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博士生资格考试2013年11月20日半挥发有机化合物(SVOCs)多途径、多相的人群暴露分布模型研究及应用报告人:施珊珊指导老师:赵彬教授清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience主要内容1、背景介绍2、研究内容&思路3、内容初探4、研究计划5、研究成果清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果背景介绍——什么是半挥发性有机物质(SVOCs)?根据世界卫生组织(WHO)对室内有机物的分类,SVOCs主要是指沸点在240-400℃之间的有机物质。其饱和蒸汽压较低(一般为10-9Pa-10Pa),因此吸附性较强,会附着于悬浮颗粒物及其他表面上。此外,SVOCs在室内环境中较稳定,不易降解。添加剂:阻燃剂、增塑剂日常生活用品:杀虫剂燃烧:汽车尾气、工业排放、烹饪常见来源:清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果背景介绍——SVOCs对人体造成的健康危害作者源期刊研究SVOCs结论Mumford,J.L.;He,X.;Chapman,R.S.etal.Science多环芳烃(PAHs)宣威地区女性肺癌的高致死率与在厨房中对燃烧烟煤产生的诱变有机物PAHs的呼吸暴露有显著相关性关系。Boffetta,P.;Jourenkova,N.;Gustavsson,P.CancerCauses&Control多环芳烃(PAHs)在一些工作环境中,对PAHs的较高的皮肤暴露量与皮肤癌发生风险的增加有关。Oie,L.;Hersoug,L.G.;Madsen,J.O.EnvironmentalHealthPerspectives邻苯二甲酸二乙基乙酯(DEHP)对DEHP的呼吸暴露,尤其是对颗粒相DEHP的呼吸暴露与儿童哮喘病例的增加存在相关性关系。Tickner,J.A.,Schettler,T.,Guidotti,T.,McCally,M.,Rossi,M.AmericanJournalofIndustrialMedicine邻苯二甲酸二乙基乙酯(DEHP)对DEHP的长期暴露于多重器官损伤有关,包括肝脏、呼吸系统、肾脏、肺以及心脏等。LatiniG.ClinicaChimicaActa邻苯二甲酸酯(Phthalate)对Phthalate的暴露在动物实验中被证明是致癌的,以及会对生殖系统造成损失Iwasaki,T.;Miyazaki,W.;Takeshita,A.;Kuroda,Y.;Koibuchi,N.BiochemicalandBiophysicalResearchCommunications多氯联苯(PCB)PCB被归类为内分泌干扰物,婴儿在孕期和哺乳期对PCB的暴露会导致不同器官包括中枢神经系统的畸变…………………………毒理学以及流行病学研究均表明人体对一些SVOCs的短期以及长期暴露可能会对人体造成不同程度的健康危害!人体通过不同途径对不同相的SVOCs的暴露会导致严重的健康危害,因此要对SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型展开研究!!清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果研究思路——SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型模型应用模型建立SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型研究及应用SVOCs动力学传输模型人群暴露分布模型健康效应的评价控制策略效果评价背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果研究思路——SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型模型应用模型建立SVOCs动力学传输模型人群暴露分布模型健康效应的评价控制策略效果评价室内SVOCs分相浓度计算模型的建立颗粒物在人体表面沉降速度的确定个体对SVOCs暴露模型的建立SVOCs气相颗粒相表面相呼吸暴露皮肤暴露摄入暴露SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型研究及应用背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果研究思路——SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型模型应用模型建立SVOCs动力学传输模型人群暴露分布模型健康效应的评价控制策略效果评价室内SVOCs分相浓度计算模型的建立颗粒物在人体表面沉降速度的确定个体对SVOCs暴露模型的建立住宅渗风换气次数分布的研究住宅开关窗行为模式的研究基于MonteCarlo方法的人群暴露分布模型的建立SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型研究及应用背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果研究思路——SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型模型应用模型建立SVOCs动力学传输模型人群暴露分布模型健康效应的评价控制策略效果评价室内SVOCs分相浓度计算模型的建立颗粒物在人体表面沉降速度的确定个体对SVOCs暴露模型的建立住宅渗风换气次数分布的研究住宅开关窗行为模式的研究基于MonteCarlo方法的暴露分布模型的建立人群风险归因危险度百分比分析潜在影响百分比分析SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型研究及应用背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果研究思路——SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型模型应用模型建立SVOCs动力学传输模型人群暴露分布模型健康效应的评价控制策略效果评价室内SVOCs分相浓度计算模型的建立颗粒物在人体表面沉降速度的确定个体对SVOCs暴露模型的建立住宅渗风换气次