Exposure to aerosol particles can cause health issues such as respiratory and cardiovascular diseases. Nevertheless, aerosol particle exposure with size-resolved information was seldom investigated in real-life European houses in the long term, especially for the ultrafine size range.
In this work, indoor and outdoor measurements were conducted from December 2016 to March 2019. A standard of high-quality indoor and outdoor particle measurements in multi-homes was established for the first time. For more than 500 days, measurement data were collected in 40 German homes, including particle mass concentrations (PMC) of PM10, PM2.5, and PM1, particle number concentration (PNC) and size distribution, equivalent black carbon (eBC) mass concentration, CO2 concentration, and the residents’ activity log. With such novel dataset, representative patterns of diurnal and seasonal variation of particle concentration and size distribution as well as eBC mass concentration have been captured. In the warm season, diurnal cycles of indoor PMC and PNC showed weaker variation and less intense peaks (around the time of breakfast, lunch and dinner) than in the cold season, due to ventilation reducing the effect of indoor sources. To better understand the key dynamic processes of indoor particles (i.e. ventilation, building shell penetration, particle losses and emission), two commonly used quantitation methods, single parameter approach (SPA) and Indoor Aerosol Model approach (IAM), were compared and evaluated for the first time. Correction factors were derived to adjust the emission rates calculated from the simplified SPA approach, making emission rates derived from different levels of analysis mutually comparable.
Results show that indoor source was the major contributor (56%) to indoor particle number exposure in investigated German residences. For the contribution of outdoors, penetration through the building envelope (26%) was higher than infiltration through open windows (15%). Burning candles and opening of window(s) led to seasonal differences in the contributions of indoor sources to residential exposure (70% and 40% in the cold and warm season, respectively). Indoor sources should be taken into consideration in future epidemiological studies and risk assessment of exposure to particle air pollution. / Aerosolpartikel können gesundheitliche Probleme wie Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen. Jedoch wurde die Aerosolpartikelexposition, insbesondere für ultrafeine Partikel, in realen Europäischen Haushalten bisher nicht langfristig untersucht.
Für diese Arbeit wurden Messungen im Innen- und Außenbereich von Dezember 2016 bis März 2019 durchgeführt. Erstmals wurde ein Standard für qualitativ hochwertige Innen- und Außenmessungen von Aerosolpartikeln in Wohnhäusern etabliert. An mehr als 500 Tagen wurden Messdaten verteilt über 40 deutsche Haushalte gesammelt, darunter die Partikelmassekonzentration (PMC) von PM10, PM2,5 und PM1, die Partikelanzahlkonzentration (PNC) und deren Größenverteilung, die Massekonzentration des äquivalenter schwarzer Kohlenstoff (eBC – equivalent Black Carbon) und ein Aktivitätsprotokoll der Bewohner. Mit diesem neuartigen Datensatz wurden repräsentative Muster der tages- und jahreszeitlichen Variation der Partikelkonzentration und Partikelgrößenverteilung sowie der eBC-Konzentration erstellt. Im Sommerhalbjahr zeigen sich schwächere Variationen und weniger intensive Spitzen (während der Frühstücks-, Mittags- und Abendessenszeit) in den Tageszyklen von PMC und PNC als im Winterhalbjahr. Dies ist auf die die Belüftung zurückzuführen, die den Effekt von Innenraumquellen reduziert. Zwei häufig verwendete Quantifizierungsmethoden der Schlüsselprozesse, der Single-Parameter-Ansatz (SPA) und der Indoor-Aerosol-Modellansatz (IAM), wurden zum ersten Mal quantitativ verglichen und bewertet. Es wurden Korrekturfaktoren abgeleitet, um die mit dem vereinfachten SPA-Ansatz berechneten Emissionsraten anzupassen, so dass die aus verschiedenen Analyseebenen abgeleiteten Emissionsraten miteinander vergleichbar sind.
Die Ergebnisse zeigen, dass Quellen in Innenräumen den größten Beitrag (56%) zur Partikelanzahlexposition der Bewohner der untersuchten deutschen Haushalte leisten. Der Beitrag des Außenbereichs durch das Eindringen durch die Gebäudehülle (26%) ist höher als der durch offene Fenster (15%). Brennende Kerzen und das Öffnen von Fenster(n) hatten den größten Einfluss auf die saisonalen Unterschiede in der Partikelexposition. Innenraumquellen sollten in zukünftigen epidemiologischen Studien und bei der Risikobewertung Aerosolpartikelexposition berücksichtigt werden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:76713 |
| Date | 24 November 2021 |
| Creators | Zhao, Jiangyue |
| Contributors | Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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