如何改造被污染的室内环境

如何改造被污染的室内环境
© Hiroyuki Oki
© Hiroyuki Oki

由于世界上的大多数人都生活在城市和发展中的村庄,人们的大部分时间都花在室内。即使是人们不在家里的时候,他们也是在封闭的环境中工作、学习,甚至一些有趣的活动也是在室内环境中举办的。总而言之,人们大概有90%的时间是在室内度过的。因此,通过遵循规范的调节参数和设计实践,考虑温度、照明、噪音污染、适当的通风和我们呼吸的空气质量,确保舒适、高效和健康的室内环境质量是至关重要的。后者尤其重要,因为与我们通常认为的相反,室内的空气污染是远高于室外的。

室内空气不仅会引起不适并影响工作效率,而且还可能对居住者的健康构成潜在威胁,因为室内空气中可能含有大量的空气和气体污染物,包括挥发性化学物质、微小颗粒和生物污染物。这些元素往往表现在我们的直接环境中,嵌入在许多建筑、装饰甚至日常使用的家居材料中。暴露程度的增加会导致哮喘、感染和中毒等健康问题。事实上,几乎一半的呼吸系统疾病是由室内空气质量差引起或加重的。

Outdoor air pollution - Indoor air quality / Illustrations by Elisa Géhin. Image Courtesy of Saint-Gobain
Outdoor air pollution - Indoor air quality / Illustrations by Elisa Géhin. Image Courtesy of Saint-Gobain

此外,很多污染物是很难被轻易探测和感觉到,使得人们会在无意识地情况下就暴露于健康风险之中。因此,了解我们日常居住空间的大部分材料和产品所排放或产生的各种污染物是很重要的。我们将在本文中选择一些较为常见的材料作为例子,并讨论它们可能会带来的不良影响,并将展示一些可以代替有害材料的“活性”产品,它们甚至可以帮助改善室内的空气质量。

令人惊讶的是,在许多情况下,室内的空气污染比室外的污染高100倍。这将使我们开始认真研究存在于我们日常环境中的各种类型的污染物以及其来源。

© Francisco Nocito
© Francisco Nocito

空气中的污染物有哪些?它们在家中是以怎样的形式存在的?

室内污染物的大小和构成各不相同。他们可能是微生物,如真菌类,包括霉菌。他们通常生长在物体的表面,可以视觉上识别为彩色的发泡结构。它们往往生长在潮湿、温暖的环境中(湿度70%至95%),通常出现在通风不良的空间或潮湿的材料中。霉菌可以将孢子颗粒释放到空气中,促进其传播,并可能损害居住者的健康。

生活之中还有一些的微生物污染物,是细菌。这是一种在生活之中随处可见的单细胞生物,无论是在物体的表面上、空气中、灰尘中,还是在水中。虽然大多数细菌通常对人体是无害的,但有些细菌对脆弱的居民可能是有害的。室内的细菌有多种来源,因为它们可以通过室内外的空气流通、从居住者自身(例如带入家中的日常材料)或从维护不善的通风系统进入室内。

© Guy-Joël Ollivier
© Guy-Joël Ollivier

一些生物污染物也可以分子,比如内毒素(5), 这是一种由某些细菌携带着的结构复杂的分子。过敏原就是分子类型污染物的一种,这种污染可以来自霉菌孢子、昆虫、宠物、啮齿动物等等。

颗粒物包括了由病毒和花粉构成第三形式的室内空气污染物。它们通常也从外部来源(居住者或空气交换)进入室内环境中。

空气中的颗粒物有多种常见来源,它们可能来自室外空气、清洁用品和烟雾。或是由于效率低下的设计导致空气流通和通风不足,它们也可能在室内环境中形成。

Indoor air pollution / Illustrations by Elisa Géhin. Image Courtesy of Saint-Gobain
Indoor air pollution / Illustrations by Elisa Géhin. Image Courtesy of Saint-Gobain

还有一些其他的室内空气污染物。二氧化碳就是一个十分令人关心的室内空气污染物,并且它会对人类健康产生有害的影响。二氧化碳在室内的主要是由呼吸,烟草烟雾或通过家用电器燃烧产生的。值得注意的是,典型的CO2室外空气值(OAV)在300 - 500ppm之间,室内的值往往更高,根据所采用的标准,建议最大浓度在600 - 1000ppm之间。

在挥发性有机物 (VOCs)中 ,甲醛(5)是最常见的,甲醛可以来自建筑和装饰材料,不论是人造的还是天然的,例如粘结剂、胶水、涂料、油漆、甚至木材等等。它们也可能来自室内摆放的家具(织物和地毯)或日常化学清洁用品。挥发性有机化合物非常令人担忧,因为它们在室温下很容易挥发;并且由于室内缺乏氧化性紫外光,室内的含量要高得多。

