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室内空气品质评价方法
室内空气品质评价
建筑的宗旨不仅是为室内人员提供安全、健康、舒适的环境，而且还应使室内工作人员的工作效率提高。
室内空气品质评价是人们认识室内环境的一种科学方法，它是随着人们对室内环境重要性的认识的不断加深而推出的新概念。
进行
室内空气品质评价的目的就是要保证造就一个人类早已适应的良好环境，而不是
创造一个“舒适”的环境要人去适应。
而室内空气品质所涉及的是室内低度污染，评价室内品质并不是一个简单的合格不合格的问题，而是一个满意的程度。
因此用一般的卫生检疫方法是无法评价的，也不可能揭示出室内空气品质中存在的问题。
由于各国国情、生活背景不同，室内污染特点也各不一样，人们对室内环境的反应、感觉和接受也有差异。
所以不能直接套用国外的评价方法。
我们已逐步开始建立既符合国际通用模式又符合我国国情的科学方法，从而得出真正有用的数据，对室内空气品质做出公正权威的评价，以便有效发现和解决目前存在的问题。
室内空气品质评价一般分为现状评价和影响评价，目前一般采用量化监测和
主观调查相结合的手段。
鉴于此，本文将对室内空气品质的评价方法进行较全面的综述，总结出广大研究人员取得的研究成果，同时也介绍了本文在该方面的研究进展，以期对我国室内空气品质评价方法的制定提供一定的依据。
主观评价方法
主观评价是指依靠人们在给定的环境中的自我感觉来评价室内空气中长期
低浓度污染的。
主观评价的任务
主观评价主要有两个方面工作，一是表达对环境因素的感觉；二是表述环境
对健康的影响。
本课题的主观评价首要任务是依靠人们在给定的环境中的自我感觉来评价
室内空气中长期低浓度污染。
对于感觉的研究是属于心理学的范畴，感觉不能用任何直接的方法来测量。
感觉的产生需要有适当的刺激作用，即能引起感觉器官有效反应的刺激。
对刺激物有反应的感觉系统如眼、鼻、喉、面部皮肤和其他体表共五个。
有的对累积剂量发生反应，但其反应不象味觉那样迅速和剧烈。
许多化学物质同时具有气味和刺激的特性，如甲醛，在人体引起的反应往往并非局限于某一种感觉，同时刺激眼和鼻最为常见。
两者通常不易被人们所区分，但可感知。
所有感觉信息以某种方法合成一个完整的信号，但是迄今为止还不知道这一过程是怎样进行的。
尽管如此，进行感觉效应定性方面的评价（如气味的性质）是
很方便的，能够公正、合理、科学地作出主观的判断［刘向新译.室内空气质量一有机污染物，北京：
人民卫生出版社］在长时间的接触下，嗅觉系统产生适应。
适应现象是指感觉器官在同一刺激持续作用下，敏感性发生变化的现象。
整个过程中刺激物的性质、强度没有变化，但由于连续或重复刺激，使感觉器官的敏感性发生暂时的变化。
一般情况下，强刺激的持续作用使敏感性降低；而弱刺激的持
续作用使敏感性增强，这点在进行嗅觉测定时应予以注意。
但感觉刺激的适应现象不明显，而且有时并不存在，如二氧化碳、甲醛等一些指标或替代物。
它们可以用来估计或预测化学物质的气味或感觉刺激力，这也是我们将它们作为本课题的评价指标的另一依据。
另一任务是要求室内人员表述环境对健康的影响。
如果仅局限于探索影响机体健康的空气中有害物的闭值，大大降低了主观评价的作用。
随着大量研究的深入和发展，已发现长期低浓度污染不只是影响机体的健康，而且会引起免疫功能
的变化。
免疫反应是机体的一个重要的防护与调节机制。
由于免疫系统受损，就
会增加人的发病率，甚至有发生月中瘤的可能。
室内污染对免疫系统的不良反应往往低于其阑值，一些分子物质进入人体的长期过程，可能与某种蛋白结合成抗原，抗原刺激机体产生免疫反应，不一定会遵循剂量一反应的关系。
