霧霾居家課題申報書范文一、封面內(nèi)容

項目名稱：霧霾環(huán)境下室內(nèi)空氣質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測與調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究

申請人姓名及聯(lián)系方式：張明，zhangming@

所屬單位：環(huán)境科學(xué)研究院空氣質(zhì)量研究所

申報日期：2023年10月26日

項目類別：應(yīng)用研究

二．項目摘要

本項目針對霧霾天氣下室內(nèi)外空氣質(zhì)量交互影響及健康風(fēng)險控制的關(guān)鍵科學(xué)問題，開展系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測與調(diào)控技術(shù)研究。研究聚焦于霧霾顆粒物（PM2.5/PM10）在室內(nèi)外環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，重點分析建筑圍護結(jié)構(gòu)對顆粒物的阻隔效能及其與室內(nèi)污染物累積的關(guān)聯(lián)機制。項目將基于多尺度數(shù)值模擬與實驗驗證相結(jié)合的方法，構(gòu)建室內(nèi)外空氣耦合擴散模型，揭示污染物在短時高濃度霧霾事件中的時空分布特征。同時，開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的實時監(jiān)測系統(tǒng)，集成PM2.5/PM2.5a/OC/NOx等多參數(shù)傳感器，實現(xiàn)高精度數(shù)據(jù)采集與智能預(yù)警。在調(diào)控技術(shù)方面，系統(tǒng)評估不同通風(fēng)策略（自然通風(fēng)、機械通風(fēng)+過濾）及主動凈化技術(shù)（靜電除塵、光催化降解）的協(xié)同效應(yīng)，建立多目標優(yōu)化控制模型。預(yù)期成果包括一套完整的室內(nèi)外空氣質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測平臺、三項顆粒物調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)專利、以及面向敏感人群的健康風(fēng)險評估指南，為霧霾高發(fā)區(qū)域的建筑環(huán)境健康防護提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

三.項目背景與研究意義

霧霾已成為全球性的環(huán)境公害，尤其在亞洲地區(qū)，以中國北方城市為代表的區(qū)域頻繁遭受重污染天氣襲擊，對公眾健康、社會運行和生態(tài)環(huán)境造成嚴重威脅。近年來，隨著城市化進程加速和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型壓力，室內(nèi)外空氣污染的交互作用日益凸顯，室內(nèi)空氣質(zhì)量（IAQ）問題已從單一污染物控制轉(zhuǎn)向多污染物復(fù)合暴露風(fēng)險防控的新階段。在此背景下，深入研究霧霾環(huán)境下室內(nèi)空氣質(zhì)量的動態(tài)變化規(guī)律及其調(diào)控機制，不僅具有重要的科學(xué)理論價值，更具有緊迫的社會現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。

當前，關(guān)于霧霾污染的研究主要集中在室外空氣質(zhì)量監(jiān)測、污染成因溯源及宏觀治理策略等方面，而針對室內(nèi)外空氣耦合作用及室內(nèi)污染控制的技術(shù)體系尚未完善?，F(xiàn)有研究存在以下突出問題：首先，室內(nèi)外污染物交換過程的量化描述不足，多數(shù)研究僅基于靜態(tài)或瞬時測量數(shù)據(jù)，難以準確反映霧霾事件期間污染物在建筑環(huán)境中的動態(tài)遷移轉(zhuǎn)化特征。其次，建筑圍護結(jié)構(gòu)的污染物阻隔效能缺乏系統(tǒng)性評估，不同建筑類型、材料及構(gòu)造方式對PM2.5的滯留能力差異顯著，但現(xiàn)有標準未能充分體現(xiàn)這些差異。第三，室內(nèi)空氣凈化技術(shù)存在能效比低、二次污染風(fēng)險及協(xié)同控制不足等問題，尤其是在高濃度霧霾污染下，單一凈化方式難以滿足健康需求。此外，針對敏感人群（如老年人、兒童及呼吸道疾病患者）的室內(nèi)空氣暴露風(fēng)險評估體系尚未建立，現(xiàn)有健康指導(dǎo)建議缺乏基于實測數(shù)據(jù)的量化依據(jù)。

本項目的開展具有顯著的必要性。從科學(xué)層面看，霧霾環(huán)境下室內(nèi)外空氣的復(fù)雜交互機制是環(huán)境科學(xué)、建筑學(xué)與公共衛(wèi)生交叉領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題，突破其基本規(guī)律將推動多尺度空氣污染模擬理論的發(fā)展，為城市環(huán)境系統(tǒng)建模提供新方法。從社會層面看，我國每年因空氣污染導(dǎo)致的過早死亡和健康損失巨大，室內(nèi)空氣作為健康暴露的重要場所，其質(zhì)量直接關(guān)系到居民健康福祉。據(jù)統(tǒng)計，中國居民80%以上的時間在室內(nèi)度過，霧霾高發(fā)期間室內(nèi)PM2.5濃度往往高于室外，長時暴露會顯著增加呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病及肺癌的發(fā)病風(fēng)險。因此，研究霧霾環(huán)境下的室內(nèi)空氣質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測與調(diào)控技術(shù)，對于降低健康風(fēng)險、提升人居環(huán)境質(zhì)量具有重要現(xiàn)實意義。從經(jīng)濟層面看，重污染天氣導(dǎo)致的工農(nóng)業(yè)減產(chǎn)、交通中斷、醫(yī)療支出增加等經(jīng)濟損失每年達數(shù)千億元，改善室內(nèi)外空氣質(zhì)量相關(guān)的技術(shù)需求已成為綠色建筑、健康產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的重要增長點。本項目預(yù)期開發(fā)的技術(shù)成果將直接服務(wù)于新型綠色建筑標準制定、空氣凈化產(chǎn)品研發(fā)及智慧城市環(huán)境管理，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

本項目的研究意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：其一，理論創(chuàng)新價值。通過構(gòu)建室內(nèi)外空氣耦合擴散模型，揭示霧霾顆粒物在建筑環(huán)境中的時空分布規(guī)律，突破現(xiàn)有單一介質(zhì)污染研究的局限，為多污染物復(fù)合暴露研究提供新范式。開發(fā)的動態(tài)監(jiān)測與智能調(diào)控技術(shù)將推動IAQ領(lǐng)域從被動響應(yīng)向主動預(yù)防轉(zhuǎn)變，其系統(tǒng)化方法可為類似環(huán)境問題研究提供借鑒。其二，社會效益價值。項目成果可直接應(yīng)用于敏感人群的健康防護指導(dǎo)，通過實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和風(fēng)險評估模型，為政府制定霧霾應(yīng)急響應(yīng)措施、居民調(diào)整生活行為提供科學(xué)依據(jù)。例如，基于建筑類型的污染物阻隔效能評估可指導(dǎo)新建建筑的設(shè)計優(yōu)化，空氣凈化技術(shù)的能效比研究可規(guī)范市場產(chǎn)品標準，從而顯著降低霧霾污染的健康危害。其三，經(jīng)濟帶動價值。項目研發(fā)的多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)、智能調(diào)控技術(shù)與集成解決方案將催生高端環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)新需求，其應(yīng)用可提高能源利用效率（如智能通風(fēng)控制）、減少醫(yī)療負擔、提升綠色建筑溢價，間接推動經(jīng)濟向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型。此外，項目成果的知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)化將增強科研機構(gòu)的技術(shù)競爭力，促進產(chǎn)學(xué)研合作模式的創(chuàng)新。

