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室内空气品质
引 言
IAQ是室内空气品质(Indoor Air Quality)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(Sick Building)、病态建筑综合症(Sick Building Syndrome)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(Perceived Air Quality)概念来评判IAQ的好坏。英国的CIBSE(Charter Institute of Building Service Engineers)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(Air Age)、换气效率(Air Exchange Efficiency)、通风效能系数(Ventilation Effectiveness)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。ASHRAE 62-1989R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