基于随机理论的住宅室内环境健康风险评价及模拟方法研究

摘要

室内环境与人类生活有着密切的关系，城市居住者每天约有90％以上的时间是在各种室内环境中度过的，而在住宅室内环境中停留时间又占到了整个室内环境的50％以上。因此，住宅室内环境空气质量将直接影响居住者的身体健康与安全。如何评价住宅室内环境健康风险，进而创造一个舒适、安全的住宅室内环境将对居住者的健康产生深远的影响。 传统的住宅室内环境健康风险评价采用确定的单值点评价方法，计算太简单使结果偏离目标值且不能提供定量的概率分布信息等缺点，因此会影响评价结果的准确性。为此，本文在确定性风险评价模型基础上对模型相关参数进行了优化设计和改进，提出了一种基于随机理论的住宅健康风险评价新方法。该新方法充分考虑了评价过程中的不确定性因素。采用蒙特卡罗模拟和电子采样算法对新方法中含有多参数的不确定性住宅健康风险评价模型进行计算，计算结果显示新方法能克服传统的单值点风险评价的缺点，使室内健康风险评价更具有实用价值。 本文首先重点阐述了国内外室内空气质量评价、室内环境健康风险定性与定量评价等研究的进展情况。作者发现，研究者对室内环境健康风险评价只是停留在简单的确定性风险计算基础上，对不确定性健康风险研究较少。另一方面，研究者对住宅这一特殊的室内环境健康风险的评价和研究很少，而系统的研究更为少见。 其次，作者以城市家庭住宅为主要研究对象，通过现场测试和设计内容全面的现场问卷调查表进行问卷调查，获得了不同职业的人员在不同室内环境的停留时间、居住者在住宅不同功能房间的停留时间和不同功能房间污染物浓度数据。并采用统计理论和工具对这些数据进行统计分析发现：住宅是人们停留时间最长的室内环境，居住者在不同功能房间的停留时间的差异和污染物浓度在不同功能房间的变化。 再次，本文通过获得的统计数据重点研究了风险评价过程中不确定性因素的定量影响。作者以随机理论为基础，通过对住宅健康风险评价模型参数的优化设计，建立了一种基于随机理论的住宅健康风险评价新方法。利用该方法计算了住宅室内环境中甲醛、苯污染物浓度对居住者健康风险影响的分布情况，从而证实了基于新方法的住宅不同功能房间健康风险评价方案的优越性。 最后，作者通过灵敏度分析得出了新方法评价模型中参数对模型输出结果的影响程度，得出了起决定作用的模型参数，并结合对评价结果的分析，得出了相关住宅健康风险管理策略，同时，提出了住宅健康风险管理与控制应该关注的重点方面。本文研究结果为住宅健康风险管理者在管理、控制、决策、政策等方面提供了新的理论和方法，从而达到减少居住者的健康风险、指导人们健康生活的目的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2室内环境健康风险评价目的和意义

1.3住宅室内环境健康风险评价的研究现状

1.3.1国外的进展和动态

1.3.2国内的进展和动态

1.4论文的主要工作

第2章室内空气品质及健康风险评价方法

2.1概述

2.2室内空气品质评价方法

2.2.1主观评价方法

2.2.2客观评价方法

2.2.3综合评价方法

2.3室内环境健康风险评价

2.3.1暴露评价概念的内涵

2.3.2暴露评价方法

2.4住宅健康风险不确定性评价

2.5本章小结

第3章住宅健康风险评价相关调查与分析

3.1概述

3.2住宅室内空气中主要致癌污染物

3.2.1甲醛的相关研究

3.2.2苯的相关研究

3.3住宅室内空气品质相关调查

3.3.1测试地点

3.3.2调查方法

3.3.3调查数据统计

3.4不同职业、不同室内环境停留时间问卷调查

3.4.1研究背景

3.4.2问卷调查目的与任务

3.4.3问卷调查表设计

3.4.4长沙居民生活时间问卷调查

3.4.5调查结果分析及结论

3.5住宅不同房间停留时间问卷调查

3.5.1研究背景

3.5.2问卷调查的目的与任务

3.5.3问卷调查表设计

3.5.4调查结果统计

3.5.5调查结果分析及结论

3.6现场检测数据统计与分析

3.6.1现场检测数据统计

3.6.2现场检测数据分析及结论

3.7本章小结

第4章不确定性健康风险评价方法研究

4.1概述

4.2不确定性理论

4.2.1随机数学方法

4.2.2模糊数学方法

4.2.3灰色系统方法

4.3健康风险评价方法中的不确定性研究

4.3.1确定性风险评价分析方法与不确定性风险评价方法

4.3.2健康风险评价方法中的不确定性研究现状

4.3.3不确定性健康风险评价程序

4.4住宅健康风险评价中的不确定性研究

4.4.1住宅健康风险评价不确定性的来源

4.4.2评价模型参数的不确定性(U)与变异性(V)

4.4.3方案-模型-参数不确定性分析

4.5基于随机理论的住宅健康风险评价研究

4.5.1基于随机理论的健康风险评价方法

4.5.2基于新方法的住宅健康评价方案设计

4.5.3基于新方法的评价模型及模型参数设计

4.6本章小结

第5章基于随机理论的健康风险模拟

5.1概述

5.2蒙特卡罗方法

5.2.1蒙特卡罗方法的基本思想和一般过程

5.2.2蒙特卡罗方法在风险评价中的应用

5.3 CRYSTALL BALL风险模拟软件介绍

5.3.1计算机仿真及其必要性

5.3.2仿真软件及其应用

5.4不同功能房间风险模拟仿真

5.4.1住宅不同功能房间健康风险模拟设计

5.4.2男性居住者在住宅中的致癌风险分析

5.4.3女性居住者在住宅中的致癌风险分析

5.4.4男性居住者在各功能房间致癌风险分析

5.4.5女性居住者在各功能房间致癌风险分析

5.5代表功能房间风险模拟与比较

5.5.1代表功能房间健康风险计算模型设计

5.5.2代表功能房间健康风险分析与比较

5.6不同功能房间住宅健康风险模型参数灵敏度分析

5.6.1男性居住者住宅健康风险模型参数灵敏度分析

5.6.2女性居住者住宅健康风险模型参数灵敏度分析

5.7不确定性风险模拟与传统单值点风险评价比较

5.7.1男性各功能房间甲醛致癌风险与传统单值点评价结果比较

5.7.2男性各功能房间苯致癌风险与传统单值点评价结果比较

5.7.3女性各功能房间甲醛致癌风险与传统单值点评价结果比较

5.7.4女性各功能房间苯致癌风险与传统单值点评价结果比较

5.8二维蒙特卡罗

5.9住宅健康风险不确定参数与变异性参数分析

5.9.1男性成年人甲醛风险评价中的不确定性与变异性参数分析

5.9.2女性成年人甲醛风险评价中的不确定性与变异性参数分析

5.9.3男性成年人苯风险评价中的不确定性与变异性参数分析

5.9.4女性成年人苯风险评价中的不确定性与变异性参数分析

5.10分析与讨论

5.11本章小结

第6章住宅健康的风险管理

6.1概述

6.2风险管理

6.3健康风险管理

6.4住宅健康风险管理研究

6.4.1住宅风险管理应该以科学的风险评价结果为基础

6.4.2住宅健康风险管理应该以保护人们的身体健康为目标

6.4.3住宅健康风险管理应该以风险交流为重要手段

6.5本章小结

结论

参考文献

致谢

附录