最后,一些常见的气态污染物,如氡气,在地球上只能通过土壤和水中自然发生的铀衰变在产生,并可能会扩散通过空气和建筑地基扩散至家中。

© Sweng Lee
© Sweng Lee

然而,不同的微生物在标准环境中表现不同。例如,当某些有利条件(温度、水分供应、营养等)到位时,细菌或真菌(包括霉菌)就会繁殖和扩散。这适用于水、空气和无生命表面。然而,病毒只能在这样的环境中生存一定的有限时期。它们在寄主之外是无法繁殖的。因此,我们需要找到一个能在不同条件下处理所有形式污染物的解决方案。

室内空气污染物对人体健康的影响

根据不同的因素和暴露率,室内生物污染物会影响家庭居民的健康。在不理想的室内条件下,挥发性有机物、二氧化碳、霉菌和其他污染物会累积,从而会给人带来严重的健康问题。敏感的居住者在持续暴露在含有某些生物污染物的环境下时可能会患上哮喘,特别是在有潮湿迹象或霉菌存在的环境中。事实上,过早的暴露与接触霉菌会使儿童患上哮喘。

© Hiroyuki Oki
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某些类型的室内空气污染物也与头痛和注意力不集中有关,正如多项研究(4)所证明的,二氧化碳浓度的增加会影响人们的表现。结果表明,在较高的二氧化碳浓度下,认知功能的效率会降低。这证明了室内空气污染会影响用户的执行力和生产率。

其他的化学物质和污染物(含甲醛的挥发性有机化合物)也被怀疑/证明会影响使用者的注意力。除此之外,它们可能会导致更严重的问题,如刺激、过敏反应、感染和中毒。美国过敏,哮喘和免疫学学会(AAAAI)也指出,大概有50%的呼吸系统疾病是由室内空气质量差引起或加重的。

© Takumi Ota
© Takumi Ota

建议的比率可以通过ASHRAE 62.1或一些世卫组织指导的各种标准找到。在设计任何项目时,这些参考资料都是有价值的资源,因为它们规定了新建筑所需的通风率,以及改善现有建筑室内空气质量所需的通风率。其中许多标准还强调了维持可接受的室内空气质量所需的最大空气污染物水平(特定于每种污染物)。

然而,对于常规的居民而言,测量室内的生物污染物仍然不是一个容易的选择。 因此,在身体不适和潜在的健康并发症出现之前,很少有人能够指出室内空气污染物的不正常浓度。 由于该问题难以控制或解决,设计师应该采取先发制人的高效设计方案来减少并控制室内的空气污染。

© Mariela Apollonio
© Mariela Apollonio

有哪些挑战?

抛开居民们难以测量室内空气污染物的问题不讲,还有其他一些需要强调的问题。 对于一些挥发性有机物和其他气态污染物来讲,它们是难以被过滤或捕获的。

另一点要记住的是,因为环境中有液态水的存在,生物污染物才可能存在于我们的环境中。合适的湿度促进了室内空气污染物的生长和传播。另外,将湿度保持在30%到60%之间也是实现室内舒适的一种方式。换句话说,我们所习惯的室内湿度与我们周围的一些生物污染物一样,茁壮成长。

© Creative Photo Room, Maria Efthymiou
© Creative Photo Room, Maria Efthymiou

最好的整治策略是什么?

良好的建筑规划和设计是减少和控制室内空气污染物增长的最重要手段。为了保证居民的舒适和幸福,建筑师在设计住宅或建筑之前应该考虑多个参数。保证室内有着适当的通风与日照,建筑外墙应该使用隔热材料,并且在建筑过程中使用可持续的无毒材料是在任何项目中都要考虑的到的。在理想情况下,从设计前阶段一直到移交后维护,应采用基于舒适性的理念。现在已经有许多智能的设计解决方案可以为居住者提供健康的室内空气。

© Pedro Kok
© Pedro Kok

在设计房屋时,适当的自然通风是首先要考虑的因素之一。建筑的朝向和开口布局需要经过精心研究,因为这可以促进有效的室内通风(交叉通风,冷却塔)。在室内安装一个功能性的混合通风系统将有助于稀释一些污染物。

© Dilanka Bandara
© Dilanka Bandara

除了设计一个有着适当且控制良好的通风的住宅外,建筑师还应考虑通过保持稳定的室内气压来管理建筑物的漏风强度。 尽管自然的通风是很重要的,但这也意味着必须任何外泄的空气都需要被替换以保证室内外的气压保持平衡。 关键是的不要让空气随意的交换,因为这可能会带来其他污染物。

人们通常会选择自然通风,这是因为人们普遍认为自然通风带进来的气体中是不包含二氧化碳的,并且大多数用于通风的标准机械系统都会消耗大量的能源。但这其实是十分有风险的,未经处理的空气交换可能会带来一些意想不到的室外排放物(如交通污染和其他微小污染物)和可吸入颗粒物。隔离连接空间是使堆叠效应最小化的一种方式。 设计项目时,还要考虑断开建筑空间的分离和分区 。

