室内空气质量：存在问题与解决方案
室内空气质量：存在问题与解决方案
白志鹏* 游燕
国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室
南开大学环境科学与工程学院，南开大学，天津，300071，中国
*Corresponding: zbai@nankai.edu.cn
摘要：本文系统的回顾的我国
室内空气污染及相关的公共健康问题，并提出了相应的室内空气净化方案。
关键词：室内空气质量，室内空气净化，公共健康，中国
Indoor Air Quailty: Problems and Solutions
Zhipeng Bai, Yan You
State Environmental Protection Key Laboratory of Urban Ambient Air Particulate Matter Pollution Prevention and Control, College of Environmental Sciences and Engineering,NankaiUniversity,Tianjin, 300071,China
Abstract: This article is a systematic review for current indoor air pollution and related public health issues inChina, including current problems and solutions.
Keywords: Indoor Air Quality, Exposure,Public Health,China
1. 中国的室内空气污染（IAP）问题
根据多个室内空气质量监测研究发现我国的家庭室内空气污染十分严重，在城市主要是由于室内装修，在农村住宅中突出的是由于敞灶明火燃烧带来的污染。
据中国环境监测总站2003-2004年对256户居室的室内空气质量检测结果统计，室内空气污染中氨气超标率18.8%，最大值超标倍数14.2倍；甲醛超标率15.9%，最大值超标倍数5.1倍；苯超标率14.6%，最大值超标倍数1500倍；甲苯超标率33.5%，最大值超标倍数47.1倍；二甲苯超标率29.8%，最大值超标倍数34.8倍；总挥发性有机物(TVOC)超标率46.1%，最大值超标倍数81.8倍[1]。另外，对于多个公共场所的监测结果也表明室内空气质量不容乐观。
世界银行的报告强调指出，IAP是导致中国贫困郊区、农村和高寒山区妇女儿童肺部疾病负担非常高的主要原因，每年约有15万5岁以下儿童死于急性下呼吸道感染。与室内空气污染相关的呼吸系统疾病仍然是农村居民的主要死因之一[2]。此外，在贵州等地区还出现了由于室内空气污染物砷和氟的慢性暴露而引发的地方性砷中毒和地方性氟中毒，并且这些物质的暴露还可以引起低出生体重，增加肺结核与白内障的发病率[3]。
1.1 我国室内空气污染来源
中国室内空气污染物主要包括挥发性有机物（Volatile Organic Compounds, VOCs）、氨、甲醛、可吸入颗粒物、SO2、氮氧化物等。污染源主要包括装饰装修材料、家具、家用化学用品、吸烟、厨房的燃料燃烧及烹饪活动、人体自身新陈代谢散发出的气溶胶和化学物质、室外大气污染等。通风条件、季节变化、人为活动对室内空气污染物浓度水平起着重要影响，同时室外空气质量也直接影响室内空气污染物浓度的高低。
（1） 家庭装饰装修
随着人们生活水平的提高，在城市里引起居室、办公室等室内环境空气污染的最主要原因是不良装修，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（Volatile Organic Compounds，VOCS）等一些装饰材料。而传统的室内污染物，如二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳(CO2)、氮氧化物(N0x)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。
（2） 室内燃烧
潘小川等人在安徽安庆的研究表明我国某些农村欠发达地区由于生物燃料的燃烧存在较为严重的室内空气污染，主要污染物为可吸入颗粒物(PM10)，人群呼吸道症状的发生与此有关[2, 3]。李小英等人的研究发现取暖炉灶有无烟囱，对慢性阻塞性肺病(COPD)有明显的影响[4]。郝兰英等人的研究发现，只要煤炉不安烟筒，即使烧的不是劣质煤，室内有害气体达到一定浓度时，肺癌的危险性也很大。烟筒的排污率可达86%以上[5]。前期流行病学研究表明：烟煤燃烧产生的室内空气污染是宣威地区肺癌高发的主要危险因素[6, 7]。毒理学实验表明烟煤燃烧产物的致癌性和致突变性远高于无烟煤及木柴[6, 8, 9]。
