三星AX7000空气净化器使用效果真实测试

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        很多用户认为使用空气净化器“只是图个心理安慰”，空气净化器在真实环境中是否有净化效果？三星联合清华大学举行了专项课题研究，，此次通过现场实际测试，一方面定量了解所选择场所室内外空气中颗粒物的污染状况，包括颗粒物的质量浓度、颗粒物的粒径大小及其分布；另一方面可以了解空气净化器在实际室内场地的净化效果，为如何选用、使用空气净化器预防大气颗粒物污染提供数据支持。

        本项目选用三星AX7000净化器开展现场测试，第一期选择幼儿园教室作为验证场所，考察净化器摆放对教室中颗粒物质量浓度、粒径分布以及微生物的影响。选择幼儿园的两个教室，其中一个教室摆放空气净化器1台，另一个教室未摆放空气净化器，每个教室的长宽高为8×6.5×3.3m，教室面积为52平房，房间有效体积为171.6立方。

一、颗粒物日均浓度及净化效果

1.实验方法及器材

    ●检测依据： HJ/T167-2004《室内环境空气质量检测技术规范附录J室内空气中可吸入颗粒物的测定方法》。

    ●仪器和材料：KDB-120综合大气采样器、玻璃纤维滤膜、镊子。

    ●检测地点：摆放净化器教室、未摆放净化器教室、室外。

    ●检测时间：5月29日19:00-5月30日13:00共18小时。

2.检测结果与分析

    PM2.5质量浓度日均值检测结果如表1所示，表1中同时给出了《环境空气质量标准（GB3095-2012）》中PM2.5的日均值标准限值。图1对比了室外、未摆放空气净化器教室内、摆放空气净化器教室内空气中日均PM2.5浓度。

    室外大气日均PM2.5质量浓度达到108.9μg/m3，远远超过超出《环境空气质量标准（GB3095-2012）》中规定的二级标准限值-75μg/m3；未摆放净化器教室日均PM2.5质量浓度为47.3μg/m3，虽然低于二级标准限值，但仍显著高于一级标准限值-35μg/m3，比室外低56.6%；而摆放净化器的教室空气中日均PM2.5未超过一级标准限值，比未摆放净化器的教室低69.8%。

    同时检测了PM10日均浓度，室外为147.7μg/m3，虽然未达到《环境空气质量标准（GB3095-2012）》中规定的二级标准限值-150μg/m3，但已经接近该限值，且远远高于一级标准限值-75μg/m3；而摆放净化器的教室PM10日均浓度仅为25.6μg/m3，比室外低82.7%。

二、颗粒物瞬时浓度及净化效果

1.实验方法及器材

为了解PM10和PM2.5瞬时值的变化，采用光散射法对不同点位PM10和PM2.5的质量浓度进行检测。

●检测依据：GB/T18204.2-2014《公共场所卫生检验方法第2部分化学污染物》6 细颗粒物 PM2.5

●仪器和材料：TSI8530粉尘仪、PM10和PM2.5切割器。

●检测地点：摆放净化器教室、未摆放净化器教室、室外。

    在每个教室设置的点位为教室的左上、左下、中、右上、右下（以讲台为基准），点位布置图见图2，每个点位每隔2min测定一次，共测定3次

测试环境

2. 检测结果与分析

        图3、图4给出了室外、未摆放净化器教室、摆放净化器教室所测定的PM10和PM2.5瞬时值情况。

        《环境空气质量标准（GB3095-2012）》中规定PM10的二级标准限值为150μg/m3，一级标准限值为50μg/m3，室外PM10瞬时质量浓度平均值为99.3μg/m3，最小值99.3μg/m3，均未超出二级标准限值，但均超出一级标准限值，未摆放净化器的教室平均值为72.0μg/m3，比室外低27.5%，说明即使关闭窗户后，室外70%以上的大气颗粒物仍然渗透到室内；而摆放净化器教室的PM10远远低于一级限值，平均值为11.4μg/m3，比未放摆放净化器的教室低84.2 %，比室外低88.5%。

