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文档简介
室内空气品质引言
IAQ是室内空气品质(IndoorAirQuality)的英文缩写。在近二十年中,长期生活和工作在现代建筑物中的人们常表现出一些越来越严重的病态反应,德国的星期一综合症便是其中著名的一例。这一问题引起了专家们的广泛重视,并提出了病态建筑(SickBuilding)、病态建筑综合症(SickBuildingSyndrome)等一些新概念。根据世界卫生组织(WHO)1983年的定义,病态建筑综合症是因建筑物使用而产生的症状,包括眼睛发红、流鼻涕、嗓子疼、困倦、头痛、恶心、头晕、皮肤搔痒等。近些年来,有些专家学者建议将人们对室内气味产生的不满也纳入到病态建筑综合症中。大量调查分析表明,人们约有90%的时间都在室内度过,室内空气品质不佳是引起病态建筑综合症的主要因素。
由于IAQ问题导致的病态建筑综合症,使人们的健康和工作效率大受影响。一些现代化密闭写字楼中的工作人员受到的影响尤其明显。与此同时,由IAQ问题间接引起的社会工作效率降低和病休、医疗费用等社会问题也受到了广泛的关注。另一方面,为了改善室内空气品质,很可能需要增加建筑和空调系统的初投资及维护费用,这给业主和工程维护人员也提出了新的课题。
根据美国环保署(EPA)调查表明:在美国IAQ问题是有关全民健康的首要问题之一,受其影响的美国人口多达3000万,由此造成的经济损失超过了$400亿/年,这些数字令人触目惊心。在我国虽然没有相关权威机构的统计调查,但从我国室内环境监测中心室内IAQ监测量越来越大的趋势可以看出此问题在我国也是越来越严重。特别是近年来随着人民生活水平的提高,中国住房改革带来的购房、室内装修热潮,使得IAQ问题在我国尤为突出,从如下案例中可见一斑:
案例1:北京某居民家于1998年7月装修一年后发现室内甲醛超标20倍,他本人也因此得了"喉乳头状瘤",2000年8月他把装饰公司告上了法庭。这是国内第一家因装修问题而打的官司。
案例2:北京市有关部门在全市抽查了6座新建的高档写字楼,发现氨超标率达到了80.56%,臭氧的超标率达到了50%,甲醛的超标率达到了42.11%。
案例3:北京市每年发生有毒建筑材料引起的急性中毒事件约有400余起,中毒人数1万余人,慢性中毒约有10万人次。
案例4:国家卫生部、建设部和环保部门在去年9月的一次家庭装饰材料抽查中,发现不合格者占68%。
鉴于以上种种原因,人们已经认识到解决IAQ问题的重要性与迫切性,IAQ问题已成为当前建筑环境领域内的一个研究热点。从上世纪七十年代末开始,国内外的专家学者在这方面做了大量的研究工作,但目前尚缺乏对IAQ问题系统全面的认识。
IAQ的影响因素
室内污染源
室内的污染源大致有五类:一是颗粒污染物,包括来源于各种居室用品或生物体的尘埃、短纤维和毛发等;二是建筑装饰材料、涂料和家用化学品释放的VOCs(有机挥发化合物),如甲醛、苯、氯化泾等;三是生物类污染物,包括来自于腐败物和宠物的代谢产物的细菌、霉菌、病毒,它们会使抵抗力弱的人染病,此外花粉和尘螨会引发过敏体质人群的过敏反应;四是氡及其衰减子体,放射性物质,它能直接诱发癌症,它的来源是砖头材料、土壤等;五是人体自身污染,包括身体散发的异味以及少数病患者出入公共场所,通过空气交叉传染。这些污染源将不同程度地对IAQ产生不良影响。
室外污染源
室外污染源主要包括汽车尾气中所含的氮氧化物,工业和民用锅炉排除的SO2、CO和可吸入颗粒物等。由于国外工业化的时间早,在环保方面的投入力度大,环境治理效果好,因此室外污染轻微。而象中国这样的发展中国家,目前以发展经济为主,对于环境问题的关注程度不高,导致室外污染严重,下图为我国某著名商业区冬夏季两典型日的室外可吸入颗粒物PM10、NOx、CO和SO2浓度变化情况,其中大部分时间是超过国家室内空气标准的
空调系统设备本身也易成为污染源。如在表冷器降温、减湿过程中,其表面凝水积尘、滴水盘集水极易滋生细菌;过滤器富集灰尘和微生物,如不及时更换,极易成为系统内的一大污染源;另外系统中的连接部件如帆布接头、法兰连接处等最易积尘和发霉。诸如此类因素也会使IAQ恶化。
不合适的换气次数
随着70年代能源危机的开始,各国都把降低建筑能耗作为节能的一大手段,其中包括尽量减少新风量的摄入,以减少了对其预热/冷的能耗。但这样带来了另外一个问题,即室内污染物无法及时稀释,对人体健康和工作效率都产生了不良影响。因此长期以来,人们将加大新风量作为当然的改善IAQ的方法之一。但这种方法不是万灵药,对于室外污染轻微的国外来说,这无疑是一种解决之道,但对于向中国这样的发展中国家,室外空气质量恶劣,室外空气中的某些质量指标已超过室内空气质量的控制指标,显然这种情况下引入过多的新风不仅不能起到稀释作用,而且还会恶化室内空气品质。因此在换气次数的选择上就存在一个优化问题,对于国外来说就是要在能耗和IAQ间取得平衡,而针对我国的具体情况则还要加上对室外空气质量的考虑。
IAQ的评价
伴随室内IAQ的定义发展起来的是IAQ的评价。IAQ评价是人们认识室内环境的一种科学方法,它是随着人们对室内环境重要性认识不断加深而提出的新概念。由于IAQ涉及到多学科的知识,它的评价应由集中建筑技术、建筑设备工程、医学、环境监测、卫生学、社会心理学等多学科的综合研究小组联合工作。当前,IAQ评价一般采用量化监测和主观调查结合的手段进行。其中的量化监测是指直接测量室内污染物浓度来客观了解、评价IAQ,而主观评价则是指利用人的感觉器官进行描述与评判工作。
主观评价的依据是人类的感觉系统(主要是嗅觉)对室内空气的满意程度。推崇这种评价系统的代表人物是丹麦哥本哈根大学P.O.Fanger教授,他在’89室内空气品质讨论会上提出:品质反映了满足人们要求的程度,如果人们对空气满意,就是高品质;反之,就是低品质。他还提出了利用可感觉的空气品质(PerceivedAirQuality)概念来评判IAQ的好坏。英国的CIBSE(CharterInstituteofBuildingServiceEngineers)认为:如果室内少于50%的人能察觉到任何气味,少于20%的人感觉不舒服,少于10%的人感觉到黏膜刺激,并且少于5%的人在不足2%的时间内感到烦躁,此时认为IAQ是可接受的。这两种定义的共同点是都将IAQ评价完全变成了人们的主观感受。但人的感觉往往受环境、感情、利益等方面影响,这会使主观评价出现倾向性
客观评价的依据是人们受到的影响跟各种污染物浓度、种类、作用时间之间的关系,同时还利用了空气年龄(AirAge)、换气效率(AirExchangeEfficiency)、通风效能系数(VentilationEffectiveness)等概念和方法。由于室内往往是低浓度污染,这些污染物长期作用时对人体的危害还不太清楚,它们影响人体舒适与健康的域值和剂量也不清楚。大量的测试数据表明,室内这些长期低浓度的污染即使在IAQ状况恶化、室内人员抱怨频繁时也很少有超标的。另外,室内有成千上万种空气污染物同时作用于人体,选用哪些污染物作为客观评价的标准还需进行大量的研究。所以IAQ的客观评价有其局限性
人们的反应跟其个体特征密切相关,即使在相同的室内环境中,人们也会因所处的精神状态、工作压力、性别等因素不同而产生不同的反应。因此,对IAQ的评价必须将上述各种主观因素考虑在内。ASHRAE62-1989R中对IAQ的描述相对于其他定义,最明显的变化是它涵盖了客观指标和人的主观感受两个方面的内容,相对比较科学和全面。例如,CIBSE便指出自己跟舒适相关的上述定义中,没有考虑诸如电磁波等无异味、但可能对人体有潜在危害的这类物质。这从某种程度上也反映了大多数组织和学者对ASHRAE62-1989R中两类定义的认同
国外对此方面进行了大量的研究,内容包括对大量建筑进行客观评价,主观评价,或二者相结合,或IAQ与人体热舒适性评价相结合,也有学者提出评价IAQ及提高IAQ的较为实用的具体工作流程。国内在IAQ评价方面的研究并不多见。上海城市建设学院的沈晋明等在IAQ评价方面做了一定的工作,对评价IAQ的方法提出了一些看法,并对上海一些办公大楼的IAQ分别进行了主客观评价。现阶段在IAQ评价方面人们做了很多工作,但仍缺乏实质性的研究和权威性的评价方法。
改进IAQ的方法
污染源的控制包括三个方面:室内、室外和空调系统。
对于室内污染源,主要以建筑装饰材料散发的VOCs为主。德国对木制品的甲醛散发量及建筑物中致癌VOCs的散发量作了规定。芬兰室内空气品质和气候委员会制定出指导方针来鼓励人们设计出更健康和舒适的建筑,他们基于材料散发出VOCs、甲醛和氨的多少而把建筑材料分成三类。欧洲标准技术委员会CENTC264/WG7是专门负责制定标准及确认产品VOCs散发量的组织,目前对建筑材料已起草了一个标准,欧洲目前已开始自发地根据建筑装饰材料对室内空气品质的影响而对其进行分类标签,并在丹麦等国家得到应用。
