37. 氣壓降低
章節編輯: 沃爾特·杜默
通氣適應高海拔
John T. Reeves 和 John V. Weil
氣壓降低的生理效應
Kenneth I. Berger 和 William N. Rom
管理高海拔工作的健康注意事項
約翰·韋斯特
高海拔職業病危害預防
沃爾特·杜默
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38. 生物危害
章節編輯: 祖海爾·易卜拉欣·法赫里
工作場所生物危害
祖海爾·法克里
水生動物
D.贊尼尼
陸生有毒動物
JA Rioux 和 B. Juminer
蛇咬傷的臨床特徵
大衛·A·沃雷爾
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1. 有生物製劑的職業環境
2. 工作場所的病毒、細菌、真菌和植物
3. 動物是職業危害的來源
39. 自然災害和技術災害
章節編輯: 碼頭阿爾貝托貝爾塔齊
災害和重大事故
碼頭阿爾貝托貝爾塔齊
國際勞工組織關於預防重大工業事故的公約,1993 年(第 174 號)
防災準備
彼得·巴克斯特
災後活動
Benedetto Terracini 和 Ursula Ackermann-Liebrich
與天氣有關的問題
讓弗倫奇
雪崩:危害和保護措施
古斯塔夫·龐廷格
危險品運輸:化學和放射性
唐納德·M·坎貝爾
輻射事故
皮埃爾·維爾格和丹尼斯·溫特
受放射性核素污染的農業地區的職業健康和安全措施:切爾諾貝利事件
Yuri Kundiev、Leonard Dobrovolsky 和 VI Chernyuk
案例研究:Kader 玩具廠火災
凱西·卡瓦諾·格蘭特
災難的影響:醫學角度的教訓
何塞·路易斯·塞巴略斯
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1. 災害類型的定義
2. 25 年平均 # 受害者(按類型和地區自然觸發)
3. 25 年平均 # 受害者(按類型和地區非自然觸發因素分類)
4. 25 年平均 # 名受害人(按類型自然觸發)(1969-1993)
5. 25 年平均 # 名受害者,按類型非自然觸發(1969-1993)
6. 1969 年至 1993 年的自然觸發:超過 25 年的事件
7. 1969 年至 1993 年的非自然觸發:超過 25 年的事件
8. 自然觸發因素:1994 年按全球地區和類型劃分的數量
9. 非自然觸發因素:1994 年按全球地區和類型劃分的數量
10. 工業爆炸的例子
11. 重大火災的例子
12. 主要有毒物質釋放示例
13. 重大危險設施管理在危險控制中的作用
14. 危險評估的工作方法
15. 重大危險設施的 EC 指令標準
16. 用於識別主要危險設施的優先化學品
17. 與天氣有關的職業風險
18. 典型的放射性核素及其放射性半衰期
19. 不同核事故的比較
20. 切爾諾貝利事故後烏克蘭、白俄羅斯和俄羅斯的污染
21. Khyshtym 事故後的污染鍶 90(烏拉爾 1957)
22. 涉及公眾的放射源
23. 涉及工業輻照器的主要事故
24. 橡樹嶺(美國)輻射事故登記處(全球,1944-88 年)
25. 全球電離輻射職業暴露模式
26. 確定性效應:選定器官的閾值
27. 切爾諾貝利事故後急性輻射綜合徵 (AIS) 患者
28. 高劑量外照射的癌症流行病學研究
29. 1981-94 年白俄羅斯、烏克蘭和俄羅斯兒童的甲狀腺癌
30. 國際規模的核事故
31. 一般人群的一般保護措施
32. 污染區標準
33. 1970-93 年拉丁美洲和加勒比地區的重大災難
34. 六次自然災害造成的損失
35. 3 次重大災難損壞/毀壞的醫院和病床
36. 2 年墨西哥地震導致 1985 家醫院倒塌
37. 1985 年 XNUMX 月智利地震導致醫院病床丟失
38. 地震破壞醫院基礎設施的風險因素
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40。 電力
章節編輯: 多米尼克·福利奧特
電——生理效應
多米尼克·福利奧特
靜電
克勞德·門吉
預防和標準
倫佐科米尼
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1. 1988 年觸電率的估計
2. 靜電學中的基本關係-方程組
3. 所選聚合物的電子親和力
4. 典型的可燃性下限
5. 與特定工業運營相關的特定費用
6. 對靜電放電敏感的設備示例
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41。 火
章節編輯: 凱西 C. 格蘭特
基本概念
道格·德賴斯代爾
火災隱患的來源
塔馬斯·班基
防火措施
彼得·約翰遜
被動防火措施
英維·安德伯格
主動防火措施
加里·泰勒(Gary Taylor)
組織消防
S.Dheri
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1. 空氣中的可燃性下限和上限
2. 液體和固體燃料的閃點和著火點
3. 點火源
4. 惰化所需的不同氣體濃度比較
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42.熱與冷
章節編輯: 讓-雅克·福格
對熱環境的生理反應
W.拉里·肯尼
熱應激和高溫工作的影響
博迪尼爾森
中暑
小川得雄
預防熱應激
莎拉·A·納內利
熱功的物理基礎
雅克馬爾謝爾
熱應激和熱應激指數的評估
肯尼斯 C. 帕森斯
通過衣服進行熱交換
沃特·A·洛滕斯
寒冷環境和冷工作
Ingvar Holmér、Per-Ola Granberg 和 Goran Dahlstrom
在極端戶外條件下預防冷應激
雅克·比特爾和古斯塔夫·薩沃雷
冷指數和標準
英格瓦霍爾默
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1. 血漿和汗液中的電解質濃度
2. 熱應激指數和允許暴露時間:計算
3. 熱應激指數值的解釋
4. 熱應力和應變標準的參考值
5. 使用心率評估熱應激的模型
6. WBGT 參考值
7. 高溫環境的工作實踐
8. SWreq指數的計算和評估方法:方程式
9. ISO 7933 (1989b) 中使用的術語說明
10. 四個工作階段的 WBGT 值
11. 使用 ISO 7933 進行分析評估的基本數據
12. 使用 ISO 7933 進行分析評估
13. 各種寒冷職業環境的氣溫
14. 無補償冷應激及相關反應的持續時間
15. 指示輕度和重度寒冷暴露的預期影響
16. 人體組織溫度與人體生理機能
17. 人類對冷卻的反應:對體溫過低的指示性反應
18. 對冷應激人員的健康建議
19. 暴露於寒冷的工人的調節計劃
20. 預防和緩解冷應激:策略
21. 與特定因素和設備相關的策略和措施
22. 寒冷的一般適應機制
23. 水溫低於15℃的天數
24. 各種寒冷職業環境的氣溫
25. 冷作分類示意圖
26. 代謝率水平分類
27. 服裝基本絕緣值示例
28. 手飾耐冷降溫的分類
29. 手飾接觸熱阻分類
30. 風寒指數、裸露肉的溫度和凍結時間
31. 風對裸露肉體的冷卻能力
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43. 工作時間
章節編輯: 彼得·克諾斯
幾小時的工作
彼得·克諾斯
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1. 從開始倒班到得三種病的時間間隔
2. 輪班工作和心血管疾病的發生率
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44. 室內空氣質量
章節編輯: 澤維爾·瓜爾迪諾·索拉
室內空氣質量:簡介
澤維爾·瓜爾迪諾·索拉
室內化學污染物的性質和來源
德里克克魯普
氡
瑪麗亞·何塞·貝倫格爾
煙草煙霧
迪特里希·霍夫曼 (Dietrich Hoffmann) 和恩斯特·溫德 (Ernst L. Wynder)
吸煙規定
澤維爾·瓜爾迪諾·索拉
測量和評估化學污染物
M. Gracia Rosell 法拉斯
生物污染
布萊恩弗蘭尼根
法規、建議、指南和標準
瑪麗亞·何塞·貝倫格爾
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1. 室內有機污染物分類
2. 各種材料的甲醛釋放量
3. TTL。 揮發性有機化合物濃度,牆面/地板覆蓋物
4. 消費品和其他揮發性有機化合物來源
5. 英國城市的主要類型和集中度
6. 氮氧化物和一氧化碳的現場測量
7. 香煙側流菸霧中的有毒和致瘤物質
8. 煙草煙霧中的有毒和致瘤物質
9. 非吸煙者的尿可替寧
10. 取樣方法
11. 室內空氣中氣體的檢測方法
12. 用於分析化學污染物的方法
13. 降低某些氣體的檢測限
14. 可引起鼻炎和/或哮喘的真菌類型
15. 微生物和外源性過敏性肺泡炎
16. 非工業室內空氣和灰塵中的微生物
17. 美國EPA制定的空氣質量標準
18. 世衛組織關於非癌症和非氣味煩惱的指南
19. 世衛組織基於感官影響或煩惱的準則值
20. 三個組織的氡氣參考值
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45. 室內環境控制
章節編輯: 胡安·古施·法拉斯
室內環境控制:一般原則
A.埃爾南德斯卡列哈
室內空氣:控制和清潔方法
E. Adán Liébana 和 A. Hernández Calleja
一般和稀釋通風的目的和原則
埃米利奧·卡斯特洪
非工業建築的通風標準
A.埃爾南德斯卡列哈
供暖和空調系統
F. Ramos Pérez 和 J. Guasch Farrás
室內空氣:電離
E. Adán Liébana 和 J. Guasch Farrás
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1. 最常見的室內污染物及其來源
2. 基本要求-稀釋通風系統
3. 控制措施及其效果
4. 調整工作環境和效果
5. 過濾器的有效性(ASHRAE 標準 52-76)
6. 用作污染物吸收劑的試劑
7. 室內空氣質量等級
8. 由於建築物的居住者造成的污染
9. 不同建築物的佔用程度
10. 建築污染
11. 室外空氣質量等級
12. 擬議的環境因素規範
13. 熱舒適溫度(基於 Fanger)
14. 離子的特性
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46。 燈光
章節編輯: 胡安·古施·法拉斯
燈和照明的類型
理查德福斯特
視覺所需條件
費爾南多·拉莫斯·佩雷斯和安娜·埃爾南德斯·卡列哈
一般照明條件
N·艾倫·史密斯
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1. 改進了一些 1,500 毫米熒光管燈的輸出和瓦數
2. 典型的燈效
3. 某些燈類型的國際燈編碼系統 (ILCOS)
4. 白熾燈常見顏色和形狀及ILCOS代碼
5. 高壓鈉燈的種類
6. 顏色對比
7. 不同顏色和材質的反射係數
8. 位置/任務的建議維持照度水平
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48.輻射:電離
章節編輯:Robert N. Cherry, Jr.
簡介
小羅伯特·N·切裡 (Robert N. Cherry)
輻射生物學和生物效應
阿瑟·厄普頓
電離輻射源
小羅伯特·N·切裡 (Robert N. Cherry)
輻射安全工作場所設計
戈登·羅德
輻射安全
小羅伯特·N·切裡 (Robert N. Cherry)
輻射事故的規劃和管理
小悉尼 W. 波特
49. 輻射,非電離
章節編輯: 本特無賴
電場和磁場與健康結果
本特無賴
電磁頻譜:基本物理特性
Kjell Hansson 溫和型
紫外線輻射
大衛·H·斯萊尼
紅外輻射
R.馬修斯
光和紅外輻射
大衛·H·斯萊尼
激光
大衛·H·斯萊尼
射頻場和微波
Kjell Hansson 溫和型
VLF 和 ELF 電場和磁場
邁克爾·H·雷帕喬利
靜電場和磁場
馬蒂諾·格蘭多夫
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1. IR 的來源和曝光
2. 視網膜熱危害函數
3. 典型激光的曝光極限
4. 使用範圍 >0 至 30 kHz 的設備應用
5. 暴露於磁場的職業來源
6. 電流通過人體的影響
7. 各種電流密度範圍的生物效應
8. 職業接觸限值——電場/磁場
9. 暴露於靜電場的動物研究
10. 重大技術與大靜磁場
11. ICNIRP 對靜態磁場的建議
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50.震動
章節編輯: 邁克爾·J·格里芬
振動
邁克爾·J·格里芬
全身振動
赫爾穆特·塞德爾和邁克爾·J·格里芬
手傳振動
馬西莫博文齊
暈動病
艾倫·本森
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1. 對全身振動有不利影響的活動
2. 全身振動的預防措施
3. 手傳振動暴露
4. 階段,Stockholm Workshop 量表,手臂振動綜合症
5. 雷諾現象和手臂振動綜合症
6. 手傳振動的閾限值
7. 歐盟理事會指令:手傳振動 (1994)
8. 手指漂白的振動幅度
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51. 暴力
章節編輯: 萊昂·沃肖
工作場所的暴力
萊昂·沃肖
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1. 職業殺人率最高的美國工作場所,1980-1989 年
2. 職業殺人率最高的美國職業,1980-1989
3. 工作場所兇殺案的危險因素
4. 預防工作場所暴力項目指南
52. 視覺顯示單元
章節編輯: 黛安·貝瑟萊特
概述
黛安·貝瑟萊特
視覺顯示工作站的特點
艾哈邁德·查基爾
眼部和視覺問題
Paule Rey 和讓-雅克·邁耶
生殖危害 - 實驗數據
烏爾夫·伯格奎斯特
生殖影響 - 人類證據
克萊爾·因凡特-里瓦德
肌肉骨骼疾病
加布里埃爾·巴默
皮膚問題
Mats Berg 和 Sture Lidén
VDU 工作的社會心理方面
Michael J. Smith 和 Pascale Carayon
人機交互的人體工程學方面
讓-馬克·羅伯特
人體工程學標準
湯姆調頻斯圖爾特
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1. 各地區電腦分佈
2. 設備元件的頻率和重要性
3. 眼部症狀的患病率
4. 對大鼠或小鼠的畸形研究
5. 對大鼠或小鼠的畸形研究
6. VDU 的使用是不良妊娠結局的一個因素
7. 分析研究導致肌肉骨骼問題
8. 被認為會導致肌肉骨骼問題的因素
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一般來說,厚度之間存在平方根關係 d 靜態空氣層和空氣速度 v. 確切的函數取決於表面的大小和形狀,但對於人體來說,一個有用的近似值是:
靜止的空氣充當具有導電性的絕緣層 (材料常數,無論材料的形狀如何)026 W/mK,具有傳熱係數 h (單位為 )(一塊材料的導電性能):
(Kerslake 1972)。
輻射熱流() 兩個表面之間與它們的溫差大致成正比:
哪裡 T 是兩個表面的平均絕對溫度(開爾文), 是吸收係數和 是 Stefan-Boltzmann 常數( ). 輻射交換量與攔截層數成反比(n):
服裝保溫() 由以下等式定義:
哪裡 是固有絕緣, 是(相鄰的)空氣絕緣層, 是全絕緣, 是平均皮膚溫度, 是衣服外表面的平均溫度, 是氣溫, 是每單位皮膚面積的干熱流量(對流和輻射熱)和 是服裝面積係數。 該係數在較早的研究中被低估了,但最近的研究收斂於表達式
經常 I 以單位表示 CLO; 一克羅等於 .
麥卡洛等人。 (1985) 使用紡織品的厚度 (,以毫米為單位)和覆蓋身體面積的百分比() 作為決定因素。 他們的單件衣物保溫配方() 是:
蒸發阻力 R (單位為 s/m)可定義為:
(或有時 在 )
對於織物層,空氣當量 () 是提供與織物相同的擴散阻力的空氣厚度。 相關蒸氣 和潛熱 () 流程是:
哪裡 D 是擴散係數(), C 蒸氣濃度() and 蒸發熱 (2430 J/g)。
(來自 Lotens 1993)。 是有關的 R 通過:
其中:
D 是水蒸氣在空氣中的擴散係數, .
輪班工作是在正常白天工作時間之外永久或經常安排的工作。 輪班工作可以是,例如,晚上的永久性工作、晚上的永久性工作,或者工作時間可以有不斷變化的分配模式。 每種類型的輪班制度都有其優點和缺點,每一種都對幸福感、健康、社交生活和工作績效產生不同的影響。
在傳統的緩慢輪班制中,輪班每週更換一次; 也就是說,一周的夜班之後是一周的夜班,然後是一周的早班。 在快速輪換的輪班制中,每個班次只用一天、兩天或最多連續三天。 在一些國家,例如美國,輪班時間超過 8 小時,尤其是 12 小時,越來越受歡迎(Rosa 等人,1990 年)。
人類基本上是晝夜進化的。 也就是說,身體主要針對白天的工作表現和夜間的娛樂和休息進行“編程”。 內部機制(有時稱為身體或生物鐘)控制身體的生理和生物化學以適應 24 小時環境。 這些循環稱為 晝夜節律. 由於必須在生理上不尋常的時間保持清醒和工作,以及在白天睡覺,導致生理功能的晝夜節律變化受到干擾,這是與輪班工作相關的主要壓力之一。
儘管人們普遍認為,從長遠來看,晝夜節律系統的紊亂可能會導致有害影響,但實際的因果關係很難建立。 儘管缺乏絕對證據,但人們普遍認為,在工作場所採用輪班制度以盡量減少對晝夜節律的長期破壞是謹慎的做法。
工作場所因素的綜合影響
一些輪班工人還面臨其他工作場所的危險,例如有毒物質,或從事精神負荷或體力要求高的工作。 然而,只有少數研究解決了輪班工作與不利的工作、組織和環境條件相結合所造成的問題,其中輪班工作的負面影響不僅可能是由晝夜節律和生活條件之間的相位差引起的,而且還可能是由於可能與輪班工作相結合的不利負面工作條件。
工作場所的各種危害,例如噪音、不利的氣候條件、不利的照明條件、振動以及這些因素的組合,有時在三班制、不規則制和夜班制中比在兩班製或日班制中更頻繁地發生.