四.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外在室內(nèi)外空氣質(zhì)量耦合作用及霧霾污染控制領(lǐng)域已積累了一定的研究基礎(chǔ)，但在系統(tǒng)性、精細化和智能化方面仍存在顯著不足。從國際研究現(xiàn)狀來看，歐美發(fā)達國家在室內(nèi)空氣質(zhì)量基礎(chǔ)理論、監(jiān)測技術(shù)和健康風(fēng)險評估方面起步較早，形成了較為完善的研究體系。歐美多國建立了長期運行的室內(nèi)外空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，如美國的Inter-Scalar網(wǎng)絡(luò)、歐洲的COPERNICUS項目等，積累了豐富的污染物時空分布數(shù)據(jù)。在基礎(chǔ)研究方面，國際學(xué)者對建筑通風(fēng)換氣效率、污染物室內(nèi)外交換系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)進行了大量實驗測量與理論分析。例如，ASHRAE62.2標準系列對自然通風(fēng)和機械通風(fēng)的污染物控制效果提出了詳細規(guī)定；VentilationforAcceptableIndoorrQuality（VIA）項目通過數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法，研究了不同通風(fēng)策略對室內(nèi)污染物濃度的控制效果。在健康風(fēng)險評估方面，國際癌癥研究機構(gòu)（IARC）已將部分室內(nèi)空氣污染物列為致癌物，世界衛(wèi)生（WHO）發(fā)布的《室內(nèi)空氣質(zhì)量和健康》報告系統(tǒng)評估了主要室內(nèi)污染物的健康效應(yīng)，為制定健康指導(dǎo)值提供了依據(jù)。此外，歐美國家在空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量較多，特別是HEPA過濾、靜電除塵、光催化等成熟技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，但智能化、低能耗和復(fù)合污染物處理能力仍有提升空間。

國內(nèi)對室內(nèi)外空氣質(zhì)量耦合作用的研究起步相對較晚，但發(fā)展迅速，尤其在霧霾污染治理方面形成了特色鮮明的研究方向。在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，中國已初步建立了覆蓋京津冀、長三角、珠三角等主要城市群的國家和區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，部分研究機構(gòu)如清華大學(xué)、同濟大學(xué)、中國環(huán)境科學(xué)研究院等開展了室內(nèi)外空氣質(zhì)量關(guān)聯(lián)性研究，揭示了典型城市霧霾期間室內(nèi)PM2.5濃度通常為室外濃度的1-3倍，部分老舊建筑甚至超過5倍。在污染物遷移轉(zhuǎn)化機制方面，國內(nèi)學(xué)者利用WRF-Chem、CAMx等數(shù)值模式模擬了區(qū)域傳輸對城市空氣質(zhì)量的影響，并開發(fā)了針對建筑環(huán)境的室內(nèi)空氣質(zhì)量模擬工具如BENCO、Bio室等。在污染控制技術(shù)方面，針對霧霾顆粒物的凈化技術(shù)研究成果較多，包括基于活性炭吸附、靜電場捕集、UV-PCO降解等單一或復(fù)合凈化系統(tǒng)，部分技術(shù)已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。然而，國內(nèi)研究在建筑圍護結(jié)構(gòu)污染物阻隔效能的精細化評估、室內(nèi)外空氣耦合作用的動態(tài)模擬、以及面向健康需求的智能調(diào)控技術(shù)方面與國際先進水平尚有差距。特別是在霧霾高發(fā)期間，室內(nèi)外污染物濃度波動劇烈，現(xiàn)有研究多基于靜態(tài)或準靜態(tài)假設(shè)，難以準確描述污染物在建筑環(huán)境中的快速遷移過程。

盡管國內(nèi)外在相關(guān)領(lǐng)域取得了顯著進展，但仍存在以下研究空白：第一，室內(nèi)外空氣耦合作用的動態(tài)量化研究不足?，F(xiàn)有研究多采用穩(wěn)態(tài)或準穩(wěn)態(tài)假設(shè)，而霧霾事件期間污染物濃度呈現(xiàn)顯著的時變特征，室內(nèi)外交換系數(shù)隨污染物濃度、氣象條件及建筑運行狀態(tài)（如門窗開關(guān)、通風(fēng)系統(tǒng)啟停）動態(tài)變化，現(xiàn)有模型難以準確捕捉這種動態(tài)交互過程。第二，建筑圍護結(jié)構(gòu)的污染物阻隔特性缺乏系統(tǒng)評估。不同建筑類型（如高層住宅、低層民居、工業(yè)廠房）、建筑材料（如墻體、門窗、保溫材料）及構(gòu)造方式對PM2.5的過濾、滯留和二次釋放行為存在顯著差異，但現(xiàn)有研究多基于實驗室小尺度實驗，缺乏針對實際建筑的系統(tǒng)性評估數(shù)據(jù)，難以指導(dǎo)建筑設(shè)計的優(yōu)化。第三，室內(nèi)空氣凈化技術(shù)的協(xié)同控制與智能化水平有待提升?，F(xiàn)有空氣凈化系統(tǒng)多針對單一污染物設(shè)計，在霧霾復(fù)合污染下存在能效比低、能耗高、二次污染風(fēng)險等問題；同時，多數(shù)系統(tǒng)缺乏與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的聯(lián)動，難以實現(xiàn)按需凈化和動態(tài)優(yōu)化控制。第四，面向敏感人群的健康風(fēng)險評估體系尚未建立?，F(xiàn)有健康風(fēng)險評估多基于室外空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，未充分考慮室內(nèi)外污染物的交互作用及個體暴露差異，難以對特定人群（如老年人、兒童、患者）提供精準的健康指導(dǎo)。第五，智能化調(diào)控技術(shù)的研發(fā)相對滯后。大數(shù)據(jù)、等技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測與控制領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于初級階段，缺乏基于多源數(shù)據(jù)融合的智能決策系統(tǒng)，難以實現(xiàn)霧霾污染下的室內(nèi)環(huán)境主動防護。

綜上所述，現(xiàn)有研究在理論深度、技術(shù)集成度和應(yīng)用廣度方面均有待加強，亟需開展系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測與調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究，以應(yīng)對霧霾環(huán)境下的室內(nèi)空氣質(zhì)量挑戰(zhàn)。

五.研究目標與內(nèi)容

本項目旨在系統(tǒng)揭示霧霾天氣下室內(nèi)外空氣質(zhì)量的動態(tài)交互規(guī)律，開發(fā)面向健康需求的智能化監(jiān)測與調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)，為改善人居環(huán)境質(zhì)量和降低健康風(fēng)險提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。研究目標分為總體目標和具體目標兩個層面，研究內(nèi)容圍繞室內(nèi)外空氣耦合擴散機理、建筑污染物阻隔效能、智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)以及多目標協(xié)同調(diào)控技術(shù)四個核心方向展開。

（一）研究目標

1.總體目標：構(gòu)建霧霾環(huán)境下室內(nèi)外空氣質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測、模擬與智能調(diào)控的完整技術(shù)體系，為復(fù)雜氣象條件下的建筑環(huán)境健康防護提供解決方案。

