在某些情況下，將建築物用作工作場所或住宅與出現不適和症狀（可能是疾病的定義）之間的聯繫是一個無可爭議的事實。 罪魁禍首是建築物內的各種污染，這種污染通常被稱為“室內空氣質量差”。 封閉空間空氣質量差造成的不利影響影響了相當多的人，因為已經表明城市居民有 58% 到 78% 的時間在或多或少受到污染的室內環境中度過。 這些問題隨著建築物的建造而增加，這些建築物被設計得更密閉，並且為了提高能源效率而使用更小比例的來自外部的新空氣來循環空氣。 不提供自然通風的建築物存在接觸污染物的風險這一事實現在已被普遍接受。
術語 室內空氣 通常應用於非工業室內環境：辦公樓、公共建築（學校、醫院、劇院、飯店等）和私人住宅。 這些建築物的室內空氣中的污染物濃度通常與室外空氣中常見的污染物濃度相同，並且遠低於工業場所空氣中的污染物濃度，後者採用相對知名的標準來評估空氣質量。 即便如此，許多建築住戶抱怨他們呼吸的空氣質量不佳，因此有必要調查情況。 室內空氣質量在 1960 年代末開始被視為一個問題，儘管最初的研究直到大約十年後才出現。
雖然認為良好的空氣質量是基於空氣中以適當比例存在的必要成分似乎合乎邏輯，但實際上，通過呼吸，用戶才是對其質量的最佳判斷者。 這是因為吸入的空氣是通過感官完美感知的，因為人類對大約 XNUMX 萬種化合物的嗅覺和刺激作用很敏感。 因此，如果建築物的居住者總體上對空氣感到滿意，就可以說它是高質量的； 如果他們不滿意，那就是質量差。 這是否意味著可以根據其成分預測空氣的感知方式？ 是的，但只是一部分。 這種方法在工業環境中很有效，在工業環境中，與生產相關的特定化合物是已知的，並且測量它們在空氣中的濃度並與閾限值進行比較。 但在非工業建築中，空氣中可能有數千種化學物質，但濃度很低，可能比工業環境設定的限值低數千倍，情況就不同了。 在大多數情況下，有關室內空氣化學成分的信息不允許我們預測空氣將如何被感知，因為數以千計的這些污染物以及溫度和濕度的綜合影響會產生被認為具有刺激性的空氣、污穢或陳舊——即質量差。 這種情況類似於食物的詳細成分及其味道：化學分析不足以預測食物的味道好壞。 因此，在規劃通風系統及其定期維護時，很少需要對室內空氣進行詳盡的化學分析。
另一種觀點認為，人被認為是室內空氣污染的唯一來源。 如果我們處理的是 50 年前使用的建築材料、家具和通風系統，那肯定是正確的，當時磚、木和鋼材占主導地位。 但隨著現代材料的出現，情況發生了變化。 所有材料都會污染，有些會污染，有些會污染很多，它們共同導致室內空氣質量惡化。
由於室內空氣質量差而導致的人的健康變化可能表現為一系列急性和慢性症狀，並以多種特定疾病的形式出現。 這些如圖 1 所示。儘管室內空氣質量差僅在少數情況下會導致完全患病，但它會導致不適、壓力、曠工和生產力損失（伴隨生產成本增加）； 與建築物有關的問題的指控會迅速發展為居住者、他們的雇主和建築物所有者之間的衝突。
圖 1. 與室內空氣質量相關的症狀和疾病。
通常很難準確確定室內空氣質量差對健康的危害程度，因為沒有足夠的信息說明在污染物通常存在的濃度下暴露與影響之間的關係。 因此，需要獲取在高劑量下獲得的信息——如在工業環境中的暴露——並推斷到具有相應誤差範圍的低得多的劑量。 此外，對於空氣中存在的許多污染物，急性暴露的影響是眾所周知的，而關於低濃度長期暴露和不同污染物混合物的數據存在相當大的差距。 無影響水平（NOEL）、有害影響和可耐受影響的概念，甚至在工業毒理學領域已經令人困惑，在這裡更難以定義。 關於這個主題的結論性研究很少，無論是關於公共建築和辦公室還是私人住宅。