(3) 环境烟草烟雾
烟草的危害是当今世界最严重的公共卫生问题之一，目前全球共有约13亿烟民。烟雾中含有许多致病物质，如烟碱、二氧化氮、氢氰酸、丙烯醛、砷、铅、汞等, 环境烟草暴露和肺癌发生有很强的病因学关系，已经被40多个流行病学研究证实。
我国是吸烟人数最多的一个国家，也是室内禁止吸烟还没有全面普及的一个国家。因吸烟引起的室内空气污染问题在国内已十分严重[3]。在我国，吸烟是引发肺癌的主要危险因素之一，然而，国内关于吸烟的健康危害的报道较发达国家为低[7, 10, 11]。王登忠等人研究发现，当行为干预和改炉改灶措施实施一段时期后，室内燃煤空气污染这一主要危险因素的作用降低后，吸烟因素的作用将上升到主要的地位，并有可能上升为宣威肺癌的主要危险因子[12]。
(4) 烹调污染
中国居民素有高温烹调的传统习惯，烹调方式以煎、炒、烹、炸为主，烹调烟雾的污染甚为严重，烹调油烟含有多种有毒化学成分，对机体具有肺脏毒性、免疫毒性、致癌致突变性。将豆油加热至270℃-280℃产生的油烟具有致癌性。烹调油烟的致突变性与烹调时油温的高低成正比[3, 13]。沈孝兵等人研究表明，烹调油烟对人外周血淋巴细胞具有一定的毒性作用，并且存在剂量—反应关系。烹调油烟对机体的体液免疫和细胞免疫功能均有一定的影响[14]。有关烹调油烟的健康危害研究近年来也日益受到重视。
(5) 生物性污染
主要来自家庭饲养的花鸟鱼虫和猫狗宠物[15]，包括细菌、真菌(包括真菌孢子)、花粉、病毒、生物体有机成分等。
(6) 人体代谢
由人体呼吸排入环境的气体污染物有100多种，由皮肤排泄的近200种。其中，影响人体健康的主要有体臭、氨、霉菌、病菌、病毒等。
(7) 室外来源
室外空气中的各种污染物包括工业废气和汽车尾气通过门窗、孔隙等进入室内；人为带入室内的污染物等[16]。
1.3 室内空气污染健康效应
(1) 不良建筑物综合征(sick building syndrome，SBS)
SBS是指“工作或生活在一特定的建筑物里面的人群中出现的一系列无明确原因的不适症状，一旦离开建筑物后， 症状很快消失”。SBS的主要症状有黏膜、皮肤和眼睛的刺激症状、胸闷、疲劳无力、注意力不集中、头痛、对气味敏感、有似感冒的不适症状等。
(2) 呼吸系统疾病
中国环境监测总站对4个城市8所小学进行了2年的校内空气质量监测，并通过家庭健康调查问卷了解了家庭燃煤、室内烟雾程度和被动吸烟对儿童呼吸系统疾病的影响，累计获得了7900个儿童的资料。研究发现，儿童呼吸系统疾病(感冒时咳嗽、咳痰、气喘、哮喘和支气管炎)的患病率与空气污染呈显著正相关，已产生轻度至高度有害的影响。污染因子中以PM2.5、PM10影响最大，而SO2，NO2的影响相对较轻，室内空气污染包括燃煤、烹调、取暖及烟草烟雾[17]。
2001年、2002年我国农村地区前十位死因顺位中呼吸系统疾病分别占第一位、第三位[18]。有研究资料表明，空气中PM10平均水平每增加10μg/ m3，肺功能下降1%，各种呼吸道症状与疾病如咳嗽、哮喘等就会增加10%。因此，农村这种空气污染可能会对居民健康造成一定的影响，但是目前还没有足够的研究资料证明农村空气污染与居民健康的关系2。周晓铁，何兴舟等人在云南宣威县的研究发现家庭使用有烟煤的人群产生呼吸道症状的危险性高于使用无烟煤者，使用无烟煤者高于使用柴者[19]。安庆进行的环境暴露的综合评价显示其农村人群呼吸道症状的发生与室内空气污染因素有关[4]。
① 慢性阻塞性肺病
慢性阻塞性肺病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD) 是指具有一系列病理生理改变所引起的进行性气道阻塞的疾病，其中包括慢性支气管炎和肺气肿[20]。由于发达国家和发展中国家民用燃料构成的差异，前者主要使用煤气、柴油和电能，所以发达国家主要侧重于研究煤气(主要污染物为NOx)的污染，有关室内燃煤污染对COPD的影响研究甚少。我国室内空气污染的主要问题是燃煤引起的，国内对燃煤造成污染的报道大多局限于城市[21-24]，有关农村室内不同燃料对COPD影响的报道较少。
