室內空氣化學污染控制基礎和應用(精) 節選

第1章緒論 人的一生中，超過90%的時間在室內（包括建筑和交通工具等內部空間）度過;一個成年人每天攝入約2.3kg食品、2kg水、15kg空氣，人體空氣攝入質量占攝入總質量(水、食物和空氣)近80%;—般說來，人呼吸系統的免疫力比起消化系統要脆弱很多。因此，室內空氣質量對人的健康、舒適、工作及學習效率有很重要的影響。 1.1發達國家室內空氣質量問題及其產生原因 良好的室內空氣質量能夠使人感到神清氣爽、精力充沛、心情愉悅。然而近70年來，世界上不少國家室內空氣質量出現了問題，很多人抱怨室內空氣質量低劣。美國羅格斯大學Weschler教授在Atmospheric Environment上發表了題為“20世紀50年代以來室內污染物變遷”的綜述文章，介紹了室內空氣化學污染問題出現的歷程。 室內空氣污染會弓丨發以下三種病癥:病態建筑綜合征、與建筑有關的疾病、多種化學污染物過敏癥。此外，室內空氣污染還會引發哮喘甚至癌癥，有些污染物還會對人的生殖能力產生嚴重的負面影響。 美國環境保護署(U.S.Environmental ProtectionAgency，USEPA)歷時5年的調研結果顯示:許多民用和商用建筑內的空氣污染程度是室外空氣污染的數倍至數十倍，有的甚至超過100倍。世界衛生組織（World Health Organization，WHO)公布的“2002年世界衛生報告”顯示，人們受到的空氣污染主要來自室內。為此，室內空氣質量領域專家Fanger教授指出，室內空氣質量對人體健康的影響比室外空氣更重要。 為什么近70年來發達國家首先出現了室內空氣質量問題呢？主要原因如下。 1)新型合成材料和日用化學品在建筑中大量應用 一些人工合成材料由于價格低、性能優越(如復合木材、聚合地板、塑料)在室內環境中(包含建筑、汽車、飛機等的內環境)廣泛應用，但其中一些會散發對人體有害的氣體，包括極易揮發性有機化合物（veryvolatile organic compounds，WOCs)(如甲酵）、揮發性有機化合物（volatile organic compounds，VOCs)(如苯、甲苯和二甲苯）、半揮發性有機化合物（semi-volatile organic compounds，SVOCs)(如鄰苯二甲酸酯類增塑劑、溴化阻燃劑)。 室內空氣化學污染控制基礎和應用 2)強調建筑節能后導致建筑密閉性增強和新風量減少 20世紀70年代的能源危機后，建筑節能在發達國家普遍受到重視，作為建筑節能的有效手段，很多建筑密閉性增強，新風供給量減少，以降低采暖空調負荷，大量新建的大型建筑及其配套通風、采暖空調系統普遍采用此策略。美國采暖、制冷和空調工程師學會（American Society ofHeating，Refrigerating and Air-Condi-tioningEngineers，ASHRAE)在1981年修訂的新風量標準中明顯降低了新風量，就是這一背景下的產物。 3)散發有害氣體的電器產品的大量使用 隨著電子技術的發展，一些電器產品在辦公室和家庭日益普及。其中，復印機、打印機、計算機等會散發有害氣體，如臭氧、顆粒物和VOCs等，造成室內空氣質量下降。 4)傳統集中空調系統的固有缺點以及系統設計和運行管理的不合理傳統集中空調的冷凝除濕方式使空調箱和風機盤管系統成為霉菌的滋生地。 傳統集中空調系統設計和運行管理不合理，如過濾網不及時清洗或更換、新風口設計不合理等也常造成室內空氣質量低劣。 5)廚房和衛生間氣流組織不合理 廚房和衛生間是特殊的生活空間，對這一空間的特殊性缺乏足夠的認識，在氣流組織上缺乏很好的應對措施，不僅造成這一特殊空間室內空氣質量低劣，而且影響普通生活或工作空間的室內空氣質量。 6)室外空氣污染 工業發展有時伴隨著污染排放增加，汽車數量增多造成道路上汽車尾氣排放污染增加，這都將導致室外空氣質量下降。污濁的室外空氣進入室內，使得室內空氣質量降低。 