存在一系列室外空氣質量標準，並依賴這些標準來保護普通人群。 它們是通過測量因暴露於環境中的污染物而對健康造成的不利影響而獲得的。 因此，這些標準可用作可接受的室內空氣質量的一般指南，就像世界衛生組織提出的標準一樣。 美國政府工業衛生學家會議（ACGIH）的閾值限值和各國工業環境法定限值等技術標準已針對工作人群、成年人群和特定的暴露時間設定，因此不能直接應用於一般人群。 美國采暖、製冷和空調工程師協會（ASHRAE）制定了一系列廣泛用於評估室內空氣質量的標準和建議。
另一個應該被視為室內空氣質量一部分的方面是它的氣味，因為氣味通常是最終成為決定性因素的參數。 某種氣味與室內空氣中化合物的輕微刺激作用相結合，可以使我們將其質量定義為“新鮮”和“乾淨”或“陳舊”和“污染”。 因此，在定義室內空氣質量時，氣味非常重要。 雖然氣味客觀上取決於化合物的存在量是否超過其嗅覺閾值，但它們通常是從嚴格的主觀角度進行評估的。 還應記住，對氣味的感知可能來自許多不同化合物的氣味，而且溫度和濕度也可能影響其特性。 從感知的角度來看，我們可以通過四個特徵來定義和測量氣味：強度、質量、耐受性和閾值。 然而，在考慮室內空氣時，很難從化學角度“測量”氣味。 出於這個原因，人們傾向於消除“壞”的氣味，並使用那些被認為是好的氣味來取而代之，以賦予空氣令人愉悅的品質。 用好氣味掩蓋難聞氣味的嘗試通常以失敗告終，因為可以分別識別質量非常不同的氣味並導致無法預料的結果。
一種現象稱為 病態建築綜合症 當超過 20% 的建築物居住者抱怨空氣質量或有明確的症狀時，就會發生這種情況。 與非工業室內環境相關的各種物理和環境問題證明了這一點。 病態建築綜合症最常見的特徵如下： 建築物在節能方面是高效的，並且採用現代設計和建造或最近使用新材料進行了改建； 居住者無法控制工作場所的溫度、濕度和光照。 病態建築綜合症最常見原因的估計百分比分佈是由於缺乏維護導致通風不足； 分佈不均，新鮮空氣攝入量不足（50% 至 52%）； 室內產生的污染，包括辦公室機器、煙草煙霧和清潔產品（17% 至 19%）； 由於進氣口和排氣口位置不當而導致建築物外部污染 (11%)； 通風系統、加濕器和製冷塔管道中的積水造成的微生物污染 (5%)； 建築和裝飾材料排放的甲醛和其他有機化合物（3% 至 4%）。 因此，在大多數情況下，通風被認為是一個重要的促成因素。
另一個性質不同的問題是與建築有關的疾病，這種疾病發生頻率較低，但往往更嚴重，並伴有非常明確的臨床症狀和明確的實驗室檢查結果。 與建築有關的疾病包括過敏性肺炎、加濕器熱、軍團菌病和龐蒂亞克熱。 調查人員普遍認為，這些情況應與病態建築綜合症分開考慮。
已經進行了研究以確定空氣質量問題的原因及其可能的解決方案。 近年來，儘管還有很長的路要走，但對室內空氣中存在的污染物以及導致室內空氣質量下降的因素的了解已大大增加。 過去 20 年進行的研究表明，許多室內環境中污染物的存在比預期的要高，而且，已經確定了與室外空氣中存在的污染物不同的污染物。 這與沒有工業活動的室內環境相對沒有污染物並且在最壞的情況下它們可能反映室外空氣成分的假設相矛盾。 氡和甲醛等污染物幾乎只存在於室內環境中。