通常对人的免疫功能影响的表现为：
对免疫功能产生压抑作用，或者产生免疫缺损，或者改变防御机制、降低机体的抵抗力，或者产生变态反应（allergy）。
可见这些正是诱发建筑病综合症的内在因素。
大量研究证实，由于长期低浓度污染影响，也会导致神经系统的损伤，表现为行为的改变及心理功能的变化。
如易怒、头痛、疲倦、好激动等，这些也正是建筑病综合症的典必表现。
这种检测也是只能依造主观评价。
尤其是在缺乏确定某些污染物可接受性的客观评价手段时，对于可接受性的判断只能来自于公正的主观评价。
主观评价表格制定依据
感觉刺激的影响能根据自我感觉症状和不适感的程度而定。
自我感觉的表达
难于准确，为防止室内人员采用老自的评价基准和尺度而引起一些不必要的误差，需要一定的训练。
对伴随着不同反应程度而出现的感觉征兆要有一明确的定义。
按不适感的程度进行分级评估，则比较确定。
因此在实践中，有必要为受试者制定一种用数值表示不同反应程度的标准。
其中一种是评判法（或称两项选择
法），另一种是描述法（或称多项选择法），它详细规定各种征兆的分类或对于每一种反应程度的评价标准。
这将使容易产生误解的语言表达转化为可以用精确的数字来表示，是最有效的方法与措施。
受试者根据自己的感觉勾出最能描述这种感觉程度的数字。
有了这些数字的描述，才能对各种反应进行数学上的分析。
这一
组数值称为等级标度（ratingscale）。
这种方法称为可联机的直接调查（online
questionnaire）.等级标度中的级差称为绝对判断跨距（Spanofabsolutejudgement）级差定义为能感觉到的最小的刺激强度的差值。
一般人能够不混淆地处理的感觉量级不会超过七个，所以主观评价的等级标度往往根据不同的对象分为五个或七个。
如评价热环境常采用七级，评价空气品质常采用五级。
通常采用等级均分法（methodofgradeddi-chotomies）,这将易于检验，有可能仅用内在的数据以验证某个等级标度并得出各个等级的心理学宽度。
在心理学测试中，可靠性十分重要。
它是指一个测验在相同的情况下产生同样答案的可信程度。
为了能提取最大的信
息量以及取得最大的可靠度，主观评价还包摇背景调查（backgroundquestionnaire｝背景调查主要分两个部分，一部分是个人资料调查，另一部分是排他性调查。
如果室内人员反映头痛，要排除因照明、噪声和操作电脑引起的因素，并得到本人的认可，才能确定是由室内空气品质所引起。
因此光环境、声环境和电脑调查称为排他性调查。
另外要提高本课题的评价质量以及可比程度，主
观评价规范化和标准化是目前最迫切的任务［沈晋明.室内污染物与空气品质评价.通风除尘，1995;14（4）］。
为此直接引进国际通用的主观评价调查表格（questionary）。
这种表格的设计充分地反映了上述的思路，仅根据哈尔滨地区具体情作了改动。
【可以参见附录】
客观评价方法
直接用室内污染物指标来评价室内空气品质的方法，即量化监测的方法称为
客观评价。
涉及到室内空气品质的低浓度污染物太多，不可能样样都测，需要选
择具有代表性的污染物作为评价指标，来全面、公正地反映室内空气品质的动态这些指标有一氧化碳、可吸入性微粒、氮氧化物和二氧化硫、甲醛、温度、相对湿度、风速、照度以及噪声等12个指标来全面、定量地反映室内环境质量，这些评价指标也可根据具体评价对象适当增减。
要进行室内空气品质的客观评价，就必须确定室内的空气品质标准。
我国在2002年11月制定了室内空气质量标准
GB/'n8883-2002,其中包括室内空气质量标准及污染物检测方法，标准中规定室内空气应无毒、无害、无异常嗅味〔中华人民共和国国家标准，室内空气质量标准GEV卫8883-2002］。
