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室内微风扰动下表面霉菌的释放规律与模型研究

霉菌气溶胶,释放,数学模型,规律,悬浮

表面霉菌是室内霉菌污染的主要污染源之一，其生长不仅会造成室内建材表面损坏、食物霉变等经济损失，且其受气流扰动后释放的污染物会进入空气，形成可吸入的霉菌气溶胶，诱发室内人员罹患哮喘、支气管炎、癌症等危重疾病，严重威胁室内人员的身体健康。探明气流扰动对表面霉菌扩张范围的影响及室内表面霉菌污染与空气污染之间的关系对遏制室内霉菌污染的传播扩散，保证室内人员生命财产安全有重要意义。

本文基于模拟实验法，设计了建材霉菌扰动释放实验台，还原了室内局部受霉菌污染表面受气流扰动释放污染物的过程，并进行多因素全面实验（150组工况组合），得到各不同气流工况组合条件下，污染物释放、悬浮、扩散的规律，以明确：（1）表面霉菌释放强度及其对室内空气污染的响应程度与气流工况变化对其释放强度、气溶胶化比例的影响；（2）表面霉菌受室内常见微风环境（如人员走动、自然通风等）的污染扩散范围、浓度的影响大小与规律；（3） 构建半经验式以总结释放强度、悬浮率与室内气流工况之间的关系；（4）构建数学模型以预测室内霉菌污染。

研究结果表明：（1）表面霉菌释放速率极快，且对室内霉菌气溶胶浓度影响巨大，表面霉菌最高释放强度可达 1.4×10⁵ CFU/m²，室内气流速度的增加对室内表面霉菌释放强度、悬浮率起到了正向作用；气流角度的增加会减小表面霉菌污染的释放，但会大大增加表面霉菌污染释放后的悬浮率；相对湿度的增加对室内固有霉菌的释放强度和悬浮率均起到遏制作用，但会增加霉菌表面污染物的滋生；而室内温度变化对室内霉菌释放、悬浮均无影响；（2）室内微风环境可使霉斑污染快速扩散，表面霉菌释放风速可低至 0.2m/s，微风下（<1.0 m/s） 霉斑的一次扩散范围可达源霉斑直径的 17~29 倍，扩散区内的霉菌浓度最高可达10CFU/cm²。四种室内微风因素对墙面霉斑扩散范围的影响权重排序为:风速（38.65%）>相对湿度（30.70%）>气流角度（30.65%）＞气流温度（微弱影响）；（3）研究依据实验结果构建了释放强度、悬浮率的半经验公式，并通过验证模型证明拟合式精度，悬浮率半经验式精度达到±10%，释放强度半经验式精度达到±6%，两经验式均可靠。（4）在验证可靠的半经验式基础上，推导构建了表面霉菌对空气污染浓度的预测模型（模型一）并验证了模型精度，证明了其可靠性，并在模型一的基础上进行推广，得到了流经污染源的气流中霉菌浓度模型（模型二），研究结果可为后续室内霉菌释放的数值计算提供理论基础及数学依据。