        所有PM2.5瞬时值均未超出《环境空气质量标准（GB3095-2012）》的二级标准限--75μg/m3，但是室外的最大值接近该限值，为72.4μg/m3；未摆放净化器的教室PM2.5超过《环境空气质量标准（GB3095-2012）》的一级标准限值--35μg/m3，其最小值为45.7μg/m3，超出标准限值30.6%，而平均值比室外低32.1%，同样说明关闭门窗只能部分阻挡室外大气中的颗粒物进入到室内，仍有近70%的颗粒物渗透到室内；摆放净化器的教室平均值为6.5μg/m3，远远低于一级标准限值，比未摆放净化器的教室低85.9%，比室外低90.4%，最大值为7.9μg/m3，比一级标准限值低77.4%，比未摆放净化器的教室低83.4%，比室外低89.1%。

图3PM10瞬时值对比图

图4PM2.5瞬时值对比图

        上述检测结果表明，PM10和PM2.5在摆放净化器教室的瞬时质量浓度要明显低于室外和未摆放净化器教室，该净化器对室内环境中细颗粒物的净化效果非常明显，且能保证室内颗粒物的浓度符合一级标准限值。

        由检测结果推测窗户的渗透性，从图5中可以看出，在无净化器教室距离窗户不同位置测定PM10的质量浓度，随着距离的增加，PM10的质量浓度降低，说明窗户有一定渗透性。但是在摆放净化器的教室，随距离增加，PM10的质量浓度没有规律性变化。

图5  窗户渗透性

三、空气中颗粒物的粒径分布及其净化效果

1.实验方法及器材

    ●检测依据：GB/T18204.2-2014《公共场所卫生检验方法第2部分化学污染物》6 细颗粒物 PM2.5

    ●仪器和材料：TSI9306-V离子计数器。

    ●检测地点：摆放净化器教室、未摆放净化器教室、室外。

    在每个教室设置的点位为教室的左上、左下、中、右上、右下（以讲台为基准），点位布置图见图2，每个点位每隔1min测定一次，共测定3次。

2.检测结果与分析

        TSI9306-V粒子计数器测定的粒径范围为0.3-10μm，分别测定0.3、0.5、1.0 、2.5 、5.0、10μm的粒子个数。不同粒径的个数见图6，不同粒子粒径的个数相差甚远，小粒径的粒子数远高于大粒径的粒子数，0.3μm的粒子个数高达108，10μm的粒子个数均在105的数量级，可见在室内外环境中的粒子数非常之高。

        图7为不同粒径粒子个数相对于室外大气颗粒物为基准的去除效率图，摆放净化器教室相对于室外降低最多的为0.5μm的粒子，降低了90.3%，其剩余的粒子数仅为室外的9.7%；降低最少的为0.3μm的粒子，降低了72.4%，其剩余的粒子数为室外的27.6%；其它粒径的粒子比室外的粒子个数降低了80%左右。

图6室内外空气中颗粒物粒径分布图

图7不同粒径颗粒物的净化效果图

四、净化器净化速率检测

        净化器净化速率实验考察当室内和室外粒子的质量浓度相当时，关闭门窗，打开净化器，观察室内粒子质量浓度随时间的变化规律。由于时间关系，仅测定了PM10随时间的变化规律。

1.实验方法及器材

    ● 检测依据：GB/T18204.2-2014《公共场所卫生检验方法第2部分化学污染物》6 细颗粒物 PM2.5

    ●仪器和材料：TSI8530粉尘仪。

    ●检测地点：摆放净化器教室的中央。

2.检测结果与分析

        在测定摆放净化器教室内的空气质量前，先测定了室外空气中PM10的质量浓度，室外PM10的质量浓度平均值为73.5μg/m3。将摆放净化器教室的门窗打开，关闭净化器，从图8可看出，开启门窗后，室内颗粒物的浓度迅速上升，在16min-24min教室内的PM10质量浓度基本达到平衡，16-24minPM10质量浓度的平均值为73.1μg/m3，说明房间门窗开启20min左右后室内的颗粒物浓度即与室外的PM10质量浓度相当。

        此后关闭门窗，在24min时打开净化器为“自动模式”的工作状态，可以看出打开净化器后教室中PM10的质量浓度快速下降，到35min，即打开净化器11min内从76.5μg/m3降至48.0μg/m3，降低了37.3%；到46min时，即打开净化器22min后，颗粒物浓度进一步降低到37.5μg/m3，比开净化器前降低了48.9%，但是此后降低较慢，因此认为在打开净化器22min后基本达到平衡。增加检测时间仍然会有降低效果，但是净化速度减慢。

