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室內空氣化學污染控制基礎和應用(精) 版權信息
- ISBN:9787030679895
- 條形碼:9787030679895 ; 978-7-03-067989-5
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
室內空氣化學污染控制基礎和應用(精) 內容簡介
本書以工程熱物理方法(傳質分析、熱力學分析和物性分析)為主線,注重和環境科學、材料科學及公共衛生交叉,圍繞室內空氣化學污染“源-傳遞-暴露-健康風險-控制”的全過程機理和關鍵技術問題,系統介紹室內空氣化學污染控制理論與方法。內容主要包括室內空氣質量問題產生的原因及健康危害、我國室內空氣化學污染問題的特點、室內揮發性和半揮發性有機化合物的源散發機理和特性、PM2.5及其成分的室內外關聯及通風的影響、室內空氣污染物的分布和相互影響、室內空氣污染物暴露分析、室內空氣污染健康風險分析和空氣凈化。 本書可供建筑環境、工程熱物理、環境科學和工程、材料科學、公共衛生等領域的科技工作者、工程技術人員和研究生參考使用。
室內空氣化學污染控制基礎和應用(精) 目錄
序
前言
中英文對照表
主要符號對照表
第1章 緒論 1
1.1 發達國家室內空氣質量問題及其產生原因 1
1.2 我國城市建筑室內空氣質量問題 2
1.2.1 問題的特點及其產生原因 2
1.2.2 健康危害 4
1.3 室內空氣質量領域的特點 7
參考文獻 9
第2章 室內揮發性有機化合物源散發機理和特性 12
2.1 傳質分析的基本知識 12
2.1.1 擴散傳質 12
2.1.2 對流傳質 14
2.1.3 多孔介質傳質 15
2.1.4 氣體在液體中的吸收和在固體中的吸附 15
2.2 室內材料和物品中WOCs/VOCs散發機理和特性 16
2.2.1 描述或預測散發過程特性 17
2.2.2 獲得通用散發關聯式:無量綱分析 30
2.2.3 散發特性參數相對快速和準確的測定方法 39
2.2.4 評估測試結果的準確性 67
2.2.5 散發特性參數和影響因素間的關系 76
2.3 我國室內建材和家具標識 99
2.3.1 目標污染物 99
2.3.2 閾值 101
2.3.3 測試方法 104
2.4 GB18580—2017在控制室內建材VOCs散發方面的先進性 105
2.5 小結 107
參考文獻 108
第3章 室內半揮發性有機化合物源散發機理和特性 115
3.1 室內SVOCs的來源和種類 115
3.2 室內SVOCs源散發特性 116
3.2.1 室內SVOCs源散發特性參數及傳質簡化模型 116
3.2.2 源散發特性參數的測定方法 118
3.2.3 室內SVOCs源特性參數的影響因素及影響機理 133
3.3 室內SVOCs匯特性參數 136
3.3.1 室內SVOCs匯特性參數及傳質簡化模型 136
3.3.2 匯材料吸附特性參數的測定方法 138
3.4 小結 154
參考文獻 154
第4章 PMiS及其成分的室內外關聯及通風的影響 159
4.1 室內外PM2.5及其成分濃度關聯 159
4.2 影響入室系數的重要因素 162
4.2.1 通風換氣 162
4.2.2 穿透系數 163
4.2.3 沉降 164
4.3 PM2.5及其不揮發成分的室內外關聯和硫酸根的示蹤效果 165
4.4 PM2.5半揮發成分的室內外關聯:硝酸根、銨根和有機碳 174
4.4.1 硝酸根 174
4.4.2 銨根 175
4.4.3 有機碳 176
4.5 通風對室內SVOCs濃度的影響 178
4.5.1 模型建立 178
4.5.2 模型參數的確定 180
4.5.3 模型驗證 181
4.5.4 穩態條件下通風對室內SVOCs濃度的影響 182
4.5.5 敏感性分析 183
4.6 小結 184
參考文獻 184
第5章 室內空氣污染物的分布和相互影響 193
5.1 SVOCs的氣-粒分配 193
5.1.1 問題描述 193
5.1.2 傳質模型 194
