民用建筑室内氨污染、对人体健康影响及其光催化净化研究

摘要

针对冬季施工过程中由于混凝土墙体中添加含尿素防冻剂导致的室内氨污染问题,该论文展开氨的释放规律,对人体健康的影响及其纳米二氧化钛光催化净化三方面的研究.为了研究室内混凝土墙体中氨的释放规律,该论文首次提出并采用比例配置法并在环境舱内模拟研究了随着温度(T)、相对湿度(RH)和空气交换率(AER)变化墙体试块中氨的释放规律,并与现场实验结果进行对比分析.研究发现:T和RH一定,随着AER的增大,舱内氨平衡浓度下降,氨挥发速率和完全释放时间呈现出一定的规律性;AER和RH一定,舱内氨平衡浓度和挥发速率随T升高而变大,完全释放时间减小;与AER和T相比,RH对氨释放的影响有限;通过与现场通风实验和浓度监测结果比较,考虑到室内墙体老化时间等因素,环境舱模拟实验与实际住宅测试得到的结论基本一致.在一般的情况下,使用含尿素防冻剂的住宅,其墙体中氨释放完全大约需要10~32年.为了探讨室内氨污染对人体的健康影响,该论文根据成人和儿童对氨的暴露水平,计算了人体对氨的暴露量和潜在剂量,日均暴露剂量率和氨对人体的健康风险度.结果表明,对于生活在墙体中含尿素防冻剂的住宅中的成人和儿童来说,人体对氨的暴露量和潜在剂量随着季节的变化而变化,而且无论冬季还是夏季,成人的人潜在剂量都大于儿童,然而,日均暴露剂量率则相反;居住在混凝土墙体中含有防冻剂的住宅内的成人和儿童,氨对人体健康的影响都存在一定的危险度,而生活在没有氨污染的室内的成人和儿童不存在危险度.为了净化室内空气中的氨,该论文制备了纳米二氧化钛(TiO<,2>)水分散液,并将其负载于铝箔表面形成了纳米TiO<,2>的光催化膜材料,并用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行了表征.采用自行设计的光催化反应器,对模拟室内混凝土释放的氨进行了光催化净化研究.分别考察了提拉次数、进气流量、进气浓度以及相对湿度(RH)等因素对净化效果的影响.结果表明,所制备的以铝箔为载体的纳米TiO<,2>膜在波长为365.5nm紫外光照射下对氨具有良好的净化作用,适当增加提拉次数有利于提高氨的平衡去除率;进气流量和进气浓度的增大不利于氨平衡去除率的提高;相对湿度对氨平衡去除率的影响不明显,而对于平衡时间则有较明显的影响.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1背景

1.2国内外室内氨污染研究现状

1.2.1国内室内氨污染研究现状

1.2.2国外室内氨污染研究现状

1.3主要内容及意义

第二章 应用比例配置法研究混凝土墙体中氨的释放规律

2.1比例配置法基本原理

2.2实验方法

2.2.1墙体试块的制备

2.2.2实际室内混凝土墙体参数的计算

2.2.3墙体试块的制备尺寸计算

2.2.4墙体试块中尿素含量的计算

2.2.5墙体试块所有尿素转化为氨量的计算

2.2.6墙体试块的实际制备

2.3实验装置和仪器

2.3.1实验装置

2.3.2仪器与试剂

2.4实验步骤

2.4.1采样与分析方法

2.4.2环境舱操作步骤

2.5计算方法

2.6质量保证和质量控制

2.6.1墙体试块制备、储运过程

2.6.2实验仪器和环境舱

2.6.3采样和分析过程

2.6.4数据处理的质量保证(QA)和质量控制(QC)

2.7 RH、AER和T对氨释放影响的实验

2.7.1湿度影响氨释放的实验

2.7.2 AER影响氨释放的实验

2.7.3 T影响氨释放的实验

2.8换风机控制室内氨浓度实验

2.8.1风机实验实验数据

2.8.2实验结果分析

2.9室内氨浓度检测

2.9.1检测目的

2.9.2检测对象

2.9.3测试项目

2.9.4采样过程

2.9.5分析方法

2.9.6结果和分析

本章小结

本章讨论

第三章 室内氨污染对人体健康风险探讨

3.1引言

3.2氨对人体健康危害的识别

3.1.1死亡

3.1.2身体效应

3.1.3免疫学效应

3.1.4神经学效应

3.1.5致癌效应

3.3室内氨对人体的暴露量与剂量计算

3.3.1计算方法

3.3.2室内、外空气中氨浓度的测定

3.3.3人体活动模式与呼吸速率

3.4人体对氨的暴露量和潜在剂量

3.5成人和儿童的日均暴露剂量率的计算

3.6氨对人体健康影响的参考剂量

3.7危险度特征分析

本章小结

本章讨论

第四章 纳米二氧化钛膜材料对室内氨光催化净化研究

4.1引言

4.2纳米二氧化钛光催化反应原理

4.2.1纳米材料光催化反应原理

4.2.2纳米二氧化钛(TiO2)

4.2.3 TiO2光催化净化氨的可能机理

4.3氨光催化净化实验系统

4.3.1室内氨发生系统

4.3.2光催化反应器

4.3.3氨在线检测器

4.4室内氨光催化实验

4.4.1试剂与仪器

4.4.2 TiO2催化剂膜材料的制作

4.4.3催化剂的表征

4.4.4氨光催化净化实验步骤

4.4.5质量保证和质量控制

4.5实验结果与讨论

4.5.1催化剂TiO2的表征

4.5.2空白实验

4.5.3提拉次数对氨去除效率的影响

4.5.4进气流量对氨去除率的影响

4.5.5进气浓度对反应效率的影响

4.5.6 RH对去除率的影响

4.6氨光催化反应的动力学分析

本章小结

本章讨论

第五章 论文结论、创新之处和展望

5.1论文结论

5.2创新之处

5.3展望

参考文献

附件1 环境模拟舱实验数据

附录2 攻读硕士学位期间发表论文及申请专利

缩略语

致谢