我国经济的发展带来的室外空气污染不可避免,在工业革命时期,欧美发达国家也曾经同样历过比较严重的空气污染。以欧美发达国家的经验来看,室外空气质量的治理往往需要较长时间。例如上世纪伦敦、洛杉矶等地的雾霾状况,配合相关的产业升级和法律法规,政府花费整整50年的时间才完成空气治理。所幸的是,我们80%的时间是在室内度过,也就是说只要我们能保持良好的室内空气质量,那就能最大限度地保证我们的呼吸健康。
室内的空气污染情况其实比室外更加复杂,绝不仅仅只有大家比较熟悉的PM2.5,它不仅包括室外渗透到室内的空气污染,同时室内本身也会产生空气污染。我们以居民住宅环境为例,对室内的空气污染组成及其成因进行简单的归纳和阐述,方便技术人员在设计净化新风方案的时候更加具有针对性。
从类别上来看,室内的空气污染主要分为物理性、化学性、生物性和放射性,在化学性污染中又分为有机气体和无机气体。
1. 物理性污染
物理性污染是大家最为熟悉的空气污染,我们常见的“雾霾”就是物理性污染,物理性污染的分类是按照颗粒物的直径进行的,例如PM10,PM2.5以及PM0.3。PM2.5代表的含义是粒径小于2.5μm的颗粒物总和,其浓度单位通常为μg/m³。在欧美发达国家,PM2.5的24小时平均值要求小于25μg/m³才能判定为空气质量合格。而在我国,这一判定指标是75μg/m³,是世界卫生组织规定的过渡期最低要求。颗粒物污染来源主要是来自于室外的雾霾和室内活动产生的扬尘。粒径在2.5~10μm的大颗粒物主要来自于道路扬尘和室内活动产生的扬尘;粒径在2.5μm以下的细颗粒物则主要来自于燃料燃烧。在我国的北方以燃煤为主要供暖手段的地区,供暖季到来的时候,若遇到近地面低空为静风或微风气候条件,则会迅速形成污染,这便是我们常见的“雾霾”。细颗粒物可谓无孔不入,连人的毛孔(约180μm)都能长驱进入,普通的门窗缝(约300~500μm)对于颗粒物而言就像是高速公路。
通常,粒径越小的颗粒,越容易进入人体的肺泡引起肺部相关疾病。粒径小于0.3μm的颗粒甚至可以透过肺泡进入血管到达人体的心脏部位,从而可能引起心脏类疾病。颗粒物对人体的危害还在于颗粒物起到的载体作用,重金属、有机污染物、细菌、病毒等都可以附着在颗粒物上,被人体吸入,进而对人体产生危害。
2. 化学性污染
化学性污染通常是我们讲的气体污染物,它又分为无机气体和有机气体。
常见的无机气体主要包括二氧化碳CO2,一氧化碳CO,二氧化氮NO2,二氧化硫SO2以及氨气NH3。氮氧化物、硫氧化物以及一氧化碳主要是来自于燃料的燃烧,一般由室外侵入或者是室内烹饪产生。这些气体都是有毒气体,过量的吸入会引起人体的急性反应,例如胸闷,头晕,呕吐等现象,情况严重甚至会导致死亡。氨气具有强烈的刺激性气味,一般是从建筑结构本身中残留尿素防冻剂或者是板材使用的粘合剂中释放出来,人体的代谢物也会释放出氨气。浓度过高的氨气能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的黏膜,人吸入过多,能引起肺肿胀,以至死亡。二氧化碳是大气中存在的微量气体,大气中的二氧化碳浓度在450╳10-6左右,人的活动,燃料的燃烧消耗氧气,都会产生额外的二氧化碳,在通风不良的地方会不断累积。一般空气中的二氧化碳浓度超过5000╳10-6才会对人出现显著伤害,之所以定义1000╳10-6为“新鲜空气”,是因为人体代谢在产生二氧化碳的同时也会产生其他比较难以测量和评价的污染物,这些污染物同二氧化碳浓度是正相关的,所以通常以二氧化碳浓度作为判定标准。
另一类有机气体污染主要包括总挥发性有机物(total volatile organic compounds,TVOC)以及半挥发性有机物(semi-volatile organic compounds,SVOC),TVOC是指室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa,其沸点在50~250℃的有机物,它的毒性、刺激性、致癌性会对人体产生急性损害,是白血病、肝病的主要元凶。大家比较关注的甲醛就是属于TVOC,常见的TVOC还有苯、甲苯、二甲苯等气体,这些气体绝大部分都是从装修材料以及装修过程中使用的粘合剂中释放出来的。TVOC的危害备受关注,从2001年以来,我国颁布了一系列的空气质量标准以及建材使用标准,对我国室内TVOC控制起到了很大的改善作用。近年来,SVOC的危害也逐步被研究并发现。SVOC是指沸点在240~400℃范围内的有机物,其饱和蒸汽压较低,吸附性很强,于TVOC相比,SVOC在环境中较稳定,不易降解,可在室内环境中存在数年甚至更长时间,并且以气相和固态两种形式存在,对其净化的处理难度更大。强致癌物多环芳烃就是属于SVOC,其中常见的苯并(a)芘已被证明与肺癌发病率显著相关。
SVOC来源广泛,包括为了改善材料某些性能的助剂(增塑剂和阻燃剂等)、杀虫剂、吸烟、熏香、烹饪等。其对人体的危害程度也非常大,例如,增塑剂可使儿童产生过敏症状,增加哮喘和支气管阻塞的风险,并可造成内分泌失调和女童乳房发育早熟,影响男性生殖系统的发育,甚至造成生殖系统机型,精子质量下降,还可造成成年男性肺功能和甲状腺功能减退以及代谢功能紊乱;阻燃剂可引起神经、免疫系统、肝、肾、甲状腺疾患,还可能引发癌症。
另外,空气中过量的臭氧O3也会对人体造成伤害。臭氧又称为超氧,是氧气的同素异形体,在常温下,它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体,稳定性较差,可自行分解为氧气。臭氧具有青草的味道,吸入少量对人体有益,吸入过量可对人体皮肤及呼吸道造成损伤。一般室内臭氧来自于室外空气的渗入以及家用电器设备运行产生。
3. 生物性污染
空气中的生物性污染,主要是指细菌及病毒。细菌病毒主要是从室外渗入,人体代谢物以及食物垃圾中产生,通过空气中的水蒸气或者细颗粒物进行传播。对免疫力低下的人群更容易造成伤害,例如我们常见的“流感”就是由这一类污染所产生。
4. 放射性污染
室内空气中的放射性污染,主要是指放射性气体——氡。室内氡的来源主要有:地基的土壤及岩石、建筑材料(大理石、花岗岩等)、天然气以及生活用水(地下水作为直接水源)。氡气无色无味,较难察觉,它是肺癌的第二号病源,一旦入肺,就永远留在里面,不断给人伤害,如长期在超高浓度氡气环境中生活,就会成为肺癌的高危人群。
综上可见,室内空气污染是由多种性质的污染物组成,其成因也不尽相同,只有清楚各种污染物的来源,才能更加有针对性的进行防治。