现将国内外一些较为成熟的综合和单项的室内空气（环
境）品质客观评价方法以及评价指标做详细介绍。
1.综合指数法【桑稳娇，杨松等室内空气品质评价方法安全与环境工程200411（4）］
综合指数法属于客观评价法，是指直接用室内污染物浓度指标来评价室内空气品质。
室内环境中涉及到室内空气品质的低浓度污染物太多，不可能样样都测
出，需要选择有代表性的污染物作为评价指标。
这些代表性污染物必须是稳定的、长期存在的，容易测到的，且测试成本低廉。
我国室内烟雾污染的评价指标有一氧化碳、可吸入性颗粒、氮氧化物和二氧化硫，除此之外，二氧化碳、氨气、硫化氢等可作为室内人的生物散发物的污染程度的评价指标，还可作为反应室内通
风情况的评价指标。
甲醛浓度是评价建筑材料有机性挥发物对室内空气污染的主要指标。
另外，室内细菌总数可作为室内空气细菌学的评价指标，它可反应室内人员密度、活动强度和通风状况。
还有臭氧、尼古丁、温度、相对湿度、风速、
具体评价对象还可根
视觉环境、听觉环境
然后整理、分析和归
照度、悬浮粒子等都可作为室内空气品质的基本评价指标。
据环境不同适当增减评价指标。
评价指标数据只能在处于舒适范围内的排除了热环境、以及人体工效活动环境因子的干扰的背景测定指标中选取,纳成指数值以表征环境质量现状。
其中分指数定义为污染物浓度GC与指标上限
值§5之比，6可采用现有规范标准中的指标数据，其倒数看作其权重系数，形
象地表示了某个污染物浓度与其标准上限值之间的距离【沈晋明室内空气品质的
评价暖通空调，1997,27（4）:
22-25］。
由分指数有机组合而成的评价指数能够综合反应室内空气品质的优劣。
借用算术平均指数及综合指数作为主要评价指数，算术叠加指数作辅助评价指数。
各种评价指数如下：
（1）算术叠加指数P:
它表示各个分指数叠加值。
（2）综合平均指数Q:
它代表各个分指数的算术平均值。
Ci
Si
（3）综合指数I:
它适当兼顾最高分指数和平均分指数
以上个分指数可以较为全面地反映出室内地平均污染水平和各种污染物之间地污染程度上地差异，并可确定出室内主要污染物。
由于室内环境中的污染物浓度很低，短期内对人体健康不会有明显作用般将室内空气品质分为五个等级，所对应的综合指数如下表所示：
表1
Table1TheclassifitionofIAQ
综合指数
室内空气品质等级
等级评语
<0.49
I
清洁
0.50-0.99
R
未污染
1.00-1.49
m
轻污染
1.50-1.99
IV
中污染
>2.00
V
重污染
综合指数法可以确定室内主要污染物及其水平，评定室内空气品质的等级,
并可针对评价过程中发现的问题，提出整改对策。
2.EEI当量评价指标【耿世彬.室内空气品质及相关研究「J].建筑热能通风空调，2001
（2）【
EEI是评价室内环境的综合指标。
由于室内环境的一些因素也会影响到人们对IAQ的反映。
所以有人觉得用综合性更强、结合IAQ指标的室内环境综合指
标EEI作为评价IAQ的综合指标更具合理性。
最佳的室内环境并非是由一个环境参数和某个确定的设计或控制点决定的。
举例来说，最狭义的IAQ意味着房
问空间空气免受烟、灰尘和化学物质污染的程度。
稍为广义地说，它包括空气温度、湿度和空气流速，而热环境这一词还需包括视觉因素，如亮度、色彩、空间感。
另一方面，允许水平的IAQ还取决于暴露时间的长短，个人生理条件及经济观点。
从实用的观点来看，最佳的环境取决于IAQ推荐值或允许范围的客观
标准加上届住者的期望或者说主观看法，下限称之为节能允许值或推荐值，上限是IAQ所能达到的极限。