5.1.3 室內環境中典型SVOCs分析 199
5.1.4 應用舉例 203
5.1.5 顆粒相SVOCs的粒徑分布 205
5.1.6 室內顆粒物齡及其SVOCs動態氣-粒分配模型 211
5.2 氣體/室內降塵 216
5.3 氣體/室內材料的分配 219
5.4 氣體/皮膚表面油脂 224
5.5 小結 227
參考文獻 227
第6章 室內空氣污染物暴露分析 233
6.1 暴露評價方法 233
6.2 室內VOCs被動采樣器設計反問題方法 235
6.2.1 VOCs被動采樣方法研究綜述 236
6.2.2 被動采樣傳質模型 237
6.2.3 被動采樣器性能反問題優化設計 238
6.2.4 反問題算例分析 240
6.3 呼吸暴露 242
6.3.1 研究區域和方法 242
6.3.2 我國城市地區VOCs濃度特征 246
6.3.3 我國城市地區人群VOCs呼吸暴露量 247
6.4 皮膚暴露 248
6.4.1 PAE在皮膚中的傳遞現象觀測 249
6.4.2 氣相污染物皮膚暴露瞬態模型 252
6.4.3 氣相污染物皮膚表面濃度測定 260
6.4.4 PAE皮膚暴露評價 265
6.4.5 PAE總皮膚暴露與總暴露的關系 269
6.4.6 考慮衣服影響的皮膚暴露模型及應用 278
6.5 小結 283
參考文獻 284
第7章 室內空氣污染物健康風險分析 291
7.1 室內甲醛和典型VOCs的致癌風險 291
7.1.1 我國城市地區人群VOCs呼吸暴露相關健康風險 293
7.1.2 室內外暴露及室內外源的相對貢獻率 296
7.2 室內空氣污染物的疾病負擔 298
7.2.1 疾病負擔指標 298
7.2.2 環境疾病負擔估計方法 300
7.2.3 環境疾病負擔估計研究案例 303
7.3 我國城市室內PM2.5和臭氧的疾病死亡負擔估計 308
7.3.1 暴露風險和死亡人數估算方法 308
7.3.2 室內PM2.5和臭氧的疾病死亡負擔估計 316
7.4 甲醛濃度波動方式對健康的影響 330
7.4.1 研究目的 330
7.4.2 小鼠甲醛染毒試驗設計 331
7.4.3 研究結果及討論 332
7.5 我國兒童家庭健康狀況調研 335
7.5.1 研究背景和目的 335
7.5.2 研究方法 335
7.5.3 研究結果和討論 336
7.6 生物標志物在健康風險分析中的應用 341
7.6.1 生物標志物在健康風險分析中的作用 341
7.6.2 室內空氣污染健康風險分析常用的生物標志物 342
7.6.3 研究案例簡介:基于健康風險的空氣污染凈化效果評價 343
7.7 小結 358
參考文獻 358
第8章 空氣凈化 366
8.1 空氣凈化器及其凈化性能指標 366
8.2 VOCs吸附材料的性能參數及測定 367
8.2.1 無量綱累積凈化量的導出 367
8.2.2 顆粒型吸附材料凈化性能及影響因素 369
8.2.3 吸附材料LUC測定原理和方法 373
8.2.4 吸附材料LUC測定試驗 378
8.2.5 吸附材料無量綱累積凈化量V*a,c的預測 383
8.2.6 吸附選材與應用設計方法 384
8.3 光催化空氣凈化 386
8.3.1 光催化降解VOCs的物理化學機制 386
8.3.2 光催化反應器降解VOCs數理模型 388
8.3.3 光催化反應器降解VOCs性能瓶頸分析及其強化 394
8.3.4 光催化降解VOCs副產物 403
8.4 熱催化空氣凈化 418
8.4.1 試驗材料及測試結果 418
8.4.2 反應動力學機理分析 423
8.4.3 溫度對速率特性的影響 425
8.5 熱催化與光催化的性能特性比較 427
8.5.1 反應速率比較 427
8.5.2 蜂窩反應器性能比較 429
8.6 靜電增強過濾 430
8.6.1 靜電增強過濾原理 430
8.6.2 裝置結構和性能 431
8.7 小結 433
參考文獻 434
附錄 437
附錄A 室內源散發工作評述及物理化學性質 437
附錄B 傳質分析 445
B.1 通過封閉方程描述問題 445
B.2 通過數學分析簡化問題 447
