室内环境下人体呼出活性飞沫气溶胶的空气传播特性研究

The viable droplet aerosol generated by human expiratory (breath, cough, sneezing) is a major indoor biological pollutant and can lead to allergy, asthma, infectious disease and so on. The transmission of the viable droplet aerosol has a hugely influence on the health of occupants. On the one hand, for this type of bio-pollutant is viable, infectious and high requirement of experiments, it is lack of experimental data of airborne propagation currently. On the other hand, with the obvious distinguish of chemical pollutant and particle, the traditional diffusion theory and mechanism can usually not accurately describe and explain the air propagation of the viable droplet aerosol. This investigation will comprehensively research the transmission of the viable droplet aerosol generated by human expiratory in indoor air. The study will 1) investigate the diffusion of the viable droplet aerosol of the selected microbles, 2) test the effect of source power, initial genarated velocity, ventilation volume and ventilation efficiency, 3) analyze the transmission performance and develop a mathematical model for propagation of the vialbe droplet aerosol generated by human expiratory in indoor environment. The result of this study should provide concrete data of the transmission of this aerosol generated by a human expiratory in indoor environment, and make sure of the influence on source feature,ventilation parameters quantitatively. The developed model will be useful for controlling indoor air pollutants.

人体呼出的活性飞沫气溶胶是室内重要的气溶胶态生物污染物，可导致过敏、哮喘、传染病等。其传播对于人体健康影响巨大。由于其具有生命性、感染性、实验要求高的特点，目前针对其空气传播规律的实验研究较少；其与化学污染物、颗粒物等有明显区别，传统的扩散理论和机理难以准确完整表述和解释其空气传播特性。本项目通过实验研究、理论分析和模型预测的方法，对室内环境下人体呼出活性飞沫气溶胶的空气传播特性进行全面深入研究，主要研究内容包括：1）代表微生物飞沫气溶胶在室内环境下的传播规律；2）发生强度、初速度、通风量、通风效率等因素对其空气传播特性的影响；3）室内环境下人体呼出活性飞沫气溶胶的空气传播特性分析及数学模型的建立和验证。研究结果将以科学的实验数据回答人体呼出活性飞沫气溶胶在室内的空气传播规律，明确发生源特点、通风参数对其传播特性的影响，通过对其数学模型的研究指导室内环境领域中同类污染物的去除和防护。

人体呼出的活性飞沫气溶胶是室内重要的气溶胶态生物污染物，可导致过敏、哮喘、传染病等，其传播对于人体健康影响巨大。由于其具有生命性、感染性、实验要求高的特点，目前针对其空气传播规律的实验研究较少；其与化学污染物、颗粒物等有明显区别，传统的扩散理论和机理难以准确完整表述和解释其空气传播特性。本项目采用活性生物气溶胶作为实验对象，利用自行搭建的生物气溶胶发生系统，在全尺度可调节消毒的不锈钢环境舱内，通过实验研究、理论分析和数学模型的方法，研究了室内环境下人体呼出活性飞沫气溶胶的空气传播特性 ，研究结果包括：1）依据国内外环境舱设计标准，搭建了小型实验装置和活性生物气溶胶发生系统，以科学的实验数据回答了人体呼出活性飞沫气溶胶在室内环境下的扩散传播特征，以及人员对室内活性生物气溶胶的影响；2）通过开展发生强度、初速度、通风量等因素对活性飞沫气溶胶空气传播特性影响的实验研究，明确了发生源特点、通风参数与活性飞沫气溶胶传播之间的关系；3）结合室内环境下人体呼出活性飞沫气溶胶的特点，在扩散模型、污染物守恒模型等基础上，考虑生物衰减方程、高斯模型、射流方程等方面，建立了用于室内环境下人体呼出活性飞沫气溶胶的空气扩散传播特性数学模型。上述研究成果为室内环境下气溶胶态生物污染物的防治、个人防护产品研发、建筑空调系统设计等提供重要技术支持，为我国应对突发性、传染性公共卫生事件提供理论依据，并为完善室内环境领域空气生物污染物控制原理和传播理论提供科学基础和有益补充。