室內空氣質量，包括住宅的空氣質量，已經成為一個環境健康問題，就像控制室外空氣質量和工作中暴露的情況一樣。 儘管如前所述，城市人 58% 至 78% 的時間都在室內度過，但應該記住，最易受影響的人群，即老人、小孩和病人，是大部分時間都在室內度過的人在室內。 這個主題從 1973 年左右開始特別受關注，當時由於能源危機，節能的努力集中在盡可能減少室外空氣進入室內空間，以最大限度地降低供暖和製冷成本建築物。 雖然並非所有與室內空氣質量有關的問題都是節能行動的結果，但隨著這一政策的推廣，對室內空氣質量的投訴開始增加，所有問題都出現了，這是事實。
另一個需要注意的事項是室內空氣中存在微生物，這會導致傳染性和過敏性問題。 不應忘記，微生物是生態系統的正常和重要組成部分。 例如，從環境中的死有機物質中獲取營養的腐生細菌和真菌通常存在於土壤和大氣中，在室內也可以檢測到它們的存在。 近年來，室內環境中的生物污染問題受到了相當大的關注。
1976 年爆發的軍團病是討論最多的室內環境微生物引起的疾病案例。 在室內環境中可以檢測到其他傳染性病原體，例如可引起急性呼吸道疾病的病毒，尤其是在居住密度高且空氣再循環頻繁的情況下。 事實上，微生物或其成分在多大程度上與建築相關疾病的爆發有關尚不清楚。 僅在有限程度上開發了用於證明和分析多種類型微生物製劑的協議，並且在可用的情況下，對結果的解釋有時不一致。
通風系統的各個方面
建築物的室內空氣質量是一系列變量的函數，包括室外空氣的質量、通風和空調系統的設計、該系統運行和維修的條件、建築物的分區以及室內污染物源的存在及其強度。 （見圖 2）總結一下，最常見的缺陷是通風不足、室內產生的污染和來自外部的污染。
圖 2.顯示室內和室外污染物來源的建築物示意圖。
關於這些問題中的第一個，通風不足的原因可能包括： 由於空氣再循環水平高或進氣量低而導致新鮮空氣供應不足； 建築物外部空氣進氣口的位置和方向不正確； 分佈不良，因此與場所空氣混合不完全，這會產生分層、不通風區域、不可預見的壓力差，從而引起不需要的氣流，並且當人們在建築物中走動時，溫濕度特性會發生明顯的連續變化——以及不正確的過濾由於缺乏維護或過濾系統設計不當而導致的空氣污染——這種缺陷在室外空氣質量差或再循環水平高的地方尤為嚴重。
污染物的來源
室內污染有不同的來源：住戶本身； 建造建築物時使用的材料不當或材料有技術缺陷； 在其中進行的工作； 過度或不當使用普通產品（殺蟲劑、消毒劑、用於清潔和拋光的產品）； 燃燒氣體（來自吸煙、廚房、自助餐廳和實驗室）； 以及來自其他通風不良區域的交叉污染，然後擴散到鄰近區域並影響它們。 應該記住，考慮到可用空氣量的差異，室內空氣中排放的物質比室外空氣中排放的物質被稀釋的機會要少得多。 至於生物污染，其來源最常見的原因是存在死水、浸漬水的材料、廢氣等，以及加濕器和製冷塔的維護不當。
最後，還必須考慮來自外部的污染。 關於人類活動，可以提及三個主要來源：固定來源（發電站）的燃燒； 移動源（車輛）中的燃燒； 和工業過程。 這些來源排放的五種主要污染物是一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、揮發性有機化合物（包括碳氫化合物）、多環芳烴和顆粒物。 車輛內燃是一氧化碳和碳氫化合物的主要來源，也是氮氧化物的重要來源。 固定來源的燃燒是硫氧化物的主要來源。 工業過程和固定燃燒源產生了超過一半的人類活動排放到空氣中的顆粒，工業過程可能是揮發性有機化合物的來源。 還有一些自然產生的污染物通過空氣傳播，例如火山塵埃、土壤和海鹽的顆粒，以及孢子和微生物。 室外空氣的成分因地而異，這取決於附近污染源的存在和性質以及盛行風的方向。 如果沒有產生污染物的來源，“清潔”室外空氣中通常會發現的某些污染物的濃度如下：二氧化碳，320 ppm； 臭氧，0.02 ppm：一氧化碳，0.12 ppm； 一氧化氮，0.003 ppm； 和二氧化氮，0.001 ppm。 然而，城市空氣中總是含有更高濃度的這些污染物。