2.具體目標：

（1）揭示霧霾顆粒物在建筑環(huán)境中的動態(tài)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。通過多尺度實驗與數(shù)值模擬，量化室內(nèi)外空氣交換系數(shù)的時變特征，建立污染物在建筑環(huán)境中的時空分布模型。

（2）系統(tǒng)評估建筑圍護結(jié)構(gòu)的污染物阻隔效能。針對不同建筑類型和材料，測定PM2.5的過濾、滯留和二次釋放特性，建立基于建筑參數(shù)的污染物阻隔效能預(yù)測模型。

（3）開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的實時監(jiān)測與智能預(yù)警系統(tǒng)。集成多參數(shù)傳感器，實現(xiàn)室內(nèi)外PM2.5/PM2.5a/OC/NOx等污染物的動態(tài)監(jiān)測，建立智能預(yù)警模型，為敏感人群提供健康防護建議。

（4）研發(fā)多目標協(xié)同凈化與智能調(diào)控技術(shù)。綜合評估自然通風(fēng)、機械通風(fēng)+過濾、靜電除塵、光催化等凈化技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)，開發(fā)基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)優(yōu)化控制策略。

（5）建立面向敏感人群的健康風(fēng)險評估指南。基于實測數(shù)據(jù)和暴露模型，量化不同污染水平下的健康風(fēng)險，提出針對性的室內(nèi)空氣防護建議。

（二）研究內(nèi)容

1.室內(nèi)外空氣耦合擴散機理研究

研究問題：霧霾天氣下室內(nèi)外空氣交換系數(shù)的動態(tài)變化規(guī)律及其影響因素。

假設(shè)：室內(nèi)外空氣交換系數(shù)與室外污染物濃度、氣象條件（風(fēng)速、風(fēng)向、濕度）、建筑運行狀態(tài)（通風(fēng)系統(tǒng)啟停、門窗開關(guān)）及建筑幾何參數(shù)存在非線性關(guān)系。

具體研究內(nèi)容包括：

（1）設(shè)計不同尺度實驗平臺（風(fēng)洞實驗、中尺度實驗平臺），模擬霧霾天氣下建筑環(huán)境中的空氣流動與污染物擴散過程；

（2）基于高精度傳感器網(wǎng)絡(luò)，實測室內(nèi)外污染物濃度、風(fēng)速、溫濕度等參數(shù)的時序數(shù)據(jù)，分析污染物濃度波動特征；

（3）利用WRF-Chem、AERMOD等數(shù)值模式，模擬區(qū)域傳輸對城市空氣質(zhì)量的影響，并與實驗數(shù)據(jù)進行對比驗證；

（4）建立室內(nèi)外空氣耦合擴散模型，量化污染物在建筑環(huán)境中的時空分布規(guī)律，預(yù)測霧霾高發(fā)期間的污染累積風(fēng)險。

2.建筑污染物阻隔效能研究

研究問題：不同建筑類型和材料對PM2.5的過濾、滯留和二次釋放特性及其影響因素。

假設(shè)：建筑圍護結(jié)構(gòu)的污染物阻隔效能與其材料屬性（孔隙率、比表面積、化學(xué)成分）、構(gòu)造方式（雙層玻璃、密封條）及運行狀態(tài)（通風(fēng)、污染累積）密切相關(guān)。

具體研究內(nèi)容包括：

（1）采集典型建筑墻體、門窗、保溫材料等樣本，進行污染物穿透實驗和表面沉積實驗，測定PM2.5的過濾效率、滯留量及二次釋放率；

（2）設(shè)計模擬霧霾顆粒物在建筑表面沉積與脫附的動力學(xué)模型，分析污染物累積與釋放的臨界條件；

（3）基于實測數(shù)據(jù)，建立基于建筑參數(shù)的污染物阻隔效能預(yù)測模型，評估不同建筑類型在霧霾天氣下的防護能力；

（4）提出建筑圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計建議，降低室內(nèi)污染物負荷。

3.智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)

研究問題：如何實現(xiàn)霧霾天氣下室內(nèi)外空氣質(zhì)量的實時監(jiān)測與智能預(yù)警。

假設(shè)：基于多參數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)和算法，可建立精準的室內(nèi)外空氣質(zhì)量預(yù)測模型，并實現(xiàn)按需預(yù)警。

具體研究內(nèi)容包括：

（1）設(shè)計集成PM2.5/PM2.5a/OC/NOx/CO2等傳感器的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度、自動化數(shù)據(jù)采集；

（2）開發(fā)基于機器學(xué)習(xí)的空氣質(zhì)量預(yù)測模型，融合氣象數(shù)據(jù)、室外污染物濃度、建筑運行狀態(tài)等多源信息，預(yù)測室內(nèi)空氣質(zhì)量變化趨勢；

（3）建立智能預(yù)警模型，根據(jù)污染物濃度、健康風(fēng)險評估結(jié)果及用戶需求，實現(xiàn)分級預(yù)警和個性化防護建議；

（4）開發(fā)用戶界面，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、預(yù)警信息推送等功能。

4.多目標協(xié)同凈化與智能調(diào)控技術(shù)

研究問題：如何實現(xiàn)霧霾天氣下室內(nèi)空氣質(zhì)量的智能化凈化與控制。

假設(shè)：自然通風(fēng)、機械通風(fēng)+過濾、靜電除塵、光催化等凈化技術(shù)存在協(xié)同效應(yīng)，可通過智能調(diào)控實現(xiàn)多目標優(yōu)化。

具體研究內(nèi)容包括：

（1）設(shè)計多凈化技術(shù)復(fù)合實驗平臺，評估不同凈化技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)及其影響因素；

（2）開發(fā)基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)優(yōu)化控制模型，實現(xiàn)凈化系統(tǒng)的按需運行和能效優(yōu)化；

（3）提出基于多目標優(yōu)化的智能調(diào)控策略，平衡凈化效果、能耗和二次污染風(fēng)險；

（4）研制集成智能監(jiān)測與調(diào)控功能的空氣凈化系統(tǒng)原型，驗證技術(shù)可行性。

5.健康風(fēng)險評估指南建立

研究問題：如何建立面向敏感人群的霧霾環(huán)境下的室內(nèi)空氣暴露風(fēng)險評估體系。

假設(shè)：基于實測數(shù)據(jù)和暴露模型，可量化不同污染水平下的健康風(fēng)險，并提出針對性的防護建議。

具體研究內(nèi)容包括：

（1）收集霧霾高發(fā)區(qū)域的居民健康數(shù)據(jù)，分析室內(nèi)外空氣質(zhì)量與健康指標的關(guān)聯(lián)性；

（2）基于實測數(shù)據(jù)，建立污染物暴露劑量-健康效應(yīng)關(guān)系模型；

（3）開發(fā)面向敏感人群的健康風(fēng)險評估工具，量化不同污染水平下的健康風(fēng)險；

（4）提出基于健康風(fēng)險的室內(nèi)空氣防護建議，包括通風(fēng)策略、凈化措施等。

通過以上研究內(nèi)容，本項目將系統(tǒng)解決霧霾環(huán)境下室內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)鍵科學(xué)問題，為改善人居環(huán)境質(zhì)量和降低健康風(fēng)險提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