有调查表明，煤炉住宅的家庭妇女慢性支气管炎、支气管扩张、肺气肿等三种疾病的患病率显著高于煤气住宅家庭妇女，咳痰、多痰和气急症状发生率也显著高于煤气组[15]。李小芡等人在安徽省安庆地区地调查分析结果显示，每年平均取暖月份数对COPD的发生影响最大，随着取暖月份数的增加，COPD发生的可能性越大[4]。
② 哮喘和其他过敏症状
与室内空气污染暴露相关的过敏性哮喘是室内空气中致敏原和刺激原所致的最严重的过敏性疾病。过敏性哮喘可由暴露于室内空气污染物所致，这些污染物可能是致敏原（Allergen）也可能是刺激物(Irritant)。接触过敏原是哮喘发作的最主要因素之一，大量的流行病学资料都证明了接触过敏原和哮喘患病率之间的紧密联系。室内环境中的屋尘、毛发、纤维、某些食物、尘螨、宠物、昆虫和霉菌是过敏性哮喘的主要过敏原，室外致敏原如花粉和霉菌也可通过开启的门窗或通风系统进入室内[16]。空气中非抗原物质，主要包括SO2、NOx、O3、悬浮颗粒物及金属离子等可引起人体肺功能降低、气道反应性升高和免疫系统的变化，增加哮喘患者对抗原的敏感性，容易引发哮喘病并使症状加重。支气管哮喘的病因和发病机理尚未完全明了。
(3) 白血病
人类白血病的病因与发病机制到目前为止国内外还没有研究清楚。现在得到广泛认同的白血病危险因素有遗传因素、化学因素、放射线、病毒等因素。据文献报道化学因素有苯、某些药物等等。Perera[25]认为白血病的发生与环境有毒物质接触有关，而现今现代化的室内建筑和装饰材料，以及各种家用化学品的进入使得室内环境中存在着和白血病发生有关的有毒物质，如室内挥发性有机污染物中的苯、氡及其子体等虽然它们单独的浓度低，但他们共同存在于室内时，其联合作用是不可忽视的。
关于室内环境因素与白血病的流行病学研究和实验室研究还很缺乏，还不能确定他们之间的关联，还须对此进行深入的流行病学调查研究和动物实验研究，以确定室内环境暴露与白血病的关系并研究室内环境污染物负荷与白血病的关系，即剂量-效应关系。
(4) 肺癌
与室内空气污染暴露相关的癌症主要是肺癌。已经明确的致癌物有环境烟草烟雾、甲醛、氡和家庭燃煤（多环芳烃）。非工业区居室内其它室内空气污染物，例如石棉、苯、甲醛、某些杀虫剂等是否有致癌作用，以及癌症的种类，目前还没有得到人群资料的确证[16]。
云南省宣威县是我国农民肺癌高发地区之一，女性肺癌死亡率居全国首位。1979 年以来，中国预防医学科学院、云南省、地、县卫生防疫部门密切合作，围绕室内燃煤空气污染与肺癌发病关系进行了多学科系统研究。22年来，研究结果表明，室内燃煤排放出大量以苯并(a)芘为代表的致癌性多环芳烃类物质是导致宣威肺癌高发的主要危险因素。居室内空气中苯并(a)芘平均浓度与肺癌死亡率之间呈现出明显暴露(剂量)反应关系。近10年来，在研究环境(包括某些混杂因素)、行为等外界因素特别是研究致癌性多环芳烃类物质与宣威肺癌发病关系同时，开始对遗传因素(内因)进行了初步探索。
2. 室内空气净化解决方案
2.1 加强IAQ相关研究
目前，国内有关室内环境方面的研究工作，主要集中在对燃料燃烧、吸烟、室内装修及家具带来的污染、对各种污染物释放和检测分析、室内环境污染的治理等几方面。在研究手段、研究广度和深度上及研究的系统性还需要加强，以为国家制定政策和出台管理办法提供技术支持。
关于室内环境中污染物的暴露分析和环境流行病学调查和研究结果非常有限，数据系统性不够，不能定量地回答室内污染物的来源、组成以及室内污染与人体健康的剂量-反应关系，为环境流行病学研究、环境标准制定和室内空气品质控制提供科学的根据不足。
另外，我国关于室内环境质量对人体舒适度和工作效率的影响研究较少。
2.2 IAQ相关标准的完善
经过这些年的努力，我国室内空气质量标准体系已基本形成。但是，中国的IAQ标准在制订过程中，缺乏一定的基础数据，主要表现在：建筑、装饰装修材料中有害物质释放量、释放年限，以及相互之间的关系等参数；污染物的基础毒理数据、污染状况的大规模调查、产品有害物质含量及工艺水平等。这在以后标准的修订和制定新标准时需要考虑[26]。
国内目前还没有专门为住宅通风而制定的相关标准，仅在《住宅设计规范》(GB50096-1999)中有对门窗的最小面积以及厨房、卫生间中设可与局部排风装置连接的竖向风道等与通风相关的基本要求。因此从建筑设计、通风产品开发到居住者合理组织房间的通风都缺乏具体的指导依据。
2.3 限制吸烟