B.3 獲得方程的解 448
B.4 驗證方程的解或進行修正 449
K5 應用獲得的解來分析相似的問題 450
B.6 不同尺度的傳質分析 450
參考文獻 450
后記 455
彩圖
室內空氣化學污染控制基礎和應用(精) 節選
第1章緒論 人的一生中,超過90%的時間在室內(包括建筑和交通工具等內部空間)度過;一個成年人每天攝入約2.3kg食品、2kg水、15kg空氣,人體空氣攝入質量占攝入總質量(水、食物和空氣)近80%;—般說來,人呼吸系統的免疫力比起消化系統要脆弱很多。因此,室內空氣質量對人的健康、舒適、工作及學習效率有很重要的影響。 1.1發達國家室內空氣質量問題及其產生原因 良好的室內空氣質量能夠使人感到神清氣爽、精力充沛、心情愉悅。然而近70年來,世界上不少國家室內空氣質量出現了問題,很多人抱怨室內空氣質量低劣。美國羅格斯大學Weschler教授在Atmospheric Environment上發表了題為“20世紀50年代以來室內污染物變遷”的綜述文章,介紹了室內空氣化學污染問題出現的歷程。 室內空氣污染會弓丨發以下三種病癥:病態建筑綜合征、與建筑有關的疾病、多種化學污染物過敏癥。此外,室內空氣污染還會引發哮喘甚至癌癥,有些污染物還會對人的生殖能力產生嚴重的負面影響。 美國環境保護署(U.S.Environmental ProtectionAgency,USEPA)歷時5年的調研結果顯示:許多民用和商用建筑內的空氣污染程度是室外空氣污染的數倍至數十倍,有的甚至超過100倍。世界衛生組織(World Health Organization,WHO)公布的“2002年世界衛生報告”顯示,人們受到的空氣污染主要來自室內。為此,室內空氣質量領域專家Fanger教授指出,室內空氣質量對人體健康的影響比室外空氣更重要。 為什么近70年來發達國家首先出現了室內空氣質量問題呢?主要原因如下。 1)新型合成材料和日用化學品在建筑中大量應用 一些人工合成材料由于價格低、性能優越(如復合木材、聚合地板、塑料)在室內環境中(包含建筑、汽車、飛機等的內環境)廣泛應用,但其中一些會散發對人體有害的氣體,包括極易揮發性有機化合物(veryvolatile organic compounds,WOCs)(如甲酵)、揮發性有機化合物(volatile organic compounds,VOCs)(如苯、甲苯和二甲苯)、半揮發性有機化合物(semi-volatile organic compounds,SVOCs)(如鄰苯二甲酸酯類增塑劑、溴化阻燃劑)。 室內空氣化學污染控制基礎和應用 2)強調建筑節能后導致建筑密閉性增強和新風量減少 20世紀70年代的能源危機后,建筑節能在發達國家普遍受到重視,作為建筑節能的有效手段,很多建筑密閉性增強,新風供給量減少,以降低采暖空調負荷,大量新建的大型建筑及其配套通風、采暖空調系統普遍采用此策略。美國采暖、制冷和空調工程師學會(American Society ofHeating,Refrigerating and Air-Condi-tioningEngineers,ASHRAE)在1981年修訂的新風量標準中明顯降低了新風量,就是這一背景下的產物。 3)散發有害氣體的電器產品的大量使用 隨著電子技術的發展,一些電器產品在辦公室和家庭日益普及。其中,復印機、打印機、計算機等會散發有害氣體,如臭氧、顆粒物和VOCs等,造成室內空氣質量下降。 4)傳統集中空調系統的固有缺點以及系統設計和運行管理的不合理傳統集中空調的冷凝除濕方式使空調箱和風機盤管系統成為霉菌的滋生地。 傳統集中空調系統設計和運行管理不合理,如過濾網不及時清洗或更換、新風口設計不合理等也常造成室內空氣質量低劣。 5)廚房和衛生間氣流組織不合理 廚房和衛生間是特殊的生活空間,對這一空間的特殊性缺乏足夠的認識,在氣流組織上缺乏很好的應對措施,不僅造成這一特殊空間室內空氣質量低劣,而且影響普通生活或工作空間的室內空氣質量。 6)室外空氣污染 工業發展有時伴隨著污染排放增加,汽車數量增多造成道路上汽車尾氣排放污染增加,這都將導致室外空氣質量下降。污濁的室外空氣進入室內,使得室內空氣質量降低。 