美国加洲和华盛顿洲要求建筑材料所散发出的VOCs、甲醛、及粒子要符合有关规定。美国EPA现在已作出了污染源分类数据库,这个数据库含有材料的VOCs散发量及毒性。
目前我国还没有建筑装饰材料的VOCs散发标准,但这个标准的制定是个迫在眉睫的问题。由于我国住房改革导致的装修热,使很多不法企业觉得有利可图,大量生产VOCs散发严重超标的建筑装饰材料,市场上充斥着这些质量低劣的产品,对人民的健康造成了极大的危害。
对于室外污染源,以国家治理为主。包括制定法规对汽车尾气排放的限制,减少燃煤锅炉的使用,增加天然气的使用等。另外还可以利用一些先进技术对室外污染物进行消除,如日本有一种光催化涂料,可以涂在建筑物表面,利用太阳光分解室外空气中的氮氧化物和SO2。
对于空调系统自身产生的污染源,只能通过加强系统维护和管理来实现,如定期更换空调箱中过滤器,清洗表冷器和凝水盘等。
选择合适的换气次数
对于国外来说,增加换气次数有利于提高室内IAQ,但加大新风量会使系统的能耗增加,因此选择换气次数时就要在二者之间取得一个平衡。丹麦的P.O.Fanger教授领导的研究小组的研究表明,在商用建筑中由于增加换气次数提高IAQ导致的生产率上升带来的经济效益为5%,而由此消耗的能源所付出的经济代价为-0.5%,因此总体来说增加换气次数还是有利于提高经济效益的。但这种选择是省钱不省能,以可持续性发展的标准来衡量似乎就不太合适了。
对于我国的情况来说,由于城市的室外空气质量恶劣,可以考虑在较高的位置采集质量较好的新风;对于换气次数的选择,目前还没有相关的研究成果进行指导。通常取暖通空调规范所定义的值,但这样不考虑各地的地方差异,千篇一律,难免会产生很大的偏差。应具体考虑建筑所处位置周围空气质量的好坏,而选择合适的换气次数,以保证IAQ和能耗的平衡。
空气净化器的使用
目前的空气净化器主要由两部分组成,一部分为消除可吸入颗粒物的过滤段,另一部分为消除有害气体的净化段,按照作用原理不同,净化段又分为吸附型和光催化型两种。
通常过滤器按过滤效率的高低可分为初,中,高三种。初效过滤器多采用玻璃纤维,人造纤维,金属丝网及粗孔聚氨酯泡沫塑料,对粒径>5μm的灰尘可以有效过滤;中效过滤器主要滤料为玻璃纤维,人造纤维合成的无纺布及中细孔聚乙烯泡沫塑料,可作成袋式或抽屉式,对>1μm的灰尘可以有效过滤;高效过滤器按照其效率不同还可细分,其中0.1μm级高效过滤器可以对0.1μm的灰尘过滤效率高达99.99%以上,不过这样的过滤器通常使用在对空气洁净度要求很高的地方,如手术室和洁净室等。通常中央空调中使用的是初、中效过滤器。在日本的一些家用空气净化产品中常使用一种叫HEPA(HighEfficiencyParticulateAirFilter)的高效过滤器,其对>0.3μm以上灰尘的消除效率可达99.97%。
使用吸附原理净化空气是一项历史悠久的技术。吸附是由于吸附剂和吸附质分子间的作用力引起的,这些作用力分为两大类---物理作用力和化学作用力,它们分别引起物理吸附和化学吸附。物理吸附是可逆过程,只能暂时阻挡污染而不能消除污染。而化学吸附是不可逆的过程,是挥发性物质的分子与吸附剂起化学反应而生成非挥发性的物质,这种机理可使得低沸点的物质如甲醛被吸附掉。活性碳是最常用的吸附剂,它对许多VOCs都是很有效的,但对甲醛作用很小。浸了高锰酸钾的氧化铝(PIA)对甲醛及低浓度的醛和有机酸有很高的去除效率。所以PIA经常与活性炭联合起来使以提高过滤器的效率。
国内外多家厂商生产出了活性炭吸附空气净化产品。多种新型活性炭纤维过滤器、新型活性炭颗粒和浸渍了高锰酸钾的氧化铝组合的过滤器问世(Trane、York空调公司产品上已使用美国普滤公司产品)。
使用光催化材料净化空气是近年来兴起的一项新技术,由于它具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染以及可连续工作等优点,日益受到人们的重视。半导体光催化作用的本质是在光电转换中进行氧化还原反应。根据半导体的电子结构,当其吸收一个能量不小于其带隙能(Eg)的光子时,电子(e-)会从充满的价带跃迁到空的导带,而在价带留下带正电的空穴(h+)。价带空穴具有强氧化性,而导带电子具有强还原性,它们可以直接与反应物作用,还可以与吸附在催化剂上的其他电子给体和受体反应。例如空穴可以使H2O氧化,电子使空气中的O2还原,生成H2O2、·OH基团和HO2·,这些基团的氧化能力都很强,能有效地将有机和无机污染物氧化,最终将其分解为CO2、H2O、PO43-、SO42-、NO23-以及卤素离子等无机小分子,达到消除VOCs的目的。
日本大金公司于1996年率先生产了光催化空气净化器,之后日本多家著名的家电厂商(如松下、东芝等)先后推出此类产品。美国新泽西洲的通用空气技术(UAT)公司已开发生产了落地式及管道式光催化空气净化与消毒设备。国内有多家空调厂商(如海尔、格力等)生产出了带有光触媒滤网的家用空调。
IAQ领域的研究方向
室内有机污染源散发特性的研究
室内建筑装饰材料和人体活动会产生大量的VOCs,它们是室内的主要有机污染源。目前其散发特性是IAQ领域的一个研究热点,研究方法主要包括实验研究和模型研究两种。
国内外对建筑装饰材料VOCs散发情况进行了测量。例如芬兰技术研究中心对22种材料测量发现经过28天后,TVOC的散射率降低了至少90%。美国EPA做了实验来确认各种室内污染源的散发量,同时确认各种因素对散发量的影响,这些因素包括温度、相对湿度、空气变化及小室负荷。结果表明,空气换气次数对散发量尤其是湿材料的散发量有很大的影响。根据散发机理的不同,室内建筑装饰材料的散发模型,总体上可分为二类即经验模型和物理模型,这些模型目前都存在着许多问题。
2)室内空气净化技术的研究
目前室内空气净化技术的研究主要集中在活性炭吸附和光催化设备的上。它们各自有不同的特点,目前许多厂家都在开发这两种设备,然而这些设备用到实际中去还有许多问题需要研究,如其性能的评价指标、性能优化、摆放位置的优化等问题都是值得深入研究的课题。
3)CFD技术在IAQ领域的应用
近二十年来,随着计算机科学计算技术的发展,利用CFD对室内空气流动进行数值模拟的方法应运而生。数值模拟方法通过求解质量、动量、能量、气体组份质量守恒方程和粒子运动方程,得到室内各个位置的风速、温度、相对湿度、污染物浓度、空气年龄等参数,从而分析评价通风换气效率、热舒适和污染物排除效率等。由于数值模拟方法具有周期短、费用低等特点,并且能够预先进行,因此这一方法近十年来得到了长足的发展。随着计算机运算速度的提高、计算流体模型的完善,数值模拟方法将会成为IAQ客观评价的有效工具。室内空气品质
1室内空气品质(Indoorairquality)的概念
室内空气品质不同于室内污染,最初关于室内空气品质的定义是指一系列污染物浓度指标,然而,随着研究的不断深入,人们发现单个的污染物浓度指标不能准确的反映室内空气质量的优劣,污染物浓度低的室内人们仍然感觉到很难受,因此室内空气品质的好坏还与居住者的主观感受、心理和生理条件紧密相关。
P.O.Fanger教授在1989年给室内空气品质的定义是:所谓品质就是反映满足人们要求的程度,如人们满意就是高品质,不满意就是低品质。英国的CIBSE(ChartedInstituteofBuildingServicesEngineers)认为:如果室内少于50%的人能够觉察到任何气味,少于20%的人感觉不舒服,少于10%的人感觉黏膜刺激,并且少于5%的人在不足2%的时间内感到烦躁,那么此时的室内空气是可以接受的,这两者的共同点就是将室内空气品质完全变成了人的主观感受。
在ASHRAE标准62-1989R中,它考虑了室内污染物浓度指标和人体主观感受两方面的因素,提出了可接受的室内空气品质(acceptableindoorairquality)和感受到可接受室内空气品质(acceptableperceivedindoorairquality)概念。可接受的室内空气品质定义为:空调中的绝大多数人对空气没有表示不满意,并且空气中没有已知放入污染物达到了可能对人体健康产生严重威胁浓度。感受到可接受室内空气品质定义为:空调房中的绝大多数人没有因为气味和刺激而表示不满,它是可接受的室内空气品质的必要条件,不是充分条件,有些气体如CO、氡、γ射线等,对人体危害非常大,但无刺激,故仅仅用感受到可接受室内空气是不够的。
2室内空气品质产生的原因
