室内空气质量IAQ

现在的中国讲IAQ的话还是只有很少一部分人关注的，因为现在中国人口密度大，大多数的人有份固定工作就不容易了。谁还会去关心相对于我们现在生活水平不高的人来说的小问题呢？不过多人关注还是有必要的，毕竟是为以后的生活打好基础嘛。

《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。

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(testing chamber)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。

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（Indoor air quality）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（Charted Institute of Building Services Engineers）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（acceptable indoor air quality）和感受到可接受室内空气品质（acceptable perceived indoor air quality）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（Sick Building）和病态建筑综合症（Sick Building Syndrome） 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。

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CEN TC 264/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，对粒径大于5 μm 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，对大于1 μm 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（High Efficiency Particulate Air Filter）的高效过滤器，其对大于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。