1.2我國城市建筑室內空氣質量問題 1.2.1問題的特點及其產生原因 我國在過去的30多年經歷了舉世罕見的快速城鎮化進程和經濟發展,發達國家大半個世紀先后出現的大氣污染問題和室內空氣化學污染問題在我國重疊出現,導致我國的空氣質量“內憂外患”,問題比發達國家更為復雜和嚴峻。其產生原因為:①煤是我國主要的能源,它在產生電能和熱能的同時也產生大量的顆粒物和化學污染物;②我國每年的新建建筑面積逾10億m2,大量使用人工復合材料制成的建筑裝飾裝修材料和家具;③我國許多城市規模不斷增長、人口不斷增加(大量農村人口進人城市),人口密度(每平方千米人口數)和汽車密度(每平方千米汽車數)也不斷增加。圖1.1[15]簡要說明了1990~2010年一些代表性數據的逐年變化:城市人口超過翻番,城市住宅面積從40億m2增加到210億m2,汽車保有量從500萬輛增加到7800萬輛。更多高層建筑取代了低層建筑,人造板產量的增加反映了建筑材料的變化(從1999年的1500萬m3到2010年的1.54億m3),城市空調保有量的增加反映了環境控制方式的變化(1990年空調少于100萬臺,2010年超過1億臺)。 我國城市室內空氣污染物來源見表1.1。一般來說,我國城市的室外空氣污染比農村和郊區更嚴重。我國城市PM10、PM2.5、臭氧、氮氧化物和硫氧化物污染水平居世界前列。2013年北京平均PM2.5濃度超過;2020年北京平均PM2.5濃度為,但這一水平仍比波士頓、芝加哥或華盛頓高出很多。污染物通過建筑通風和滲透進人室內。即使對于那些源自室外的污染物,其暴露也多出現在室內。 1.2.2健康危害 我國城市死亡率*高的10種疾病2003年和2009年的死亡率對比如圖1.2所示,其中7個深色實心柱表示該疾病和空氣污染相關。圖1.3給出了我國1973~2005年間城市和農村地區肺癌死亡率的增長趨勢。可以看出,城市中的問題更為嚴重,且城市與農村疾病的死亡率差距還在拉大。吸煙是誘發肺癌的重要原因,Gu等估計了2004~2005年城市吸煙歸因癌癥死亡率為24.5人/10萬人,而農村的相應數據為17.5人/10萬人。去除這些吸煙因素導致的死亡率,可得到城市非吸煙歸因癌癥死亡率為16.5A/10萬人,農村為8.2人/10萬人。Cao等調研了我國31個城市中的71000個受試者,發現室外空氣污染與肺癌和心肺死亡率相關。實際上,室外空氣污染物大多也是進入室內后被人們吸入體內的,從而危害人們健康。 圖1.3給出了城市嬰兒出生缺陷發病率、城市居民心臟病死亡率的變化情況和我國肺癌、乳腺癌死亡率的增長情況。從圖1.3(a)可以看出,與1996年相比,2009年城市嬰兒出生缺陷發病率幾乎翻倍。此外,城市居民心臟病死亡率從2004年的90人/10萬人增加到了2009年的130A/10萬人,這可能和空氣中的顆粒物濃度增高有關。從圖1.3(b)可以看出,我國肺癌及乳腺癌死亡率均顯著升高,且城市死亡率均高于農村。其中,肺癌死亡率包含吸煙因素,去除吸煙因素2004~2005年肺癌死亡率為16.5人(城市)/10萬人和8.2人(農村)/10萬人。 據調査,1990~2000年,我國城市14歲以下兒童的哮喘患病率增加逾50%,達到2.0%。2008年同年齡組的橫向調査顯示,北京、重慶和廣州的哮喘患病率分別為3.2%,7.5%和2.1%,這些值顯著高于10年前使用相同方法的測量結果,其中一些增加歸因于大氣污染。室內環境中經常使用的增塑劑、阻燃劑和殺蟲劑的暴露也被認為和哮喘患病率有關。 Chen等開展的關于我國16個城市過早死亡率的調研發現,其死亡風險和室外PMi。濃度水平相關。女性、老人和文化程度低的人似乎更容易受到傷害。位于珠江三角洲的四個城市的短期死亡率變化與大氣中的03和no2濃度水平相關。Kan等總結了十幾組流行病學研究后發現,短期患病率及死亡率與城市的PMW、PM2.5、03小02和S02&度水平相關。 我國城市室內甲醛、苯和PM2.5及其他室內空氣污染物的濃度往往大于美國等發達國家城市(見圖1.4、圖1.5和表1.2),因此預計會對健康產生更嚴重的負面影響。
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