20世纪70年代石油危机袭击西方各国,许多建筑为了节能都减少空调系统的新风量,同时加强了房间密闭程度。另外现代建筑装修更加豪华,装修材料更加多样化,并且这些装修材料都释放化学污染物,这也进一步导致了室内空气品质的恶化。
在过去的20年中,长期生活和工作在现代建筑的人们普遍感到头昏、鼻塞、喉干、胸闷、精神不佳、关节不适等,当走出室内时,不适症状明显减轻。室内人员为何出现不明症状?室内为何引起与之有关的过敏性肺炎、气喘病、加湿器热病、军团病、溶剂性脑病等被称为没有起因的病症?严峻的事实引起了专家学者的广泛关注,并很快提出了病态建筑(SickBuilding)和病态建筑综合症(SickBuildingSyndrome)的概念。根据世界卫生组织(WHO)1983年定义:病态建筑综合症是因为建筑物使用而产生的症状。包括眼睛发红、流鼻涕、嗓子痛、困倦、头痛、恶心、头晕、皮肤瘙痒等。大量调查研究表明,人们超过80%的时间都在室内度过,由于室内空气品质的原因,人们的身心健康和工作效率受到了很大影响,一些现代密闭写字楼的工作人员受到影响尤其明显。与此同时,由室内空气品质间接引起的社会问题也受到广泛的关注。另一方面,为了改善室内空气品质,需要增加建筑和空调系统的初投资和维护费用
由于以上种种原因,人们已经认识到了解决室内空气品质问题重要性和紧迫性,IAQ问题已成为建筑环境领域内的一个研究热点。
3影响室内空气品质的因素
a)室内污染源
室内空气中的污染来源是多方面的,人体呼出的代谢物,人体通过呼吸,说话等活动排到室内空气的病原体,物体燃烧的各种污染产物,如烟叶的燃烧。建筑物自身造成的污染。如地基中散发的氡,混凝土中的氨气都是建筑物自身产生的污染物。建筑装修材料造成的污染。如建筑板材中散发的甲醛,VOC。油漆散发的苯及其同系物。
b)空调设备引起的室内污染
美国国家职业安全与卫生研究所(NDSH)对529个建筑进行评估,其中280座建筑物通风不合格,占调查总数的53%。其中最严重的问题是新风量不够,其次是几乎空调设备的所有组成构件都是污染源和臭味源。主要是过滤器,空调设备在加湿,减湿等空气处理过程中,特别是室外湿度较大,在降湿,减湿时,表冷器表面凝水积尘,滴水盘排水不畅,极易污染室内空气,系统中的部件如帆布接头,法兰连接处等极易积尘和发霉,发生微生物污染,写字楼等办公地点采用风机盘管加独立新风系统,盘管湿表面常常成为室内的细菌源,气味源。此外,由于空调系统维护不良发生空气污染问题,有的空调系统使用多年未曾检修和清理,导致盘管积垢,空气处理机内细菌和微生物丛生。
c)室外引起的污染
室外环境与室内是有联系的,室外的污染必然影响室内,室外在没有工业污染的条件下,总是离地面越高,VOC的含量越低。一般认为建筑物的一层受到的影响较大。同时发现室内的一系列污染所造成的VOC总是高于室外。
国外室内空气品质研究的现状
1国外的研究现状
历史上旨在减少室外空气污染的努力可以追溯到14世纪,以当时英国伦敦的烟雾法为代表。现代空气污染问题的研究源于1952年的伦敦烟雾事件,经过50多年的研究,人们对空气污染的成因、影响因素和代表性危害都有了全面地认识。同时,控制空气污染的方法或措施也不断完善,并形成了与室外空气污染控制相关的产业。
室内空气质量问题可以追溯到远古时代,以原始人类将火种引入洞穴,引起洞穴烟尘污染为标志。采用科学的办法对待室内空气问题的历史至少可以追溯到20世纪上半叶,1939年美国成立了工业卫生协会(AIHA),这标志着生产环境对人体健康的影响已受到社会关注。对非生产场所,如住宅、办公室、会议室、教室、医院、旅馆、图书馆、候车(机、船)厅等室内空气的关注始于20世纪60年代的北欧和北美,正是在那个时期提出了室内空气质量(IAQ)的概念。当时,促使人们关注室内空气质量问题的原因主要有两个:一是随着环境保护工作的开展和环境科学的发展,人们的环境意识不断加强;二是空调开始普及,为了节省能源,建筑物密闭程度不断提高,门窗开启时间越来越短。同时各种化学制品也开始涌入室内,导致室内化学污染物浓度提高,于是长期在室内滞留的人群常常感到不适。正是那时逐渐出现了“病态建筑综合症(SBS)”和“军团病”等新问题和概念。人们逐渐发现室内空气污染与哮喘和肺癌等疾病的发病率的上升有着密切关系,并注意室内环境质量不一定比室外好,甚至比室外更糟。
围绕室内空气质量的系统研究最初主要着眼于室内与室外空气质量的关系,以及室内空气污染物对人体健康的影响。1965年,荷兰学者Biersteker等进行了世界上第一个系统的、大规模的室内与室外空气质量的关系。他们以鹿特丹60个住户为对象,测定了室内、外SO2和烟尘的关系,获得了空气污染事件期间的室内环境相对安全性、抽烟对于室内气溶胶生成、室内SO2衰减与建筑物新旧程度的关系等重要信息。这一研究表明室内与室外空气质量存在显著的差异,并且揭示室内空气质量对人体健康的影响可能超过室外。随后,关于室内与室外空气质量关系的研究一直未停止过,而且涉及面越来越宽。通过这些研究,人们对各种条件下,不同污染物的室内与室外关系有了全面的认识,并建立了一系列室内与室外空气质量关系的模型。
20世纪60年代开始关于室内空气污染健康效应的研究主要集中在各种人类活动引起的呼吸性健康疾病。同一时期,国外大规模出现装修热。北欧、美国和其他国家先后开始大量使用甲醛制品,如用脲醛树脂和酚醛树脂作原料制成胶粘剂、墙缝填充剂和多种人造板材等。其中,脲甲醛泡沫树脂隔热材料在那个时期曾被大量用于构建房屋,特别是移动住房。于是,大量甲醛释放到室内,很多居住者出现了急性刺激和急性中毒症状,甚至引起中毒性肝炎或是过敏性紫癜。这些问题在当时的社会上引起了很大的震动。于是,工业卫生、环境保护、化学化工和建筑装潢等专业的工作人员围绕着甲醛污染问题,相继开展了环境监测、流行病学调查、临床观察、毒理实验、工艺改革及相应的实际工作和科学研究。
20世纪80年代美国EPA的总暴露量评价方法学研究(TEAM)提供了一个全面评价室内和室外暴露对人体总暴露贡献的模型。这个研究得到了一个令人吃惊的结论:对于挥发性有机化合物来说,通常情况下,室内污染源对人体总暴露的贡献远远高于室外工业污染源。
随着对于室内空气污染问题认识的不断深化,室内环境作为卫生和环境科学的重要组成部分越来越受到重视。一批专门从事室内环境检测、宣传教育、学术研究和学术交流、咨询和评估的机构开始形成。如美国工业卫生协会(AIHA)专门设立了室内环境质量(IEQ)委员会。“国际室内空气质量与气候协会(ISIAQ)”、“美国绿色建筑委员会(USGBC)”和“室内空气质量协会(IAQA)”也于1992年、1993年和1995年相继创立。就连北大西洋公约组织(NATO)这样的军事合作组织也在她的科学与环境事务局所属的高级研究中心开展“室内空气质量(IAQ)科学”的研究和教育培训计划,每年都要在缔约国开展室内环境方面的培训工作。
与此同时,室内空气质量的管理机构也开始在发达国家和地区形成,如美国环保局于1988年在其空气与辐射司下设立室内空气质量(IAQ)程序办公室,1995年又与较早设立的氡分部合并成立了室内环境处,并附设了两个与室内环境相关的国家实验室,在相关部门设立了室内环境的监管、执法机构。如今,美国的学校里都设有室内环境协调员,管理和督导室内环境质量的监测和控制。法国政府也于1999年底成立了国家室内空气监测站,并从2001年开始,每年在全国选择1000个监测点,对典型室内场所的氡、铅、霉菌、过敏源、VOCs、人造矿物纤维、杀虫剂及烟草烟雾等10多种有害物质进行检测,并向公众通报检测结果。我国的香港特别行政区也于1998年在其环境署内设立了室内环境主管部门,并于1999年公布了楼宇的IAQ指南。在室内环境管理机构的指导下,室内环境立法也开始进行,到目前为止,欧美各发达国家,亚洲的日本、韩国和我国香港地区,以及世界卫生组织已建立比较完善的室内环境法规。
2国内研究的现状
我国最初大规模出现室内空气污染是在20世纪80年代。为了改善城镇居民居住条件,各地大规模建造单元式居民楼,装空调的人数也为数不少。在居住条件大幅度改善的同时,室内空气品质却不断恶化。
较之国外,我国研究室内空气品质起步较晚,我国从事住宅室内空气污染的研究始于70年代,当时主要是中国预防医学科学院钮式如研究员的研究室,出发点是研究室内通风,并针对二氧化碳等室内空气污染物。到1980年,中国预防医学科学院何兴舟研究员所领导的环境流行病研究室开始了云南宣威地区农村室内燃料燃烧与癌症并发率关系的研究,这是我国较早的室内空气污染与健康关系的研究。同年,武汉市卫生防疫站的杨旭医师在城区开展了室内空气污染的研究工作。1984年,在全国防疫站系统开展了大量的室内空气污染调查工作。最为突出的是1988-1990年间中国预防医学科学院秦钰慧研究员所领导的中国五城市室内空气污染与健康关系的调查研究,研究历时两年,空气污染物包括IP,二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等等;人群包括小学生、中学生、社会居民;健康指标包括:肺功能、碳氧血红蛋白等,文章多次在国际会议上发表,特别是在芬兰赫尔辛基大会(IndoorAir’93)时作过报告,是那次千人大会上的重要发言。至此,我国的室内空气污染研究还是集中在燃料上。