数分布的研究住宅开关窗行为模式的研究基于MonteCarlo方法的暴露分布模型的建立人群风险归因危险度百分比分析潜在影响百分比分析源控制途径控制SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型研究及应用模型应用模型建立SVOCs动力学传输模型人群暴露分布模型健康效应的评价控制策略效果评价室内SVOCs分相浓度计算模型的建立颗粒物在人体表面沉降速度的确定个体对SVOCs暴露模型的建立住宅渗风换气次数分布的研究住宅开关窗行为模式的研究基于MonteCarlo方法的暴露分布模型的建立人群风险归因危险度百分比分析潜在影响百分比分析源控制途径控制内容初探——室内SVOCs分相浓度计算模型的建立SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型研究及应用背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果室外SVOCs通过自然通风进入室内室外SVOCs通过渗透进入室内吸附风机气相SVOCs颗粒相SVOCs室内源室内源吸附内容初探——室内SVOCs分相浓度计算模型的建立颗粒物:穿透、沉降、再悬浮、过滤气相SVOCs:附着于悬浮颗粒物及其他表面上颗粒相SVOCs:穿透、沉降、再悬浮、过滤、与气相SVOCs发生作用清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——室内SVOCs分相浓度计算模型的建立模型建立依据:质量守恒颗粒物质量守恒室内颗粒物的变化量=室外进入室内的颗粒物-室内进入室外的颗粒物+再悬浮-沉降SVOCs质量守恒SVOCs的变化量=室外进入室内的SVOCs-室内进入室外的SVOCs清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——室内SVOCs分相浓度计算模型的建立相间分配:线性瞬态平衡模型1、分相SVOCs浓度瞬间达到平衡浓度2、分相平衡浓度间成比例关系相间分配:动态分配模型1、分相SVOCs浓度达到平衡浓度是需要时间的2、平衡时间主要由表面对流传质的速度决定清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——室内SVOCs分相浓度计算模型的建立将线性瞬态模型和动态分配模型的计算结果与文献中的实验结果进行对比,动态分配模型比线性瞬态平衡模型更符合气相和颗粒相SVOCs之间的相互作用关系!线性瞬态模型和动态分配模型计算室内SVOCs分相浓度存在很大差异,而线性瞬态模型和动态分配模型计算室内SVOCs气载浓度(气相浓度和颗粒相浓度之和)差异较小。该研究相关论文已发表在AtmosphericEnvironment和AerosolScienceandTechnology上模型应用模型建立SVOCs动力学传输模型人群暴露分布模型健康效应的评价控制策略效果评价室内SVOCs分相浓度计算模型的建立颗粒物在人体表面沉降速度的确定个体对SVOCs暴露模型的建立住宅渗风换气次数分布的研究住宅开关窗行为模式的研究基于MonteCarlo方法的暴露分布模型的建立人群风险归因危险度百分比分析潜在影响百分比分析源控制途径控制内容初探——颗粒物在人体表面沉降速度的确定SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型研究及应用背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——颗粒物在人体表面沉降速度的确定背景:1、许多常见的SVOCs由于饱和蒸汽压较低,故主要存在于颗粒相中;2、颗粒沉降造成的污染物的皮肤暴露鲜少有人研究;3、颗粒物在人体表面沉降速度是定量确定颗粒沉降造成的皮肤暴露的重要参数。不同!皮肤表面的特性与一般室内表面存在着很大的区别。颗粒在一般表面,如家具以及墙面的沉降颗粒物在人体表面的沉降清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——颗粒物在人体表面沉降速度的确定颗粒物在具有人体皮肤性质的平面上的沉降速度计算模型:布朗及湍流扩散重力沉降湍流泳力热泳力扩散泳力倾角(°)站姿假人表面积(m2)坐姿假人表面积(m2)00.0690.240450.0270.027600.0590.000650.0590.000700.0100.010750.1010.101800.0490.000900.9080.957920.0960.096960.1010.1011000.0490.0001050.0160.0161100.0100.0101150.0590.0001200.0590.0001400.0220.0221800.0120.124清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——颗粒物在人体表面沉降速度的确定基于假人的颗粒物在人体表面沉降速度的实验设计:均匀分布发热电阻丝的假人表面和人体表面的温度分布基本一致,考虑到人体本身会产生颗粒物,且源强度很难确定,故基于假人开展颗粒物在人体表面沉降速度的研究。步骤一:测出颗粒物在空实验舱中的沉降率,K1步骤二:测出颗粒物在有假人的实验舱中的沉降率,K2背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——颗粒物在人体表面沉降速度的确定模型预测与实验结果的对比:模型预测的典型情境下颗粒物在人体表面的沉降速度:该研究相关论文已发表在AerosolScienceandTechnology上模型应用模型建立SVOCs动力学传输模型人群暴露分布模型健康效应的评价控制策略效果评价室内SVOCs分相浓度计算模型的建立颗粒物在人体表面沉降速度的确定个体对SVOCs暴露模型的建立住宅渗风换气次数分布的研究住宅开关窗行为模式的研究基于MonteCarlo方法的暴露分布模型的建立人群风险归因危险度百分比分析潜在影响百分比分析源控制途径控制内容初探——个体对气载相SVOCs暴露模型的初步建立SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型研究及应用背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果室内SVOCs浓度的确定:内容初探——个体对气载相SVOCs暴露模型的初步建立暴露参数的确定:暴露模型的建立:呼吸速率(m3/d)AgesTotalMaleFemale0~35.65.35.93~149.710.29.115~6412.813.811.7>6411.512.410.7Average12.713.611.6室外暴露时间(min/d)AgesTotalMaleFemale0~3120.0120.0120.03~14220.4229.8214.115~64220.4229.8214.1>64204.9216.7197.5Average218.8228.5211.9皮肤表面积(m2)AgesTotalMaleFemale0~30.4590.4680.4503~141.0981.1051.09015~641.6831.7731.586>641.6221.7141.540Average1.6831.7751.585体重(kg)AgesTotalMaleFemale0~312.5712.9112.213~1433.9334.8032.5915~6462.4968.0456.47>6456.5060.6052.84Average62.6967.8656.39清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——个体对气载相SVOCs暴露模型的初步建立模拟所得一北京市典型住宅连续2年的室内SVOCs日平均分相浓度:CompoundExposure(ng/kg/Day)Inhalation(Gas-phase)Inhalation(Particle-phase)Dermal(Gas-phase)Dermal(Particle-phase)TotalPheaverage16.3661.30417.3900.06735.127Male16.1741.30816.8230.06434.369Female16.6021.30918.1000.07036.081Pyraverage6.0261.04113.0740.04120.182Male5.9591.03412.6550.04019.688Female6.1101.05213.6020.04320.807BaPaverage0.0411.4830.5870.0402.151Male0.0411.4710.5670.0382.117Female0.0421.5010.6110.0412.196BghiPaverage0.0111.5270.1730.0421.754Male0.0111.5140.1680.0401.734Female0.0121.5460.1800.0441.781DEHPaverage25.09793.922460.4341.593581.045Male24.62392.149442.2041.530560.505Female25.58995.764481.6991.666604.718模拟所得标准参考人对几种典型SVOCs的不同暴露途径的暴露量。其中对于DEHP,气相皮肤暴露所造成的暴露量占总气载相暴露量的79.24%模型应用模型建立SVOCs动力学传输模型人群暴露分布模型健康效应的评价控制策略效果评价室内SVOCs分相浓度计算模型的建立颗粒物在人体表面沉降速度的确定个体对SVOCs暴露模型的建立住宅渗风换气次数分布的研究住宅开关窗行为模式的研究基于MonteCarlo方法的暴露分布模型的建立人群风险归因危险度百分比分析潜在影响百分比分析源控制途径控制内容初探——住宅渗风换气次数及开关窗行为模式的研究SVOCs多途径、多相的人群暴露分布模型研究及应用背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——住宅渗风换气次数及开关窗行为模式的研究室外SVOCs
关窗开窗渗风自然通风如颗粒物了解住宅渗风换气次数以及开关窗行为模式对准确模拟室内SVOCs浓度非常重要!!渗风换气次数分布模拟:代表住宅集的确定面积层高排布形式是否拥有空调建成年份清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——住宅渗风换气次数及开关窗行为模式的研究代表住宅集的确定面积(m2)<=5858<A<=115B>115百分比56.1%38.1%5.8%建成年份1991年前建成1991——20002000——2010百分比(%)16.67%23.78%59.55%建筑层数1—6层7—9层10层以上百分比36.20%21.05%42.75%建筑形式板楼(一梯两户)塔楼(一梯四户)塔楼(一梯六户)塔楼(一梯八户)百分比91.5%2.84%2.83%2.83%是否拥有空调无有百分比9.1%90.9%共216种户型1、对单个住宅采用集总参数法,输入对应的建筑特性参数以及气象参数,利用CONTAM软件模拟获得相应的渗风换气次数;2、对能代表所有建筑90%的45种户型进行渗风换气次数模拟,获得北京地区住宅渗风换气次数的分布清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——住宅渗风换气次数及开关窗行为模式的研究渗风换气次数测试:实验方法:CO2下降法。测试时要求住宅中住户离开时关闭所有外门外窗,并打开所有内门及内部连接,将整个住宅作为单区模型,测试CO2的浓度下降曲线,并拟合得到相应的换气次数。已有文献中的一些实验研究,以及已做的实验研究均表明,在要求的实验条件下,住宅中CO2的均匀性较好,可作为单区模型来考虑。已完成实验数:6户。清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果内容初探——住宅渗风换气次数及开关窗行为模式的研究开关窗行为测试:实验方法:利用磁开关记录仪对住宅内主要区域外窗的开、闭情况进行记录。计划时间1年。实验进展:10月起在南京测试3户。预计本周开始在北京的测试。清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuildingScience背景介绍研究内容&思路内容初探研究计划研究成果研究计划项目时间2013.112013.122014.62014.102014.122015.12典型地区住宅渗风换气次数分布的模拟典型地区住宅渗风换气次数以及开关窗型模式的实验研究基于Monte-Carlo的人群对SVOCs暴露分布的参数确定以及模型搭建人群对SVOCs暴露的健康危害的分析以及控制策略效果评价人群对制定SVOCs个体暴露浓度的实验研究清华大学建筑技术科学系DepartmentofBuilding
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