        由以上结果可知，教室门窗开启20min左右，室内外空气颗粒物基本一致；而关闭门窗后，开启净化器20min左右，在净化器自动模式下即能取得较好的净化效果；如想要达到较高的净化效率，可以选用净化器更大的风量，或者延长净化器运行时间，以达到更好的空气质量。

五、颗粒物形貌分析

        利用扫描电镜（SEM）观察了捕集的PM10和PM2.5的形貌，图9为PM10放大1000倍的照片。从图中可以看到颗粒物种类繁多，有规则形状的，也有不规则形状的颗粒物。由于PM2.5滤膜上捕集的颗粒物较少，因此将较少的颗粒物放大，图10为PM2.5膜上几种不同形状的颗粒物。

图9PM10显微形貌

图10PM2.5显微形貌

        对典型颗粒物进行能谱分析，一了解该颗粒物所含有的主要化学成分。图11中碳元素(C)含量为57.8%，氧元素（O）含量为32.05%；对照文献，这种元素组成的颗粒可能为燃煤飞灰。图12颗粒含量较多的元素为O、Fe、Al、Na、Ni，Mg，说明该颗粒物吸附了比较多种类的金属离子。图13中含量较多的为C、O、Na、Mg、K、Ca、Si，该颗粒物呈蓬松状，较为粗壮，在颗粒物中含量较多，对照文献这种颗粒物可能为烟尘集合体，由于烟尘集合体在大气中发生“吸湿”、“碰并”等作用，导致其形貌发生变化，使得其形态呈现多样性。

图11  规则状颗粒物

图12不规则状颗粒物

图13不规则状颗粒物

六、室内外空气中细菌总数及净化效果

1.实验方法及器材

    ● 检测依据：GB/T 18204.3-2013 《公共场所卫生检验方法第3部分：空气微生物》自然沉降法

将营养琼脂平板放置在所测定点位，暴露5min，带回实验室在35-37℃的生化培养箱中培养48h，计数。

    ● 仪器和材料：SHH-200L 生化培养箱、平皿(90mm)。

    ● 检测地点：摆放净化器教室、未摆放净化器教室、室外。

在每个教室设置的点位为教室的左上、左下、中、右上、右下（以讲台为基准），点位布置图见图2。

2. 检测结果与分析

图14不同点位细菌总数测定结果

        图14为不同点位细菌总数对比图，室外的细菌总数为39CFU/皿，摆放净化器教室5个点位的平均值为3.2CFU/皿，未摆放净化器教室5个点位的平均值为3.4CFU/皿。由于幼儿园上课前和上课后均用消毒液擦拭课桌、板凳及地面，因此室内的细菌总数明显比室外低。虽然三星的净化器具有杀菌功能，但因消毒后室内空气中微生物的数量较低，因此摆放空气净化器房间的微生物只略低于和未摆放净化器教室细菌总数的平均值，未能充分反映出净化器对细菌总数的净化效果。净化器对于未采取杀菌措施的室内空间的净化效果，建议在后续研究中进一步测定。

七、甲醛净化效果

        分别在摆放净化器教室和未摆放净化器教室的中间位测定了甲醛含量，测定时间为早中晚三个时间段，在相应时段采集10L（未换算标况体积）气体，测定前和测定过程教室的门窗关闭，早上将净化器打开开始测定，图15为三个检测结果的平均值，未摆放净化器教室的平均值为0.086mg/m3，虽然其浓度略低于室内空气质量标准限值，但相比较于有些国家严格的标准，这一浓度仍然偏高，尤其是对正在生长发育阶段的幼儿。摆放净化器的教室甲醛平均浓度为0.065mg/m3，降低24.4%。

图15净化器教室、无净化器教室甲醛平均浓度

        摆放净化器教室早中晚测定的时间是：8:00，12:30，16:30，图16为摆放净化器教室甲醛浓度的变化趋势。刚打开净化器时教室内的甲醛浓度为0.072mg/m3；打开净化器4.5h，甲醛浓度为0.067mg/m3，降低6.9%；打开净化器8.5h，甲醛浓度为0.057mg/m3，比8:00时降低20.8%。与颗粒物的净化速率对比，室内甲醛的净化速率比较缓慢，这表明气态污染物的去除远比颗粒物的去除要困难。为了取得更好的甲醛去除效果，建议将净化器保持在常开状态。 

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