干預變量
根據 Härmä (1993),人們對輪班工作的容忍度差異很大,這可以用許多干預變量的影響來解釋。 一些可能改變輪班工人壓力的個體差異是:晝夜節律週期的相位和幅度、年齡、性別、懷孕、身體健康和睡眠習慣的靈活性以及克服困倦的能力的差異,如圖1所示。
圖 1. 輪班工人的壓力和應變模型。
儘管一些作者發現更大幅度的晝夜節律與更少的醫療投訴之間存在相關性(Andlauer 等人 1979 年;Reinberg 等人 1988 年;Costa 等人 1989 年;Knauth 和 Härmä 1992 年),但其他人發現它不能預測即使在工作了三年之後(Vidacek 等人,1989 年),也會適應輪班工作(Costa 等人,1981 年;Minors 和 Waterhouse,1987 年)。
與晝夜節律階段相關的人格似乎有兩個主要維度:“早晨性”/“傍晚性”和內向/外向 (Kerkhof 1985)。 清晨/傍晚可以通過問卷調查(Horne 和 Östberg 1976;Folkard 等 1979;Torsval 和 Åkerstedt 1980;Moog 1981)或測量體溫(Breithaupt 等 1978)來評估。 早起型“雲雀”的晝夜節律相位提前,比普通人群早睡早起,而晚起型“貓頭鷹”的晝夜節律相位延遲,睡覺起得早之後。 成為“百靈鳥”似乎是早班的優勢,而成為夜班的“貓頭鷹”。 然而,一些作者報告說,放棄輪班工作的人中有不成比例的大量是早起型(Åkerstedt 和 Fröberg 1976;Hauke 等人 1979;Torsvall 和 Åkerstedt 1979)。 Bohle 和 Tilley (1989) 以及 Vidacek 等人發現早起和對輪班工作的容忍度降低之間的關係。 (1987)。 然而,其他研究人員發現了相反的結果(Costa 等人,1989 年),應該指出的是,大多數研究只涉及極端的“百靈鳥”和“貓頭鷹”,它們各自只佔人口的 5%。
在許多問卷調查中,人們發現輪班工作對健康的不利影響越來越多 年齡, 臨界年齡平均為 40 至 50 歲 (Foret et al. 1981; Koller 1983; Åkerstedt and Torsvall 1981)。 隨著年齡的增長,白天的睡眠變得越來越困難(Åkerstedt 和 Torsvall 1981)。 也有一些跡象表明,與年輕工人相比,中年輪班工人對輪班工作的晝夜節律調整較慢(Härmä 等人 1990 年;松本和森田 1987 年)。
性別 和 懷孕 是經常討論但尚未在縱向研究中充分研究的兩個乾預變量。 根據對文獻的回顧,Rutenfranz 等人。 (1987) 得出結論,男性和女性的晝夜節律對夜間工作的工作和睡眠相移的反應相同。 然而,必須考慮兩個方面——月經週期和照顧孩子和家務的額外負擔。
儘管一些作者發現與白天工作的女性相比,倒班女性群體的月經問題更頻繁(Tasto 等人,1978 年;Uehata 和 Sasakawa,1982 年),但這些輪班和白天工作群體的可比性值得懷疑。 波科爾斯基等人。 (1990) 研究了女性三班倒工人在月經週期的三個階段(月經前期、月經期和月經後期)的不適感。 與早班、晚班和夜班之間的差異相比,階段相關差異更為明顯。
在家照顧孩子減少了輪班女護士的睡眠時間和閒暇時間。 Estryn-Behar 詢問了 120 名長期上夜班的女性,發現沒有孩子的女性夜班後的平均睡眠時間為 6 小時 31 分鐘,有大孩子的女性為 5 小時 30 分鐘,有孩子的女性為 4 小時 55 分鐘。幼兒(Estryn-Behar 等人,1978 年)。 然而,一項針對女警察的研究發現,與沒有孩子的女性相比,有孩子的女性更願意輪班工作(Beermann 等人,1990 年)。
身體素質 在 Härmä 等人的一項研究中,這似乎是增加對輪班工作容忍度的一個因素。 (1988a, b)。 在一項採用配對設計的後續研究中,在為期四個月的計劃中定期鍛煉的參與者組報告稱,全身疲勞顯著減少,特別是在夜班時,肌肉骨骼症狀減少,肌肉骨骼症狀增加在睡眠長度。
“睡眠習慣的靈活性” 和 “克服困倦的能力”,由 Folkard 等人開發的問卷評估。 (1979; 1982) 在一些研究中與更好地容忍輪班工作有關 (Wynne et al. 1986; Costa et al. 1989; Vidacek et al. 1987)。 然而,在其他研究中,這種關係並未得到證實(例如,Bohle 和 Tilley 1989)。
其他可能對輪班容忍度很重要的干預變量是“對夜間工作的承諾”作為人們安排生活的方式(Folkard 等人,1979 年;Minors 和 Waterhouse,1981 年)或 應對方式 輪班工人 (Olsson et al. 1987; Olsson and Kandolin 1990)。
除了個性特徵, 情境因素 似乎對於解釋輪班工人報告的問題的嚴重程度很重要。 Küpper 等人。 (1980) 和 Knauth (1983) 發現,那些試圖在白天睡覺並且經常或總是被噪音打擾的輪班工人比睡眠不受干擾或很少被打擾的輪班工人更頻繁地抱怨神經和胃腸道症狀。
輪班工作對健康的影響
輪班工人的大部分健康投訴可能與夜班後白天的睡眠質量有關,在較小程度上與早班前的睡眠有關。 由於晝夜節律通常起作用,因此身體被編程為白天表現和夜間睡眠,所以在夜班之後,身體通常不會完全調整以進入睡眠狀態。 其他因素也可能介入。 日光可能會擾亂睡眠。 白天的噪音通常比夜間大。 大多數夜班工人抱怨兒童和交通的噪音。 一些夜班工人為了與家人共進晚餐而中斷白天的睡眠,還有一些人因為家務和照顧孩子而減少睡眠。 在一項針對倒班工人的研究中,發現夜間睡眠時間減少到 6 小時(Knauth 1983)。 儘管睡眠需求存在很大的個體差異,但每天 6 小時或更少的睡眠對許多人來說是不夠的(Williams 等人,1974 年)。 特別是,在多次連續上夜班後,睡眠不足的累積是可以預料的,它會影響社會生活和生產力(Naitoh 等人,1990 年),並可能增加事故率。 幾項腦電圖研究也表明,白天的睡眠質量也較低 (Knauth 1983)。
一周的夜班和一周的早班都可能出現睡眠不足。 一周早班後周末的睡眠時間延長似乎表明睡眠需求增加。
Hak 和 Kampmann (1981) 研究了火車司機的睡眠和疲勞。 早班開始得越早,前一個夜班的睡眠時間越短,早班的火車司機就越疲勞。 Moors (1990) 以及 Folkard 和 Barton (1993) 的研究也證實了與早班開始有關的睡眠減少。 這些發現的部分原因可能是家庭的社會壓力不能太早睡覺,或者是生物鐘,根據 Lavie (1986) 的說法,這會導致睡眠“禁區”,在此期間睡眠傾向大大降低. 後一種解釋意味著即使輪班工人早點睡覺——因為下一個早班時間早——他們也可能難以入睡。
胃腸道紊亂. 夜間工作導致進餐順序和時間發生變化。 在夜間,胃無法適應典型的白天膳食的成分和數量。 可以理解的是,夜班工人往往比日班工人或不上夜班的輪班工人更容易食慾不振,如 Rutenfranz 等人。 (1981) 從文獻綜述中得出結論。
從長遠來看,不規律的食物攝入會導致胃腸道不適甚至失調。 然而,複雜的胃腸道症狀的原因肯定是多方面的。 由於方法上的差異,很難對現有研究(例如 Costa(1996 年)的研究)進行分析。 大多數結果基於橫斷面研究,即目前從事輪班工作的工人。 因此,如果個人因為問題或疾病而離開輪班工作,我們就會或多或少地留下一個自我選擇的人群(“健康工人”效應)。 因此,一群輪班工人的健康狀況可能比一群日工更好,這僅僅是因為健康狀況較差或有社會問題的輪班工人已經轉為日工,而留下來的人可能能夠更好地應對。
在幾乎完全是回顧性的縱向研究中,自我選擇和失訪的問題是眾所周知的。 例如,對於 Leuliet (1963) 研究中的樣本,在 12 年的研究期間,研究人群的規模幾乎減半。 與橫斷面研究一樣,通常是前輪班工人,他們因健康問題而從輪班中調到日間工作,表現出最嚴重的影響。 Thiis-Evensen (1958) 發現前輪班工人患消化性潰瘍的頻率是日工的兩倍。 Aanonsen (1964) 和 Angersbach 等人。 (1980) 觀察到,在以前的固定輪班工人中,消化性潰瘍的病例數分別是原來的兩倍和三倍半,而在轉移出輪班工作模式後,胃腸道疾病隨後顯著減少。
哥斯達黎加等人。 (1981) 計算了開始輪班工作和診斷出疾病之間的時間間隔(表 1)。 比較具有不同工作時間安排的組,Costa 等人。 發現長期夜班工人胃十二指腸炎出現的最短平均間隔(4.7 年)。 在從事夜班工作的群體(即三班倒工人和長期夜班工人)中,在大約 5 年的時間間隔內發生了消化性潰瘍。 Costa(1996 年)在他的評論中得出結論,“有足夠的證據表明輪班工作是胃腸道疾病和疾病——尤其是消化性潰瘍的一個危險因素”(表 1)。
表 1. 從輪班工作開始到診斷出三種疾病的時間間隔(年均值和標準差)。
工作日程 |
胃十二指腸炎 |
消化性潰瘍 |
神經症 |
日工 |
12.6±10.9 |
12.2±9.9 |
9.7±6.8 |
兩班倒 |
7.8±6.6 |
14.4±8.2 |
9.0±7.5 |
三班倒 |
7.4±6.5 |
5.0±3.9 |
6.8±5.2 |
夜班 |
4.7±4.3 |
5.6±2.8 |
3.6±3.3 |
資料來源:科斯塔等人。 1981
心血管疾病. Kristensen (1989) 對輪班工人心血管疾病發病率的相關研究進行了方法學和分析因素分析,如表 2 所示。1978 年之後發表的論文更有可能報告心血管疾病的增加,尤其是在那些轉移出去的人中從輪班工作。 沃特豪斯等。 (Harrington 1992) 得出的結論是,不可能像普遍接受的那樣簡單地駁回這種關係。
表 2. 輪班工作與心血管疾病發病率之間的關係
參數支持 |
出版年份 |
結論 |
方法評論/評級 |
蒂斯-埃文森 (1949); 阿農森 (1964) |
1949-1964 |
0 |
2 |
泰勒與波考克 (1972) |
1972 |
0 |
? 控件的正確選擇 |
Rutenfranz 等人。 (1977); Carpentier 等人。 (1977) |
1977 |
0、評論文章 |
|
安格斯巴赫等人。 (1980); |
1980-1983 |
+,尤其是輟學; |
2-3 |
Michel-Briand 等人。 (1981) |
1981 |
+, 在退休工人中 |
1 |
阿爾弗雷德森等人。 (1982; 1983; 1985); |
1982-1986 |
+,男性和女性; |
3-4 |
Åkerstedt 等人。 (1984) |
1984-1986 |
+, 評論文章 |
|
歌篾 (1985) |
1985 |
+, 評論文章 |
|
安徒生 (1985) |
1985 |
+, 涉及倒班的職業 |
|
弗瑞斯和塞默 (1986) |
1986 |
+,輟學 |
資料來源:沃特豪斯等。 1992。基於 Kristensen 1989。對 Kristensen 使用的結論進行評級:+,發生率增加; 0,沒有區別。
方法論評級,1-4 從最低質量方法到最高質量方法。
神經系統疾病. 儘管輪班工人的神經障礙研究中缺乏症狀和障礙的標準化(Waterhouse 等人,1992 年;Costa 1996 年),但是根據 Waterhouse(1992 年)的說法,“現在有證據表明,一般與日間工作的同事相比,輪班工人的不適——包括焦慮和抑鬱因素”。 Costa (1996) 得出了類似但更為謹慎的結論:“有足夠的證據表明,與其他個人和社會因素相關的輪班工作或多或少會影響精神神經障礙的發病率。”
死亡. 只有一項關於輪班工人死亡率的非常仔細的流行病學研究。 Taylor 和 Pocock(1972 年)在 13 多人的樣本中比較了 8,000 年期間輪班工人和日工的死亡率。 目前輪班工人和日工之間的費率沒有差異。 然而,前輪班工人的標準化死亡率為 118.9,而當前輪班工人的標準化死亡率為 101.5,這“可能意味著選擇了不太適合的人”(Harrington 1978)。
輪班工人的社會問題
輪班工作可能對家庭生活、參與機構生活和社會交往產生負面影響。 可能存在的問題的嚴重程度取決於許多因素,例如輪班制度的類型、性別、年齡、婚姻狀況、輪班工人的家庭構成,以及特定地區輪班工作的普遍程度。
在一周的夜班期間,輪班工人與其學齡兒童或可能在早班或白班工作的伴侶之間的定期接觸大大減少。 對於從事所謂永久性下午輪班的輪班工人來說,這是一個重要問題(Mott 等人,1965 年)。 在傳統的不連續雙班制中,一周的早班和晚班交替進行,這樣每隔一周就會打擾一次聯繫。 傳統的每週輪換三班制,每三周有一次晚班。 在快速輪班系統中,家庭內部的聯繫在整個星期內都不會受到影響。 研究人員得到了相互矛盾的結果。 莫特等人。 (1965) 發現許多連續的晚班或夜班會損害輪班工人的婚姻幸福感,而 Maasen (1981) 沒有觀察到這一點。 輪班工作——特別是當父母雙方都是輪班工人時——可能會對孩子的學業表現產生負面影響(Maasen 1981 年;Diekmann 等人 1981 年)。
關於一周中不同時間空閒時間主觀價值的研究表明,週末的評分高於工作日,晚上的評分高於白天的休息時間(Wedderburn 1981;Hornberger 和 Knauth 1993)。 與朋友、親戚、俱樂部、政黨、教堂等的聯繫主要因週末工作、夜班和夜班而變得貧乏 (Mott et al. 1965),正如 Bunnage (1981) 所回顧的那樣; 沃克 (1985); 以及 Colligan 和 Rosa (1990)。
與日工相比,輪班工人只有在愛好和獨處或近乎獨處性質的活動方面具有優勢,因為園藝、散步、釣魚或“自己動手”項目是相對靈活的活動,隨時都可以進行,而不僅僅是在晚上或週末。
一些研究涉及輪班工人配偶的負擔(Banks 1956;Ulich 1957;Downie 1963;Sergean 1971),他們必須改變生活方式(例如用餐時間)以適應配偶的輪班制度。 他們可能被迫推遲吵鬧的家務活,並在輪班工人下夜班後睡著時讓孩子們保持安靜。 此外,他們在晚班、夜班和周末輪班期間都是獨自一人,並且不得不應付易怒的配偶。 在從每週輪班制度改為快速輪換的連續輪班制度後,87% 的輪班工人的配偶投票贊成新的輪班制度。 他們爭辯說,在舊的輪班制中,配偶在夜班結束後非常疲倦,需要幾天時間才能恢復,也沒有心情進行共同的休閒活動。 然而,在只有兩到三個連續夜班的新輪班制中,工人不那麼累,他們享受更多的共同休閒活動。
輪班工作的女性在家務和睡眠方面可能會有更多問題,因為家庭責任不是由婚姻伴侶平均分擔的。 然而,出於家庭原因,一些長期夜班護士特別選擇在夜間工作(Barton 等人,1993 年)。 然而,正如 Walker (1985) 在他的評論中總結的那樣,“說母親的固定夜班與其撫養孩子的責任是相容的,這忽略了‘成本’”。 由於睡眠減少而導致的持續疲倦可能是代價。
工人績效
除了輪班工作可能對工人健康產生影響外,工人的績效也會受到影響。 Harrington (1978) 的一般性結論是通過考慮生產率和事故得出的。 它們仍然有效,並已由 Waterhouse 等人重新制定。 (1992):
個體之間的差異通常是績效中最大的變量。
比較早班、下午班和夜班的生產率和事故的一個問題是方法論問題。 一般而言,夜間和白天的工作、環境和組織條件並不完全具有可比性(Colquhoun 1976 年;Carter 和 Corlett 1982 年;Waterhouse 等人 1992 年)。 因此很難控制所有變量。 不足為奇的是,在對 24 項研究的回顧中,夜間事故頻率較高的研究與白天事故頻率較高的研究幾乎一樣多(Knauth 1983)。 在一些研究中,白天和夜間的工作量具有可比性,而且 24 小時都可以進行測量。 在大多數這些研究中,作者發現夜班表現下降(例如,Browne 1949 年;Bjerner 等人 1955 年;Hildebrandt 等人 1974 年;Harris 1977 年;Hamelin 1981 年)。 然而,正如 Monk (1990) 得出的結論,只有當工人處於壓力之下時,晝夜節律效應才有可能“顯現出來”。 在沒有壓力的情況下,工人可能會將白班和夜班的表現等同起來,因為兩者都相當不理想。
換檔系統的設計
圖 2. 輪班系統設計建議。
長期夜班
就生理調整、睡眠和幸福感而言,夜班是所有班次中最具破壞性的。 大多數倒班工人的晝夜生理節律可能需要一周以上才能完全適應夜間工作。 夜班休息日後,任何部分調整都將丟失。 因此,長期夜班工作者的身體節奏經常處於紊亂狀態。 在一項研究中(Alfredsson 等人,1991 年),常駐夜間保安人員的睡眠障礙和疲勞發生率是全國工作人口樣本的 2 到 3 倍。