到了90年代,随着人们生活水平的提高,引起居室室内空气污染最主要的原因是由于不良装修,即在装修过程中使用了大量有害物质如甲醛、挥发性有机物等一些装饰材料。而传统的室内污染物,如SO2、CO、CO2、NOx等由于抽油烟机的广泛采用和燃料结构的变化,对室内空气的污染程度已大大降低。1993年杨旭副主任医师首先开始了建筑物装饰材料的污染研究。1995年秦钰慧研究员组织“室内化学品与健康关系的研究”,室内空气质量和装饰建材研究是其重要的方面。以此着手制定我国室内空气标准。此后中国预防医学科学院数次举办过关于室内空气质量研讨会。国家环境保护总局于2000年8-9月召开“室内空气质量相关法规及污染控制技术培训班”,2001年5月,中国科学技术协会过程学会联合会举办了“全国室内环境质量研讨会”。
目前国内室内空气污染研究最主要的包括两个方面。一是制订全面科学的室内空气质量标准。由于我国室内空气污染问题只是近十几年才出现,人们强烈意识到室内空气污染的问题并引起全社会广泛的关注才刚刚是近几年的事。国家还没有制定全面的法律、法规。我国参与室内空气污染问题管理的政府机构包括卫生部、国家质量监督检验检疫总局、建材局和建设部,国家环保总局虽然没有具体参与室内空气质量的管理工作,但确切地说早在1994年就参与了相关工作。我国标准的制定缺乏基础研究的支持,标准的制定,尤其是室内空气质量标准的制定,直接关系到人体健康,需要毒理学试验结果作依据,并且要进行卫生学的分析和评价,这样的工作不是一个检测机构就能够完成的。二是污染源控制,这是我国目前室内空气污染研究的一个热点问题。消除污染根本方法是消灭污染源,如对能产生甲醛的脲醛泡沫塑料和产生石棉粉尘的石棉等建筑材料停止使用等措施无疑是有效的,但这必须有相应的法规来保证。一方面,用通过立法在生产过程中尽量控制这些建筑材料的污染物含量,使得有害物质含量低的产品进入市场;另一方面,需要对室内究竟有哪些污染源、这些污染源可能产生什么样的污染物以及这些污染物的释放特征进行研究,这样就可以在装修过程中对有可能造成室内空气污染的污染源进行控制。污染源的研究以人工环境气候箱(testingchamber)的模拟研究为主要手段,通过考察一些环境因子,如温度、湿度、空气更新速率等对污染物浓度分布的影响,模拟释放过程,建立数学模型及评价系统。扩散模型是最常用的方法,目前已将污染物在材料内部的扩散过程及在表层的解析过程结合起来。国内利用人工环境气候箱对板材中的甲醛,油漆、涂料中的可挥发性有机物的释放特征已经进行了比较广泛的研究,但这些还远远不够。
室内空气品质调查方法
现在室内检测都是通过测定单个污染指标是否超过国家室内空气质量标准的客观检测法。实际上,室内空气质量问题不同于室内污染,它与居住的人群有很大的关系。因此现在都采用主观评价和客观检测相结合的方法,这样就更能够准确的了解室内空气状况。
调查方法一般采用住宅现场问卷调查和现场监测方法相结合的办法。调查员在进入调查现场前,提前与建筑物业主取得联系,得到业主的同意和支持,同时了解建筑物的大致情况,准备好足够的记录和采样工具,再进入现场实地调查和监测。现场检测不应对业主的工作、生活和日常活动产生太大的改变,以保证调查资料更具实际性。
1问卷调查方法
住宅现场问卷调查的内容包括:
(1)建筑物基本情况:记录建筑物的各性能概况,包括建筑物特征描述(如建筑物年龄、建筑面积、层高、楼层数、房间数目、卫生设施、整体布局、建筑材料等),建筑物外部环境有无污染情况,供热和通风情况,燃烧设备。调查时绘制建筑物内外环境平面图。
(2)室内环境调查:调查员现场调查的内容包括,调查点在整体建筑中的位置,供热通风系统及其参数和运行情况,建筑物开口方向,装修用材,门窗材料,装修时间,室内设备如家具、地毯、各种电器设备、主要燃气灶具及它们平时的使用情况,化学品的使用情况,室内植物、宠物饲养情况,有无可见的垃圾,潮湿等,以了解室内存在的各种污染源的种类和数量及其来源。绘制所调查的室内环境布局图。
(3)居住人群调查:居住人数及构成,居住者个人基本情况,入住时间,要求居住者以日记的方式记录一周内在室内活动情况(房间内的停留时间,开窗次数和时间,烹调、抽烟等活动),一周内卫生清扫频次,居住者健康情况(一年内慢性呼吸系统、心血管疾患和一个月内急性患病情况),对室内环境的主观感觉如咳嗽、咽喉肿痛、打喷嚏、异嗅、刺眼流泪,以及污染程度描述和症状发生的时间。居住人群对室内环境因素的主观感受,对环境质量的要求、意见和建议。
2现场监测方法
2.1检测仪器
常用的仪器包括温湿度计testo-1360、德图风速仪testo425、GXH-3011A型便携式红外线分析器(一氧化碳)、GXH-3010E型便携式红外线分析器(二氧化碳)、4000系列型数字气体分析(一氧化氮)、Interscan4150型二氧化氮分析仪、4000系列型数字气体分析仪(二氧化硫)、4160型甲醛分析仪、P-5L2C型微电脑粉尘仪、HD-2000型智能化γ辐射仪、GDYQ-301S现场氨测定仪、Sentex气相色谱仪、1027连续测氡仪。
2.2采样点的选择
采样点选择原则:对于住宅,要考虑不同功能房间存在的污染源不同,应在不同功能的房间内同时设置采样点。对于办公室等公共场所,应考虑不同功能楼层和房间的朝向的影响,对于同一楼层(功能),分别选取东南西北各一间房间选取不同功能房间内的主要污染物进行测量,测量污染物的种类根据调研结果确定。为保证样品代表性,根据“室内空气质量标准”GB/T18883-2002所要求的对角线上或梅花式布点均匀分布,采样点的数量根据室内面积大小和现场情况而确定。
采样点的数量:50m2以下1~3个点
50~100m23~5个点
100m2以上至少5个点
二点之间相距至少5m左右,采样时应避开通风道和通风口,离墙壁距离应大于0.5m。采样点高度在人的一般呼吸道范围内(离地面0.5~1.5m)。在检测室内的同时,选择新风口处,测量室外的污染物浓度,以考虑室外空气污染对室内的影响
2.3调查和监测时间、频率
为确定污染物因素,分别对各选取的功能房间采用分段测量的方法,采样频率每天每户最多三次,每次持续1~2小时(上午9到11时,下午2到5时,晚上18点到19点)。同时记录相应的热物理参数(温度、相对湿度、风速、新风量),以分析它们之间的影响。按照测量结果,分析各功能房间主要污染物的组成,污染物浓度在一天三个主要时间段的变化。对于新建建筑物不同过程(装修前、装修过程中、装修后),可根据实际情况分别在这三个阶段监测。
2.4监测指标的选择
选择原则:(1)经过国内外室内环境研究现状调研的结果,目前研究水平公认为室内环境(IAQ、热环境、光环境和声环境)中普遍存在的污染指标。(2)已知或可疑与人群健康损害有关的。(3)目前检测技术可行。(4)发现污染问题后可采取相应的措施来消除或控制。(5)在不同功能分区建筑环境内可采取可能存在的主要污染物进行监测。在建筑物内不同功能分区采用不同的监测方案,可综合《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2001)、“公共场所卫生标准”和“室内空气质量”中对各类非工业性建筑的室内环境要求检测的指标以及不同功能分区的特征具体确定。
《室内空气质量标准》中作出浓度范围限制的IAQ监测指标主要包括:
物理性:温度、相对湿度、空气流速、新风量
化学性:二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氨、臭氧、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、苯并芘、可吸入颗粒物PM10、总挥发性有机物TVOC
生物性:菌落总数
放射性:氡222Rn
改善室内空气品质的措施
由于影响室内空气品质的因素比较复杂,现在对于室内空气品质问题还没有彻底的解决办法,现在一般都采用以下几种常用的办法:
1)合理选择装修材料及装修方式
尽量在正规的建材市场选择环保的装修材料、胶水、油漆等。并且在装修完成后,开窗通风3~6个月,等建筑材料的散发了绝大部分的VOC后入住。提倡接近自然的装修,尽量少用化学材料。购置新家具后也应开窗通风,向外散发家具中的VOC.