六.研究方法與技術(shù)路線

本項目將采用多學(xué)科交叉的研究方法，結(jié)合實驗研究、數(shù)值模擬和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，系統(tǒng)揭示霧霾環(huán)境下室內(nèi)外空氣質(zhì)量的動態(tài)交互規(guī)律，并開發(fā)相應(yīng)的智能監(jiān)測與調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)。研究方法主要包括室內(nèi)外空氣耦合擴散實驗、建筑污染物阻隔效能測試、多參數(shù)實時監(jiān)測、數(shù)值模擬分析和算法應(yīng)用等。技術(shù)路線將遵循“理論分析-實驗驗證-模擬深化-系統(tǒng)集成-應(yīng)用示范”的流程，分階段推進研究目標的實現(xiàn)。

（一）研究方法

1.室內(nèi)外空氣耦合擴散實驗方法

（1）實驗設(shè)計：搭建中尺度實驗平臺，模擬城市建筑環(huán)境，設(shè)置不同開窗通風(fēng)模式、通風(fēng)系統(tǒng)運行狀態(tài)等工況，結(jié)合不同濃度等級的PM2.5氣溶膠發(fā)生器，模擬霧霾天氣條件。采用高精度傳感器網(wǎng)絡(luò)同步測量室內(nèi)外PM2.5/PM2.5a/OC/NOx/CO2濃度、風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度等參數(shù)，記錄時序數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)收集：采用高頻采樣策略（每分鐘一次），確保數(shù)據(jù)能夠捕捉污染物濃度波動特征。利用三維激光雷達等設(shè)備測量室內(nèi)空氣速度場分布，結(jié)合CFD數(shù)值模擬進行驗證。

（3）數(shù)據(jù)分析：采用統(tǒng)計分析、時頻分析、相關(guān)性分析等方法，研究污染物濃度時空分布規(guī)律、室內(nèi)外交換系數(shù)的動態(tài)變化特征及其影響因素。建立基于實驗數(shù)據(jù)的室內(nèi)外空氣耦合擴散模型，預(yù)測污染物在建筑環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過程。

2.建筑污染物阻隔效能測試方法

（1）實驗設(shè)計：采集典型建筑墻體、門窗、保溫材料等樣本，設(shè)計污染物穿透實驗和表面沉積實驗。采用標準砂塵發(fā)生器產(chǎn)生模擬霧霾顆粒物，通過不同孔徑的濾材和材料樣本，測量PM2.5的穿透效率、滯留量和二次釋放率。

（2）數(shù)據(jù)收集：采用高精度顆粒物監(jiān)測儀測量濾材上下游PM2.5濃度，利用掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜儀（EDS）分析顆粒物在材料表面的沉積形貌和成分。

（3）數(shù)據(jù)分析：采用動力學(xué)模型分析污染物累積與釋放過程，建立基于材料屬性和構(gòu)造方式的污染物阻隔效能預(yù)測模型。通過實驗數(shù)據(jù)驗證模型的準確性，并提出建筑圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計建議。

3.多參數(shù)實時監(jiān)測方法

（1）實驗設(shè)計：設(shè)計集成PM2.5/PM2.5a/OC/NOx/CO2等傳感器的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，部署于典型建筑室內(nèi)外環(huán)境，實現(xiàn)高精度、自動化數(shù)據(jù)采集。采用數(shù)據(jù)傳輸模塊（如LoRa、NB-IoT）將數(shù)據(jù)實時傳輸至云平臺。

（2）數(shù)據(jù)收集：采用校準后的高精度傳感器，確保測量數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。利用數(shù)據(jù)清洗算法去除異常值，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。

（3）數(shù)據(jù)分析：采用時間序列分析、機器學(xué)習(xí)等方法，研究污染物濃度時空分布特征、變化趨勢及其影響因素。建立基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的空氣質(zhì)量預(yù)測模型，實現(xiàn)智能預(yù)警。

4.數(shù)值模擬分析方法

（1）實驗設(shè)計：利用WRF-Chem、AERMOD等數(shù)值模式，模擬區(qū)域傳輸對城市空氣質(zhì)量的影響，并與實驗數(shù)據(jù)進行對比驗證。采用CFD軟件模擬污染物在建筑環(huán)境中的擴散過程，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)進行模型參數(shù)優(yōu)化。

（2）數(shù)據(jù)收集：收集氣象數(shù)據(jù)、污染物排放數(shù)據(jù)、建筑幾何參數(shù)等輸入數(shù)據(jù)，確保模擬結(jié)果的可靠性。

（3）數(shù)據(jù)分析：采用統(tǒng)計分析和對比驗證方法，評估數(shù)值模型的準確性和可靠性。通過敏感性分析研究關(guān)鍵參數(shù)對模擬結(jié)果的影響，優(yōu)化模型參數(shù)和模擬方案。

5.算法應(yīng)用方法

（1）實驗設(shè)計：利用機器學(xué)習(xí)算法（如LSTM、GRU等），融合氣象數(shù)據(jù)、室外污染物濃度、建筑運行狀態(tài)等多源信息，建立空氣質(zhì)量預(yù)測模型。開發(fā)基于強化學(xué)習(xí)的智能調(diào)控算法，實現(xiàn)凈化系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化控制。

（2）數(shù)據(jù)收集：收集歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、污染物排放數(shù)據(jù)等，作為算法訓(xùn)練和測試的數(shù)據(jù)集。

（3）數(shù)據(jù)分析：采用交叉驗證、模型評估等方法，評估算法的性能和可靠性。通過優(yōu)化算法參數(shù)，提高模型的預(yù)測精度和控制效果。

（二）技術(shù)路線

1.理論分析階段

（1）文獻調(diào)研：系統(tǒng)梳理國內(nèi)外室內(nèi)外空氣質(zhì)量耦合作用、建筑污染物阻隔效能、空氣凈化技術(shù)等方面的研究成果，分析現(xiàn)有研究的不足和待解決的問題。

（2）理論建模：基于傳質(zhì)傳熱理論、流體力學(xué)理論、化學(xué)動力學(xué)理論等，建立室內(nèi)外空氣耦合擴散模型、建筑污染物阻隔效能模型和空氣凈化系統(tǒng)動力學(xué)模型。

（3）模型驗證：利用已有的實驗數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果，驗證理論模型的準確性和可靠性。

2.實驗驗證階段

（1）室內(nèi)外空氣耦合擴散實驗：搭建中尺度實驗平臺，模擬霧霾天氣條件，開展不同開窗通風(fēng)模式、通風(fēng)系統(tǒng)運行狀態(tài)等工況下的污染物擴散實驗，收集時序數(shù)據(jù)。

（2）建筑污染物阻隔效能測試：采集典型建筑樣本，設(shè)計污染物穿透實驗和表面沉積實驗，測量PM2.5的穿透效率、滯留量和二次釋放率，分析材料屬性和構(gòu)造方式對污染物阻隔效能的影響。

（3）多參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)：設(shè)計集成PM2.5/PM2.5a/OC/NOx/CO2等傳感器的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，部署于典型建筑室內(nèi)外環(huán)境，實現(xiàn)高精度、自動化數(shù)據(jù)采集。

3.模擬深化階段

（1）數(shù)值模擬：利用WRF-Chem、AERMOD等數(shù)值模式，模擬區(qū)域傳輸對城市空氣質(zhì)量的影響，并與實驗數(shù)據(jù)進行對比驗證。采用CFD軟件模擬污染物在建筑環(huán)境中的擴散過程，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)進行模型參數(shù)優(yōu)化。

（2）算法開發(fā)：利用機器學(xué)習(xí)算法，建立空氣質(zhì)量預(yù)測模型和智能調(diào)控算法，優(yōu)化凈化系統(tǒng)的運行策略。

4.系統(tǒng)集成階段

（1）智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)：開發(fā)基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能預(yù)警模型，實現(xiàn)按需預(yù)警和個性化防護建議。

（2）多目標協(xié)同凈化系統(tǒng)開發(fā)：研制集成智能監(jiān)測與調(diào)控功能的空氣凈化系統(tǒng)原型，驗證技術(shù)可行性。

5.應(yīng)用示范階段

（1）典型建筑應(yīng)用示范：在典型建筑中部署智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和多目標協(xié)同凈化系統(tǒng)，驗證技術(shù)效果。

（2）健康風(fēng)險評估指南制定：基于實測數(shù)據(jù)和暴露模型，建立面向敏感人群的健康風(fēng)險評估體系，提出針對性的室內(nèi)空氣防護建議。

通過以上技術(shù)路線，本項目將系統(tǒng)解決霧霾環(huán)境下室內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)鍵科學(xué)問題，為改善人居環(huán)境質(zhì)量和降低健康風(fēng)險提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

七．創(chuàng)新點

本項目針對霧霾環(huán)境下室內(nèi)外空氣質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測與調(diào)控的關(guān)鍵科學(xué)問題，在理論、方法及應(yīng)用層面均體現(xiàn)了顯著的創(chuàng)新性，旨在突破現(xiàn)有研究的局限，為復(fù)雜氣象條件下的建筑環(huán)境健康防護提供全新的技術(shù)路徑和解決方案。

（一）理論創(chuàng)新

1.室內(nèi)外空氣耦合擴散理論的突破。現(xiàn)有研究多基于穩(wěn)態(tài)或準穩(wěn)態(tài)假設(shè)，難以準確描述霧霾高發(fā)期間室內(nèi)外污染物濃度的劇烈波動及其動態(tài)交互過程。本項目創(chuàng)新性地將氣象多尺度模型、建筑環(huán)境模型與污染物傳輸模型相結(jié)合，構(gòu)建了考慮時變氣象條件、建筑運行狀態(tài)和污染物自身特性的室內(nèi)外空氣耦合擴散動態(tài)模型。該模型不僅能夠量化污染物在建筑環(huán)境中的時空分布規(guī)律，更能動態(tài)預(yù)測室內(nèi)外交換系數(shù)在霧霾事件期間的劇烈變化，為理解污染物在建筑環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化機制提供了全新的理論框架。特別地，本項目將引入概率分布函數(shù)描述室內(nèi)外污染物濃度場的時空不確定性，從而更全面地評估污染風(fēng)險。

2.建筑污染物阻隔機理的深化。傳統(tǒng)研究多關(guān)注污染物在材料表面的物理攔截和化學(xué)反應(yīng)，而忽視了材料內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)性質(zhì)以及污染物與材料相互作用的動態(tài)過程。本項目創(chuàng)新性地提出“污染物-材料-環(huán)境”耦合作用理論，系統(tǒng)研究PM2.5在建筑圍護結(jié)構(gòu)中的過濾、沉積、遷移和二次釋放的完整生命周期。通過引入非平衡吸附-解吸動力學(xué)模型，定量描述污染物在材料表面和內(nèi)部的分布狀態(tài)及其隨時間的變化規(guī)律，揭示了污染物二次釋放的關(guān)鍵影響因素和臨界條件。這為從源頭上降低建筑環(huán)境污染物負荷提供了新的理論依據(jù)，也為建筑材料的綠色設(shè)計與選用提供了科學(xué)指導(dǎo)。

3.健康風(fēng)險評估模型的創(chuàng)新?，F(xiàn)有健康風(fēng)險評估多基于室外空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）或單一污染物濃度，缺乏對室內(nèi)外污染物交互作用以及個體暴露差異的充分考慮。本項目創(chuàng)新性地構(gòu)建了基于個體行為模式、室內(nèi)外空氣質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)和多污染物暴露模型的綜合健康風(fēng)險評估體系。該體系將引入暴露劑量-反應(yīng)關(guān)系（EDR）模型，量化不同污染物濃度水平下個體（特別是敏感人群）的健康風(fēng)險，并考慮不同暴露途徑（吸入、皮膚接觸等）的協(xié)同效應(yīng)?；诖?，本項目將開發(fā)面向個體化的健康風(fēng)險預(yù)警與防護建議生成系統(tǒng)，為提升公眾健康防護的精準性和有效性提供了創(chuàng)新思路。

（二）方法創(chuàng)新

1.多源數(shù)據(jù)融合與算法的應(yīng)用。本項目創(chuàng)新性地采用物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析和（）算法，構(gòu)建了室內(nèi)外空氣質(zhì)量智能監(jiān)測與決策支持系統(tǒng)。通過集成多參數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)、氣象數(shù)據(jù)、建筑運行數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，利用機器學(xué)習(xí)（如長短期記憶網(wǎng)絡(luò)LSTM、圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)GNN）和深度強化學(xué)習(xí)（DRL）等技術(shù)，實現(xiàn)了對室內(nèi)外空氣質(zhì)量動態(tài)變化的精準預(yù)測和凈化系統(tǒng)的智能優(yōu)化控制。特別是，本項目將開發(fā)基于強化學(xué)習(xí)的自適應(yīng)凈化控制策略，該策略能夠根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和健康風(fēng)險目標，動態(tài)調(diào)整通風(fēng)量、凈化設(shè)備運行模式（如風(fēng)機轉(zhuǎn)速、濾網(wǎng)更換周期）和凈化能級，在保證凈化效果的前提下實現(xiàn)能耗和成本的最低化。這種方法突破了傳統(tǒng)固定模式或簡單規(guī)則控制方法的局限，實現(xiàn)了空氣凈化過程的智能化和精細化。

2.精細化數(shù)值模擬技術(shù)的開發(fā)。現(xiàn)有數(shù)值模擬多采用簡化的建筑模型和均勻的污染物輸運假設(shè)，難以準確反映復(fù)雜建筑環(huán)境中污染物擴散的精細化特征。本項目創(chuàng)新性地開發(fā)了考慮建筑內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)、材料特性、人員活動以及污染物多相傳輸（氣溶膠、氣體）的精細化數(shù)值模擬技術(shù)。在幾何建模方面，將采用三維建筑信息模型（BIM）數(shù)據(jù)，實現(xiàn)建筑內(nèi)部構(gòu)件的精細化刻畫。在物理模型方面，將耦合大渦模擬（LES）與多相流模型，精確模擬污染物在復(fù)雜流場中的擴散、攔截和化學(xué)反應(yīng)過程。在邊界條件設(shè)置方面，將基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)或氣象模型，動態(tài)更新室外污染物濃度和氣象參數(shù)。這種精細化模擬技術(shù)將為實驗設(shè)計、模型驗證和技術(shù)優(yōu)化提供有力支撐。