一些作者提出了多種方法來匹配員工對輪班工作的容忍度和幫助員工調整的某些外部刺激。 根據 Hildebrandt 等人的說法。 (1987) 後期位置的人(晚間類型)能夠適應夜間工作。 Moog (1988) 假設他們應該在很長時間的夜班中工作——也就是說,連續上夜班的時間要遠遠超過 10 個。 為了從對夜間工作的調整中獲益,Folkard (1990) 甚至建議創建一個“夜間亞社會”,除了永久性地在夜間工作外,即使在不工作的情況下,它也會在夜間繼續活動,在白天睡覺。在上班。 雖然從長遠來看,晚上的表現可能會有所提高(Wilkinson 1992),但這樣的提議會導致睡眠不足和社會孤立的累積,這對大多數人來說似乎是不可接受的(Smith 和 Folkard 1993)。
越來越多的研究涉及強光對晝夜節律的重新影響(一些例子是 Wever 等人,1983 年;第 IX 屆夜班和輪班工作國際研討會的特別會議;Costa 等人,1990 年 a; Rosa 等人 1990 年;Czeisler 等人 1990 年)。 然而,伊士曼表示,“根據輪班工人改變晝夜節律、改善睡眠、減少疲勞的能力以及社會可行性,確定最佳的輕度工作-睡眠時間表還需要做很多工作” (1990)。
與其他輪班制度相比,固定的夜班對必須調整生活方式以適應這種時間表的家庭、性關係和工人履行家庭角色的能力具有更大的負面影響(Stein 1963;Mott 等人 1965 年;Tasto 等人. 1978;Gadbois 1981)。 然而,在一些關於長期夜班的研究中,護士報告的投訴比輪值護士或白班護士少(Verhaegen 等人,1987 年;Barton 等人,1993 年)。 巴頓等人。 建議對這些結果的一種可能解釋是,選擇白天或晚上工作的自由可能會極大地影響後續問題的發生程度。 然而,當許多女護士更喜歡長期夜班工作時,這種代表“自由”的觀念是值得懷疑的,因為這是更好地安排家庭責任和在家外工作的唯一途徑 (Gadbois 1981)。
長期夜班也有一些優勢。 夜班工人報告說他們在夜間有更大的獨立感和更少的監督(Brown 1990;Hoff 和 Ebbing 1991)。 此外,由於夜班人員更不容易獲得工作減免,顯然更具有“團隊精神”(軍團)發展。 然而,在大多數情況下,選擇夜班工作是因為夜班津貼可以增加收入(Hoff 和 Ebbing 1991)。
儘管我們對永久性夜間工作對健康的長期影響以及最佳的強光工作睡眠時間表知之甚少,但眾所周知,就生理調節、睡眠和健康而言,夜班是所有班次中最具破壞性的- 在進一步研究的結果出來之前,我們暫時假設對於大多數輪班工人來說,長期的夜班工作是不可取的。
快速旋轉與緩慢旋轉的換檔系統
與每週輪班輪換相比,更快速輪換的時間表更有優勢。 快速旋轉使晝夜節律保持在白天方向,並且不會因部分調整到不同的晝夜方向而處於持續中斷狀態。 連續上夜班可能會導致睡眠不足的累積——即慢性睡眠剝奪(Tepas 和 Mahan 1989;Folkard 等人 1990)。 從長遠來看,這可能會導致長期的生物學“代價”甚至是醫學障礙。 然而,沒有可用於比較長期、緩慢和快速輪班制度的影響的控制良好的流行病學研究。 在大多數已發表的研究中,這些群體在年齡結構、工作內容、自我選擇程度方面沒有可比性(例如,Tasto 等人 1978 年;Costa 等人 1981 年),或者因為員工在固定的上午、下午和下午工作夜班合併成一個類別(Jamal 和 Jamal 1982)。 在幾項縱向實地研究中,研究了從每週換班到更快輪換制的影響(Williamson 和 Sanderson 1986 年;Knauth 和 Kiesswetter 1987 年;Knauth 和 Schönfelder 1990 年;Hornberger 和 Knauth 1995 年;Knauth 1996 年)。 在所有 27 個被研究的輪班工人小組中,大多數輪班工人在試用期後投票支持更快的輪班。 總而言之,快速旋轉的換檔系統優於慢速旋轉的換檔系統。 然而,Åkerstedt (1988) 並不同意,因為最大的困倦通常發生在第一個夜班,因為之前醒來的時間更長。 他建議慢速旋轉。
支持快速輪班制度的另一個論點是,輪班工人每週都有空閒的晚上,因此與每週輪班相比,與朋友和同事的聯繫更頻繁是可能的。 基於對工作和休閒時間的周期性組成部分的分析,Hedden 等人。 (1990) 的結論是,允許工作生活與社會生活更短但更頻繁同步的輪換比導致更長時間但不頻繁同步的輪換導致更少的損害。
輪班時間
延長工作日的影響有許多相互矛盾的結果,因此不能對延長工作日提出一般性建議(Kelly 和 Schneider 1982 年;Tepas 1985 年)。 只有在以下情況下才應考慮將工作日延長 9 至 12 小時(Knauth 和 Rutenfranz 1982 年;Wallace 1989 年;Tsaneva 等人 1990 年;Ong 和 Kogi 1990 年):
必須考慮生理要求。 根據 Bonjer (1971),8 小時輪班期間可接受的耗氧量應約為最大耗氧量的 30% 或更少。 在 12 小時輪班期間,它應該是最大耗氧量的大約 23% 或更少。 由於耗氧量隨著工作對體力的需求而增加,因此 12 小時輪班似乎只適用於體力較輕的工作。 但是,即使在這種情況下,如果工作造成的精神或情緒壓力過大,延長工作時間也是不可取的。 在引入延長工作時間之前,必須由專家準確評估特定工作場所的壓力和壓力。
12 小時輪班(尤其是 12 小時夜班)的潛在缺點之一是疲勞加劇。 因此,輪班制度的設計應盡量減少疲勞的積累——即連續 12 小時輪班的次數不宜過多,白班不宜過早開始。 科勒等人。 (1991) 建議一個夜班或最多兩個夜班。 這一建議得到了對單次 12 小時夜班輪班制度研究的有利結果的支持(Nachreiner 等人,1975 年;Nedeltcheva 等人,1990 年)。 在比利時的一項研究中,通過在早上提前一個小時開始,輪班時間延長到 9 小時 (Moors 1990)。 白班從 0630 開始,而不是 0730,兩班制的早班從 0500 開始,而不是 0600。在 5 天的一周中,這些工作時間安排導致睡眠不足和疲勞抱怨的累積。 作者建議按照舊的工作時間安排開始輪班,晚上輪班時間延長一小時。
我們對另一個問題的了解非常有限:與延長工作時間相關的下班時間的有毒物質暴露和有毒物質清除(Bolt 和 Rutenfranz 1988)。 一般來說,暴露限制是基於 8 小時的暴露時間,不能簡單地將其推斷為 12 小時輪班。 一些作者提出了調整這些暴露於偏離通常 8 小時輪班的工作時間的數學程序,但沒有統一採用的方法(例如,Hickey 和 Reist 1977;OSHA 1978;Brief 和 Scala 1986;Koller 等人。 1991)。
輪班制度的設計者必須考慮工作量、工作環境和工作地點以外的條件。 Ong 和 Kogi (1990) 報告說,“新加坡炎熱的熱帶氣候和嘈雜的住宅單元不利於輪班工人的良好睡眠,他們需要在白天睡覺”。 這種情況增加了疲勞,影響了第二天 12 小時輪班的工作效率。 與工人福祉相關的另一個問題是輪班工人利用大量閒暇時間的方式。 在一些研究中,他們似乎可能有第二份工作(兼職),從而增加了他們的總工作量(Angersbach 等人 1980 年;Wallace 1989 年;Ong 和 Kogi 1990 年)。 在 12 小時輪班制度中,還必須考慮許多其他社會因素,如通勤、個體差異、社會支持或生活事件(例如,Tsaneva 等人,1990 年)。
輪班時間
雖然輪班時間沒有最佳解決方案,但文獻中有很多證據表明,應該避免早班開始。 早起通常會減少總睡眠時間,因為大多數輪班工人在正常時間上床睡覺(Knauth 等人 1980 年;Åkerstedt 等人 1990 年;Costa 等人 1990 年 b;Moors 1990 年;Folkard 和 Barton 1993 年)。 還觀察到早班期間的疲勞增加(Reinberg 等人,1975 年;Hak 和 Kampman,1981 年;Moors,1990 年),以及早班錯誤和事故的風險增加(Wild 和 Theis,1967 年) ;Hildebrandt 等人 1974 年;Pokorny 等人 1981 年;Folkard 和 Totterdell 1991 年)。
假設一個恆定的 8 小時班長,早班晚開始也意味著夜班晚開始(例如,換班時間為 0700/1500/2300 或 0800/1600/2400)。 晚班開始晚也意味著晚班結束。 在這兩種情況下都可能存在交通問題,因為公共汽車、電車和火車的運行頻率較低。
支持特定換班時間的決定也可能取決於工作內容。 一般來說,在醫院裡,夜班負責喚醒、清洗和準備病人 (Gadbois 1991)。
也有人提出支持更早開始的論點。 一些研究表明,夜班後白天的睡眠時間越晚,睡眠時間就越短(Foret 和 Lantin 1972;Åkerstedt 和 Gillberg 1981;Knauth 和 Rutenfranz 1981)。 白天的睡眠可能會受到干擾,夜班後儘早開始睡眠可能會避免這些問題。 德布里等人。 (1967) 提出了 0400、1200 和 2000 的換班時間,以方便工人盡可能多地與家人一起用餐。 根據 Gadbois (1991) 的說法,早點開始上夜班可以改善醫院工作人員與患者之間的聯繫。
靈活的工作時間安排甚至在三班制中也是可能的,員工可以選擇他們的工作時間(McEwan 1978;Knauth 等人 1981b;1984;Knauth 和 Schönfelder 1988)。 然而,與日工的彈性工作時間相比,輪班工必須與同事預先安排。
輪班制度下閒暇時間分佈
連續輪班之間的閒暇時間分配對睡眠、疲勞和幸福感、社交和家庭生活以及輪班工人對輪班制度的總體滿意度具有重要影響。 如果在一個班次結束和下一個班次開始之間只有 8 小時,則輪班之間的睡眠會減少,而在第二個班次中會增加疲勞(Knauth 和 Rutenfranz 1972;Saito 和 Kogi 1978;Knauth 等人. 1983;Totterdell 和 Folkard 1990)。
連續工作太多天會導致疲勞累積,有時還會過度接觸有毒物質(Bolt 和 Rutenfranz 1988)。 確定最長連續工作日數的限制並不容易,因為工作量、休息時間的安排以及暴露於不利環境條件的情況各不相同。 然而,科勒等人。 (1991) 建議將連續工作天數限制在 5 到 7 之間。
免費周末具有特殊的社會意義。 Pátkei 和 Dahlgren (1981) 研究了對不同類型的快速輪換換檔系統的滿意度。 與只有 7 天空閒時間的系統相比,3 天輪班系統和 5 至 2 天免費的滿意度明顯更高。 作者得出結論,“休息時間的長短可能是決定快速輪班吸引力的一個重要因素”。 另一方面,一年中的額外假期抵消了第一班制中的免費天數。
旋轉方向. 旋轉方向是另一個重要的考慮因素(Tsaneva 等人 1987 年;Totterdell 和 Folkard 1990 年)。 先從早班轉為晚班,再轉為夜班的輪班制,具有正向輪轉(相位延遲,順時針輪轉)。 逆時針或逆時針旋轉具有從夜間到晚上再到早班的相位超前。 正向旋轉似乎更接近內源性晝夜節律,其周期超過 24 小時,但只有兩個關於不同旋轉方向影響的縱向實地研究 (Landen et al. 1981; Czeisler et al. 1982)。 這些研究中的大多數倒班工人似乎更喜歡正向輪換,但這些研究並不是確定的。 Barton 和 Folkard (1993) 發現逆時針系統會導致更高的疲勞程度和輪班之間更多的睡眠障礙。 “混合”系統並沒有更好。 順時針旋轉與最少的問題相關。 然而,Turek (1986) 提出,這兩個系統的睡眠障礙具有可比性。
研究發現,採用向後輪換的不連續輪班制度的輪班工人喜歡在最後一個早班結束和第一個夜班開始之間的長時間下班,尤其是如果這段時間包括週末的話。
儘管證據有限且需要進一步研究,但至少在連續輪班系統中,向前輪換似乎是值得推薦的。
優化輪班系統
沒有“最佳”輪班制度。 每個企業及其管理者和輪班工人都應該在企業需求和工人需求之間尋求最佳折衷。 此外,決策應基於輪班制度設計的科學建議。 實施策略對於接受新的輪班制度尤為重要。 許多實施新工作時間安排的手冊和指南已經出版(ILO 1990)。 輪班工人往往沒有充分參與輪班的分析、規劃和設計階段。
一種具有快速向前輪換模式的連續輪班制度,每班工作 8 小時,週末有一些空閒時間,至少連續兩天全天休息,並且沒有快速轉換,似乎是值得推薦的製度。 這樣一個基本的輪班制度,平均每週工作33.6小時,這可能不是普遍接受的。 如果需要額外輪班,當額外班次是長期計劃時(例如在年初,以便工人可以計劃假期),接受度會更高。 一些雇主不要求年長的輪班工人加班。
圖 3 和圖 4 顯示了適應這些規則的連續和不連續輪班系統的方案。 圖 5 顯示了適用於不太靈活的工作場所的輪班制度。 它涵蓋每週 128 個工作小時,平均個人每週工作 37 小時。 該系統最多有三個夜班和兩個更長的免費周末(第三週:週四至週日;第五/第六週:週六至週一)。 它是不規則的,不會向前旋轉,優化程度較低。 對於每週工作時間為120小時的輪班制,不能採用漸進式輪班制,如周一0600至週六0600,平均每週工作時間為40小時。
圖 3. 旋轉連續輪班系統。
當船員可以在夜間減少時,如圖 6 所示的輪班系統是可能的。 從周一到週五,每天有兩個小組上早班,兩個小組上晚班,但只有一個小組上夜班。 因此,與傳統的三班制相比,每人上夜班的人數將減少。
圖 6. 夜班人員減少 50% 的非連續輪班制。
休息時間
在工作時間安排方面,適當的休息時間,例如工作時間的休息時間、用餐時間的休息時間、每日或每晚的休息時間以及每週的休息時間,對於工人的福祉、健康和安全也很重要。
引入休息時間有多種原因。
療養
工人在進行繁重的體力勞動時,會產生疲勞感,需要時不時停下來休息。 在休息期間,機體可逆功能變化的症狀消失。 例如,當心率因體力勞動而增加時,經過充分的休息後,它會恢復到工作前的初始值。 隨著休息時間的增加,休息時間的效率呈指數下降。 由於短休息效率高,因此推導出許多短休息比幾個長休息更好的規則。
預防疲勞
在繁重的體力勞動中,許多休息時間不僅可以減少疲勞,而且在某些情況下還可以防止疲勞。 Karrasch 和 Müller(1951)的經典研究說明了這一點。 在實驗室中,受試者必須使用自行車人體工學計進行鍛煉(圖 7)。 這種繁重的體力勞動 (10 mkp/s) 是按以下方式組織的:在每段工作 (100%) 之後,都會有一段較長的休息時間 (150%)。 三個實驗各有不同的作息時間安排。 在第一個實驗中,受試者工作 5 分鐘,休息 7.5 分鐘,然後再次工作 5 分鐘,並在精疲力竭時中斷實驗。 第一個工作時段心率達到140次/分鐘左右,第二個工作時段心率達到160次/分鐘以上。 即使在實驗結束後一小時心率也沒有恢復到實驗前的初始值。 圖中顯示的第二個實驗涉及更短的工作時間和更短的休息時間(2 分鐘和 3 分鐘)。 儘管工作量與第一個實驗相同,但第二個實驗中的受試者能夠在完全疲憊之前工作更長時間。第三個實驗中設置了 0.5 分鐘工作時間和 0.75 分鐘休息時間的極端安排。 心率保持在穩態水平。 實驗被終止,不是因為受試者筋疲力盡,而是出於技術原因。 這種極端的工作和休息時間安排當然無法在工業中實施,但它說明如果將休息時間分開,就可以避免極度疲勞。
這種現像在其他研究中也得到了證實,其他指標包括血乳酸 (Åstrand and Rodahl 1970)。
圖 7. 在工作和休息時間長短不同但工作/休息比例恆定為 2:3 的情況下,重體力工作期間和之後的心率。
在一項關於鑄造工人的研究中,將工作 20 分鐘後總是休息 10 分鐘的安排與安排工作 10 分鐘和休息 5 分鐘的比較表明第二種方法的優越性(Scholz 1963) ,因為在第二種情況下,8 小時內的平均心率較低。
在學習感覺運動性能的實驗中,在心率測量的幫助下也證明了疲勞的預防(Rutenfranz 等人,1971 年)。 此外,與沒有休息時間的實驗相比,有規律休息時間的實驗的學習進步明顯更大,如圖 8 所示。
圖 8. 休息時間對學習簡單感覺運動性能的影響。
性能提升
一般而言,休息時間被簡單地視為對工作時間的非生產性中斷。 然而,格拉夫(1922 年;1927 年)表明,休息時間可以說是“有益的”。 我們從體育運動中知道,運動員百米起步時速度很快,而運動員跑100米起步時速度“節流”。 Graf 發表了關於腦力勞動的類似研究結果(圖 5,000)。 要求三個實驗組進行計算。 工資取決於表現。 在沒有意識到這一事實的情況下,與 B 組(預計工作 9 分鐘後開始休息)相比,A 組(3 小時後開始第一次休息)開始時速度較慢。 最高的初始速度和隨後的表現出現在 C 組(每工作 45 分鐘後有休息時間)。