3.室内空气品质的模糊评价【室内空气品质的模糊综性合评价初春玲，曹叔维等建筑热能通风空调1999（3）
模糊综合评判通俗地讲，就是对需要评判的同类性质的不同对象作出符合人体大脑思维的一种比较判断方法。
具体地讲，就是利用模糊数学的处理方法，综合考虑影响对象总体性能的各个指标，通过引入隶属函数同时考虑各指标在影响对象中的重要程度，经过模糊变换得到每一个被评判对象的综合、优劣度。
2.1.各单项指标的隶属函数的构造
由独立同分布情形下的中心极限定理【潘承毅，何迎军编著.数理统计的原
理和方法.同济大学出版社，1993】可知，对于常用的数理统计量均具有渐近正态性，为此本文采用的隶属函数均取为正态分布型，由于量化时都只有上界，故
此处均采用戒上型（偏上型）的降半正态模糊分布。
其统一表达式为【王凡编著.模糊数学与工程数学.哈尔滨船舶工程学院出版
社，1988】
渐半正态模糊分布:
（k-0）
1,（x）
通过计算分别求得上述七项评价指标的模糊分布计算式为:
C02：
」i（X）=e
1x_7
co:
」2（x）=*g）2（k1-0.01210）
e*Q）x-7
5
（k3-5.20310）
1
-5（x）-上（XJ）2je-k5（x-a）
（k1-1.17110"6）
值得说明的是，上述表达式的a、k的值按下述思路确定的：
以隶属度
口（x）之0.9的x作为负荷标准要求的指标值。
由于这几项指标标准都只有上界,所以可以认为表1中的值（设为s）的隶属度为0.9;而a是N（x）主1和R（x）Y1的分解点，根据文献【王凡编著.模糊数学与工程数学.哈尔滨船舶工程学院出版社，1988】中的隶属函数图像，认为将a定为s值的70%是较为合理的。
2.2模糊评价方法总述
设评判对象集X=（x1,x2,x3…4）其中x（i=1~m）表示有m个不同的场所。
根据事物的性质，选定几种指标作为评判标准，即评判因素集合U=（U1,U2,U3…Un）,其中Uj（j=1~n）表示n个评判指标。
对各场所的室内空气
测定后有表2所小的数值。
在表中，xUj（i=1~m,j=1~n）表示对第i个场所的第j个指标的测量值。
根据所给定的隶属函数求出单因素评判结果，可得XtU的模糊关系矩阵R:
XmUt10,1],用后表示对象x对因素Uj的评价结果，则有
评判矩阵R0
1Ri1riiri2ri3ri4
rR2r2ir22r23r24
R==
…「3i「32「33「34
[Rmy[Qi「42「43「44,
表2室内空气指标测定值示例
指心、
Ui
U2
U3
Un
Xi
Xiui
Xiu2
XiU3
---
XiUn
X2
X2U
X2U2
X2U3
---
X2U4
X3
X3Ui
X3U2
X3U3
---
X3Un
■・"
---
---■
----
■■.
■■.
Xm
XmUi
XmU2
XmU3
---
XmUn
于是得到平叛空间S=（X,U,R）,在平叛空间S中，为了表达各因素的地位的
差异，令其权重分配向量A=（a,a2,a3…an）T,根据模糊矩阵合成运算，可计算
得处评判指数Me
0
’iii「i2「i3「i4”
Qi'
，'Mei'
「2i「22「23「24
a2
Me2
Me=RA=
•
—
「3i「32「33「34
a3
Me3
\「4i「42「43「44J
1a4」
再对评价对象再矩阵R重取极大和极小，分别得到Mmax和Mmin。
Mmax=（ma,marmam）T
M
min=（mii,mi2m"
令Ui=（Me,Mmax,Mmin）得到新的评价空间§=（X1,Ui,R）,Q其中Ri为
'me
mai
mii
me2
ma2
mi2
R=（Me,Mmax,Mmin）=
一,
---
■■.