3.系統(tǒng)辨識與參數(shù)估計的新方法。為了準確建立室內(nèi)外空氣耦合擴散模型、建筑污染物阻隔效能模型和空氣凈化系統(tǒng)動力學(xué)模型，本項目創(chuàng)新性地采用系統(tǒng)辨識技術(shù)，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果，對模型參數(shù)進行高精度估計。將應(yīng)用非線性最小二乘法、貝葉斯估計等先進算法，結(jié)合遺傳算法等全局優(yōu)化方法，高效求解模型參數(shù)。此外，本項目還將探索基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的代理模型技術(shù)，對高維、復(fù)雜的數(shù)值模型進行快速近似，以便在優(yōu)化算法和實時控制中高效應(yīng)用。這種方法能夠顯著提高模型參數(shù)估計的精度和效率，為模型的可靠應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

（三）應(yīng)用創(chuàng)新

1.面向敏感人群的個性化室內(nèi)空氣防護解決方案。本項目創(chuàng)新性地將多污染物動態(tài)監(jiān)測、精準健康風(fēng)險評估和智能化調(diào)控技術(shù)相結(jié)合，為敏感人群（如老年人、兒童、孕婦、呼吸道疾病患者）提供個性化的室內(nèi)空氣防護解決方案。通過開發(fā)面向個體的健康風(fēng)險評估工具和智能防護建議生成系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶的健康狀況、活動模式、所處建筑環(huán)境等實時調(diào)整室內(nèi)空氣凈化策略，實現(xiàn)“按需防護”。例如，系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)測的空氣質(zhì)量變化和用戶的活動計劃，提前啟動凈化設(shè)備或調(diào)整通風(fēng)策略，并在空氣質(zhì)量較差時自動提升凈化能級，同時向用戶推送針對性的健康建議。這種個性化防護解決方案將顯著提升敏感人群在霧霾天氣下的室內(nèi)環(huán)境健康水平。

2.智能化空氣凈化系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用潛力。本項目研發(fā)的多目標協(xié)同凈化與智能調(diào)控技術(shù)，旨在解決現(xiàn)有空氣凈化系統(tǒng)能效比低、二次污染風(fēng)險高、缺乏智能化控制等問題。項目成果將直接推動智能化空氣凈化系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為家庭、學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓等場所提供高效、節(jié)能、健康的室內(nèi)空氣解決方案。該系統(tǒng)不僅能夠顯著降低室內(nèi)PM2.5等污染物濃度，還能通過智能控制技術(shù)優(yōu)化運行策略，降低能耗和運維成本。此外，系統(tǒng)集成的健康風(fēng)險評估功能將為用戶提供個性化的健康指導(dǎo)，提升產(chǎn)品的附加值和市場競爭力。這將為綠色建筑、健康產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機遇。

3.基于數(shù)字孿生的建筑環(huán)境健康管理平臺。本項目創(chuàng)新性地提出構(gòu)建基于數(shù)字孿生（DigitalTwin）技術(shù)的建筑環(huán)境健康管理平臺。該平臺將集成實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、數(shù)值模擬模型、算法和用戶信息，實現(xiàn)對建筑室內(nèi)外空氣質(zhì)量的實時監(jiān)控、精準預(yù)測、智能調(diào)控和健康管理等功能。通過數(shù)字孿生技術(shù)，可以在虛擬空間中構(gòu)建與實際建筑環(huán)境高度一致的可視化模型，模擬不同污染情景下的室內(nèi)空氣質(zhì)量變化，評估不同干預(yù)措施的效果，為建筑環(huán)境健康管理提供決策支持。該平臺不僅能夠提升建筑環(huán)境管理的智能化水平，還將為城市環(huán)境管理、公共衛(wèi)生應(yīng)急等提供重要的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)手段，具有廣闊的應(yīng)用前景。

綜上所述，本項目在理論、方法和應(yīng)用層面均體現(xiàn)了顯著的創(chuàng)新性，有望為解決霧霾環(huán)境下的室內(nèi)空氣質(zhì)量問題提供全新的思路和技術(shù)方案，具有重要的科學(xué)意義和廣闊的應(yīng)用前景。

八．預(yù)期成果

本項目旨在通過系統(tǒng)的理論研究、實驗驗證和技術(shù)開發(fā)，預(yù)期在科學(xué)理論、技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和行業(yè)推動等方面取得一系列具有重要價值的成果，為應(yīng)對霧霾環(huán)境下的室內(nèi)空氣質(zhì)量挑戰(zhàn)提供全面的解決方案。

（一）理論成果

1.揭示霧霾環(huán)境下室內(nèi)外空氣耦合擴散的動態(tài)規(guī)律。預(yù)期建立一套完整的室內(nèi)外空氣耦合擴散理論體系，能夠準確描述霧霾高發(fā)期間污染物在建筑環(huán)境中的時空分布特征、室內(nèi)外交換系數(shù)的動態(tài)變化機制及其影響因素。通過實驗和模擬的結(jié)合，量化不同氣象條件、建筑形式、運行狀態(tài)下的污染物遷移轉(zhuǎn)化過程，為理解室內(nèi)外空氣交互作用提供科學(xué)依據(jù)。

2.闡明建筑污染物阻隔的機理與影響因素。預(yù)期揭示不同建筑類型、材料及構(gòu)造方式對PM2.5的過濾、滯留和二次釋放特性的內(nèi)在機理，建立基于材料參數(shù)和環(huán)境因素的污染物阻隔效能預(yù)測模型。研究成果將深化對建筑圍護結(jié)構(gòu)污染物控制作用的認識，為建筑材料的綠色設(shè)計與選用提供理論指導(dǎo)。

3.建立面向敏感人群的多污染物健康風(fēng)險評估理論。預(yù)期建立一套綜合考量個體暴露特征、污染物交互作用及健康效應(yīng)的綜合健康風(fēng)險評估理論框架。通過量化不同污染水平下的健康風(fēng)險，為制定室內(nèi)空氣防護標準和健康指導(dǎo)建議提供科學(xué)依據(jù)，提升公眾健康防護的精準性。

4.發(fā)展基于多源數(shù)據(jù)融合的空氣質(zhì)量智能預(yù)測理論。預(yù)期發(fā)展基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和的空氣質(zhì)量智能預(yù)測理論，建立能夠融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)（如氣象、排放、運行、監(jiān)測數(shù)據(jù)）的空氣質(zhì)量預(yù)測模型。研究成果將為開發(fā)智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和優(yōu)化凈化控制策略提供理論支撐，推動建筑環(huán)境管理的智能化發(fā)展。

（二）技術(shù)創(chuàng)新與關(guān)鍵成果

1.開發(fā)智能化室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。預(yù)期研制集成PM2.5/PM2.5a/OC/NOx/CO2等多參數(shù)傳感器的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)原型，實現(xiàn)高精度、自動化、低成本的室內(nèi)外空氣質(zhì)量實時監(jiān)測。開發(fā)基于多源數(shù)據(jù)融合的智能預(yù)警模型，能夠根據(jù)污染物濃度、健康風(fēng)險評估結(jié)果及用戶需求，實現(xiàn)分級預(yù)警和個性化防護建議，為用戶提供及時、精準的健康指導(dǎo)。

2.研制多目標協(xié)同凈化系統(tǒng)原型。預(yù)期研制集成自然通風(fēng)優(yōu)化、機械通風(fēng)+高效過濾、靜電除塵、光催化等多種凈化技術(shù)的復(fù)合凈化系統(tǒng)原型，并開發(fā)基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能調(diào)控算法。該系統(tǒng)能夠根據(jù)室內(nèi)外空氣質(zhì)量、能耗和健康需求，動態(tài)優(yōu)化凈化策略，實現(xiàn)高效、節(jié)能、健康的室內(nèi)空氣凈化。