由于日趋严厉的限制吸烟法律的实施,在英国、美国、荷兰等一些欧美国家,男性肺癌死亡率已处于稳定或下降。英国男性肺癌死亡率1950年为38.28人/10万人,1974年增至75.24人/10万人,以后呈下降趋势。美国男性肺癌死亡率1950年为18.13人/10万人,1990年为58.16人/10万人,1990年后逐年下降,2000年为46.89人/10万人。这些国家肺癌死亡率的年龄曲线显示,65岁以上年龄组有不同程度的增高，45-60岁组稳定或波动，40岁组略有下降，预示今后肺癌的死亡率将继续下降。法律的作用在这些国家起了关键作用[27]。
2.4合理的居室设计
在建筑设计时，应尽量利用自然通风。空气净化器、空调器和通风系统的设计必须保证有足够的洁净空气量、新风量和换气次数，正确布置进、出风口，合理组织气流，避免进出风短路。保证进入室内的新风质量，必要时应加预处理（净化）装置。传统的全空间空气调节（包括混合和置换式）能够在人们活动空间内创造一个均匀的环境，但是并不能同时满足个人可接受的热舒适感和室内空气质量。若采用个体送风(personalized ventilation)方式，新风/净化后的空气直接吹向个体呼吸区域，实现局部净化，每一位使用者能够控制其局部微环境，获得较高的空气质量，且能够通过一定的环境参数组合，满足使用者对热环境的要求。目前，个体送风在国外研究较多。
2.5加强对绿色建材的研究、开发与应用
绿色材料指在原料采取，产品制造，使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小和利于人类健康的材料。我国还需在健全室内环境质量相关的产品认证及标识管理，促进绿色建筑设计和绿色材料的研发中做许多务实的工作。比如开发绿色环保建筑装修材料，包括减少溶剂、胶粘剂、涂料和人造板材等建筑装修用材的甲醛、苯系物、氧等有害物质的含量，抑制有害物释放，达到无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的目标。
2.6 运用室内空气污染治理技术
目前，室内空气的净化技术主要有吸附、静电、负离子、低温等离子体、光催化以及膜分离等。同时，臭氧空气净化和紫外线杀菌等空气净化方法也有少量的报道。室内空气的净化技术从原理上分为通风、过滤、吸附、催化净化、紫外消毒、臭氧消毒、负离子净化、生物净化、植物净化等。目前大量光催化净化器被应用于室内空气污染的治理，但并未对光催化降解空气污染物中间产物的生成和可能的释放进行研究。纳米材料是一种超细颗粒物，若进入室内环境，本身就是一种有潜在健康风险且不可降解的污染物。目前，纳米材料的生态风险本身仍在研究中，对于光催化技术的民用发展仍需要谨慎对待。
2.7 干预
为解决当前由室内装修引发的严重室内空气污染，应积极普及室内装饰装修造成空气污染的相关知识，使人们主动选择简单装修或是绿色装修，并了解降低装修后室内污染的有效，可行方法，并学会用相关的法律手段来保护自己。
在农村的干预项目已经取得了成功的经验。已有证据表明，根据当地相应的环境、文化及经济状况实施改炉改灶，可以显著降低室内空气污染水平[28, 29]，从而导致妇女儿童呼吸道疾病的发生率下降[30]。周晓铁，金永堂，何兴舟在云南省宣威县的研究发现改炉灶可以降低气短、咳嗽和咳痰的出现率[31]。其它在云南宣威地区的研究也表明，在我国农村地区实行改炉改灶措施使室内空气污染物浓度明显降低，进而降低肺癌发生的危险度[8, 32]。
3. 展 望
3.1 室内空气质量管理目标
(1) 最低目标：各种室内环境空气质量达标：实现保护人体健康，改善和控制室内空气污染的。
(2) 初级目标：为人们生活、学习和工作提供舒适的室内环境。
(3) 中级目标：提高人们的学习、工作效率，提高人民的生活质量，让人们感觉到愉悦。
(4) 更高目标：使人民的幸福度提高(complete well-being)。
3.2 环境健康研究展望
(1) 系统的研究室内各种生化污染物的来源和归趋表征，充分考虑到人的活动对于暴露量的影响，研究我国人群室内空气污染暴露特征，为削减人体暴露水平提高依据；
(2) 研究重要环境污染物对健康影响的机理，发展以生物标志物和易感性标志物为主体的生物监测体系，确立评价不同人群对于各种典型室内污染物暴露剂量和健康风险的技术方法，更科学地定义易感人群，提出合理的室内风险管理政策和方法，分析控制室内环境质量、提高公共健康水平的成本。
(3) 进行我国空气污染物基准值研究。在系统的室内空气质量和污染源研究，以及可靠的流行病学调查基础上，适当的调整室内空气质量标准和有毒有害物质限量标准，更好的保护人民群众的身体健康和幸福生活，促进社会的和谐发展。
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