1.2我國城市建筑室內空氣質量問題 1.2.1問題的特點及其產生原因 我國在過去的30多年經歷了舉世罕見的快速城鎮化進程和經濟發展，發達國家大半個世紀先后出現的大氣污染問題和室內空氣化學污染問題在我國重疊出現，導致我國的空氣質量“內憂外患”，問題比發達國家更為復雜和嚴峻。其產生原因為:①煤是我國主要的能源，它在產生電能和熱能的同時也產生大量的顆粒物和化學污染物;②我國每年的新建建筑面積逾10億m2，大量使用人工復合材料制成的建筑裝飾裝修材料和家具;③我國許多城市規模不斷增長、人口不斷增加(大量農村人口進人城市)，人口密度(每平方千米人口數)和汽車密度(每平方千米汽車數)也不斷增加。圖1.1[15]簡要說明了1990～2010年一些代表性數據的逐年變化:城市人口超過翻番，城市住宅面積從40億m2增加到210億m2，汽車保有量從500萬輛增加到7800萬輛。更多高層建筑取代了低層建筑，人造板產量的增加反映了建筑材料的變化(從1999年的1500萬m3到2010年的1.54億m3)，城市空調保有量的增加反映了環境控制方式的變化(1990年空調少于100萬臺，2010年超過1億臺）。 我國城市室內空氣污染物來源見表1.1。一般來說，我國城市的室外空氣污染比農村和郊區更嚴重。我國城市PM10、PM2.5、臭氧、氮氧化物和硫氧化物污染水平居世界前列。2013年北京平均PM2.5濃度超過;2020年北京平均PM2.5濃度為，但這一水平仍比波士頓、芝加哥或華盛頓高出很多。污染物通過建筑通風和滲透進人室內。即使對于那些源自室外的污染物，其暴露也多出現在室內。 1.2.2健康危害 我國城市死亡率*高的10種疾病2003年和2009年的死亡率對比如圖1.2所示，其中7個深色實心柱表示該疾病和空氣污染相關。圖1.3給出了我國1973～2005年間城市和農村地區肺癌死亡率的增長趨勢。可以看出，城市中的問題更為嚴重，且城市與農村疾病的死亡率差距還在拉大。吸煙是誘發肺癌的重要原因，Gu等估計了2004～2005年城市吸煙歸因癌癥死亡率為24.5人/10萬人，而農村的相應數據為17.5人/10萬人。去除這些吸煙因素導致的死亡率，可得到城市非吸煙歸因癌癥死亡率為16.5A/10萬人，農村為8.2人/10萬人。Cao等調研了我國31個城市中的71000個受試者，發現室外空氣污染與肺癌和心肺死亡率相關。實際上，室外空氣污染物大多也是進入室內后被人們吸入體內的，從而危害人們健康。 圖1.3給出了城市嬰兒出生缺陷發病率、城市居民心臟病死亡率的變化情況和我國肺癌、乳腺癌死亡率的增長情況。從圖1.3(a)可以看出，與1996年相比，2009年城市嬰兒出生缺陷發病率幾乎翻倍。此外，城市居民心臟病死亡率從2004年的90人/10萬人增加到了2009年的130A/10萬人，這可能和空氣中的顆粒物濃度增高有關。從圖1.3(b)可以看出，我國肺癌及乳腺癌死亡率均顯著升高，且城市死亡率均高于農村。其中，肺癌死亡率包含吸煙因素，去除吸煙因素2004～2005年肺癌死亡率為16.5人(城市)/10萬人和8.2人(農村)/10萬人。 據調査，1990～2000年，我國城市14歲以下兒童的哮喘患病率增加逾50%，達到2.0%。2008年同年齡組的橫向調査顯示，北京、重慶和廣州的哮喘患病率分別為3.2%，7.5%和2.1%，這些值顯著高于10年前使用相同方法的測量結果，其中一些增加歸因于大氣污染。室內環境中經常使用的增塑劑、阻燃劑和殺蟲劑的暴露也被認為和哮喘患病率有關。 Chen等開展的關于我國16個城市過早死亡率的調研發現，其死亡風險和室外PMi。濃度水平相關。女性、老人和文化程度低的人似乎更容易受到傷害。位于珠江三角洲的四個城市的短期死亡率變化與大氣中的03和no2濃度水平相關。Kan等總結了十幾組流行病學研究后發現，短期患病率及死亡率與城市的PMW、PM2.5、03小02和S02&度水平相關。 我國城市室內甲醛、苯和PM2.5及其他室內空氣污染物的濃度往往大于美國等發達國家城市(見圖1.4、圖1.5和表1.2)，因此預計會對健康產生更嚴重的負面影響。