随着人民生活水平的提高, 空调已成为一种室内必备家电。然而, 空调给人们带来的适宜温度, 舒适生活的同时, 其本身的技术缺陷也造成了室内空气质量恶化。研究表明:继煤烟型、光化学烟雾型污染之后, 人们正处于以室内空气污染为标志的第三污染时期【1】。据相关研究部门统计表明, 人们80%以上的时间是在室内度过【2】, 空气品质 (IAQ) 对人的重要性不言而喻。尤其是集中空调系统, 它主要应用于宾馆、商场和写字楼等人员密集的公共建筑。此类建筑多装修豪华, 密封性较高, 空气的流动性和自净能力较差, 因而极易产生异味, 形成较高浓度的挥发性气体环境, 威胁人们身体健康。
前人针对空调产品的除臭技术的研究有吸附除臭、光触媒除臭、臭氧除臭和紫外线除臭。吸附除臭的主要缺点为需要定期更换除臭剂或再生 (活性炭价格较高, 进行再生重复使用虽然很经济, 但再生后其吸附性较差, 所以一般不再生) 。光触媒除臭的缺点是, 由于使用环境不能给光触媒提供光源而使其失去除臭效用的情况, 例如空气中污浊物或悬浮颗粒覆盖在光触媒表面的情况, 因此, 通常情况下为延长光触媒的使用寿命在其前设置初效过滤器予以保护。臭氧除臭的缺点是浓度高时对人体有害, 因而使用过程中, 要充分注意安全卫生问题 (大气中臭氧浓度大于O.1ppm时, 即会给人的呼吸器官带来刺激性, 造成新的臭气来源) 。紫外线除臭的缺点是紫外线对人体的眼睛和皮肤有损伤, 因而使用时也需充分注意【3】。这样的情况为微生物除臭技术的提出提供了挈机。
日本比嘉照夫教授主持的微生物工程技术组研制出了一种EM菌种, 它可分解动物粪便中的有害物质, 明显消除圈舍粪便恶臭, 它具有初投资低、运行费用低、节能、高效、环保袋特点【4】, 在日本, EM系列产品已应用至工业、建筑、汽车、医疗保健、美容及日常生活各个领域。它在净化环境、消除恶臭方面的效果极佳, 所以提出设想, 将此项技术与集中空调系统相结合, 使得这种有益菌随着集中空调的风系统在建筑内不断循环, 对整个建筑的室内空气进行净化, 为此做了实验研究。
为了验证微生物喷剂在集中空调系统中有良好的应用前景, 了解喷剂用量、浓度与除臭效果的关系, 实验进行了三次实验, 分别在集中空调房间, 独立空调房间, 和小型空调系统中进行测试, 利用mini RAE3000泵吸式VOC气体分析仪 (精度等级为0.1ppm) 每隔五分钟对房间10种代表污染物进行测定, 然后利用图表直观地表明了其在集中空调系统中良好的应用前景。
室内空气污染物的来源是多种多样的, 主要人的活动产生的, 包括人的行走、呼吸、吸烟、使用电器等, 可产生SO2、CO2、NOX、可吸入颗粒物、细菌、尼古丁等等污染物。二是装修中所采用的材料, 如油漆、有机溶剂、胶合板、涂料、粘合剂、塑料贴面等, 在室内会释放一定浓度的有毒有害的挥发性有机物 (VOC) 如苯、甲苯、甲醛、三氯甲烷、三氯乙烯及NH3等。三是室外的污染空气直接进入室内。 (这种几乎可以忽略, 因为使用集中空调的建筑密闭性较强, 主要的室外空气进入方式就是空调的新风系统, 但是考虑到节能, 新风量占的比例是较小的, 且室外空气质量总体是优于室内的, 许多研究中甚至直接将其当做新鲜洁净空气因而在此不予考虑)
由国家质量监督检验检疫局、国家环保总局、卫生部制定的, 于2003年3月1日正式实施的我国第一部《室内空气质量标准》 (GBT 18883-2002) 知:
由气味的代表性成分出发再结合室内空气污染物的来源, 本文选出了十种代表性气体:
苯 (Benzene) 、NH3 (Ammonia) 、甲苯 (Toluene) 、三氯乙烯 (trichloroethene) 、二甲苯 (Xylene, m-) 、乙酸 (a c e t i c a c i d) 、乙烯 (e t h e n e) 、异丙醇 (isopropanol) 、环氧氯丙烷 (epichlorohydrin) 、异 (正) 丁醇 (isobutanol) 。