圖 9. 短休息時間對心理表現的影響。
保持足夠的警惕
在一些單調的監控或值班任務以及週期時間短的高度簡化的任務中,很難長時間保持警覺。 警覺性的降低可以通過休息時間(或工作結構化措施)來克服。
食物的攝入量
用餐時間的休養價值往往有限,尤其是當工人要走很遠的路去食堂、排隊吃飯、吃得快、趕回工作地點時。
補償性體育鍛煉
如果視覺顯示單元操作員等工作人員必須以受限的姿勢工作,建議他們在休息期間進行一些補償性的體育鍛煉。 當然,更好的解決方案是根據人體工程學原理改進工作場所的設計。 在亞洲國家,工作場所的體育鍛煉似乎比其他許多地方更受歡迎。
傳播學
休息時間的社會方面,指的是工人之間的私人交流,不應被忽視。 基於生理學的建議,在繁重的體力勞動中休息時間很短,與工人們希望聚集在休息區並與同事交談的願望之間存在矛盾。 因此必須找到折衷方案。
Hettinger (1993) 發布了以下休息時間優化設計規則:
食物攝入的休息時間應至少持續 15 分鐘。
有關肌肉工作後休息時間的更多信息,請參閱 Laurig (1981); 關於腦力勞動後的休息時間,請參見 Luczak (1982)。
減少睡眠問題
沒有神奇的公式可以幫助輪班工人快速入睡或睡得好。 對一個人有效的方法可能對另一個人無效。
一些有用的建議,主要針對夜班後的白天睡眠,包括:
工人應避免使用酒精來幫助入睡,並應在下班後給自己時間放慢腳步(Community Health Network 1984;Monk 1988;Wedderburn 1991)。
對於安全受到威脅的情況,一些作者建議在夜班期間進行“維持性小睡”,作為克服夜間晝夜節律警覺性低點的橋樑(Andlauer 等人,1982 年)。 許多日本 24 小時營業的行業允許在夜班進行小睡 (Kogi 1981)。
飲食
儘管沒有證據表明飲食有助於應對夜間工作(Rosa 等人,1990 年),但還是提出了以下謹慎的建議:
職業健康措施
一些作者建議對輪班工人進行就業前篩查和醫療監督(例如,Rutenfranz 等人 1985 年;Scott 和 LaDou 1990 年)。 如果工人有或正在:
此外,Scott 和 LaDou(1990)還提到了一些最適合用於輔導準員工的“相對禁忌症”,例如極度“早起”、睡眠僵硬。 他們不妨考慮自己的年齡和家庭責任的範圍。
Hermann(1982)提出定期健康檢查的間隔時間為:開始夜班後不遲於12個月進行第二次健康檢查,2歲以下至少每25年一次,5歲以下至少每25年一次50-2歲,3-50歲每60-1年一次,2歲以上每60-XNUMX年一次。
個人行為技巧
只有少數研究分析輪班工人應對壓力的能力(Olsson 等人,1987 年;Olsson 和 Kandolin,1990 年;Kandolin,1993 年,Spelten 等人,1993 年)。 主動應對策略(例如,與他人討論問題)似乎比被動策略(例如飲酒)更能減輕壓力 (Kandolin 1993)。 然而,縱向研究對於研究應對方式或行為技巧與壓力之間的關係是必要的。
貨幣支付
儘管存在許多補償計劃,工人因輪班工作而獲得更多補償(輪班獎金),但金錢支付並不是對可能的負面健康影響和社會生活中斷的適當權衡。
當然,解決問題的最好方法是消除或減少原因。 然而,由於完全消除輪班工作是不可能的,因此值得考慮的替代策略如下:減少個人不尋常的工作時間; 減少夜班; 減少不必要的夜班工作(有時活動可能會因工作重組而轉移到早班或晚班); 實施混合輪班制,例如每年至少有一個月不輪班; 增加輪班制,例如從 3 班制改為 4 班制,或從 4 班制改為 5 班制,或減少加班時間。 減少輪班工人的工作時間是另一種可能性,輪班工人的每週工作時間比日工短,帶薪休息和更長的假期。 額外休假和逐步或提前退休是其他可能的補救措施。
所有這些建議已經在工業或服務部門的一些公司中實施(例如,Knauth 等人,1990 年)。
其他措施
許多其他措施,例如體育鍛煉(Härmä 等人,1988 年 a、b)、藥物輔助(Rosa 等人,1990 年)、家庭諮詢(Rosa 等人,1990 年)、改善工作環境條件(Knauth 等人,1989 年) , 輪班工人和工會或輪班工人和他們的國會議員之間更好的溝通 (Monk 1988; Knauth et al. 1989), 或者公司內部的“輪班工作意識計劃” (Monk 1988) 已經被提議以減少輪班工人的問題。 由於沒有一種最好的方法可以減少輪班工人的問題,因此應該嘗試許多創造性的解決方案(Colquhoun 等人,1996 年)。
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。
特徵化學污染物
室內空氣中的化學污染物可能以氣體和蒸汽(無機和有機)和微粒的形式出現。 它們在室內環境中的存在是從室外環境進入建築物或它們在建築物內生成的結果。 這些室內和室外來源的相對重要性因不同的污染物而異,並可能隨時間而變化。
室內空氣中常見的主要化學污染物如下:
類別 |
產品描述 |
縮寫 |
沸程 (ºC) |
實地研究中通常使用的抽樣方法 |
1 |
極易揮發(氣態)的有機化合物 |
揮發性有機化合物 |
0 至 50-100 |
批量抽樣; 炭吸附 |
2 |
揮發性有機化合物 |
VOC |
50-100到240-260 |
吸附在 Tenax、碳分子黑或木炭上 |
3 |
半揮發性有機化合物 |
揮發性有機化合物 |
240-260到380-400 |
吸附在聚氨酯泡沫或 XAD-2 上 |
4 |
與顆粒物或顆粒狀有機物有關的有機化合物 |
|
|
|
室內空氣污染物的一個重要特徵是它們的濃度在空間和時間上的變化比室外常見的更大。 這是由於源的種類繁多、一些源的間歇性操作以及存在的各種匯。
主要來自燃燒源的污染物濃度隨時間變化很大並且是間歇性的。 由於繪畫等人類活動導致的揮發性有機化合物的間歇性釋放也會導致排放量隨時間發生巨大變化。 其他排放物,例如木製品釋放的甲醛可能會隨著建築物內溫度和濕度的波動而變化,但排放是連續的。 其他材料的有機化學物質排放可能不太依賴於溫度和濕度條件,但它們在室內空氣中的濃度會受到通風條件的很大影響。
房間內的空間變化往往不如時間變化明顯。 在建築物內,局部源的情況可能存在很大差異,例如,中央辦公室的複印機、餐廳廚房的煤氣灶和僅限指定區域的吸煙。
建築物內的來源
燃燒產生的污染物水平升高,特別是室內空間中的二氧化氮和一氧化碳,通常是由於燃燒器具未通風、通風不當或維護不善以及吸食煙草製品造成的。 未通風的煤油和燃氣空間加熱器會排放大量的 CO、CO2,沒有x,SO2、微粒和甲醛。 燃氣灶和烤箱也會將這些產品直接釋放到室內空氣中。 在正常操作條件下,通風式燃氣強制空氣加熱器和熱水器不應將燃燒產物釋放到室內空氣中。 然而,當房間因競爭性排氣系統和某些氣象條件而減壓時,有故障的設備可能會發生煙氣溢出和回燃。
環境煙草煙霧
煙草煙霧造成的室內空氣污染來自側流和呼出的主流菸霧,通常稱為環境煙草煙霧 (ETS)。 已在煙草煙霧中鑑定出數千種不同的成分,各個成分的總量因香菸類型和煙霧產生條件而異。 與ETS相關的主要化學物質是尼古丁、亞硝胺、PAHs、CO、CO2,沒有x、丙烯醛、甲醛和氰化氫。
建築材料和家具
作為室內空氣污染源而受到最大關注的材料是含有脲甲醛 (UF) 樹脂的人造板和 UF 空心牆保溫材料 (UFFI)。 這些產品釋放的甲醛導致建築物中的甲醛含量升高,這與發達國家室內空氣質量差的許多投訴有關,尤其是在 1970 世紀 1980 年代末和 2 年代初。 表 1 給出了在建築物中釋放甲醛的材料示例。 這些表明最高的排放率可能與木質產品和 UFFI 有關,這些產品通常廣泛用於建築物中。 刨花板由細小(約 6 毫米)木屑與 UF 樹脂(8 至 50 重量%)混合併壓製成木板製成。 廣泛用於地板、牆板、擱架以及櫥櫃和家具的組件。 硬木層用 UF 樹脂粘合,通常用於裝飾牆板和家具部件。 中密度纖維板 (MDF) 含有比刨花板中使用的木屑更細的木屑,並且這些木屑還與 UF 樹脂結合。 MDF 最常用於家具。 所有這些產品中甲醛的主要來源是樹脂中殘留的甲醛,這是由於樹脂製造過程中與尿素反應所需的甲醛過量。 因此,新產品的釋放量最高,下降速度取決於產品厚度、初始排放強度、其他甲醛來源的存在、當地氣候和居住者行為。 在最初的八到九個月內,排放量的初始下降率可能為 1%,隨後下降速度要慢得多。 由於 UF 樹脂的水解,可能會發生二次排放,因此在溫度和濕度升高期間排放率會增加。 製造商通過使用較低比例(即接近 1:XNUMX)的尿素與甲醛來生產樹脂並使用甲醛清除劑,從而開發出低排放材料。 監管和消費者需求導致這些產品在一些國家得到廣泛使用。
表 2. 各種建築材料家具和消費品的甲醛釋放率
甲醛釋放率範圍(mg/m2/日) |
|
中密度纖維板 |
17,600-55,000 |
硬木膠合板鑲板 |
1,500-34,000 |
刨花板 |
2,000-25,000 |
脲醛泡沫保溫材料 |
1,200-19,200 |
軟木膠合板 |
240-720 |
紙製品 |
260-680 |
玻纖製品 |
400-470 |
服装 |
35-570 |
彈性地板 |
240 |
地毯 |
0-65 |
室內裝飾面料 |
0-7 |
建築材料和家具會釋放出範圍廣泛的其他揮發性有機化合物,這些揮發性有機化合物在 1980 年代和 1990 年代已成為人們日益關注的主題。 排放物可能是單個化合物的複雜混合物,儘管少數可能占主導地位。 對 42 種建築材料的研究確定了 62 種不同的化學物質。 這些 VOC 主要是脂肪烴和芳香烴、它們的氧衍生物和萜烯。 穩態排放濃度最高的化合物按降序排列為甲苯、 m-二甲苯、萜烯、 n-乙酸丁酯, n-丁醇, n-己烷, p-二甲苯,乙氧基乙酸乙酯, n-庚烷和 o- 二甲苯。 排放的複雜性導致空氣中的排放和濃度通常被報告為總揮發性有機化合物 (TVOC) 濃度或釋放量。 表 3 給出了一系列建築產品的 TVOC 排放率示例。 這些表明產品之間的排放存在顯著差異,這意味著如果有足夠的可用數據,可以在規劃階段選擇材料,以最大限度地減少新建建築中的 VOC 釋放。
表 3. 與各種地板和牆面覆蓋物及塗料相關的總揮發性有機化合物 (TVOC) 濃度和排放率
材料類型 |
濃度(毫克/立方米3) |
排放率 |
牆紙 |
||
乙烯基和紙 |
0.95 |
0.04 |
乙烯基和玻璃纖維 |
7.18 |
0.30 |
印刷紙 |
0.74 |
0.03 |
牆布 |
||
黑森州 |
0.09 |
0.005 |
PVCa |
2.43 |
0.10 |
紡織品 |
39.60 |
1.60 |
紡織品 |
1.98 |
0.08 |
地板覆蓋物 |
||
油布 |
5.19 |
0.22 |
合成纖維 |
1.62 |
0.12 |
我們的乳膠 |
28.40 |
1.40 |
軟膠 |
3.84 |
0.59 |
均質PVC |
54.80 |
2.30 |
塗料 |
||
丙烯酸乳膠 |
2.00 |
0.43 |
清漆,透明環氧樹脂 |
5.45 |
1.30 |
清漆,聚氨酯, |
28.90 |
4.70 |
清漆,酸硬化 |
3.50 |
0.83 |
a 聚氯乙烯,聚氯乙烯。
木材防腐劑已被證明是空氣和建築物灰塵中五氯苯酚和林丹的來源。 它們主要用於戶外暴露的木材保護,也用於用於處理幹腐病和昆蟲控制的生物殺滅劑。
消費品和其他室內來源
消費品和家用產品的種類和數量不斷變化,它們的化學物質排放量取決於使用模式。 可能影響室內 VOC 水平的產品包括氣溶膠產品、個人衛生用品、溶劑、粘合劑和油漆。 表 4 說明了一系列消費品中的主要化學成分。
表 4. 消費品和其他來源的揮發性有機化合物 (VOC) 的成分和排放
資源 |
複合 |
排放率 |
清潔劑和 |
氯仿 |
15微克/立方米2.h |
蛾餅 |
對二氯苯 |
14,000微克/立方米2.h |
乾洗衣服 |
四氯乙烯 |
0.5-1 毫克/米2.h |
液體地板蠟 |
TVOC(三甲基戊烯和 |
96克/平方米2.h |
貼皮蠟 |
TVOC(蒎烯和 2-甲基- |
3.3克/平方米2.h |
洗滌劑 |
TVOC(檸檬烯、蒎烯和 |
240 毫克/平方米2.h |
人為排放 |
丙酮 |
50.7 毫克/天 |
複印紙 |
甲醛 |
0.4微克/形式 |
蒸汽加濕器 |
二乙氨基乙醇, |
- |
濕式複印機 |
2,2,4-三甲基庚烷 |
- |
家用溶劑 |
甲苯、乙苯 |
- |
脫漆劑 |
二氯甲烷、甲醇 |
- |
脫漆劑 |
二氯甲烷、甲苯、 |
- |
織物保護劑 |
1,1,1-三氯乙烷,親 |
- |
乳膠漆 |
2-丙醇、丁酮、乙基- |
- |
房間清新劑 |
壬烷、癸烷、乙基- |
- |
淋浴水 |
氯仿、三氯乙烯 |
- |
其他 VOC 與其他來源有關。 氯仿主要是由於分配或加熱自來水而進入室內空氣的。 液態復印機將異癸烷釋放到空氣中。 用於控制蟑螂、白蟻、跳蚤、蒼蠅、螞蟻和蟎蟲的殺蟲劑被廣泛用作噴霧劑、霧化器、粉劑、浸漬條、誘餌和寵物項圈。 化合物包括二嗪磷、對二氯苯、五氯苯酚、氯丹、馬拉硫磷、萘和艾氏劑。
其他來源包括居住者(二氧化碳和氣味)、辦公設備(揮發性有機化合物和臭氧)、黴菌生長(揮發性有機化合物、氨、二氧化碳)、污染土地(甲烷、揮發性有機化合物)以及電子空氣淨化器和負離子發生器(臭氧)。
外部環境的貢獻
表 5 顯示了英國城市地區室內空氣中出現的主要污染物類型的典型室內-室外比率以及室外空氣中測得的平均濃度。 室內空氣中的二氧化硫通常來自室外,並且來自自然和人為來源。 含硫化石燃料的燃燒和硫化礦的冶煉是對流層中二氧化硫的主要來源。 背景水平非常低(1 ppb),但在城市地區每小時最大濃度可能為 0.1 至 0.5 ppm。 二氧化硫可以通過用於通風的空氣進入建築物,並可以通過建築物結構中的小縫隙滲透。 這取決於建築物的氣密性、氣象條件和內部溫度。 一旦進入室內,進入的空氣將與室內空氣混合併被稀釋。 與建築和裝飾材料接觸的二氧化硫被吸附,這可以顯著降低室內相對於室外的濃度,特別是當室外二氧化硫水平很高時。
表 5. 英國城市室內空氣污染物的主要類型及其濃度
物質/組 |
濃度比 |
典型的城市con- |
二氧化硫 |
〜0.5 |
10-20ppb |
二氧化氮 |
≤5-12(室內源) |
10-45ppb |
臭氧 |
0.1-0.3 |
15-60ppb |
二氧化碳 |
1-10 |
350 PPM |
一氧化碳 |
≤5-11(室內源) |
0.2-ppm的10 |
甲醛 |
≤10 |
0.003 毫克/平方米3 |
其他有機化合物 |
1-50 |
|
懸浮顆粒 |
0.5-1(不包括ETSa) |
50-150微克/立方米3 |
a ETS,環境煙草煙霧。
氮氧化物是燃燒的產物,主要來源包括汽車尾氣、化石燃料發電站和家用空間加熱器。 一氧化氮 (NO) 相對無毒,但可被氧化成二氧化氮 (NO2), 特別是在光化學污染期間。 二氧化氮的背景濃度約為 1 ppb,但在城市地區可能達到 0.5 ppm。 在沒有不通風的燃料設備的建築物中,室外是二氧化氮的主要來源。 與二氧化硫一樣,與室外相比,內表面的吸附降低了室內濃度。
臭氧是在受污染的大氣中通過光化學反應在對流層中產生的,其產生是陽光強度和氮氧化物、活性碳氫化合物和一氧化碳濃度的函數。 在偏遠地區,背景臭氧濃度為 10 至 20 ppb,而在城市地區夏季月份可能超過 120 ppb。 由於與室內表面反應和缺乏強源,室內濃度顯著降低。
據估計,由於人為活動而釋放的一氧化碳佔北半球大氣中存在的一氧化碳的 30%。 背景水平約為 0.19 ppm,在城市地區,濃度的晝夜模式與機動車的使用有關,每小時峰值水平範圍為 3 ppm 至 50 至 60 ppm。 它是一種相對不活潑的物質,因此不會因室內表面的反應或吸附而耗盡。 因此,由於室外空氣,室內源(例如未通風的燃料設備)會增加本底水平。
有機化合物的室內-室外關係是化合物特定的,可能會隨時間變化。 對於甲醛等具有強烈室內來源的化合物,室內濃度通常占主導地位。 對於甲醛,室外濃度通常低於 0.005 mg/m3 室內濃度是室外值的十倍。 苯等其他化合物具有很強的室外來源,汽油驅動的車輛尤為重要。 苯的室內來源包括 ETS,這導致英國建築物的平均濃度比室外高 1.3 倍。 室內環境似乎不是該化合物的重要吸收槽,因此它不能防止來自室外的苯。
建築物中的典型濃度
室內環境中的一氧化碳濃度通常在 1 到 5 ppm 之間。 表 6 總結了 25 項研究報告的結果。 在環境煙草煙霧存在的情況下濃度更高,但濃度超過 15 ppm 是例外情況。
表 6. 氮氧化物(NOx) 和一氧化碳 (CO)
現場 |
沒有x 值(ppb) |
一氧化碳平均值 |