3.建立基于數(shù)字孿生的建筑環(huán)境健康管理平臺。預(yù)期構(gòu)建基于數(shù)字孿生技術(shù)的建筑環(huán)境健康管理平臺，集成實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、數(shù)值模擬模型、算法和用戶信息，實現(xiàn)對建筑室內(nèi)外空氣質(zhì)量的實時監(jiān)控、精準預(yù)測、智能調(diào)控和健康管理。該平臺將提供可視化界面和決策支持功能，為建筑管理者、公共衛(wèi)生部門和用戶提供全面的建筑環(huán)境健康解決方案。

4.形成面向敏感人群的室內(nèi)空氣防護指南。預(yù)期基于實測數(shù)據(jù)和暴露模型，建立面向敏感人群的健康風(fēng)險評估體系，并提出針對性的室內(nèi)空氣防護建議。指南將包括通風(fēng)策略、凈化措施、健康行為等方面的內(nèi)容，為敏感人群在霧霾天氣下的室內(nèi)活動提供科學(xué)指導(dǎo)，降低其健康風(fēng)險。

（三）實踐應(yīng)用價值

1.提升室內(nèi)環(huán)境健康水平。項目成果將顯著降低室內(nèi)PM2.5等污染物濃度，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，特別是為敏感人群提供個性化的健康防護，降低其呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病及肺癌的風(fēng)險，提升公眾健康福祉。

2.推動綠色建筑與節(jié)能發(fā)展。項目研發(fā)的智能化空氣凈化系統(tǒng)和優(yōu)化控制策略將有助于降低建筑能耗，符合綠色建筑和節(jié)能減排的發(fā)展要求。研究成果將為新型綠色建筑標準制定、空氣凈化產(chǎn)品研發(fā)及智慧城市環(huán)境管理提供技術(shù)支撐，推動建筑行業(yè)的技術(shù)升級和可持續(xù)發(fā)展。

3.促進空氣凈化產(chǎn)業(yè)升級。項目研發(fā)的多目標協(xié)同凈化系統(tǒng)和智能化控制技術(shù)將催生高端環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)新需求，提升我國空氣凈化產(chǎn)品的技術(shù)水平和市場競爭力。預(yù)期成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將為企業(yè)和市場帶來新的發(fā)展機遇，推動空氣凈化產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

4.增強公共衛(wèi)生應(yīng)急能力。項目構(gòu)建的建筑環(huán)境健康管理平臺和健康風(fēng)險評估指南，將為政府、公共衛(wèi)生部門和醫(yī)療機構(gòu)提供重要的技術(shù)支撐，提升其在霧霾等突發(fā)環(huán)境事件中的應(yīng)急響應(yīng)能力和健康風(fēng)險管控水平。

5.培養(yǎng)高層次研究人才。項目實施過程中，將培養(yǎng)一批掌握室內(nèi)外空氣質(zhì)量耦合作用、污染物控制技術(shù)、智能化監(jiān)測與調(diào)控等領(lǐng)域的跨學(xué)科高層次研究人才，為我國環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的發(fā)展提供人才保障。

綜上所述，本項目預(yù)期在理論、技術(shù)和應(yīng)用層面取得一系列重要成果，為解決霧霾環(huán)境下的室內(nèi)空氣質(zhì)量問題提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐，具有重要的科學(xué)意義、社會價值和經(jīng)濟意義，將對提升公眾健康福祉、推動綠色發(fā)展和增強公共衛(wèi)生應(yīng)急能力產(chǎn)生深遠影響。

九.項目實施計劃

本項目實施周期為三年，計劃分為五個主要階段：準備階段、研究階段、集成階段、示范階段和總結(jié)階段。每個階段均有明確的任務(wù)分配和進度安排，以確保項目按計劃順利推進。同時，本項目將制定完善的風(fēng)險管理策略，以應(yīng)對研究過程中可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險。

（一）項目時間規(guī)劃

1.準備階段（第1-3個月）

*任務(wù)分配：

*文獻調(diào)研與需求分析：全面梳理國內(nèi)外相關(guān)研究成果，明確項目研究目標和內(nèi)容，分析市場需求和技術(shù)發(fā)展趨勢。

*實驗方案設(shè)計：設(shè)計室內(nèi)外空氣耦合擴散實驗方案、建筑污染物阻隔效能測試方案和多參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)方案。

*數(shù)值模擬準備：選擇合適的數(shù)值模擬軟件和模型，準備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)。

*團隊組建與分工：組建項目團隊，明確各成員的職責(zé)和分工。

*進度安排：

*第1個月：完成文獻調(diào)研和需求分析，確定項目研究目標和內(nèi)容。

*第2個月：完成實驗方案設(shè)計和數(shù)值模擬準備。

*第3個月：組建項目團隊，明確各成員的職責(zé)和分工，完成項目啟動會。

2.研究階段（第4-24個月）

*任務(wù)分配：

*室內(nèi)外空氣耦合擴散實驗：搭建中尺度實驗平臺，開展不同工況下的污染物擴散實驗，收集時序數(shù)據(jù)。

*建筑污染物阻隔效能測試：采集典型建筑樣本，進行污染物穿透實驗和表面沉積實驗，分析材料屬性和構(gòu)造方式對污染物阻隔效能的影響。

*多參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)：部署集成PM2.5/PM2.5a/OC/NOx/CO2等傳感器的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度、自動化數(shù)據(jù)采集。

*數(shù)值模擬與分析：開展數(shù)值模擬研究，驗證和改進室內(nèi)外空氣耦合擴散模型、建筑污染物阻隔效能模型和空氣凈化系統(tǒng)動力學(xué)模型。

*算法開發(fā)：利用機器學(xué)習(xí)算法和深度強化學(xué)習(xí)技術(shù)，建立空氣質(zhì)量預(yù)測模型和智能調(diào)控算法。

*進度安排：

*第4-6個月：完成室內(nèi)外空氣耦合擴散實驗，收集時序數(shù)據(jù)。

*第7-9個月：完成建筑污染物阻隔效能測試，分析材料屬性和構(gòu)造方式對污染物阻隔效能的影響。

*第10-12個月：完成多參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)和部署。

*第13-15個月：完成數(shù)值模擬研究，驗證和改進室內(nèi)外空氣耦合擴散模型、建筑污染物阻隔效能模型和空氣凈化系統(tǒng)動力學(xué)模型。

*第16-18個月：完成算法開發(fā)和模型訓(xùn)練。

*第19-21個月：進行中期評估和調(diào)整，優(yōu)化研究方案。

3.集成階段（第25-36個月）

*任務(wù)分配：

*智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)：開發(fā)基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能預(yù)警模型，實現(xiàn)按需預(yù)警和個性化防護建議。

*多目標協(xié)同凈化系統(tǒng)開發(fā)：研制集成智能監(jiān)測與調(diào)控功能的空氣凈化系統(tǒng)原型，驗證技術(shù)可行性。

*健康風(fēng)險評估模型開發(fā)：基于實測數(shù)據(jù)和暴露模型，建立面向敏感人群的健康風(fēng)險評估體系，提出針對性的室內(nèi)空氣防護建議。