2)开窗,通风换气
开窗,通风换气可以始终保持室内具有良好的室内空气品质,是改善住宅室内空气品质的关键。Sundell教授对于瑞典160幢建筑进行研究发现新风量越大,发生建筑物综合症的风险就越小,即使在较寒冷的冬季,也最好能开一些窗户,使室外的新鲜空气能进入室内。
3)选用一些空气处理器和净化设备配合空调使用
除湿机和加湿机能够保持室内适当的湿度,活性炭C或HEPA高效过滤器能够有效的过滤室内的CO2、CO、VOC、颗粒物等污染物,保持室内具有较高的室内空气品质。负离子对人体的健康有益。
另外,居住者应经常排气、通风、在室内种植植物、不要在室内吸烟、不使用喷雾剂和杀虫剂、以及经常清洗地毯,保持室内良好的空气品质。
被人相信是一种幸福。室内空气品质的改善及新净化技术的应用
具有空气吸附段的空调系统的空气处理方案
中央空调系统
空调送风本身要经过过滤和热湿处理,这样可以在空调处理设备中加入空气净化段,对送风进行吸附处理,再送入室内,使其具备更高的稀释能力。
1.全空气系统
这个系统的空气净化设备由过滤段和吸附段两部分组成,其原理图如图-1所示,新风先经过初效过滤器,滤除掉较大颗粒物;再和回风一起进入活性炭吸附段,吸附掉有害气体;再通过中效过滤器,进一步去除尘埃以及微生物等,还有吸附段可能漏出的活性炭粉末;然后进入热湿处理设备进行热湿交换;最后由风机将确保室内空气品质的气体送入到室内。
2.风机盘管加独立新风机组系统
新风先通过初效过滤器,滤除掉较大颗粒物和生物粒子;再通过吸附段,吸附掉有害气体;然后通过中效过滤器,进一步除掉小粒径的颗粒、微生物以及漏下的炭粒等;然后进入热湿处理设备进行热湿交换;再由风机送入房间。
带有吸附段的全空气系统的原理示意图
1.初效过滤器;2.吸附段;3.中效过滤器;4.热湿处理设备;5.风机
让通风气流与某种固体物质相接触,利用该固体物质对气体的吸附能力,除去其中某些有害成份的过程称为吸附。
分散式空调系统
新风先通过初效过滤器,滤除掉较大颗粒物和生物粒子;再通过吸附段,吸附掉有害气体;然后通过中效过滤器,进一步除掉小粒径的颗粒、微生物以及漏下的炭粒等;然后进入热湿处理设备进行热湿交换;再由风机送入房间。
室内空气品质的评价及标准
室内空气品质的评价目的
1.掌握室内空气品质状况和变化趋势,以开展室内污染的预测。
2.评价室内空气污染对健康的影响,以及室内人员接受的程度,为制订室内空气品质标准提供依据。
3.弄清污染源(如建材、涂料)与室内空气品质的状况关系,为建筑设计、卫生防疫、控制污染提供依据。
室内空气品质的评价方法
客观评价,直接用室内污染物指标来评价室内空气品质的方法称为客观评价。
主观评价,利用人自身的感觉器官进行描述和评判工作。主观评价主要有两个方面工作.一是表达对环境因素的感觉;二是表述环境对健康的影响。
被人相信是一种幸福。第八章室內空氣品質學習目標研讀本章後,學習者應能夠了解:何謂室內污染室內污染物的來源室內污染物對人體健康的影響室內空氣品質標準室內空氣污染的防制方法摘要室內是空氣污染的避難所?不一定如此,有時室內空氣甚至比室外空氣還骯髒。本章首先對室內空氣品質的相關議題作一簡單的介紹,第二節中會分析室內空氣污染物的來源,第三節則介紹室內空氣污染物和其影響,雖然台灣還沒有室內空氣品質標準,但在第四節中我們還是要介紹世界各國的空氣品質標準,最後一節則討論如何維護室內空氣品質。第一節前言前面幾章我們討論了許多室外(ambient)空氣品質的問題,本章將討論室內空氣品質(indoorairquality,簡稱IAQ),這裡所謂的室內指的是住家、辦公室、電影院、餐廳、百貨商場,乃至車、船、飛機等半密閉的空間。在一般人的觀念中室內空氣品質應該比室外清潔乾淨,其實不一定如此,美國環保署的研究指出有些室內空氣污染物的濃度常為室外的數倍,有時更高達100倍。幾千年前,當人類開始建屋居住,並在室內烹煮食物或燒火取暖時,室內空氣污染的問題就已經存在。早期,由於無法採用清潔燃料,而且爐具較為落伍,常排放出大量的污染物,不但影響生活品質,還對身體健康產生影響。即使到了現在,還是有許多開發中國家仍然使用生物質(biomass)燃料煮食獲取暖,常排放出大量的可吸入性懸浮微粒、一氧化碳、PAH、揮發性有機物等,導致民眾罹患呼吸疾病(WHO,2000)。雖然室內空氣污染的問題存在已久,但室內空氣品質直到最近三十年才受到關注與深入研究,主要原因為已開發國家面臨了另一種室內空氣品質的問題,在二十世紀七十年代末期發生石油危機,所以節約能源成為重要的課題,許多工程師把降低建築能耗作爲節約能源的一種方法,其中包括儘量減少新鮮外氣的引入,以減少預熱預冷的能量消耗。但這些措施卻使從外進入室內的空氣變得有限,室內污染物無法及時稀釋,對人體健康和工作效率都産生了不良影響。在近三十年中,長期生活和工作在現代建築物中的人們常表現出一些越來越嚴重的病態反應,包括眼睛發紅、流鼻涕、嗓子疼、困倦、頭痛、噁心、頭暈、皮膚搔癢等,這一問題引起了專家們的廣泛重視,並提出了病態建築症候群(SickBuildingSyndrome,SBS)、建築相關疾病(Buildingrelatedillness,BRI)等一些新概念。所謂病態建築症候群(SBS)是某些人停留在建築物時,因為不明原因而產生的一系列非特定症狀的統稱,有關症狀包括:黏膜症狀(眼睛、鼻腔及咽喉不適)、流鼻水或鼻塞、其他與感冒相似的徵狀、胸部翳悶、間歇性皮膚痕癢,並出現疹子、頭痛、嗜眠、難於集中精神、煩躁等,受影響的人士離開有關建築物後,症狀便有緩和,甚或完全消失,而且這些症狀無法找出是那些特定污染物或污染源所造成。病態建築症候群很可能是由多個因素造成,如不良的換氣等,而惡劣的室內空氣品質是最主要促成因素之一。至於建築相關疾病(BRI)則為經臨床診斷,可以準確地歸咎於特定或確證成因的疾病,而且這些疾病與建築物室內空氣污染物有關。BRI包括過敏性反應(例如由若干品種的真菌所引致的過敏性局部急性肺炎);傳染病(例如:退伍軍人症和增濕器發熱病)等。在建築相關疾病中以退伍軍人症最為有名,退伍軍人症於1976年因美國費城之退伍軍人大會爆發肺炎而首度被發現。造成此病的原因為退伍軍人桿菌,經由空調系統之冷卻水塔及室內之水供應系統(特別是熱水供應系統)造成室內污染。根據研究,惡劣的室內空氣品質不但會危害人體的健康,增加醫療費用的支出,還會降低工作效率、增加員工的請假日數,造成生產力的降低。根據美國環保署(EPA)調查顯示:在美國IAQ問題是有關全民健康的首要問題之一,受其影響的美國人口多達3000萬,由此造成的經濟損失超過了$400億/年,這些數字令人觸目驚心。因為生活形態的改變,現代人在室外工作或休閒娛樂的時間越來越少,而停留在室內的時間則不斷增加。據估計一般人大約有65%的時間呆在家裏,如果工作的場所也在室內的話,一天中有將近90%的時間是停留在辦公大樓或家裏,因此室內空氣品質對人體健康的影響越來越大。人們已經認識到解決IAQ問題的重要性與迫切性,室內空氣質素的研究工作方才逐漸開展。