办公室内 |
||
抽烟 |
42-51 |
1.0-2.8 |
其他工作場所 |
||
抽烟 |
NDa-82 |
1.4-4.2 |
交通運輸 |
||
抽烟 |
150-330 |
1.6-33 |
餐廳和自助餐廳 |
||
抽烟 |
5-120 |
1.2-9.9 |
酒吧和酒館 |
||
抽烟 |
195 |
3-17 |
a ND = 未檢測到。
室內二氧化氮濃度通常為 29 至 46 ppb。 如果存在燃氣灶等特定來源,濃度可能會高得多,並且吸煙會產生可測量的影響(見表 6)。
許多 VOC 存在於室內環境中,濃度範圍約為 2 至 20 mg/m3. 圖 52,000 總結了一個美國數據庫,其中包含家庭、公共建築和辦公室中 71 種化學品的 3 條記錄。大量吸煙和/或通風不良產生高濃度 ETS 的環境可產生 50 至 200 mg/m 的 VOC 濃度3. 建築材料對室內濃度有重大貢獻,新住宅可能有更多超過 100 mg/m 的化合物3. 翻新和粉刷導致揮發性有機化合物含量顯著增加。 乙酸乙酯、1,1,1-三氯乙烷和檸檬烯等化合物的濃度可超過 20 mg/m3 在居住者活動期間以及居民離開期間,一系列 VOC 的濃度可能會降低約 50%。 已經描述了與居住者投訴相關的材料和家具導致污染物濃度升高的具體案例。 其中包括注射防潮層中的石油溶劑油、煤焦油產品中的萘、乙烯基地板中的乙基己醇和木製品中的甲醛。
圖 1. 室內場所所選化合物的每日室內濃度。
建築物中存在大量單獨的 VOC,因此很難詳細說明選定化合物以外的化合物的濃度。 TVOC 的概念已被用來衡量存在的化合物的混合物。 對於 TVOC 代表的化合物範圍沒有廣泛使用的定義,但一些研究人員建議將濃度限制在 300 mg/m 以下3 應盡量減少住戶對室內空氣質量的投訴。
室內使用的殺蟲劑揮發性相對較低,濃度在每立方米微克範圍內。 揮發的化合物會污染灰塵和所有室內表面,因為它們的蒸氣壓低並且容易被室內材料吸附。 空氣中的 PAH 濃度也受它們在氣相和氣溶膠相之間的分佈的強烈影響。 居住者吸煙會對室內空氣濃度產生強烈影響。 PAH 的濃度範圍通常為 0.1 至 99 ng/m3.
人類一生中接觸到的大部分輻射來自外層空間的自然資源或地殼中存在的物質。 放射性物質可能從外部影響生物體,或者如果吸入或與食物一起攝入,則從內部影響生物體。 接收到的劑量可能變化很大,因為它一方面取決於人們所居住的世界區域中存在的放射性礦物質的數量——這與空氣中放射性核素的數量和發現的數量有關食品,尤其是飲用水,另一方面,某些建築材料的使用和天然氣或煤作為燃料的使用,以及所採用的建築類型和特定地區人們的傳統習慣.
今天,氡被認為是最普遍的天然輻射源。 氡連同其“子體”或由其分解形成的放射性核素,約佔人類因自然陸地來源而受到的有效等效劑量的四分之三。氡的存在與肺癌發病率的增加有關由於放射性物質在支氣管區域的沉積。
氡是一種無色、無臭、無味的氣體,重量是空氣的七倍。 兩種同位素最常出現。 一種是氡 222,一種存在於鈾 238 衰變放射性系列中的放射性核素; 它在環境中的主要來源是其前身鐳 226 所在的岩石和土壤。 另一種是釷放射性系列的氡220,其發生率低於氡222。
鈾廣泛存在於地殼中。 土壤中鐳的中值濃度約為 25 Bq/kg。 貝克勒爾 (Bq) 是國際單位制,它代表相當於每秒一次衰變的放射性核素活度單位。 地球表面大氣中氡氣的平均濃度為 3 Bq/m3,範圍為 0.1(海洋上方)至 10 Bq/m3. 含量取決於土壤的多孔性、鐳 226 的局部濃度和大氣壓力。 鑑於氡 222 的半衰期為 3.823 天,大部分劑量不是由氣體引起的,而是由氡子體引起的。
氡存在於現有材料中,並從地球各處流出。 由於其特性,它很容易在室外散佈,但它傾向於集中在封閉空間中,特別是在洞穴和建築物中,尤其是在沒有適當通風的情況下難以消除的較低空間中。 在溫帶地區,室內氡濃度估計比室外高八倍。
因此,大多數人接觸氡的情況大部分發生在建築物內。 氡的中值濃度基本上取決於土壤的地質特徵、建築物使用的建築材料以及建築物接收的通風量。
室內氡氣的主要來源是建築物所在的土壤或建築中使用的材料中存在的鐳。 其他重要來源——儘管它們的相對影響要小得多——是外部空氣、水和天然氣。 圖 1 顯示了每個來源對總數的貢獻。
圖 1. 室內環境中氡的來源。
與花崗岩和浮石相比,最常見的建築材料,如木材、磚塊和煤渣塊,釋放出的氡相對較少。 然而,主要問題是在建築材料生產中使用明礬板岩等天然材料造成的。 另一個問題來源是使用處理磷酸鹽礦物的副產品、使用生產鋁的副產品、使用高爐處理鐵礦石的浮渣或爐渣,以及使用煤燃燒產生的灰燼。 此外,在某些情況下,鈾礦開采的殘餘物也用於建築。
氡可以進入底土中的水和天然氣。 用於供應建築物的水,尤其是來自深井的水,可能含有大量的氡。 如果將這種水用於烹飪,煮沸可以釋放其中所含的大部分氡。 如果飲用冷水,身體會很容易排出氣體,因此飲用這種水通常不會造成重大風險。 在沒有煙囪的爐子、加熱器和其他家用電器中燃燒天然氣也會導致室內空間,尤其是住宅中氡氣的增加。 有時浴室的問題更為嚴重,因為如果通風不足,水中和用於熱水器的天然氣中的氡就會積聚。
鑑於幾年前氡對普通人群可能產生的影響還不為人知,因此有關室內空間濃度的可用數據僅限於那些因其特點或特殊情況而對這一問題更為敏感的國家. 眾所周知的一個事實是,室內空間的濃度可能遠高於同一地區室外的濃度。 例如,在赫爾辛基(芬蘭),已發現室內空氣中的氡濃度比室外正常濃度高五千倍。 這在很大程度上可能是由於節能措施明顯有利於氡在室內空間的集中,尤其是在它們高度絕緣的情況下。 迄今為止,在不同國家和地區研究的建築物表明,建築物內發現的氡濃度呈現出接近正常對數的分佈。 值得注意的是,每個地區都有少數建築物的濃度是中位數的十倍以上。 本章“法規、建議、指南和標準”給出了室內氡氣的參考值和各組織的補救建議。
總之,防止接觸氡的主要方法是避免在本質上會向空氣中排放大量氡的區域進行施工。 在不可能的情況下,應適當密封地板和牆壁,如果建築材料含有放射性物質,則不應使用。 室內空間,尤其是地下室,應該有足夠的通風量。
1985 年,美國公共衛生署外科醫生審查了工作場所吸煙對癌症和慢性肺病的健康影響。 得出的結論是,對於大多數美國工人來說,吸煙比他們的工作環境更能導致死亡和殘疾。 然而,在工作場所控制吸煙和減少接觸有害物質是必不可少的,因為這些因素在呼吸系統疾病的誘發和發展過程中通常與吸煙協同作用。 已知有幾種職業暴露會在工人中誘發慢性支氣管炎。 這些包括暴露於煤、水泥和穀物的粉塵、二氧化矽氣溶膠、焊接過程中產生的蒸汽以及二氧化硫。 從事這些職業的工人的慢性支氣管炎常常因吸煙而加重(美國外科醫生 1985 年)。
流行病學數據清楚地表明,在這些職業中,抽煙的鈾礦工人和石棉工人患呼吸道癌症的風險明顯高於不吸煙者。 鈾和石棉與吸煙的致癌作用不僅相加,而且在誘發肺鱗狀細胞癌方面具有協同作用(美國外科醫生 1985 年;Hoffmann 和 Wynder 1976 年;Saccomanno、Huth 和 Auerbach 1988 年;Hilt 等人 1985 年)。 接觸鎳、砷、鉻酸鹽、氯甲醚和吸煙的致癌作用至少是相加的(US Surgeon General 1985;Hoffmann 和 Wynder 1976;IARC 1987a,Pershagen 等人 1981)。 人們會假設吸煙的焦爐工人比不吸煙的焦爐工人患肺癌和腎癌的風險更高; 然而,我們缺乏證實這一概念的流行病學數據 (IARC 1987c)。
本概述的目的是評估男性和女性在工作場所暴露於環境煙草煙霧 (ETS) 的毒性影響。 當然,減少工作場所吸煙將使活躍吸煙者受益,因為他們會減少工作日的香煙消費量,從而增加他們成為戒菸者的可能性; 但戒菸對那些對煙草煙霧過敏或患有肺病或心髒病的非吸煙者也有好處。
環境煙草煙霧的物理化學性質
主流和側流菸霧
ETS 被定義為室內空氣中源自煙草煙霧的物質。 雖然吸食煙斗和雪茄有助於 ETS,但香煙煙霧通常是主要來源。 ETS 是一種複合氣溶膠,主要從煙草產品的燃燒錐體中釋放出來。 這種排放稱為側流菸霧 (SS)。 在較小程度上,ETS 還包含主流菸霧 (MS) 成分,即吸煙者呼出的成分。 表 7 列出了吸入煙霧、主流菸霧和側流菸霧中主要有毒物質和致癌物質的比例(Hoffmann 和 Hecht,1990 年;Brunnemann 和 Hoffmann,1991 年;Guerin 等人,1992 年;Luceri 等人,1993 年) . 在“毒性類型”下,標有“C”的煙霧成分代表國際癌症研究機構(IARC)認可的動物致癌物。 其中包括苯、β-萘胺、4-氨基聯苯和釙-210,它們也是確定的人類致癌物 (IARC 1987a;IARC 1988)。 當吸過濾嘴香煙時,某些揮發性和半揮發性成分會被濾嘴選擇性地從 MS 中去除(Hoffmann 和 Hecht 1990)。 然而,這些化合物在未稀釋的 SS 中的含量遠高於在 MS 中的含量。 此外,那些有利於在燃燒錐的還原氣氛中悶燒期間形成的煙霧成分被釋放到 SS 中的程度遠大於釋放到 MS 中的程度。 這包括一組致癌物,如揮發性亞硝胺、煙草特有的亞硝胺 (TSNA) 和芳香胺。
表 1. 未稀釋香煙側流菸霧中的一些有毒和致瘤物質
複合 |
類型 |
金額中 |
邊比- |
氣相 |
|||
一氧化碳 |
T |
26.80-61 mg |
2.5-14.9 |
硫化羰 |
T |
2-3 微克 |
0.03-0.13 |
1,3-丁二烯 |
C |
200-250 微克 |
3.8-10.8 |
苯 |
C |
240-490 微克 |
8-10 |
甲醛 |
C |
300-1,500 微克 |
10-50 |
丙烯醛 |
T |
40-100 微克 |
8-22 |
3-乙烯基吡啶 |
T |
330-450 微克 |
24-34 |
氰化氫 |
T |
14-110 微克 |
0.06-0.4 |
肼 |
C |
90 ng |
3 |
氮氧化物(NOx) |
T |
500-2,000 微克 |
3.7-12.8 |
N-亞硝基二甲胺 |
C |
200-1,040 納克 |
12-440 |
N-亞硝基二乙胺 |
C |
NDb-1,000 納克 |
<40 |
N-亞硝基吡咯烷 |
C |
7-700 納克 |
4-120 |
顆粒相 |
|||
柏油 |
C |
14-30 mg |
1.1-15.7 |
尼古丁 |
T |
2.1-46 mg |
1.3-21 |
苯酚 |
TP |
70-250 微克 |
1.3-3.0 |
兒茶酚 |
產銷監管鏈 |
58-290 微克 |
0.67-12.8 |
2-甲苯胺 |
C |
2.0-3.9 微克 |
18-70 |
β-萘胺 |
C |
19-70 納克 |
8.0-39 |
4-氨基聯苯 |
C |
3.5-6.9 納克 |
7.0-30 |
苯並(a)蒽 |
C |
40-200 納克 |
2-4 |
苯並(a)芘 |
C |
40-70 納克 |
2.5-20 |
喹啉 |
C |
15-20 微克 |
8-11 |
nnc |
C |
0.15-1.7 微克 |
0.5-5.0 |
NNKd |
C |
0.2-1.4 微克 |
1.0-22 |
N-亞硝基二乙醇胺 |
C |
43 ng |
1.2 |
鎘 |
C |
0.72μg |
7.2 |
鎳 |
C |
0.2-2.5 微克 |
13-30 |
鋅 |
T |
6.0 ng |
6.7 |
釙210 |
C |
0.5-1.6 pCi |
1.06-3.7 |
a C=致癌物; CoC=共同致癌物; T=有毒; TP=腫瘤啟動子。
b ND=未檢測到。
c 神經網絡=N'-亞硝基降菸鹼。
d NNK=4-(甲基亞硝基氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮。
室內空氣中的 ETS
儘管未稀釋的 SS 比 MS 含有更多的有毒和致癌成分,但非吸煙者吸入的 SS 會被空氣高度稀釋,並且由於某些活性物質的衰變而改變其性質。 表 8 列出了不同程度的煙草煙霧污染的室內空氣樣本中有毒和致癌物質的報告數據(Hoffmann 和 Hecht 1990;Brunnemann 和 Hoffmann 1991;Luceri 等人 1993)。 SS 的空氣稀釋度對該氣溶膠的物理特性有重大影響。 通常,各種試劑在氣相和顆粒相之間的分佈發生變化,有利於前者。 ETS 中的顆粒 (<0.2 μ) 小於 MS 中的顆粒 (~0.3 μ),SS (pH 6.8 - 8.0) 和 ETS 的 pH 水平高於 MS 的 pH (5.8 - 6.2;Brunnemann 和 Hoffmann 1974). 因此,90% 到 95% 的尼古丁存在於 ETS 的氣相中(Eudy 等人,1986 年)。 同樣,其他基本組件,如未成年人 煙草 生物鹼以及胺和氨主要存在於 ETS 的氣相中(Hoffmann 和 Hecht 1990;Guerin 等人 1992)。
表 2. 煙草煙霧污染的室內環境中的一些有毒物質和致瘤物質
污染物 |
活動地點 |
濃度/m3 |
一氧化氮 |
工作室 |
50-440 微克 |
二氧化氮 |
工作室 |
68-410 微克 |
氰化氫 |
客廳 |
8-122 微克 |
1,3-丁二烯 |
酒吧 |
2.7-4.5 微克 |
苯 |
公共場所 |
20-317 微克 |
甲醛 |
客廳 |
2.3-5.0 微克 |
丙烯醛 |
公共場所 |
30-120 微克 |
丙酮 |
咖啡館 |
910-1,400 微克 |
酚類(揮發性) |
咖啡館 |
7.4-11.5 納克 |
N-亞硝基二甲胺 |
酒吧、餐廳、辦公室 |
<10-240 納克 |
N-亞硝基二乙胺 |
餐館 |
<10-30 納克 |
尼古丁 |
住宅 |
0.5-21 微克 |
2-甲苯胺 |
办公室内 |
3.0-12.8 納克 |
b-萘胺 |
办公室内 |
0.27-0.34 納克 |
4-氨基聯苯 |
办公室内 |
0.1 ng |
苯並(a)蒽 |
餐館 |
1.8-9.3 納克 |
苯並(a)芘 |
餐館 |
2.8-760 微克 |
nna |
酒吧 |
4.3-22.8 納克 |
NNKc |
酒吧 |
9.6-23.8 納克 |
a 神經網絡=N'-亞硝基降菸鹼。
b ND=未檢測到。
c NNK=4-(甲基亞硝基氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮。
非吸煙者吸收 ETS 的生物標誌物
儘管有相當數量的非吸煙工人在工作場所、餐廳、自己的家中或其他室內場所接觸到 ETS,但幾乎不可能估計個人對 ETS 的實際攝入量。 通過測量生理液體或呼出空氣中的特定煙霧成分或其代謝物,可以更精確地確定 ETS 暴露。 儘管已經探索了幾個參數,例如呼出空氣中的一氧化碳、血液中的碳氧血紅蛋白、唾液或尿液中的硫氰酸鹽(氰化氫的一種代謝產物),或尿液中的羥脯氨酸和 N-亞硝基脯氨酸,但實際上只有三個指標有助於估計攝入量非吸煙者的 ETS。 它們使我們能夠將被動煙霧暴露與主動吸煙者以及完全沒有接觸過煙草煙霧的非吸煙者區分開來。
最廣泛使用的非吸煙者 ETS 暴露生物標誌物是可替寧,一種主要的尼古丁代謝物。 它通過氣相色譜法或放射免疫測定法在血液或尿液中測定,並反映尼古丁通過肺和口腔的吸收。 被動吸煙者的幾毫升尿液足以通過這兩種方法中的任何一種來測定可替寧。 一般來說,被動吸煙者的可替寧水平為 5 至 10 納克/毫升尿液; 然而,對於長期接觸大量 ETS 的非吸煙者,偶爾會測量到更高的值。 在 ETS 暴露持續時間和尿液可替寧排泄之間建立了劑量反應(表 3,Wald 等人,1984 年)。 在大多數實地研究中,被動吸煙者尿液中的可替寧佔吸煙者尿液中平均濃度的 0.1% 至 0.3%; 然而,在長期暴露於高濃度 ETS 後,可替寧水平相當於活躍吸煙者尿液中測得水平的 1%(美國國家研究委員會 1986 年;IARC 1987b;美國環境保護署 1992 年)。
表 3. 根據報告的前 XNUMX 天內接觸他人煙草煙霧的小時數,非吸煙者的尿液可替寧
暴露時間 |
|||
五分位數 |
限制(小時) |
聯繫電話 |
尿可替寧(平均值±標準偏差) |
1 |
0.0-1.5 |
43 |
2.8± 3.0 |
2 |
1.5-4.5 |
47 |
3.4± 2.7 |
3 |
4.5-8.6 |
43 |
5.3± 4.3 |
4日 |
8.6-20.0 |
43 |
14.7± 19.5 |
5日 |
20.0-80.0 |
45 |
29.6± 73.7 |
全部 |
0.0-80.0 |
221 |
11.2± 35.6 |
a 隨著暴露增加的趨勢是顯著的 (p<0.001)。
資料來源:基於 Wald 等人。 1984.