实验于2011年7月重庆市上清寺城市投资大厦某办公室 (上午有抽烟, 午饭后至测试完成这段时间均未吸烟) , 面积52·, 对房间喷洒微生物喷剂, 喷洒量52*0.3=15.6ml
现象及其分析:原本苯超标3.64倍, 二甲苯、甲苯超标2倍, 氨气超标7倍;治理后, 效果最佳时, 苯超标3倍, 二甲苯达标, 甲苯超标1.5倍, 氨气超标5倍, 均有下降。15min后所有气体成分都有明显下降, 在15~45min内相继降至低点, 最小降幅25%, 最大的降幅高达73.81%, 百分之五十的气体达到了降幅50%及以上, 平均降幅45.61%。由趋势图分析, 五种气体震荡比较剧烈, 另外五种小幅震荡。其整体趋势是先快速降低后缓慢回升, 尤其是在五种震荡较剧烈的气体中这一趋势非常明显。其作用时间0min~75min (120min) 。
而这五种气体是很有代表性的, 小幅震荡的五种气体为:苯 (B e n z e n e) 、N H 3 (A m m o n i a) 、甲苯 (T o l u e n e) 、三氯乙烯 (trichloroethene) 、二甲苯 (Xylene, m-) , 均为选取的跟装修建材相关的气体, 这些气体波动小, 较可能是因为这些气体是均匀充斥于整个建筑空间的, 分布最广最均匀, 但其平均降幅仍达到38.71%, 从一定程度上显示喷剂是起了一定作用, 特别是对于氨气、三氯乙烯、和苯效果比较明显, 但是由于整个建筑空气的循环而使得这一论据不够充分。此外可推论另外五种气体有如此巨幅波动也及可能是因为建筑内气体自身流动造成的。
从作用时间上不难发现在105min~160min这个时间段里, 房间内空气陆续, 到最后几乎全部恢复到原来的水平, 造成此现象的主要原因是本实验只对一间办公室进行了喷雾, 而集中空调系统的特点是空气在整个大楼各个房间内不断循环。
以该办公室为例:办公室气体体积=50*2.7=135m·, 回风口两个总面积=2* (1.5*0.4) =1.2·, 回风风速1.3m/s。理想情况下, 活塞式运动, 排除原有的空气用时t=135/ (1.2*1.3) =86.54min。考虑到气体流动的多样性, 86~172min后气体将被重新替换, 与实验结果吻合。这一点也使得本文对于是否是喷剂对空气产生了治理作用还是房间本身空气流动造成的各项浓度下降震荡产生了一定的质疑。但考虑到这个房间在未喷洒前一直保持初始浓度上下波动, 其实也侧面佐证了喷剂是起到除臭、净化效果的。
这些数据仍有一定的误差, 误差来源:室内人员活动、其他房间对该房间空气质量影响 (导致数据震荡严重) 、仪器精度、测试不同时性 (仪器所限, 一次只能测试一种气体, 按十种气体算一组要测试5~8min) 。但是尽管有这种种干扰因素, 但是其整体趋势能看出该喷剂对于室内空气品质的改善是有一定作用的。
现象及其分析:苯、二甲苯、甲苯三者浓度数值与增降幅度几乎一致。整体变化幅度一小时内较陡, 之后趋于平缓。降幅比集中空调时更大, 且下降趋势更持久。与集中空调系统中的变化趋势相比最大的区别是没有了大幅的震荡且无回升阶段, 原因主要是因为抽烟使得空气恶化, 各项指标上升, 喷剂或者自然消散作用的作用时间更长, 不受外外来气流搅动、干扰。
从气味特征为主的五种物质下降幅度来看:
喷喷剂后降幅由原来的60~65%提升了百分之13~22个百分点, 效果较显著。
从总体降幅来看:喷喷剂的见效速度更快, 降幅更猛。
至此, 本文已经可以论证微生物喷剂对于气味除去效果较佳, 对于建材散发出来的污染气体略有效果, 但不明显。
