ppm) 空气指数
32 200 600 90%
25 350 700 90%
表13.空气指数均为80%时,不同污染物的浓度组合
PM<sub>2.5</sub>(μg/m<sup>3</sup>) TVOC(μg/m<sup>3</sup>) CO<sub>2</sub>(ppm) 空气指数
43 200 600 80%
35 500 800 80%
上述实施方式为本发明的优选案例,并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种室内环境质量综合评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,根据室内空间设置多个空气监测仪,采集室内空间的空气,并得到多组污染物的浓度值;
步骤2,根据步骤1中得到的所有组污染物的浓度值基于预定规则得到一组污染物的平均浓度值;
步骤3,根据步骤2中得到的各污染物的平均浓度值计算得到总伤害值,
步骤3-1,设定各个污染物浓度限值与对应的伤害值的标准,
步骤3-2,根据所述标准计算各个污染物的伤害值,单个污染物的伤害值根据浓度采用分段线性计算的方法得到,计算公式如下:
其中,li表示某一个污染物的伤害值;Ci表示该污染物的浓度;Clow表示小于或等于Ci的浓度限值,为常量;Chigh表示大于或等于Ci的浓度限值,为常量;表示大于或等于Ci的浓度限值对应的伤害值;表示小于或等于Ci的浓度限值对应的伤害值,
步骤3-3,将所述各个污染物浓度的伤害值采用p-范数公式计算得到总伤害值;
步骤4,根据所述总伤害值基于预定规则计算得到室内空气指数,该预定规则为:将所述总伤害值采用如下公式计算得到空气质量:
其中,I表示空气质量,L表示总伤害值,
然后,将空气质量转换为百分数得到空气指数。
2.根据权利要求1所述的室内环境质量综合评估方法,其特征在于:
步骤1中,每个空气监测仪将一段时间内的浓度值数据流聚合为一个浓度值。
3.根据权利要求2所述的室内环境质量综合评估方法,其特征在于:
步骤1中,空气监测仪将一段时间内的浓度值数据流进行聚合方式为取中位数或平均数,或去除浓度值数据流中的孤立点后再取平均值。
4.根据权利要求1所述的室内环境质量综合评估方法,其特征在于:
步骤2中,所有组污染物的浓度值以求平均数的方式得到一组污染物的平均浓度值。
5.根据权利要求1所述的室内环境质量综合评估方法,其特征在于:
步骤2中,所有组污染物的浓度值根据每个空气监测仪所放置的子空间的面积或人流量加权平均得到一组污染物的平均浓度值。
6.根据权利要求1所述的室内环境质量综合评估方法,其特征在于:
步骤3-3中,将各个污染物浓度的伤害值采用p-范数公式计算得到总伤害值,p-范数公式如下:
l=(l1,l2,…,li,…,ln),1≤p&lt;∞
其中,L为总伤害值,li表示某一个污染物的伤害值,l表示各伤害值生成的向量。
7.根据权利要求6所述的室内环境质量综合评估方法,其特征在于:p值为2。
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