從煙草煙霧轉移到 ETS 的人類膀胱致癌物 4-氨基聯苯已被檢測為被動吸煙者的血紅蛋白加合物,其濃度高達吸煙者平均加合物水平的 10%(Hammond 等人,1993 年)。 尼古丁衍生致癌物 1-(甲基亞硝基氨基)-4-(1-吡啶基)-3-丁酮 (NNK) 的代謝物平均水平的 1% 已被測量,該物質存在於吸煙者的尿液中在測試實驗室中暴露於高濃度 SS 的非吸煙者的尿液中(Hecht 等人,1993 年)。 儘管後一種生物標誌物方法尚未應用於實地研究,但它有望成為非吸煙者暴露於菸草特異性肺癌致癌物的合適指標。
環境煙草煙霧與人類健康
癌症以外的疾病
產前接觸 MS 和/或 ETS 以及產後早期接觸 ETS 會增加兒童在出生後第一年發生病毒性呼吸道感染並發症的可能性。
科學文獻包含來自不同國家的數十份臨床報告,報告父母吸煙的孩子,尤其是兩歲以下的孩子,表現出過多的急性呼吸道疾病(美國環境保護署 1992 年;美國外科醫生 1986 年;麥地那等人,1988 年;里德爾等人,1989 年)。 幾項研究還描述了接觸父母香煙煙霧的兒童中耳感染的增加。 由 ETS 引起的中耳積液患病率增加導致幼兒因手術干預而住院的人數增加(美國環境保護署 1992 年;美國外科醫生 1986 年)。
近年來,充分的臨床證據得出的結論是,被動吸煙與那些已經患有該病的兒童哮喘的嚴重程度增加有關,並且最有可能導致兒童新發哮喘病例(美國環境保護署 1992 年) ).
1992 年,美國環境保護署 (1992) 對暴露於 ETS 的成年非吸煙者的呼吸道症狀和肺功能研究進行了批判性審查,得出結論認為被動吸煙對非吸煙成人的呼吸系統健康具有微妙但具有統計學意義的影響。
對關於被動吸煙對工人呼吸系統疾病或冠狀動脈疾病的影響的文獻的搜索顯示只有少數研究。 在工作場所(辦公室、銀行、學術機構等)接觸 ETS 十年或更長時間的男性和女性肺功能受損(White 和 Froeb,1980 年;Masi 等人,1988 年)。
肺癌
1985 年,國際癌症研究機構 (IARC) 審查了非吸煙者被動接觸煙草煙霧與肺癌的關係。 儘管在某些研究中,每位報告 ETS 暴露的非吸煙肺癌患者都接受了個人訪談並提供了詳細的暴露信息(美國國家研究委員會 1986 年;美國環保署 1992 年;美國外科醫生 1986 年;Kabat 和 Wynder 1984),但IARC 得出結論:
迄今為止對非吸煙者的觀察與“被動”吸煙增加的風險或沒有風險相一致。 然而,了解側流和主流菸霧的性質、“被動”吸煙過程中吸收的物質以及暴露於致癌物時通常觀察到的劑量與效應之間的定量關係,可以得出這樣的結論:被動吸煙會引起一些患癌症的風險(國際癌症研究機構 1986 年)。
因此,支持 ETS 會引起某些癌症風險這一概念的實驗數據與流行病學數據之間存在明顯的二分法,而流行病學數據對於 ETS 暴露和癌症並不是決定性的。 如前所述,包括生物標誌物研究在內的實驗數據進一步強化了 ETS 致癌的概念。 我們現在將討論自引用的 IARC 報告以來已完成的流行病學研究在多大程度上有助於澄清 ETS 肺癌問題。
根據早期的流行病學研究,以及 30 年之後報導的大約 1985 項研究,非吸煙者接觸 ETS 構成肺癌的危險因素小於 2.0,相對於沒有顯著接觸 ETS 的非吸煙者的風險(美國環境部保護局 1992 年;Kabat 和 Wynder 1984 年;IARC 1986 年;Brownson 等人 1992 年;Brownson 等人 1993 年)。 這些流行病學研究很少(如果有的話)符合環境或職業因素與肺癌之間關聯的因果關係標準。 滿足這些要求的標準是:
流行病學數據的主要不確定性之一在於通過詢問病例和/或其近親獲得的關於病例吸煙習慣的答案的可靠性有限。 似乎病例和對照提供的父母和配偶吸煙史之間通常存在一致性; 然而,吸煙持續時間和強度的一致率較低(Brownson 等人,1993 年;McLaughlin 等人,1987 年;McLaughlin 等人,1990 年)。 一些調查人員質疑從個人那裡獲得的有關其吸煙狀況的信息的可靠性。 在德國南部進行的大規模調查就是例證。 隨機選擇的研究人群包括 3,000 多名男性和女性,年齡從 25 歲到 64 歲不等。 這些人在 1984-1985 年、1987-1988 年和 1989-1990 年被詢問了 20 次吸煙習慣,每次都收集每個先證者的尿液並分析可替寧。 那些被發現每毫升尿液中含有超過 800 納克可替寧的志願者被認為是吸煙者。 在 6.3 名自稱不吸煙的戒菸者中,在測試的三個時間段內,分別有 6.5%、5.2% 和 20% 的可替寧水平高於 0.5 ng/ml。 自稱從不吸煙的人,根據可替寧分析被確定為實際吸煙者,分別佔 1.0%、0.9% 和 1993%(Heller 等人,XNUMX 年)。
通過問卷調查獲得的數據的可靠性有限,以及在工作場所未接觸致癌物質的非吸煙肺癌患者的數量相對有限,這表明需要進行前瞻性流行病學研究並評估生物標誌物(例如,可替寧,多核芳烴的代謝物和/或尿液中 NNK 的代謝物),以對非自願吸煙與肺癌之間的因果關係問題進行結論性評估。 雖然此類生物標誌物的前瞻性研究是一項重大任務,但它們對於回答具有重大公共衛生影響的暴露問題至關重要。
環境煙草煙霧和職業環境
儘管流行病學研究迄今尚未證明 ETS 暴露與肺癌之間存在因果關係,但仍然非常需要保護工作場所的工人免受環境煙草煙霧的暴露。 這一概念得到以下觀察結果的支持,即非吸煙者在工作場所長期接觸 ETS 會導致肺功能下降。 此外,在接觸致癌物質的職業環境中,非自願吸煙可能會增加患癌症的風險。 在美國,環境保護署將 ETS 列為 A 組(已知人類)致癌物; 因此,美國法律要求保護員工免受 ETS 的影響。
可以採取多種措施來保護非吸煙者免受 ETS 的影響:禁止在工作場所吸煙,或至少盡可能將吸煙者與非吸煙者分開,並確保吸煙者的房間有單獨的排氣系統。 最有價值和迄今為止最有前途的方法是幫助吸煙的員工戒菸。
工作場所可以為實施戒菸計劃提供極好的機會; 事實上,大量研究表明,工作場所項目比基於診所的項目更成功,因為雇主贊助的項目在本質上更加激烈,並且它們提供經濟和/或其他激勵措施(美國外科醫生 1985)。 還表明,如果不努力將工人轉變為戒菸者,就無法消除與職業有關的慢性肺病和癌症。 此外,工作場所的干預措施,包括戒菸計劃,可以在減少員工的某些心血管危險因素方面產生持久的變化(Gomel 等人,1993 年)。
我們非常感謝 Ilse Hoffmann 的編輯協助以及 Jennifer Johnting 對這份手稿的準備。 這些研究得到了美國國家癌症研究所的 USPHS Grants CA-29580 和 CA-32617 的支持。
關於採取行動減少煙草使用,政府應該記住,雖然人們自己決定是否應該戒菸,但政府有責任採取一切必要措施鼓勵他們戒菸。 許多國家的立法者和政府採取的措施一直優柔寡斷,因為雖然減少煙草使用無疑是公共衛生方面的改善——隨之而來的是節省公共衛生支出——但會出現一系列的經濟損失和混亂許多部門,至少是臨時性的。 國際衛生和環境組織和機構在這方面可以施加的壓力非常重要,因為許多國家可能會因為經濟問題而減少禁止使用煙草的措施——尤其是在煙草是重要收入來源的情況下。
本文簡要介紹了一個國家可以採取的減少吸煙的監管措施。
香煙包裝上的警告
許多國家首先採取的措施之一是要求在香煙包裝上顯著地標示吸煙嚴重損害吸煙者健康的警示語。 這一警告的目的與其說是對吸煙者產生立竿見影的效果,不如說是表明政府對這個問題的關注,它正在營造一種心理氛圍,有利於採取以後的措施,否則這些措施將被認為是激進的由吸煙人口。
一些專家主張在雪茄和煙斗煙草上加入這些警告。 但更普遍的意見是,這些警告是不必要的,因為使用這種煙草的人通常不會吸入煙霧,而延長這些警告將更有可能導致忽視整個信息。 這就是為什麼普遍認為警告應僅適用於香煙包裝的原因。 目前尚未考慮提及二手煙,但這不是一個應該放棄的選擇。
公共場所禁煙令
禁止在公共場所吸煙是最有效的監管手段之一。 這些禁令可以顯著減少接觸二手煙的人數,此外還可以減少吸煙者的日常香煙消費量。 酒店、餐廳、娛樂設施、舞廳、劇院等公共場所的業主普遍抱怨這些措施會導致客戶流失。 然而,如果政府全面實施這些措施,客戶流失的負面影響只會出現在第一階段,因為人們最終會適應新情況。
另一種可能性是為吸煙者設計特定的空間。 將吸煙者與非吸煙者分開應該是有效的,以便獲得預期的好處,建立防止非吸煙者吸入煙草煙霧的障礙。 因此,隔離必須是物理的,如果空調系統使用循環空氣,吸煙區的空氣不應與非吸煙區的空氣混合。 因此,為吸煙者創造空間意味著建築和分隔費用,但對於那些想要為吸煙公眾服務的人來說可能是一個解決方案。
除了因可能發生爆炸或火災而出於安全原因而明顯禁止吸煙的地方外,還應該有一些區域——例如醫療保健和體育設施、學校和日託中心——即使沒有安全措施也不允許吸煙。那種風險。
工作場所吸煙限制
鑑於上述情況,也可考慮在工作場所限制吸煙。 政府和企業主以及工會可以製定減少工作場所煙草使用的計劃。 減少工作場所吸煙的運動通常是成功的。
建議盡可能創建非吸煙區,以製定禁止使用煙草的政策,並支持那些捍衛不成為二手煙者權利的人。 如果吸煙者和非吸煙者之間發生衝突,法規應始終允許非吸煙者佔上風,並且在無法將他們分開時,應向吸煙者施壓,要求其在工作站戒菸。
除了出於健康或安全原因應禁止吸煙的地方外,工作場所化學污染的影響與煙草煙霧之間協同作用的可能性在其他地區也不應被忽視。 毫無疑問,這些考慮的重要性將導致吸煙限制的廣泛擴展,尤其是在工業工作場所。
對煙草的更大經濟壓力
政府用來遏製菸草使用的另一個監管工具是徵收更高的稅,主要是對捲菸徵稅。 該政策旨在降低煙草消費,這將證明煙草價格與其消費之間的反比關係是合理的,並且可以在比較不同國家的情況時進行衡量。 如果預先警告人們煙草使用的危險並告知需要停止消費,它就被認為是有效的。 煙草價格上漲可能是戒菸的動力。 然而,這項政策有許多反對者,他們的批評基於下面簡要提到的論點。
首先,根據許多專家的說法,由於財政原因煙草價格上漲之後會暫時減少煙草的使用,隨後隨著吸煙者習慣新的煙草消費水平逐漸恢復到以前的消費水平價格。 換句話說,吸煙者接受煙草價格上漲的方式與人們習慣其他稅收或生活成本上漲的方式非常相似。
其次,還觀察到吸煙者習慣的轉變。 當價格上漲時,他們往往會尋找質量較差的廉價品牌,而這些品牌也可能對他們的健康構成更大的風險(因為它們缺少過濾器或焦油和尼古丁含量較高)。 這種轉變甚至可能導致吸煙者採用自製香煙的做法,這將完全消除控制該問題的任何可能性。
第三,許多專家認為,此類措施往往會強化政府接受煙草及其消費作為另一種徵稅手段的信念,從而導致自相矛盾的信念,即政府真正想要的是人們吸煙是為了通過對煙草徵收特別稅來收取更多的錢。
限制宣傳
政府用來減少煙草消費的另一種武器是限製或乾脆禁止對該產品的任何宣傳。 政府和許多國際組織製定了禁止在某些領域宣傳煙草的政策,例如體育(至少某些體育運動)、醫療保健、環境和教育。 這項政策具有無可置疑的好處,當它消除了在可能養成吸煙習慣的年輕人影響的環境中的宣傳時,這一點尤其有效。
鼓勵人們戒菸的公共項目
事實證明,將禁煙運動作為一種正常做法,提供充足的資金和組織,作為某些領域(例如工作領域)的行為準則,非常成功。
教育吸煙者的運動
作為上述內容的補充,教育吸煙者使他們“更好地”吸煙並減少捲菸消費是政府減少煙草使用對人口健康的不利影響的另一種途徑。 這些努力應該針對減少香煙的日常消費量,盡可能地抑製菸霧的吸入,不吸煙蒂(煙頭的毒性會隨著煙頭的增加而增加),不保留香煙穩定地在嘴唇上,並採用低焦油和尼古丁品牌的偏好。
這類措施顯然不會減少吸煙者的數量,但確實會減少吸煙者因吸煙習慣而受到的傷害。 有人反對這種補救措施,因為它可能給人以吸煙本質上並不是壞習慣的印象,因為吸煙者被告知如何最好地吸煙。
結語
不同政府的監管和立法行動緩慢且不夠有效,特別是考慮到由於菸草使用引起的問題而需要採取的行動。 通常情況下是因為實施此類措施的法律障礙、反對不正當競爭的論據,甚至是保護個人吸煙權。 法規的使用進展緩慢,但仍然穩定。 另一方面,應牢記主動吸煙者與二手煙或被動吸煙者之間的區別。 所有有助於戒菸或至少有效減少日常消費的措施都應針對吸煙者; 應該用所有的法規來抵制這種習慣。 應向被動吸煙者提供所有可能的論據,以支持他或她不吸入煙草煙霧的權利,並捍衛在家中、工作和娛樂中享受無菸環境的權利。
從污染的角度來看,非工業環境中的室內空氣顯示出多種特徵,這些特徵將其與室外或大氣空氣以及工業工作場所的空氣區分開來。 除了大氣中發現的污染物外,室內空氣還包括由建築材料和建築物內發生的活動產生的污染物。 室內空氣中的污染物濃度往往與室外空氣中的濃度相同或更低,具體取決於通風情況; 建築材料產生的污染物通常與室外空氣中的污染物不同,而且濃度很高,而建築物內部活動產生的污染物取決於此類活動的性質,可能與室外空氣中的污染物相同,因為對於 CO 和 CO2.