现象及分析:15min后所有气体成分都有明显下降, 在15~45min内相继降至低点, 最小降幅45%, 最大的降幅高达68.42%, 百分之八十的气体降幅达到50%及以上, 平均降幅54.74%。与集中空调的数据相比两者有极大的相似度, 同时不难发现如果对整个空调系统运行的每个房间都进行喷洒, 微生物浓度就会在整个空间都较均匀, 反应在本例中就是五种气体震荡比较剧烈, 另外五种小幅震荡。其整体趋势是先快速降低后缓慢回升, 尤其是在五种震荡较剧烈的气体中这一趋势非常明显。其作用时间0min~75min (120min) 。
而这五种气体是很有代表性的, 小幅震荡的五种气体为:苯 (Benzene) 、NH3 (Ammonia) 、甲苯 (Toluene) 、三氯乙烯 (trichloroethene) 、二甲苯 (Xylene, m-) , 均为选取的跟装修建材相关的气体, 这些气体波动小很可能是因为这些气体是均匀充斥于整个建筑空间的, 分布最广最均匀, 但其平均降幅仍达到38.71%, 从一定程度上显示喷剂是起了一定作用, 特别是对于氨气、三氯乙烯、和苯效果比较明显, 但是由于整个建筑空气的循环而使得这一论据不够充分。由此可知另外五种气体有如此巨幅波动也可能是因为建筑内气体自身流动造成的。
本文还从主观方面进行了调查, 方式为主观问卷 (六人:每隔一会进入办公室填写主观问卷调查表) , 问卷结果见左图, 由图可知人们对于室内气味的感觉是存在一定差异的, 这与人们对于气味的敏感程度、喜恶程度、心理作用有关, 也受当时心情的影响。但即便如此, 我们仍然可以从趋势图上看出在喷洒喷剂后15min所有人都明显感觉到了气味的淡化, 空气质量的提高, EM微生物喷剂的见效时间为0min~60min (75min) 。
60min时本文还与这六个人进行了细致的交流, 多数人表示喷剂呈现蜂蜜味 (配制EM菌时有加入红糖或者蜂蜜) , 在起初喷洒时有淡淡的甜味, 十五分钟时甜味很淡同时室内本来遗留的那种味道有明显消散, 45min时如果不仔细辨别几乎闻不到什么味道了, 而此时空气虽然还能仔细辨别出味道但感觉上比喷洒前变得洁净了。
以上进一步从主观感受上旁证了喷剂的除臭、净化效果, 为了排除系统内各个房间空气流动的干扰, 使得数据更有说服力, 本文进一步对独立的空调房间进行了测试, 以进一步论证微生物喷剂的效力。
通过实验数据, 我们可以清晰直观地看到微生物除臭喷剂应用于空调房间后, 污染物浓度的变化情况, 直接说明了微生物除臭的应用效果, 问卷调查定性地说明了微生物除臭对人感觉的效果, 本文实验主要采用喷洒微生物喷剂, 在实际应用中, 这会带来诸多不便, 所以进一步有待研究微生物喷剂怎样与中央空调有机地结合起来, 本文只是指明了一个方向, 探讨了微生物除臭技术应用于空调房间净化空气的前景与可能, 为以后的微生物除臭在人居空气品质和集中空调的应用研究打下基础。
摘要：本文提出将微生物除臭技术应用于集中空调系统, 通过在实际空调房间, 利用微生物除臭喷剂, 选取代表性气体测试其浓度变化的方式, 和在实际空调室进行实验, 采取调查问卷的方式, 分别定量和定性地探讨了微生物除臭技术应用于空调房间净化空气的前景与可能, 为以后的微生物除臭在人居空气品质的研究打下基础。
关键词：微生物,除臭,集中空调系统
[1] [期刊论文]《科学大观园》-2005, (5)
[2] 沈晋明.室内污染物与空气品质评价.通风除尘, 1995, (4) :10-13
[3] 秦涛.浅谈除臭技术在空调产品中的应用.洁净与空调技术.2001, (1)
[3] (日) 比嘉照夫.拯救地球大变革[M].冯玉润译.北京:中国农业大学出版社, 1992.
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