大量流行病学和毒理学研究表明,颗粒物与人体呼吸系统、心脑血管疾病、过早死亡等存在显著相关性。世界卫生组织(WHO)、美国环保局(USEPA)和欧盟(EU)等国际机构在大气污染健康危害评价时均将颗粒物作为代表性大气污染物。颗粒物来源广泛、成分复杂,按照发达国家大气污染治理实践经验,大气颗粒污染的治理难度大,周期长,见效慢,很难在短期内取得显著成效。人们80%以上时间是在室内度过,加强室内颗粒物的预测与控制,具有非常重要的科研和实用价值。室内颗粒物污染预测控制是空气动力学、大气科学、工程与技术、土木建筑工程、医学等多个学科交叉问题,国内在该方面的研究起步晚,多数研究以PM10或PM2.5作为研究对象,以质量或数量浓度为控制目标,缺乏室内预测控制方法的系统理论研究。课题从颗粒物的浓度、粒径大小、理化特征等对人体危害影响因素出发对颗粒物控制机理和影响因素进行了全面解析,提出了基于源解析的建筑室内颗粒物污染预测控制方法。通过理论分析、实验论证相结合的方法,研究了分段粒径颗粒进入室内过程各阶段的动态行为规律,揭示了颗粒在不同输运阶段的穿透、沉降机理,分析了各控制过程对颗粒微观形貌和化学组分影响,建立了基于源解析的室内颗粒物污染动态预测控制模型,通过实际工程应用分析了模型适用性。本文主要研究内容包括:(1)室内颗粒物污染现状调研与影响因素分析课题抽样调研了室内颗粒物污染现状,分析了室内外颗粒污染特征及其影响因素。结果表明,室内外颗粒污染存在显著的粒径分布特征和季节分布差异,北京地区室外颗粒污染呈现明显的季节分布特征,供暖季以大于5.0μm颗粒为主,夏季污染以2.5~5.0μm颗粒为主,室内颗粒污染全年均以小于0.5μm颗粒为主。建筑围护结构缝隙结构、室外气象条件、通风空调系统、室内人员活动等均会对室内污染特征产生影响。同步检测数据分析表明,建筑室内外颗粒污染存在显著相关性,随着粒径的增大,相关性系数逐渐减小;与累计粒径相关性分析相比,分段粒径颗粒的相关性分析更能反映室内颗粒的污染特征。(2)建筑室内外颗粒物理化特征解析应用高倍电镜和能谱分析技术,对室内外颗粒物理化特征及其影响因素进行了解析。结果表明不规则的大粒径矿物颗粒较易在通风管道内发生沉降或被捕集,球形、椭圆形或近似球形的小颗粒和烟尘集合体更易穿透建筑围护结构缝隙,进入室内造成污染,室内颗粒的微观形貌与室外颗粒存在较大差异,室内颗粒的球形度?更接近1。室内颗粒中以C、Al、O元素为主的矿物颗粒质量百分比降低;钠盐、钾盐、含Ti、Zn、Ba等颗粒质量百分比升高。与室外颗粒相比,室内颗粒分形维数增大,对人体健康的危害风险增大。(3)基于源解析的室内颗粒物预测控制方法与模型研究通过建筑室内外颗粒污染特征、理化特征解析和颗粒动态行为研究,揭示了控制过程对建筑室内外颗粒的质量浓度、粒径分布和理化特征的影响机理,提出了基于源解析的建筑室内颗粒污染预测控制方法。通过空气动力学、多相流体力学、颗粒物物理和力学理论分析、围护结构缝隙穿透和过滤器穿透实验研究,揭示了颗粒的穿透系数值与风速变化的相关性规律,建立了基于源解析的室内颗粒预测控制动态模型。通过实际工程检测数据分析,验证了室内污染预测控制动态模型在自然通风建筑中的应用情况,分段粒径颗粒PM<0.5、PM0.5~1.0、PM1.0~2.5预测值与实测值误差分别为12.17%、13.00%和6.19%,具有较好的工程适用性。