mam
mim」
然后再做第二次平叛，同样为了表达各因素得地位得差异，令其权重分配
A=（a1,a2,a3）T,则有:
'me
ma1
mi1"
ra
zm1
M=RA1=
me2
ma2
mi2
•
a1
a2
三
m2
gem
mam
mim」
1a3J
其中矩阵M即为综合指标矩阵，中为室内空气品质综合指标值，根据该值
得大小即可平叛定出所衡量得室内空气品质得优略顺序。
4.相似率法
【李凡修，梅平，陈武相似率法在室内空气品质评价中的应用数理医药学杂志，
2003（5）
相似率法的原理是：
找出待评价目标的假想最优集（最优点），然后求出各待评价目标与假想最优集的相似率。
1建立指标矩阵A
设有m种待评价目标，每一评价目标有n个评价指标，
由此可组成指标矩阵A=（aj）mn
2规范指标矩阵
对指标矩阵进行无量纲化，建立规范化指标矩阵B,其计算式如下；
bj=ajma：
aij（当”为指标越小越好的指标时）ajmax-ajmin
B=（bj）mn
式中ajmax表示各评价目标的第j个指标的最大。
ajmin表示各评价目标的第j个指标的最小值。
3加权规范矩阵
n
设各指标的权重值为Wj（j=1,2，…n）,£Wj=1,则C的元素：
i1
Cij=ibW
4求加权规范化指标矩阵C中的假想最优点矩阵K
kj=Cjmax,K={kj,j=1,2,…，n）={k1*2,…口）
5计算各待评价目标与假想最优目标的相似率和排序
n:
cijkjS=^n100%i=1,2,m,
v（kj）2ji
以相似率大者为优，即对应室内空气品质最好，从而可对评价目标进行排序。
5.灰色关联评价【张桂芳，汤广发等室内空气品质的灰色综合评价湖南大学学报2001（5）1
一般的抽象系统，如社会系统、经济系统、农业系统、生态系统等都包含有多种因素，多种因素共同作用的结果决定了系统的发展态势。
我们常常希望知道在众多的因素中，哪些是主要因素，哪些是次要因素；哪些因素对系统的发展影
响大，哪些因素对系统的影响较小；哪些因素对系统的发展起推动作用需强化发展，哪些因素对系统的发展起阻碍作用需加以抑制，，。
由于统计资料十分有限，且数据灰度较大，并不一定有典型的分布规律，采用数理统计方法对这些问题进行分析往往难以奏效。
根据灰色系统理论，我们能用时间序列来表示系统行为特征量和各影响因素的发展，灰色系统理论中的灰色关联分析的基本思想是根据序列曲线的相似程度来判断其联系是否紧密。
曲线越接近，形状越相似，相应序列
之间的关联就越大，反之就越小。
序列曲线的相似程度用灰色关联度来衡量。
因
此，灰色关联分析为这类问题的解决提供了有效的途径【刘思峰，郭天榜，党耀国等灰色系统理论及其应用.北京:
科学出版社，1999:
40-41］。
（1）灰色评价模型
灰色评价模型为R=PmE,式中R=t，r2…rn］为n个区块（单元块）的综
合评价结果，ri（i=1,2,…，n）表示第i个单元块的综合评价结果；P=Ip,P2,…，R］
为m个评判因素的权重分配矩阵，其中Pk（k=1,2，…，m）表示第k个评判指标的
m
权重，且要满足Zpk=1;E为各特性指标的关联稀疏评判矩阵k1
「匕⑴-2
（1）…t
（1）1
1
（2）3
（2）…与
（2）
E=芦
彳（k）…
J1（m）々m）…-n（m）j
式中，彳（k）（i=1,H,…，n；k=1,2,…，m）为第i个区块的第k个指标值与第
k个标准指标值的关联系数。
（2）具体计算方法
a.确定标准指标集（F*）
设F*=［f/,fJ,…，fk*叱］式中£:
出=1,2:
一"）为第k个指标在诸区块中的
标准值。
构造矩阵
式中，f；（i=I,U,…，n；k=1,2，…，m）为第k个区块的第k个指标的原始数