第二節室內空氣污染的來源室內有害氣體的來源主要有以下幾個方面:(1)室內的污染源室內的污染源大致有五類:燃燒:烹飪、取暖和燒水是室內最普遍的燃燒行為,所使用的燃料包括油、瓦斯(gas)、煤油(kerosene)、煤、木材等,燃燒所產生的污染物則包括一氧化碳、二氧化氮、懸浮微粒等。雖然燃燒的產物常利用煙囪或抽油煙機排放到室外,但還是有很多燃燒的產物無法排出室外,成為室內污染物,冬天時常發生熱水器所產生的一氧化碳中毒事件就是一個例子。抽煙:室內燃燒煙草的煙霧(environmentaltobaccosmoke,ETS)是一組化學物的統稱,這些化學物是以粒狀物或氣體形式在吸煙的過程中釋入空氣中。室內燃燒煙草的煙霧是兩種煙霧的混合物:燃燒中的香煙直接釋出的側流煙霧(sidestream);和吸煙者呼出的主流煙霧(mainstream)。抽煙除了會釋放尼古丁、一氧化碳、二氧化碳、乙醛、丙酮、焦油等有害物質外,更是室內浮塵微粒的主要來源。室內抽煙不但會危害到抽煙者本人;共同呼吸室內空氣的人,即使不抽煙,也會受到二手煙的危害。建材與裝潢材料:水泥、磚塊等建材本身有些含的放射性氡(radon),會隨著時間的久遠而漸漸被釋放出來。室內裝潢時所用的膠合板﹑細木工板﹑中密度纖維板和刨花板等人造板,因使用含有甲醛樹脂的接合劑,板材中殘留的甲醛會逐漸向周圍環境釋放,是室內空氣中甲醛的主要來源;其他含有甲醛成分並可向外界散發的各類裝飾材料還包括貼牆布、貼牆紙、化纖地毯、泡沫塑料、油漆和塗料等。此外,過去廣為使用的石棉也可能產生室內空氣污染。使用含揮發性的有機物品:使用殺蟲劑、特殊清潔劑、髮膠、油漆、立可白等用品,皆是室內揮發性有機污染物的來源。事務機器:如影印機、雷射印表機等會釋放出臭氧。生物類污染源:包括寵物掉落的毛髮、體垢及皮屑,或呼吸所產生的二氧化碳,來自於腐敗物和寵物的代謝産物的細菌、黴菌、病毒,它們會使抵抗力弱的人染病,此外花粉和塵蟎會引發過敏體質人群的過敏反應。人體本身:包括身體散發的異味以及少數病患者出入公共場所,通過空氣交叉傳染。空調設備:空調系統設備本身也易成爲污染源。如在蒸發器降溫、減濕過程中,其表面凝結水積塵、滴水盤集水極易滋生細菌;篩檢程式富集灰塵和微生物,如不及時更換,極易成爲系統內的一大污染源;另外系統中的連接部件如帆布接頭、法蘭連接處等最易積塵和發黴。諸如此類因素也會使IAQ惡化。2室外污染源
室外的空氣可藉由自然通風或機械通風而進入室內,使室內空氣品質受到不同程度的影響,如果住宅或辦公室位於空氣污濁的地區(如:工業區、市中心區等)則會吸入骯髒的空氣,由室外進入室內的污染物主要包括汽車尾氣中所含的氮氧化物,工業和民用鍋爐排除的SO2、CO和可吸入顆粒物等。圖8-1為美國一般的辦公大樓室內空氣污染發生的原因,其中以不適當的空調通風系統所佔比率最高,其他的原因包括:室內污染物、室外污染物、生物性污染源、建材等。圖8-1為美國一般的辦公大樓室內空氣污染發生的原因第三節室內空氣污染物及其影響常見的室內空氣污染物可以分為氣體污染物和粒狀污染物兩大類(見圖8-2),氣體污染物又可以分為有機和無機兩大類,其中常見的無機氣體污染物有CO、CO2、NOx、SOx、O3等,而有機氣體則包括甲醛、苯、甲苯、二甲苯等。至於粒狀物則包括懸浮於空氣中的固體和液體微粒,固體微粒又可分為非生物粒子和生物粒子。下面我們將介紹常見的室內空氣污染物。圖8-2室內空氣污染物分類圖一氧化碳:室內一氧化碳最主要來源為室內燃燒源不完全燃燒所產生,如:瓦斯爐、瓦斯熱水器、吸煙、車庫的汽機車排氣、蚊香及拜香等。當然室外空氣中也有相當含量的一氧化碳,會因為通風換氣而進入室內。一氧化碳是一種無色、無臭的氣體,它會和人的血紅素結合形成一氧化碳血紅素,影響血液輸送氧氣的能力,造成人體缺氧,也就是所謂的一氧化碳中毒。一氧化碳中毒的症狀包括:失去對時間和距離的判斷力、改變心肺功能、頭痛、疲倦、昏睡、呼吸不正常、乃至死亡。所幸一氧化碳與血紅素的結合是一種可逆反應,空氣中沒有一氧化碳時,原先進入人體的一氧化碳會被排出。氮氧化物(一氧化氮和二氧化氮)室內空氣中氮氧化物的來源主要為燃燒,燃燒時所產生的均為一氧化氮,隨後一氧化氮被空氣中的氧氧化成二氧化氮。空氣中的二氧化氮濃度達150ppm時,可致人於死,50~150ppm的二氧化氮可能造成慢性肺部疾病。二氧化氮是一種紅棕色的氣體,其濃度為0.12ppm時,嗅覺器官可查覺它的存在。臭氧臭氧會刺激肺部,影響黏膜及呼吸功能,若大量吸入可導致肺部嚴重受損害。室外空氣中的臭氧來自光化學反應,室內之臭氧則來自於影印機、雷射印表機、靜電式空氣清淨機等使用紫外線或離子化的機器設備。連續處於臭氧濃度0.1ppm的場所1小時,會增加呼吸道的阻力﹔臭氧濃度為0.3ppm時,會刺激鼻、喉及頰肌的收縮﹔處於臭氧濃度2ppm的空間2個小時,則會產生嚴重的咳嗽。由於臭氧的活性高,通常在產源的附近才會達致很高濃度,而一般不會積累在室內空氣中;用影印機,應特別注意影印室的通風狀況。
二氧化碳二氧化碳是人體代謝的產物﹐一般成人於辦公室中所呼出的氣體中二氧化碳含量一般約為3.8%。健康的成人長時間處於二氧化碳濃度1.5%的空氣中會造成輕微的代謝壓力﹔如果二氧化碳的濃度高達7~10%﹐人體便會在幾分鐘內失去知覺﹐吸入太多二氧化碳也會造成血液酸﹑鹼的平衡改變﹐使骨質密度降低﹑鈣質流失。在非工業環境下的二氧化碳水平通常遠低於規定的衛生和安全標準,因而不會對健康有威脅。儘管如此,二氧化碳的水平對室內空氣質素管理仍然重要,並經常用作量度空氣清新程度的替代品。愈多新鮮空氣供應,二氧化碳的水平愈低。揮發性有機物揮發性有機化合物是含有一個或多個碳原子的化合物,在正常室溫及氣壓下容易揮發。這些化合物在室內環境下以無色氣體的形態存在。美國環境保護局(1989年)探測並檢定了900多種存在於室內環境中、濃度超過1ppb的揮發性有機化合物。揮發性有機化合物可從戶外進入室內;室內所使用的建築材料、清潔劑、化粧品、蠟質、地氈、傢具、雷射印表機、影印機、黏合劑和油漆亦會散發揮發性有機化合物。若這些物質短暫或長期超越正常背景水平,可能影響室內空氣質素。苯是無色具有特殊芳香氣味的液體,是室內揮發性有機物的一種,在各種建築材料的有機溶劑中大量存在,比如各種油漆的添加劑和稀釋劑和一些防水材料等等。苯為致癌物,長期暴露於含有苯的化合物的環境下可增加患癌病的機會。在通風不良的環境中工作,短時間內吸入高濃度苯蒸氣可以引起以中樞神經系統抑制作用爲主的急性苯中毒。輕度中毒會造成嗜睡﹑頭痛﹑頭暈﹑噁心﹑嘔吐﹑胸部緊束感等,並可有輕度粘膜刺激症狀。重度中毒可出現視物模糊,震顫﹑呼吸淺而快﹑心律不齊﹑抽搐和昏迷。少數嚴重病例可出現呼吸和迴圈衰竭,心室顫動。甲醛是一種揮發性有機化合物,也是光化學煙霧的前驅物質。甲醛是許多建築材料和纖維織物、清潔劑和黏合劑的化學成份之一,夾板製成的家具表面都塗有一層尿素甲醛樹酯,以防家具腐壞﹔而製造地板覆蓋物及地毯襯底時也會用到甲醛,此外新的亞麻製品的床鋪、抗皺的棉製品也會揮發出甲醛。