除了存在來自外部的污染物外，有時還會發生建築物本身的受污染空氣被排出到外部，然後通過空調系統的進氣口再次返回內部。 污染物從外部進入的另一種可能方式是通過建築物地基滲透（例如，氡、燃料蒸汽、下水道廢氣、肥料、殺蟲劑和消毒劑）。 已經表明，當室外空氣中污染物的濃度增加時，其在建築物內空氣中的濃度也會增加，儘管速度較慢（當濃度降低時獲得對應關係）； 因此，據說建築物對外部污染物具有屏蔽作用。 然而，室內環境當然不能準確反映室外條件。
室內空氣中存在的污染物在進入建築物的室外空氣中被稀釋，並在建築物離開時伴隨著室外空氣。 當室外空氣中的污染物濃度低於室內空氣時，室內和室外空氣的交換將導致建築物內空氣中污染物濃度的降低。 如果污染物來自外部而不是內部，這種交換將導致其室內濃度升高，如上所述。
室內空氣中污染物數量平衡的模型基於污染物積累的計算，以質量與時間為單位，根據進入的數量加上室內產生的數量與隨空氣離開的數量加上室內產生的數量之間的差異通過其他方式消除。 如果公式中的每個因素都有合適的值，則可以估算各種條件下的室內濃度。 使用這種技術可以比較用於控制室內污染問題的不同備選方案。
與室外空氣交換率低的建築物被歸類為密封或節能建築物。 它們是節能的，因為冬天進入的冷空氣較少，減少了將空氣加熱到環境溫度所需的能量，從而降低了供暖成本。 當天氣炎熱時，用於冷卻空氣的能量也會減少。 如果建築物不具備此特性，則通過自然通風過程通過敞開的門窗進行通風。 儘管它們可能是封閉的，但由風和內部與外部之間存在的熱梯度引起的壓力差迫使空氣通過縫隙和裂縫、門窗接縫、煙囪和其他孔隙進入，從而產生所謂的滲透通風。
建築物的通風量以每小時的更新次數來衡量。 每小時更新一次是指每小時從室外進入的空氣量等於建築物的體積； 同樣，每小時有等量的室內空氣排出室外。 如果沒有強制通風（使用呼吸機），這個值很難確定，儘管它被認為在每小時 0.2 到 2.0 次更新之間變化。 如果假設其他參數不變，更新值高的建築物在室內產生的污染物濃度會更小，儘管更新值高並不能完全保證室內空氣質量。 除大氣污染明顯的地區外，較開放的建築物室內空氣中的污染物濃度低於以較封閉方式建造的建築物。 然而，更開放的建築能效更低。 能源效率和空氣質量之間的衝突非常重要。
為降低能源成本而採取的許多行動或多或少都會影響室內空氣質量。 除了降低建築物內空氣流通的速度外，提高建築物隔熱和防水的努力還涉及安裝可能成為室內污染源的材料。 其他措施，例如用加熱或消耗室內空氣的二次能源補充陳舊且經常效率低下的中央供暖系統，也會提高室內空氣中的污染物水平。
除了來自室外的污染物外，最常提到的室內空氣污染物包括金屬、石棉和其他纖維材料、甲醛、臭氧、殺蟲劑和一般有機化合物、氡、室內灰塵和生物氣溶膠。 與這些一起，可以發現各種各樣的微生物，例如真菌、細菌、病毒和原生動物。 其中，腐生真菌和細菌相對廣為人知，可能是因為有一種技術可以在空氣中測量它們。 病毒、立克次氏體、衣原體、原生動物和許多致病真菌和細菌等病原體的情況並非如此，目前尚無可用的方法論對其進行論證和計數。 在傳染性病原體中，應特別提及： 嗜肺軍團菌, 鳥分枝桿菌， 病毒， 柯氏桿菌 和 組織胞漿菌（capsoplasma capsulatum）; 在過敏原中： 枝孢, 青黴 和 噬細胞.