© Fernando Alda
© Fernando Alda

除上述措施外,最有效的方法是安装带有适当过滤和恒温功能的智能机械化的通风/空调系统。作为自然通风的补充,人工的室内温控系统中可以配备特定的过滤器,以降低空气中微粒的比率。请记住,标准玻璃纤维板过滤器并不总是最有效的,因为推荐的最低效率报告值(MERV)应在8或更高(根据某些标准),而常见的家用过滤器的数值为4或5。有些过滤网可能不适用于所有标准的通风系统,且需要经常保养。

有效的通风和过滤标准也可以根据联合研究中心(JRC)的《政策科学》报告进行评估。这是一个包含了很多信息的欧洲标准基础,HELTHVENT WP5报告(2012)评估了与室内空气质量有关的通风标准,并在16个欧洲国家中进行了比较。遵循机械通风过滤建议是一个特别重要的文件,但这些建议在欧洲住宅中还没有被普遍应用。

© Emma Cross
© Emma Cross

另一个非常重要的步骤是控制湿度和增强除湿力度。首先要进行包括钢架或木架在内的干式建造过程。干燥的地基和建筑物外墙结构是维持受控湿度的关键。湿度对居民而言将是舒适的,而且会抑制霉菌或其他污染物的生长。寻求干燥的建筑和装饰材料也是促进健康的室内空气质量的一个步骤。

最后,减轻室内空气污染物传播的最有效方法之一是选择优质的建筑材料。这可以从根源减少和消除。现在市面上已经有很多专门为安全的室内环境而创造的无毒现代材料。寻找带有绿色标签或健康认证的建筑用品是减少室内空气污染的好方法。在建筑物和房屋中使用那些用新技术制造的产品也可以在BREEAM,LEED和WELL(评级系统)认证中获得加分。

© James Morris
© James Morris

Activ'Air®研发的天花板和石膏板等材料甚至可以捕获并稀释70%的室内挥发性有机物(VOCs)。他们提供了一种被动式的持久技术,无论温度如何,该材料都不会释放已被捕获的气体。它们基本不需要维护和管理,因此在减少甲醛方面比额外的通风更有效。

它们的实用性还在于,它们需要被放置在建筑物的底部或内部,而不是作为浮于表面装饰材料(如涂料),后者更容易损坏,且不能提供同样的净化功能。请注意,Activ'Air®面板是可穿过水基、丙烯酸或环氧涂料层和透气墙纸(已经过Eurofins和VITO实验室的第三方测试),且同样有效。符合EN 16000-23标准)。采用这种智能材料并不影响屋主对室内环境的打造。请注意,功能健全且健康的空间看起来不一定是枯燥或无菌的。

Activ'Air diagram. Image Courtesy of Saint-Gobain
Activ'Air diagram. Image Courtesy of Saint-Gobain

使用这些毒素稀释材料是让室内空气质量保持安全的最简单的方法之一,因为它不仅为新建建筑节约了成本,而且也为老建筑的修复和翻新项目提供了更实用和经济的解决方案。后者往往被限制在老旧的设置中,缺乏适当的通风和日照选择。最重要的是,老旧的公寓和住宅中的湿度经常会偏高。因此,去除挥发性有机物(VOCs)的纸面石膏板是消除翻新房屋中现有霉菌和生物污染物的理想方式,因为Activ'Air®即使经过多次翻新和重新装饰也不会失效,而是能够永久性地减少甲醛。根据测试和分析,它提供长期的甲醛吸收。

过去几个月的情况表明,人类在未来可能会面临着很多新的看不见的健康风险。因此,在这样的情况下,我们通常认为家是我们避风的港湾。然而,如果不加以维护、不加以控制和设计,我们的家就会成为许多空气污染物的培养皿,造成轻微或严重的不适。因此,一些有预见性的明智的选择将大有裨益,有意识地管理并维持空间的环境质量,并提高我们的总体生活水平。

译者:王允哲

© Monika Sathe Photography
© Monika Sathe Photography

参考文献

  1. How to Minimize Harmful Effects of Formaldehyde Gas Indoors
  2. Cross Ventilation, the Chimney Effect and Other Concepts of Natural Ventilation
  3. Understanding and Improving Indoor Air Quality (IAQ) & (VOC eating drywall)
  4. Indoor Air Quality impacts user's performance and productivity
  5. Biological Pollutants of Indoor Air
  6. British Gypsum Saint-Gobain, ACTIVair Infographic How Important is Air Quality?
  7. British Gypsum Saint-Gobain, Desk-based research into volatile organic compounds (VOCs) and indoor air quality
  8. Promoting healthy and highly energy performing buildings in the European Union
  9. IAQ Standards and Guidelines (EPA and ASHRAE Standard)
  10. Air Pollution: Wood Smoke and Lung Health

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关于这位作者
引用: Abdel, Hana. "如何改造被污染的室内环境" [How to Transform a Polluted Indoor Environment into a Healthy Home] 02 8月 2020. ArchDaily. (Trans. Milly Mo) Accesed . <http://www.archdaily.cn/cn/944694/ru-he-gai-zao-bei-wu-ran-de-shi-nei-huan-jing>

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