甲醛的排放量隨物品的新舊、空氣流動情況、溫度和濕度而改變。通常新的家具會釋放出大量的甲醛,但經過一段時間其排放量就會逐漸衰減;在又熱又濕的環境裡,甲醛的揮發量也愈大。此外,在一天的不同時段中或不同季節中亦可能有差別。甲醛具有刺激性的臭味﹐濃度低至0.05ppm時仍可被查覺。甲醛可以經呼吸道吸收,長期接觸低劑量甲醛可以引起慢性呼吸道疾病、女性月經紊亂、妊娠綜合症,引起新生兒體質降低、染色體異常,甚至引起鼻腔﹑口腔﹑鼻咽﹑咽喉﹑皮膚和消化道的癌症。高濃度的甲醛對神經系統﹑免疫系統﹑肝臟等都有毒害。極高的甲醛水平已證實可刺激眼睛、鼻腔和呼吸道及引致這些器官出現過敏反應。可吸入懸浮粒子可吸入懸浮粒子是指空氣動力直徑在10或以下的懸浮在空氣中的粒子。室內粒子的來源可分為幾大類:微生物粒子(例如細菌、病毒、霉菌、孢子);動植物粒子(例如花粉、昆蟲肢體和副產物);礦物粒子(例如石棉、人造礦物纖維);燃燒粒子(例如二手煙、煮食、發熱器具、燃燒香燭所釋出的物質);及放射性粒子(例如氡氣衰變所產生的物質,附於其他較大粒子上)。煙草燃燒時所產生的煙霧是粒子污染的主要來源。石棉石棉是一種自然產物﹐即脫水礦物性矽酸鹽的總稱。石棉以黏著劑固定作成地磚、石棉水泥建材、屋頂氈、屋頂材料等,樓宇和樓宇裝置普遍含有石棉,其存在形式包括石棉噴劑、石棉質油漆、天面磚、管道外套、乙烯基地磚、吸音﹑隔熱材料、空氣處理器的活動接口、電開關箱中的絕緣板和電弧墊片,及電梯制動鼓內的襯里。含石棉物料在乾燥時容易破碎,並且釋放石棉纖維到空氣中。吸入石棉纖維已被證實會產生矽肺症﹑癌症﹑胸膜及腹膜之間皮瘤等﹐而且其造成的癌症潛伏期長達15~20年。氡氡是由鐳衰變産生的自然界唯一的天然放射性惰性氣體,它無味、無嗅及無色。當在土壤和岩石裏(特別是花崗岩)的鐳金屬發生放射性衰變,即會產生氡氣。隨著氡氣進一步衰變,會產生一連串的放射性微細粒子。當人體吸入氡氣或這些微粒,一部份會在肺部沉積,並繼續放出幅射。氡原子在空氣中的衰變産物被稱爲氡子體,爲金屬粒子。常溫下氡及子體在空氣中能形成放射性氣溶膠而污染空氣。容易被呼吸系統截留,並在局部區域不斷累積而誘發肺癌。科學研究表明,氡對人體的輻射傷害占人體一生中所受到的全部輻射傷害的55%以上,其誘發肺癌的潛伏期大多都在15年以上,世界上1/5的肺癌患者與氡有關。所以說,氡是導致人類肺癌的第二大“殺手”,是除吸煙以外引起肺癌的第二大因素,世界衛生組織把它列爲使人致癌的19種物質之一。生物粒子生物粒子包括花粉﹑細菌﹑黴菌﹑孢子﹑病毒等﹐這些粒狀物的多寡通常和室外空氣的濃度較無關﹐反而和室內的居住條件及活動程度較有關連。在學校﹑醫院﹑住家曾測得20CFP/m3~700CFP/m3(即立方公尺空氣中﹐測得20~700個細菌性菌落數)。空調設備及除濕機會濃縮致病性微生物﹐再釋放至室內空氣中。表8-1室內空氣污染物的分類有害氣體成份污染物來源對人體之危害特性甲醛裝璜建材、黏膠、沙發皮革及發泡對眼、鼻、喉、呼吸系統有刺激性、具致癌性揮發性有機物
(苯、甲苯、二甲苯)油漆、塗料、裝璜建材、地毯、合板具致癌性,對神經、肝、腎、造血組織、中樞神經等系統具有毒性酚/醚醫院的消毒劑/麻醉劑對中樞神經系統、呼吸系統有刺激性、降低肝、腎功能一氧化碳抽煙、瓦斯爐行動力減緩、暈昡、缺氧、心肌損害、視線模糊、致命二氧化碳瓦斯爐、抽煙、呼吸疲倦、暈昡、呼吸困難粉塵生物氣膠微生物附著於懸浮微粒形成;來源如蒸氣發式冷凝器、或排水管和冷凝管等造成如退伍軍人症、肺結核、感冒等疾病傳染,也會造成過敏性、中毒性疾病感染氣膠衣服纖維/皮屑/燃燒釋放的微粒子於氣管、支氣管或肺泡沈積,造成人體呼吸機能之阻礙粉塵微粒粉塵、花粉於氣管、支氣管或肺泡沈積,造成人體呼吸機能之阻礙微生物真菌、病毒、黴菌、細菌潮濕的通風管道、蓮蓬頭致病、過敏、氣喘塵蠻地毯、棉被過敏、氣喘第四節室內空氣品質標準目前國內室內空氣品質的規範仍只停留在工業廠房,對於一般建築室內散發放射性氡氣、室內二氧化碳濃度等現象,則只有建議值,僅供民眾參考,毫無法定的約束力。表8-2為世界各國所訂定之室內空氣品質標準的建議值或標準值,由此表可以發現,現在之建議或標準之訂定,多針對化學性及物理性因子建議各種不同時量平均暴露濃度,分為長期與短期之暴露限值,其考量之出發點以維護國民之健康為主,因此標準之訂定是根據各化合物之劑量反應關係來建議相關之暴露閾值;至於生物性污染物則因目前並未建立適當之劑量反應關係,所以現在生物性污染物濃度之標準主要是考量其對健康潛在之效應,如感染性疾病、過敏性反應等。以新加坡為例,他們在訂定室內空氣中總細菌與總真菌濃度建議值時,即是基於可能潛在之健康影響,並考量新加坡當地高溫高濕之環境條件,建議一個可供一般參考遵循之濃度值。表8-2各國室內空氣品質之規範或建議值澳洲NHMRC加拿大HealthCanada日本南韓新加坡瑞典英國美國BOCA香港CO9ppm-8hrs11ppm-8hrs25ppm-1hr10ppm10ppm9ppm-8hrs2ppm50ppm-8hrs18ppm-8hrs8,000g/m3CO23,500ppm-24hrs1,000ppm1,000ppm1,000ppm-8h1,000ppm5,000ppm-8hrs1,000ppmParticulateTSP-90g/m3-1yearPM2.5-40g/m3-1yearPM2.5-100g/m3-1hr150g/m3PM10-150g/m3PM10-60g/m3-24hrsRn200Bq/m3-1year800Bq/m3-1year200Bq/m3200Bq/m3Pb1.5g/m3-3monthsHCHO0.1ppm-max0.1ppm-Actionlevel0.05ppm-Targetlevel0.1ppm-8hrs2ppm100g/m3NO40-60ppbNO20.25ppm-1hr3ppm-8hrs150g/m3SO2500ppb-10min250ppb-1hr20ppb-1year0.019ppm-24hrs0.38ppm-5minO30.12ppm-1hr0.12ppm-1hr0.06ppm0.05ppm-8hrs0.1ppm-8hrs120g/m3TVOCs500mg/m3(singleVOC50%TVOCs)Totalphotoionisablecompounds,referencetotoluene3ppm0.05-1.3mg/m3Totalbacteria500CFU/m3Totalfungi500CFU/m3Temperaturefloor-ceiling3℃17-28℃17-28℃22.5-25.5℃20-24℃&23-26℃RH30-80%-summer30-55%-winter40-70%40-70%70%65%30-60%Airvelocity0.15-0.25m/s0.5m/s0.5m/s0.25m/s0.25m/sIllumination100lux第五節室內空氣品質維護室內空氣品質最好在還沒發生問題之前先作好預防的工作,如果室內空氣品質已經產生問題就要趕快加以控制,以降低其危害。