調查室內空氣質量
迄今為止的經驗表明，工業衛生和供暖、通風和空調中使用的傳統技術目前在解決越來越普遍的室內空氣質量問題方面並不總能提供令人滿意的結果，儘管這些技術的基本知識可以很好地近似於快速且廉價地處理或減少問題。 室內空氣質量問題的解決往往需要一名或多名供暖、通風和空調以及工業衛生方面的專家，以及室內空氣質量控制、分析化學、毒理學、環境醫學、微生物學和流行病學方面的專家和心理學。
當對室內空氣質量進行研究時，為其設定的目標將深刻影響其設計以及針對採樣和評估的活動，因為在某些情況下需要快速響應的程序，而在其他情況下則需要總體值出於興趣。 該計劃的持續時間將取決於獲得代表性樣本所需的時間，並且還將取決於季節和氣象條件。 如果目的是進行暴露效應研究，除了用於評估峰值的長期和短期樣本外，還需要個人樣本以確定個人的直接暴露。
對於某些污染物，可以使用經過充分驗證和廣泛使用的方法，但對於大多數污染物而言，情況並非如此。 測量室內發現的許多污染物水平的技術通常源自工業衛生應用，但鑑於室內空氣中的濃度通常遠低於工業環境中的濃度，因此這些方法通常不適用。 至於大氣污染中使用的測量方法，它們在相似濃度範圍內運行，但適用於相對較少的污染物，並且在室內使用方面存在困難，例如，使用大容量採樣器確定顆粒物時會出現這種情況，一方面會太吵，另一方面會改變室內空氣本身的質量。
室內空氣中污染物的測定通常採用不同的程序：連續監測儀、全時主動採樣器、全時被動採樣器、直接採樣和個人採樣器。 目前存在用於測量甲醛、碳和氮氧化物、揮發性有機化合物和氡等水平的適當程序。 生物污染物的測量使用開放式培養板上的沉澱技術，或者現在更頻繁地使用活性系統，使空氣影響含有營養物的板，隨後進行培養，存在的微生物數量以菌落-每立方米成型單位。
當研究室內空氣質量問題時，通常會預先設計一個實用的策略，包括階段近似。 這種近似從第一階段開始，即初步調查，可以使用工業衛生技術進行。 它的結構必須使調查員無需成為室內空氣質量領域的專家即可開展工作。 根據安裝時設定的標準，對建築物進行全面檢查並檢查其安裝，特別是在供暖、通風和空調系統的調節和充分運行方面。 在這方面，重要的是要考慮受影響的人是否能夠改變他們周圍的條件。 如果建築物沒有強制通風系統，則必須研究現有自然通風的有效性程度。 如果在修訂和必要時進行調整之後，通風系統的運行條件足以滿足標準，並且儘管如此投訴仍在繼續，則必須進行一般類型的技術調查以確定問題的程度和性質. 初步調查還應評估是否可以僅從建築物的功能角度考慮問題，或者是否需要衛生、心理學或其他學科專家的干預。
如果問題在第一階段沒有被識別和解決，接下來的其他階段會涉及更專業的調查，重點是在第一階段識別的潛在問題。 隨後的調查可能包括對建築物的供暖、通風和空調系統進行更詳細的分析，對疑似排放氣體和顆粒的材料的存在進行更廣泛的評估，對建築物周圍空氣進行詳細的化學分析進行醫學或流行病學評估以檢測疾病跡象。
至於供暖、通風和空調系統，應檢查製冷設備，以確保其內沒有微生物生長或滴水盤中沒有積水，必須檢查通風裝置是否正常為了正常運行，進氣和回氣系統必須在不同的點進行檢查，以確保它們是水密的，並且必須檢查代表性數量的管道的內部以確認不存在微生物。 當使用加濕器時，最後的考慮尤為重要。 這些設備需要特別仔細的維護、操作和檢查程序，以防止微生物的生長，微生物可以在整個空調系統中繁殖。
通常考慮改善建築物室內空氣質量的選擇是消除源頭； 其絕緣或獨立通風； 將來源與可能受影響的人分開； 建築物的一般清潔； 加大采暖、通風、空調系統檢查和改造力度。 這可能需要從特定點的修改到新設計的任何事情。 該過程通常具有重複性，因此研究必須多次重新開始，每次都使用更複雜的技術。 控制技術的更詳細描述將在本文的其他地方找到 百科全書.
最後，應該強調的是，即使對室內空氣質量進行了最全面的調查，也可能無法在室內空氣的特性和成分與所研究建築物的居住者的健康和舒適度之間建立明確的關係. 只有一方面積累經驗，另一方面對建築物的通風、佔用和分區進行合理設計，才能從一開始就獲得適合大多數建築物居住者的室內空氣質量。