出於這個原因,在非工業內部空氣中發現的污染物數量多且變化多端,濃度水平低(除非有重要的產生源); 它們根據大氣/氣候條件、建築物的類型或特徵、通風和在其中進行的活動而有所不同。
分析
用於衡量室內空氣質量的許多方法都源於工業衛生和室外空氣進入的測量。 儘管世界衛生組織和美國環境保護署等一些組織正在這一領域進行研究,但很少有專門針對此類測試進行驗證的分析方法。 另一個障礙是在處理長期暴露於低濃度污染物時,缺乏關於暴露-效應關係的信息。
用於工業衛生的分析方法旨在測量高濃度,並且沒有針對許多污染物進行定義,而室內空氣中污染物的數量可能很大且變化多端,濃度水平可能很低,但某些情況除外。 工業衛生中使用的大多數方法都是基於取樣和分析; 如果考慮以下幾個因素,這些方法中的許多方法都可以應用於室內空氣: 將方法調整到典型濃度; 在不損害精度的情況下提高靈敏度(例如,增加測試的空氣量); 並驗證它們的特異性。
用於測量室外空氣中污染物濃度的分析方法與用於測量室內空氣的方法類似,因此有些方法可以直接用於室內空氣,有些則可以很容易地進行調整。 然而,重要的是要記住,有些方法是為直接讀取一個樣本而設計的,而其他方法則需要笨重且有時噪音很大的儀器,並且使用大量的採樣空氣可能會扭曲讀數。
計劃閱讀
工作場所環境控制領域的傳統程序可用於改善室內空氣質量。 它包括識別和量化問題,提出糾正措施,確保這些措施得到實施,然後在一段時間後評估其有效性。 這種通用程序並不總是最合適的,因為通常不需要進行如此詳盡的評估,包括採集許多樣本。 探索性措施的範圍從目視檢查到通過直接讀取方法分析環境空氣,並且可以提供污染物的近似濃度,足以解決許多現有問題。 一旦採取了糾正措施,就可以通過第二次測量來評估結果,只有在沒有明顯的改進證據時,才能進行更徹底的檢查(深入測量)或進行完整的分析研究(瑞典工作環境基金 1988)。
與更傳統的程序相比,這種探索程序的主要優點是經濟、速度和有效性。 它需要有能力和有經驗的人員以及使用合適的設備。 圖 1 總結了此過程不同階段的目標。
圖 1. 規劃探索性評估的讀數。
抽樣策略
只有在探索性測量沒有給出積極結果,或者需要對初始測試進行進一步評估或控制時,才應將室內空氣質量的分析控製作為最後的手段。
假設先前對污染源和污染物類型有一些了解,樣本,即使數量有限,也應該代表所研究的各種空間。 抽樣應該計劃回答什麼問題? 如何? 在哪裡? 什麼時候?
事件
必須事先確定所涉及的污染物,並牢記可以獲得的不同類型的信息,應該決定是否 排放 or 入射 測量。
室內空氣質量排放測量可以確定不同污染源、氣候條件、建築物特性和人為乾預的影響,從而使我們能夠控製或減少排放源並改善室內空氣質量。 進行此類測量有不同的技術:在排放源附近放置一個收集系統,定義一個有限的工作區域並研究排放,就好像它們代表一般工作條件一樣,或者在模擬條件下工作應用依賴於頭部空間措施。
排放測量使我們能夠確定建築物不同分隔區域的室內空氣污染水平,從而可以繪製整個結構的污染圖。 使用這些測量值並確定人們開展活動的不同區域併計算他們在每項任務上花費的時間,將有可能確定暴露水平。 另一種方法是讓個別工人在工作時佩戴監控設備。
如果污染物的數量很多且種類繁多,那麼選擇一些具有代表性的物質可能更實用,這樣讀數才具有代表性並且不會太昂貴。
竊聽手機有多容易?
選擇要進行的讀數類型將取決於可用的方法(直接讀數或取樣和分析)和測量技術:發射或入射。
當:
所選擇的位置應該是獲取樣品最合適和最具代表性的位置。 這需要了解正在研究的建築物:它相對於太陽的方向、它接受直射陽光的小時數、樓層數、分隔類型、通風是自然通風還是強制通風、窗戶是否可以打開、等等。 知道投訴的來源和問題也是必要的,例如是發生在高層還是低層,或靠近或遠離窗戶的地方,或通風或照明不佳的地方,在其他地點。 將根據與上述標準有關的所有可用信息來選擇抽取樣本的最佳地點。
时间
決定何時獲取讀數將取決於空氣污染物濃度隨時間的變化情況。 污染可能在早上、工作日或一天結束時檢測到; 它可能在一周的開始或結束時被檢測到; 在冬天或夏天; 空調開啟或關閉時; 以及其他時候。
要正確解決這些問題,必須了解給定室內環境的動態。 還需要了解所採取測量的目標,這將基於正在調查的污染物類型。 室內環境的動態受到污染源的多樣性、所涉及空間的物理差異、分區類型、所使用的通風和氣候控制類型、外部大氣條件(風、溫度、季節等)的影響。 ),以及建築物的特徵(窗戶數量、朝向等)。
測量的目標將決定是按短間隔還是長間隔進行採樣。 如果認為給定污染物對健康的影響是長期的,則應測量長期的平均濃度。 對於具有急性但非累積效應的物質,短期測量就足夠了。 如果懷疑持續時間短的強烈排放,則需要在短時間內頻繁採樣以檢測排放時間。 然而,不容忽視的事實是,在許多情況下,所用採樣方法類型的可能選擇可能取決於可用或所需的分析方法。
如果在考慮了所有這些問題之後還不夠清楚問題的根源是什麼,或者問題何時出現頻率最高,則必須隨機決定何時何地採集樣本,計算樣本數量預期可靠性和成本的函數。
測量技術
可用於採集室內空氣樣本並進行分析的方法可分為兩種類型:涉及直接讀數的方法和涉及採集樣本供以後分析的方法。
直讀法是同時進行取樣和測量污染物濃度的方法; 它們速度很快,測量是即時的,可以以相對較低的成本獲得精確的數據。 該組包括 比色管 和 特定監視器.
比色管的使用基於特定反應物與給定污染物接觸時顏色的變化。 最常用的是包含固體反應物的管子,並使用手動泵將空氣吸入其中。 用比色管評估室內空氣質量僅對探索性測量和測量零星排放有用,因為它們的靈敏度通常很低,除了一些污染物,如 CO 和 CO2 可以在室內空氣中以高濃度找到。 重要的是要記住,這種方法的精度很低,而且來自意外污染物的干擾通常是一個因素。
在特定監測器的情況下,污染物檢測基於物理、電學、熱學、電磁學和化學電磁學原理。 大多數這種類型的監測器可用於進行短期或長期的測量,並獲得給定地點的污染概況。 它們的精度由各自的製造商確定,正確使用需要通過受控氣氛或經過認證的氣體混合物進行定期校準。 監視器變得越來越精確,它們的靈敏度也越來越精細。 許多都有內置存儲器來存儲讀數,然後可以將讀數下載到計算機以創建數據庫並輕鬆組織和檢索結果。
抽樣方法和分析可分為 積極 (或動態)和 被動, 取決於技術。
使用主動系統,可以通過強制空氣通過捕獲污染物的收集裝置來收集這種污染物,從而濃縮樣品。 這是通過放置在起泡器中或浸漬到多孔材料上的過濾器、吸附劑固體和吸收劑或反應性溶液來實現的。 然後強制空氣通過並分析污染物或其反應產物。 對於使用有源系統採樣的空氣進行分析,需要固定劑、用於移動空氣的泵和用於直接或通過使用流量和持續時間數據測量採樣空氣體積的系統。
採樣空氣的流量和體積在參考手冊中指定,或者應通過先前的測試確定,並且取決於所用吸收劑或吸附劑的數量和類型、被測量的污染物、測量類型(排放或吸收) ) 和採樣期間環境空氣的狀況(濕度、溫度、壓力)。 通過降低攝入率或通過直接或串聯增加使用的固定劑的量來增加收集的功效。
另一種類型的主動採樣是直接捕獲袋子或任何其他惰性和不可滲透容器中的空氣。 這種類型的樣品採集用於某些氣體(CO、CO2, H2所以2) 並且在污染物類型未知時可用作探索性措施。 缺點是如果不濃縮樣品,靈敏度可能會不足,可能需要進一步的實驗室處理以增加濃度。
被動系統通過擴散或滲透到基底上來捕獲污染物,該基底可以是固體吸附劑,可以單獨使用或用特定反應物浸漬。 這些系統比有源系統更方便、更易於使用。 他們不需要泵來採集樣本,也不需要訓練有素的人員。 但是捕獲樣本可能需要很長時間,而且結果往往只能提供中等濃度水平。 該方法不能用於測量峰濃度; 在這些情況下,應改用主動系統。 要正確使用被動系統,了解每種污染物的捕獲速度非常重要,這取決於氣體或蒸汽的擴散係數以及監測器的設計。
表 1 顯示了每種採樣方法的顯著特徵,表 2 概述了用於收集和分析最重要的室內空氣污染物樣本的各種方法。
表 1. 取樣方法
特徵: |
活性 |
被動 |
直讀 |
定時間隔測量 |
+ |
+ |
|
長期測量 |
+ |
+ |
|
監控 |
+ |
||
樣品濃度 |
+ |
+ |
|
發射測量 |
+ |
+ |
+ |
排放測量 |
+ |
+ |
+ |
即時響應 |
+ |
+ 表示給定的方法適用於測量方法或所需的測量標準。
污染物 |
直讀 |
方法 |
分析 |
||
擴散捕獲 |
集中捕捉 |
直接捕獲 |
|||
一氧化碳 |
電化學電池 |
袋子或惰性容器 |
GCa |
||
臭氧 |
化學發光 |
起泡器 |
紫外 - 可見b |
||
二氧化硫 |
電化學電池 |
起泡器 |
紫外 - 可見 |
||
二氧化氮 |
化學發光 |
過濾器浸漬 |
起泡器 |
紫外 - 可見 |
|
二氧化碳 |
紅外光譜 |
袋子或惰性容器 |
GC |
||
甲醛 |
- |
過濾器浸漬 |
起泡器 |
HPLCc |
|
揮發性有機化合物 |
便攜式氣相色譜儀 |
吸附固體 |
吸附固體 |
袋子或惰性容器 |
氣相色譜(ECDd-FIDe-NPDf-PIDg) |
農藥 |
- |
吸附固體 |
氣相色譜(ECD-FPD-NPD) |
||
顆粒物 |
- |
光學傳感器 |
篩選 |
撞擊 |
重量分析法 |
— = 方法不適用於污染物。
a GC = 氣相色譜法。
b UV-Vis = 可見紫外分光光度法。
c HPLC = 高精度液相色譜法。
d CD = 電子捕獲檢測器。
e FID = 火焰、電離檢測器。
f NPD = 氮/磷檢測器。
g PID = 光電離檢測器。
h MS = 質譜法。
選擇方法
要選擇最佳採樣方法,首先應確定所研究污染物的有效方法是否存在,並確保有適當的儀器和材料可用於收集和分析污染物。 人們通常需要知道他們的成本是多少,這項工作所需的靈敏度,以及在給定所選方法的情況下可能干擾測量的因素。
在評估用於分析樣品的方法時,對希望測量的最低濃度的估計非常有用。 所需的最低濃度與在所用方法指定的條件下可以收集的污染物量直接相關(即,用於捕獲污染物的系統類型或採樣持續時間和空氣採樣量)。 這個最小量決定了用於分析的方法所需的靈敏度; 它可以根據文獻中針對特定污染物或一組污染物的參考數據計算得出,前提是它們是通過與將要使用的方法類似的方法得出的。 例如,如果發現碳氫化合物濃度為 30 (mg/m3) 在所研究的區域中很常見,所使用的分析方法應該能夠輕鬆測量這些濃度。 如果樣品是用一管活性炭在四小時內以每分鐘 0.5 升的流量獲得的,則樣品中收集的碳氫化合物的數量是通過將物質的流速乘以監測的時間段來計算的。 在給定的示例中,這等於:
碳氫化合物
任何要求樣品中碳氫化合物含量低於 3.6 μg 的碳氫化合物檢測方法均可用於此應用。
另一個估計值可以根據作為被測污染物的室內空氣允許限值的最大限值計算得出。 如果這些數字不存在,並且不知道室內空氣中的常見濃度,也不知道污染物排放到空間中的速率,則可以根據可能對健康產生負面影響的污染物的潛在水平使用近似值. 所選擇的方法應該能夠測量 10% 的既定限值或可能影響健康的最小濃度。 即使所選擇的分析方法具有可接受的靈敏度,也有可能發現低於所選方法檢測下限的污染物濃度。 在計算平均濃度時應牢記這一點。 例如,如果十個讀數中有三個讀數低於檢測限,則應計算兩個平均值,一個為這三個讀數分配零值,另一個為它們指定最低檢測限,從而產生最小平均值和最大平均值。 真正的測量平均值將在兩者之間找到。
分析程序
室內空氣污染物的數量很大,而且濃度很低。 可用的方法基於用於監測室外、大氣、空氣和工業環境中空氣質量的適應方法。 將這些方法用於室內空氣分析意味著改變所尋求的濃度範圍,在方法允許的情況下,使用更長的採樣時間和更大量的吸收劑或吸附劑。 當所有這些更改不會導致可靠性或精度損失時,它們都是適當的。 測量污染物的混合物通常很昂貴,而且獲得的結果也不精確。 在許多情況下,所有將被確定的將是污染概況,該概況將表明採樣間隔期間的污染水平,與清潔空氣、室外空氣或其他室內空間相比。 直讀式監測器用於監測污染情況,如果它們噪音太大或太大,則可能不適合。 正在設計更小、更安靜、精度和靈敏度更高的監視器。 表 3 概述了用於測量不同類型污染物的方法的當前狀態。
表 3. 用於分析化學污染物的方法
污染物 |
直讀顯示器a |
採樣和分析 |
一氧化碳 |
+ |
+ |
二氧化碳 |
+ |
+ |
二氧化氮 |
+ |
+ |
甲醛 |
- |
+ |
二氧化硫 |
+ |
+ |
臭氧 |
+ |
+ |
揮發性有機化合物 |
+ |
+ |
農藥 |
- |
+ |
顆粒 |
+ |
+ |
a ++ = 最常用; + = 不太常用; – = 不適用。
氣體分析
活性方法是氣體分析中最常見的方法,使用吸收劑溶液或吸附劑固體,或者直接用袋子或其他惰性密封容器採集空氣樣本。 為了防止部分樣品的損失和提高讀數的準確性,樣品的體積必須比其他類型的污染少,所用吸收劑或吸附劑的量應多。 還應注意運輸和儲存樣品(將其保持在低溫下)並儘量縮短樣品測試前的時間。 直讀法被廣泛用於測量氣體,因為現代監測儀的性能有了很大提高,比以前更靈敏、更精確。 由於它們的易用性以及所提供信息的級別和類型,它們正越來越多地取代傳統的分析方法。 表 4 顯示了在給定採樣和分析方法的情況下所研究的各種氣體的最低檢測水平。
表 4. 用於評估室內空氣質量的監測器對某些氣體的較低檢測限
污染物 |
直讀顯示器a |
取樣和 |
一氧化碳 |
1.0 PPM |
0.05 PPM |
二氧化氮 |
2ppb |
1.5 ppb(1 週)b |
臭氧 |
4ppb |
5.0ppb |
甲醛 |
5.0 ppb(1 週)b |
a 使用紅外光譜的二氧化碳監測儀總是足夠靈敏。
b 被動監測器(曝光時間)。
這些氣體是室內空氣中的常見污染物。 它們是通過使用直接通過電化學或紅外方式檢測它們的監視器來測量的,即使紅外檢測器不是很靈敏。 它們也可以通過直接用惰性袋採集空氣樣本並使用火焰離子化檢測器通過氣相色譜分析樣本來測量,首先通過催化反應將氣體轉化為甲烷。 熱傳導檢測器通常足夠靈敏,可以測量正常濃度的 CO2.