要維護室內空氣品質所採用的控制方法有污染源控制、通風換氣和空氣清淨。污染控制:此種控制方法包括:污染源排除(exclusion):在建築物新建或翻修時,用低排放率或排放危害性較低的污染物的物料作為代替品,例如:用水基/聚安酯油漆取代有機溶劑型油漆;改用化學強度較低但仍足夠強力的清潔劑;地毯和mastic可以採用VOC和臭味排放量很低的4-PC產品;新的壓木產品中甲醛的排放量也降低很多;避免使用合板,也可以降低甲醛的排放,使用電爐避免室內燃燒氣體的污染物,限制室內吸煙,減少室內殺蟲劑的使用,不要讓寵物進入室內,避免使用高石灰量的建材以壁免氡的排放。保持室內乾燥,因為建築的表面含有足夠的養份(nourishment)所以只要有足夠的濕度像黴菌等微生物就會大量地繁殖起來,要控制室內微生物的方法就是保持乾燥。經常打掃室內,已減少灰塵。室內污染源移除(removal):完全消除污染物源頭,例如:在被投訴的範圍禁止吸煙,拆除鬆脆的石棉絕緣物料,棄置受真菌滋生污染的天花磚。污染源處理(treatment),以降低污染產生量。例如:將源頭密封或堵塞污染物的傳播通道(如石棉污染源以密封處理,把一些傢具的表面密封,以減低甲醛的排放);燃燒器作適當調整以減少廢氣釋放等;確保毗鄰停車場和卸貨區的辦公室保持在正數值的壓力。改動源頭位置,使遠離有人佔用的地方:例子:把影印機重新放置,使其遠離一般工作範圍。污染源控制為最有效的方法,而且有時採用污染源控制也是最符合經濟效益的方法,因為採用此種方法不像機械通風法不會增加能源費用,然而,並非所有污染物都可以被找出而加以去除或控制。通風換氣:即引入外氣至室內,此種方法又可分為自然通風(naturalventilation)和機械通風(mechanicalventilation)兩種。所謂自然通風就是打開窗或門,讓室內外的空氣流通,藉由換氣達到稀釋室內污染物的目的。有時悶熱的下午打開住家的門窗,引入徐徐涼風,這就是自然通風,自然通風不須支付額外的費用,但其所能達到的效果較不確定,要看窗戶的位置、大小、打開的程度、打開的時間,還要看周圍環境的因素。機械通風則為大型辦公建築、百貨商場、機關學校等所常採用的方式,新式的住宅和辦公室都開始裝設機械通風系統以將外氣帶入室內,有些設計包括省能熱回收換氣系統(energy-efficientheatrecoveryventilator也稱air-to-airhearexchanger)。機械通風系統除了可以將骯髒的室內空氣排除也可以利用稀釋降低室內污染物的濃度。安裝新通風系統或更改現有通風系統是控制污染的一項重要方法。例如,倘若二氧化碳或其他污染物的水平達到異常高水平時(辦公室的一般二氧化碳水平應在600-800ppm範圍內),通風系統運作可能已出現故障。可用以下方式改善現有通風系統的有效性能:調校及重新調整通風系統至合適的佔用水平及可適當應付熱能和污染物的源頭增加室外空氣供應移去阻塞回風口的障礙物控制產生污染物的範圍與其他範圍之間的壓力關係在進行排放高毒性或高濃度污染物的活動地點,例如使用氣體器具煮食、照相沖印、焊接等範圍安裝(暫時性或永久性)局部排氣系統改變空氣供應及回風散佈器的配置,或交替空氣供應及回風散佈器,以改善空氣來源及空氣分配之間的關係改良空氣分配系統,例如,提高空氣供應或回風系統內的風扇的功率啟動廚房浴室之排氣風機、或使用通風系統等。但藉由通風方式降低空氣污染,有實際上的限制,因為外氣的空調成本可能很高,且外氣本身也可能含有污染物。空氣清淨:當污染控制與通風換氣未能使污染物濃度達到可接受標準時,使用空氣清淨裝置可使污染物濃度再降低。但我們不可預期全部室內空氣污染物都可以由空氣清淨裝置去除。圖8-3為目前市面上常見的空氣清淨機,空氣清淨方法可分為機械式空氣過濾、靜電式空氣清淨與離子產生器三種。空氣清淨機可以是以上三種型式的結合,成為複合機種。另外,有些空氣清淨機具有吸附劑或化學反應劑,可去除空氣中的氣態污染物。對於不同場合或不同污染物,空氣清淨機效果有差異。纖維濾網、高效率濾網、靜電濾網、負離子、靜電集塵等用於處理固體微粒;活性碳、光觸媒等則用於除臭;茶濾網、光觸媒、臭氧等可用於殺菌。我們可以針對處理之目標污染物而將濾網組合以增加效果,目前市場上對塵粒的去除技術最為多樣和成熟,一般空氣清淨機均具備這項功能。圖8-3目前市面上常使用的空氣清淨方法初級濾網通常由粗玻璃纖維、動物毛髮、植物纖維、或塗佈黏性物質(微粒物的附著劑)的合成纖維以低密度填充,或由作成裂縫的鋁箔組成。平板濾網可以有效捕集大尺寸微粒,但僅能除去少部份可進入呼吸系統的微粒子。褶疊式或延伸表面濾網之構造使過濾面積增大,允許使用較細纖維與增加填充密度而不會降低風量,對於可進入呼吸系統的微粒子,其捕集效率比平板濾網高。當濾網密度越高越厚,則清淨效果越好,但空氣通過之阻力會增加。高效率濾網根據濾網效率的高低,可將機械式濾網分類為普通濾網、高效率濾網及超效率濾網。檢驗濾網對0.3μm粒子通過率,若被濾除的效率超過99.97﹪才可稱為高效率濾網。常用的組合是初級濾網加上高效率濾網,初級濾網用於過濾較大灰塵,而細小灰塵則由高效率濾網清除。高效率濾網(HighEfficiencyParticleArrest,簡寫HEPA)發展的緣由為早期針對原子研究時,用以清除空氣中受輻射污染的微粒物,以保護研究人員的安全。HEPA濾塵原理可細分為粒子撞擊(Impaction)、攔截(Interception)、與熱運動(BrownianMotion,布朗運動)三部分。就粒子攔截集塵而言,纖維與粒子間之結合力量有二種:一種是分子間的吸引力(凡得瓦而力Vanderwaalsforces),另外一種是氣流經過纖維時使纖維帶靜電,而空氣中之粒子則帶相反電性之電荷,此情況下使得粒子更易被纖維吸引。但另一方面,氣流經過濾網時,產生之氣流拉力會使被捕捉的粒子再次脫離;而外界的振動也會使粒子脫離纖維。HEPA濾塵效率為以上三部份個別過濾效率累加而得,粒徑越大粒子撞擊效應越強;粒徑越小,熱運動效應越強,將個別效率累加成合效率將發現,效率的最低點落於0.3μm,這就是濾網測試多是針對0.3μm粒子之原因。靜電集塵是利用電場捕集帶電粒子。通常是靜電集塵器(electrostaticprecipitator)或靜電濾網(Electretfilter)。靜電集塵器是以排列之帶電平板捕集微粒物;靜電濾網是帶電介質濾網(charged-mediafilters)纖維捕集微粒物。使用靜電集塵器與靜電濾網時,大都特意先將空氣微粒物離子化(使帶電荷),以得到更高捕集效率。靜電集塵器一般設計為使用12kv離子化器使灰塵帶正電,再以6kv之收集板將灰塵收集,收集板之板距及大小,使電壓足以收集灰塵但不產生臭氧。臭氧為一相當不穩定之有毒氣體,離
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