*系統(tǒng)集成與測試：將智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、多目標協(xié)同凈化系統(tǒng)和健康風(fēng)險評估模型集成，進行系統(tǒng)測試和優(yōu)化。

*進度安排：

*第22-24個月：完成智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)。

*第25-27個月：完成多目標協(xié)同凈化系統(tǒng)開發(fā)。

*第28-30個月：完成健康風(fēng)險評估模型開發(fā)。

*第31-33個月：進行系統(tǒng)集成與測試。

*第34-36個月：進行系統(tǒng)優(yōu)化和性能評估。

4.示范階段（第37-42個月）

*任務(wù)分配：

*典型建筑應(yīng)用示范：在典型建筑中部署智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和多目標協(xié)同凈化系統(tǒng)，驗證技術(shù)效果。

*數(shù)據(jù)收集與效果評估：收集示范應(yīng)用數(shù)據(jù)，評估系統(tǒng)性能和健康效益。

*進度安排：

*第37-39個月：在典型建筑中部署智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和多目標協(xié)同凈化系統(tǒng)。

*第40-42個月：收集示范應(yīng)用數(shù)據(jù)，評估系統(tǒng)性能和健康效益。

5.總結(jié)階段（第43-48個月）

*任務(wù)分配：

*項目成果總結(jié)：整理項目研究成果，撰寫項目總結(jié)報告。

*論文發(fā)表與專利申請：發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文，申請相關(guān)專利。

*成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用推廣：推動項目成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，開展技術(shù)培訓(xùn)和推廣。

*進度安排：

*第43-45個月：整理項目研究成果，撰寫項目總結(jié)報告。

*第46-47個月：發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文，申請相關(guān)專利。

*第48個月：推動項目成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，開展技術(shù)培訓(xùn)和推廣。

（二）風(fēng)險管理策略

1.技術(shù)風(fēng)險

*風(fēng)險描述：實驗數(shù)據(jù)采集不準確、數(shù)值模擬結(jié)果與實際情況偏差較大、算法性能不達標等。

*應(yīng)對措施：

*加強實驗設(shè)計與操作規(guī)范，確保數(shù)據(jù)采集的準確性和可靠性。

*優(yōu)化數(shù)值模擬模型，提高模擬精度，并通過實驗數(shù)據(jù)進行驗證和校準。

*選擇合適的機器學(xué)習(xí)算法，并進行充分的參數(shù)調(diào)優(yōu)和模型訓(xùn)練，提高算法性能。

*建立技術(shù)風(fēng)險評估機制，定期對技術(shù)風(fēng)險進行評估和預(yù)警。

2.進度風(fēng)險

*風(fēng)險描述：實驗設(shè)備故障、人員變動、研究進度滯后等。

*應(yīng)對措施：

*提前做好實驗設(shè)備的維護和保養(yǎng)，準備備用設(shè)備，以應(yīng)對設(shè)備故障。

*建立人才梯隊，減少人員變動對項目進度的影響。

*制定詳細的進度計劃，并定期進行進度跟蹤和調(diào)整。

*建立進度風(fēng)險評估機制，定期對進度風(fēng)險進行評估和預(yù)警。

3.資金風(fēng)險

*風(fēng)險描述：項目資金不足、資金使用不當?shù)取?/p>

*應(yīng)對措施：

*制定合理的資金使用計劃，確保資金使用的規(guī)范性和有效性。

*建立資金監(jiān)管機制，定期進行資金使用情況的審計和監(jiān)督。

*積極爭取多方資金支持，降低資金風(fēng)險。

4.合作風(fēng)險

*風(fēng)險描述：合作單位之間的溝通不暢、合作機制不完善等。

*應(yīng)對措施：

*建立完善的合作機制，明確各合作單位的職責(zé)和分工。

*加強合作單位之間的溝通和協(xié)調(diào)，確保項目順利進行。

*建立合作風(fēng)險評估機制，定期對合作風(fēng)險進行評估和預(yù)警。

通過以上風(fēng)險管理策略，本項目將有效應(yīng)對研究過程中可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險，確保項目按計劃順利推進，并取得預(yù)期成果。

十.項目團隊

本項目團隊由來自環(huán)境科學(xué)、建筑學(xué)、空氣動力學(xué)、控制工程及公共衛(wèi)生等領(lǐng)域的資深研究人員構(gòu)成，團隊成員具有豐富的跨學(xué)科研究經(jīng)驗和項目實施能力，能夠有效整合不同領(lǐng)域的專業(yè)知識，確保項目目標的順利實現(xiàn)。團隊成員均具有博士學(xué)位，并在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表了大量高水平學(xué)術(shù)論文，擁有多項專利成果，具備承擔國家級科研項目的能力。

（一）團隊成員的專業(yè)背景與研究經(jīng)驗

1.項目負責(zé)人：張明，環(huán)境科學(xué)研究院首席研究員，空氣污染控制專家。張研究員長期從事室內(nèi)外空氣質(zhì)量耦合作用及污染物控制技術(shù)研究，主持完成多項國家自然科學(xué)基金和重點研發(fā)計劃項目，在霧霾污染成因分析、建筑環(huán)境模擬及空氣凈化技術(shù)開發(fā)方面具有深厚造詣。發(fā)表SCI論文50余篇，申請專利20余項，曾獲國家科技進步二等獎1項。

2.副項目負責(zé)人：李紅，同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院教授，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專家。李教授在建筑物理、綠色建筑設(shè)計及室內(nèi)空氣質(zhì)量控制領(lǐng)域具有20余年研究經(jīng)驗，主持完成多項住建部科技項目及國際合作項目，擅長建筑環(huán)境模擬技術(shù)及污染物控制系統(tǒng)的研發(fā)。出版專著2部，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文30余篇，擁有多項國家發(fā)明專利，曾獲教育部科技進步一等獎1項。

3.研究骨干A：王磊，中國環(huán)境科學(xué)研究院副研究員，環(huán)境監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析專家。王研究員在空氣污染物監(jiān)測技術(shù)、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制及大數(shù)據(jù)分析方面具有豐富經(jīng)驗，主持完成多項環(huán)保部科技項目及地方環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，擅長多參數(shù)空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用。發(fā)表SCI論文40余篇，申請專利10余項，具有高級工程師職稱。

4.研究骨干B：趙強，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授，空氣動力學(xué)及數(shù)值模擬專家。趙教授在污染物輸運過程模擬、計算流體力學(xué)及數(shù)值模擬方法方面具有深厚造詣，主持完成多項國家自然科學(xué)基金及企業(yè)合作項目，擅長CFD模擬技術(shù)及建筑環(huán)境優(yōu)化設(shè)計。發(fā)表SCI論文60余篇，出版專著3部，擁有多項軟件著作權(quán)。

5.研究骨干C：劉芳，北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院副教授，健康風(fēng)險評估專家。劉副教授在環(huán)境暴露流行病學(xué)、健康風(fēng)險評估模型構(gòu)建及干預(yù)措施效果評價方面具有豐富經(jīng)驗，主持完成多項世界衛(wèi)生合作項目及國家衛(wèi)健委科技項目，擅長開發(fā)基于暴露模型的健康風(fēng)險評估工具。發(fā)表SCI論文35余篇，出版教材1部。

6.研究骨干D，陳偉，清華大學(xué)自動化系副教授，及智能控制專家。陳副教授在