据。
b.指标值的规范化处理
由于评判指标的物理意义不同，导致相互之间通常具有不同的量纲，而且有的数值的数量级相差悬殊，为此需对数据进行规范化处理。
c.求差序列
将经规范化处理后的标准指标集｛c[｝=[c；,c2,…，cm]作为参考数据列，将
经规范化处理后的各区块指标集匕；｝=[c1,c2,…，cm]（i=1,n,…，n）作为被比
较数据列，用下面的攻势求差序列：
v（k）=^K-cK|（i=i,n,…，nk=i,2,…，m）
d.求两级最大差与最小差
Amax=maxmaxICK-CKI；Amix=miixmkix|cK-cK。
式中^max，^mix表示所有单元块中的所有指标值与其相应标准指标值的差。
e.计算关联系数
i（k）=（%in：
=max）/（1k）「'ax）
式中，4（k）为第i各单元块第k各指标值与第k个标准指标志的关联系数
（i=1,n,…，n;k=1,2,…，m）o其中P为分辨系数，其作用在于提高关联系
数之间的差异显著性。
Pw（0,1）,一般取0.1〜0.5,通常取0.5。
f.计算关联度
根据R=P父E,则综合评判结果矩阵
m
R=kd「rn】,r=£Pk-i（k）
k4
若关联度n越大，则说明匕力与标准指标集｛C*｝越接近，即第i个单元块比其他单元块更接近与标准值。
据此，可排除各单元块的优劣次序，即关联度。
6.可拓评价方法
可拓论引进了物元的概念，为解决事物优劣评价问题提供了一种新的方法，
它把处理客观世界的矛盾问题变成处理物元之间的矛盾问题。
根据室内空气评价
指标，建立将质与量统一起来的评价多维物元模型，然后利用可拓数学的关联函
数对室内空气平治进行评价。
本文将室内空气品质划分为3个等级，即：
Noi=
舒适的；No2=较舒适的；No3=不舒适的
.确定经典域域节域
根据可拓理论，结合室内空气品质综合评价指标的经典域值，可以将其描述
为一下综合评价经典物元模型Roj,其中：
Ro表示第j级空气状况的物元模型，Noj
表示所划分的第j
级空气状况，Vojk=（k=1,2,…，n）表示空气状况属
k项指标的量值域，级各等级关于对应的特征所取数值范围
室内空气品质综合评价各指标的允许值范围，即节域所形成的物元模型:
Rp-IP,C,VP]=
C2
P表示室内空气平治等级的全体;
其中：
Rp表示室内空气品质综合评价物元模型的节域;
VPj表示P关于Cj所取的量值的范围，即P的节域。
2确定待评物元
对于待评室内空气品质P,把对待评对象所获得的数据和分析结果用物元表示:
-PC1V11
_C2V2
R=
LCnVn」
称为室内空气品质的待评物元，式中P表示待评室内空气品质，Vj为P关于Cj的
量值，即从待评室内空气品质所得到的具体数据。
3确定关联函数值
在建立理上述室内空气品质综合评价物元模型后面本文根据可拓学中的初等关联函数
及距的定义来确定各评价指标的关联函数值。
记：
P（Vj,Voj）=Vj
aojbojboj-aoj
7.
aPj+bpjbPj—3pj
Vj
j2
则可以计算出关联函数值
f-P（Vj,Voj）n
：
Oj,VjwVoj，且P（Vj,VPj）=P（Vj,VPj
-：
（Vj,Voj）
D（Vj,VPj）—"Vj,Voj）
.确定各评价指标的权重系数
.确定待评各指标等级关联度
4
Kj（P）=£%Kj（v）
j4
Vj-Vq
j=（1,2,
6确定待评室内空气P关于等级j的关联度
若
Kjo（P）=maKjP（）j0•（1,2,3）
则待评室内空气品质P属于等级j。
（j=1,2,3,4）
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