二氧化氮
已經開發出檢測二氧化氮、NO2, 在室內空氣中使用被動監測器並採集樣本供以後分析,但這些方法存在靈敏度問題,有望在未來得到克服。 最著名的方法是 Palmes 管,其檢測限為 300 ppb。 對於非工業情況,採樣應至少持續五天,以獲得 1.5 ppb 的檢測限,這是一周暴露的空白值的三倍。 基於 NO 之間的化學發光反應,還開發了實時測量的便攜式監測器2 和反應物魯米諾,但通過該方法獲得的結果會受到溫度的影響,其線性和靈敏度取決於所用魯米諾溶液的特性。 具有電化學傳感器的監測器具有更高的靈敏度,但會受到含硫化合物的干擾(Freixa 1993)。
二氧化硫
分光光度法用於測量二氧化硫,SO2, 在室內環境中。 空氣樣品通過四氯汞酸鉀溶液鼓泡形成穩定的複合物,然後在與副玫瑰苯胺反應後用分光光度法測量。 其他方法是基於火焰光度法和脈動紫外熒光法,也有基於在光譜分析之前推導測量值的方法。 這種已用於室外空氣監測器的檢測類型不適用於室內空氣分析,因為缺乏特異性,而且許多此類監測器需要通風系統來消除它們產生的氣體。 因為 SO 的排放2 已經大大減少並且它不被認為是室內空氣的重要污染物,用於檢測它的監測器的開發也沒有太大進展。 然而,市場上有便攜式儀器可以檢測 SO2 基於副玫瑰苯胺的檢測 (Freixa 1993)。
臭氧
臭氧,O3, 只能在室內環境中持續產生的特殊情況下發現,因為它會迅速衰減。 它通過直讀法、比色管和化學發光法測量。 它也可以通過工業衛生中使用的方法檢測,這些方法可以很容易地適用於室內空氣。 用中性介質中的碘化鉀吸收劑溶液獲取樣品,然後進行分光光度分析。
甲醛
甲醛是室內空氣的重要污染物,由於其化學和毒性特性,建議進行個體化評估。 檢測空氣中甲醛的方法有多種,所有方法都是基於取樣進行後續分析,採用活性固定或擴散法。 最合適的捕獲方法將取決於所用樣品的類型(發射或註入)和分析方法的靈敏度。 傳統方法的基礎是通過蒸餾水或 1°C 的 5% 硫酸氫鈉溶液鼓泡空氣獲取樣品,然後用熒光光譜法對其進行分析。 樣品儲存時,也應保持在 5°C。 所以2 煙草煙霧的成分會產生干擾。 通過固體吸附劑擴散捕獲污染物的主動系統或方法越來越多地用於室內空氣分析; 它們都由一種鹼組成,可以是一種過濾器或一種用反應物(如硫酸氫鈉或 2,4-二苯肼)飽和的固體。 通過擴散捕獲污染物的方法,除了該方法的一般優點外,還比活性方法更靈敏,因為獲取樣品所需的時間更長(Freixa 1993)。
揮發性有機化合物 (VOC) 的檢測
用於測量或監測室內空氣中有機蒸氣的方法必須滿足一系列標準:它們的靈敏度應在十億分之一 (ppb) 至萬億分之一 (ppt) 的數量級,用於採集樣本的儀器或直接讀數必須便於攜帶且易於在現場操作,所獲得的結果必須精確且能夠重複。 符合這些標準的方法有很多,但最常用於分析室內空氣的方法是基於採樣和分析。 存在由具有不同檢測方法的便攜式氣相色譜儀組成的直接檢測方法。 這些儀器價格昂貴,操作複雜,只能由經過培訓的人員操作。 對於沸點在 0°C 和 300°C 之間的極性和非極性有機化合物,活性炭是主動和被動採樣系統中使用最廣泛的吸附劑。 還使用多孔聚合物和聚合物樹脂,例如 Tenax GC、XAD-2 和 Ambersorb。 其中使用最廣泛的是 Tenax。 用活性炭獲得的樣品用二硫化碳提取,並通過火焰離子化、電子捕獲或質譜檢測器的氣相色譜法進行分析,然後進行定性和定量分析。 用 Tenax 獲得的樣品通常用氦氣通過熱解吸提取,並在送入色譜儀之前在氮氣冷阱中冷凝。 另一種常用方法包括直接獲取樣品,使用袋子或惰性容器,將空氣直接送入氣相色譜儀,或先用吸附劑和冷阱濃縮樣品。 這些方法的檢測限度取決於所分析的化合物、所取樣品的體積、背景污染和所用儀器的檢測限度。 由於不可能對存在的每一種化合物進行量化,因此量化通常按家族進行,使用具有每個化合物家族特徵的參考化合物作為參考化合物。 在檢測室內空氣中的 VOC 時,所用溶劑的純度非常重要。 如果使用熱解吸,氣體的純度也很重要。
農藥檢測
為了檢測室內空氣中的農藥,通常採用的方法包括使用固體吸附劑取樣,但不排除使用起泡器和混合系統。 最常用的固體吸附劑是多孔聚合物 Chromosorb 102,儘管越來越多地使用可以捕獲更多農藥的聚氨酯泡沫 (PUF)。 分析方法因取樣方法和農藥而異。 通常,它們通過使用具有不同特定檢測器的氣相色譜法進行分析,從電子捕獲到質譜分析。 後者用於識別化合物的潛力是相當大的。 這些化合物的分析存在一些問題,包括取樣系統中的玻璃部件被痕量多氯聯苯 (PCB)、鄰苯二甲酸鹽或殺蟲劑污染。
檢測環境灰塵或顆粒
為了捕獲和分析空氣中的顆粒和纖維,可以使用各種各樣的技術和設備來評估室內空氣質量。 允許直接讀取空氣中顆粒濃度的監視器使用漫射光檢測器,而採用採樣和分析的方法使用顯微鏡進行加權和分析。 這種類型的分析需要一個分離器,例如旋風分離器或衝擊器,以在使用過濾器之前篩出較大的顆粒。 使用旋風分離器的方法可以處理小體積,這會導致長時間的採樣。 被動監測器提供出色的精度,但它們受環境溫度的影響,並且當顆粒較小時往往會給出較高的讀數。
室內空氣生物污染的特徵和起源
儘管室內空氣中存在多種多樣的生物來源顆粒(生物顆粒),但在大多數室內工作環境中,微生物(微生物)對健康的影響最大。 除了包括病毒、細菌、真菌和原生動物在內的微生物外,室內空氣還可能含有花粉粒、動物皮屑、昆蟲和蟎蟲的碎片及其排泄物(Wanner 等人,1993 年)。 除了這些顆粒的生物氣溶膠外,還可能存在從室內植物和微生物等活生物體中散發出來的揮發性有機化合物。
花粉
花粉粒含有可能導致易感或特應性個體過敏反應的物質(過敏原),通常表現為“花粉症”或鼻炎。 這種過敏主要與室外環境有關; 在室內空氣中,花粉濃度通常比在室外空氣中低得多。 對於采暖、通風和空調 (HVAC) 系統在外部空氣入口處進行有效過濾的建築物,室外和室內空氣之間的花粉濃度差異最大。 窗式空調機組的室內花粉水平也低於自然通風建築物中的花粉水平。 某些室內工作環境的空氣可能會含有大量花粉,例如,出於美觀原因而存在大量開花植物的場所,或商業溫室。
皮屑
皮屑由細小的皮膚和毛髮/羽毛顆粒(以及相關的干燥唾液和尿液)組成,是強效過敏原的來源,可導致易感人群患上鼻炎或哮喘。 室內環境中皮屑的主要來源通常是貓和狗,但大鼠和小鼠(無論是寵物、實驗動物還是害蟲)、倉鼠、沙鼠(沙漠鼠的一種)、豚鼠和籠鳥可能是額外的來源來源。 來自這些以及來自農場和休閒動物(例如,馬)的皮屑可以帶入衣服中,但在工作環境中,最容易接觸到皮屑的可能是在動物飼養設施和實驗室或寄生蟲出沒的建築物中。
昆蟲
這些生物體及其排泄物也可能引起呼吸道和其他過敏反應,但在大多數情況下似乎不會顯著增加空氣中的生物負載。 來自蟑螂的顆粒(特別是 德國小蠊 和 美洲大蠊) 在不衛生、炎熱和潮濕的工作環境中可能很重要。 接觸蟑螂和其他昆蟲(包括蝗蟲、象鼻蟲、甲蟲和果蠅)的顆粒可能是飼養設施和實驗室員工健康不良的原因。
蟎蟲
這些蛛形綱動物尤其與灰塵有關,但室內空氣中可能存在蜘蛛的這些微觀親屬的碎片及其排泄物(糞便)。 屋塵蟎, 塵蟎, 是最重要的物種。 與它的近親一樣,它是呼吸道過敏的主要原因。 它主要與家庭有關,在床上用品中含量特別多,但也存在於軟墊家具中。 有限的證據表明這種家具可能在辦公室中佔有一席之地。 與儲存食品和動物飼料相關的儲存蟎,例如, 蟎蟲, 食蟻獸 和 食蟻獸, 也可能對室內空氣產生過敏性碎片。 儘管它們最有可能影響處理散裝食品的農民和工人,例如 翼塵蟎, 倉庫蟎蟲可以存在於建築物的灰塵中,特別是在溫暖潮濕的條件下。
病毒
就其引起的健康不良總量而言,病毒是非常重要的微生物,但它們不能在活細胞和組織之外獨立存在。 儘管有證據表明某些病毒在 HVAC 系統的循環空氣中傳播,但主要傳播方式是人與人之間的接觸。 近距離吸入咳嗽或打噴嚏產生的氣溶膠,例如普通感冒和流感病毒,也很重要。 因此,在擁擠的場所感染率可能更高。 建築設計或管理方面沒有明顯的變化可以改變這種狀況。
菌
這些微生物根據它們的革蘭氏染色反應分為兩大類。 最常見的革蘭氏陽性類型起源於口、鼻、鼻咽和皮膚,即 表皮葡萄球菌, 金黃色葡萄球菌 和物種 氣球菌, 微球菌 和 鏈球菌. 革蘭氏陰性菌一般不多,但偶爾有 放線桿菌, 氣單胞菌, 黃桿菌 尤其是 假單胞菌 物種可能很突出。 軍團病的病因, 嗜肺軍團菌,可能存在於熱水供應和空調加濕器中,以及呼吸治療設備、按摩浴缸、水療中心和淋浴間中。 它通過此類裝置以含水氣溶膠的形式傳播,但也可能從附近的冷卻塔進入空氣中的建築物。 生存時間為 嗜肺軍團菌 在室內空氣中似乎不超過 15 分鐘。
除了上述單細胞細菌外,還有產生氣生孢子的絲狀菌,即放線菌。 它們似乎與潮濕的結構材料有關,並可能散發出特有的泥土氣味。 其中兩種能夠在 60°C 下生長的細菌, 尾葉蕨 (以前 小多孢菌) and 普通嗜熱放線菌, 可能存在於加濕器和其他 HVAC 設備中。
菌類
真菌包括兩類:第一類是微小的酵母菌和黴菌,稱為微真菌;第二類是石膏真菌和腐木真菌,它們被稱為大型真菌,因為它們會產生肉眼可見的宏觀孢子體。 除單細胞酵母外,真菌還以絲狀物(菌絲)網絡(菌絲體)的形式在底物上定殖。 這些絲狀真菌從黴菌中的微觀孢子結構和大型真菌中的大孢子結構產生大量空氣分散的孢子。
房屋和非工業工作場所的空氣中有許多不同的黴菌孢子,但最常見的可能是 枝孢, 青黴, 曲霉 和 歐洲苜蓿. 室內空氣中的一些黴菌,例如 枝孢 spp.,在戶外的葉面和其他植物部位大量存在,尤其是在夏季。 然而,儘管室內空氣中的孢子可能來自室外, 枝孢 也能夠在室內潮濕的表面上生長和產生孢子,從而增加室內空氣的生物負載。 不同種類的 青黴 通常被認為起源於室內,因為 曲霉 和 歐洲苜蓿. 大多數室內空氣樣本中都含有酵母菌,偶爾也會大量存在。 粉紅酵母 紅酵母屬 or 孢子酵母屬 在空氣中的菌群中很突出,也可以從受黴菌影響的表面中分離出來。
建築物提供了範圍廣泛的生態位,其中存在死有機物質,這些物質充當營養物,可以被大多數真菌和細菌用於生長和孢子產生。 營養物質存在於以下材料中:木材; 紙張、油漆和其他表面塗層; 軟家具,如地毯和軟墊家具; 花盆中的土壤; 灰塵; 人和其他動物的皮屑和分泌物; 熟食及其原料。 是否發生任何生長取決於水分可用性。 細菌只能在飽和表面或 HVAC 排水盤、水庫等的水中生長。 有些黴菌還需要接近飽和的條件,但其他黴菌要求較低,可能會在潮濕而非完全飽和的材料上繁殖。 灰塵可以成為儲存庫,如果足夠潮濕,也可以成為黴菌的放大器。 因此,它是孢子的重要來源,當灰塵受到干擾時,孢子會在空氣中傳播。
原生動物
原生動物如 棘阿米巴 和 內萊里 是微小的單細胞動物,它們以 HVAC 系統的加濕器、水箱和排水盤中的細菌和其他有機顆粒為食。 這些原生動物的顆粒可能會被霧化,並被認為是加濕器發熱的可能原因。
微生物揮發性有機化合物
微生物揮發性有機化合物 (MVOC) 的化學成分和氣味差異很大。 有些是由范圍廣泛的微生物產生的,而另一些則與特定物種有關。 所謂的蘑菇醇,1-octen-3-ol(具有新鮮蘑菇的氣味)是許多不同黴菌生產的酒精之一。 其他不太常見的黴菌揮發物包括 3,5-二甲基-1,2,4-三硫醇(描述為“惡臭”); 土臭素,或 1,10-二甲基-反式-9-癸醇(“泥土”); 和 6-戊基-α-吡喃酮(“椰子”、“霉味”)。 在細菌中,種類 假單胞菌 產生具有“發霉的馬鈴薯”氣味的吡嗪。 任何單個微生物的氣味都是 MVOC 複雜混合物的產物。
微生物室內空氣質量問題的歷史
一個多世紀以來,人們一直在對家庭、學校和其他建築物中的空氣進行微生物學調查。 早期的調查有時關注不同類型建築物中空氣的相對微生物“純度”,以及它可能與居住者死亡率之間的任何關係。 1940 年代和 1950 年代現代容積式微生物空氣採樣器的發展與醫院病原體傳播的長期興趣相結合,導致對醫院空氣傳播的微生物進行系統調查,隨後對家庭空氣中已知的過敏性黴菌進行系統調查和公共建築和戶外。 其他工作在 1950 年代和 1960 年代針對職業性呼吸系統疾病的調查,如農民肺病、麥芽工人肺病和(棉花工人中的)棉菌病。 儘管在 1959 年首次描述了一組工人出現流感樣加濕器發熱,但又過了 XNUMX 到 XNUMX 年才報告其他病例。 然而,即使是現在,具體的原因也不得而知,儘管微生物已經受到牽連。 它們也被認為是“病態建築綜合症”的可能原因,但迄今為止這種聯繫的證據非常有限。
儘管真菌的過敏特性已得到充分認可,但直到 1988 年才出現了關於在非工業工作場所(魁北克醫院)吸入真菌毒素導致健康不佳的第一份報告(Mainville 等人,1988 年)。 工作人員極度疲勞的症狀歸因於孢子中的單端孢黴烯黴菌毒素 水蘇 和 綠色木黴,從那以後,一所大學的教師和其他員工中記錄了因暴露於黴菌毒素粉塵而導致的“慢性疲勞綜合症”。 第一個是辦公室工作人員生病的原因,一些健康影響是過敏性的,而另一些則更常與中毒有關(Johanning 等人,1993 年)。 在其他地方,流行病學研究表明,可能存在一些非過敏因素或與真菌相關的因素影響呼吸系統健康。 個別黴菌產生的黴菌毒素可能在這方面起著重要作用,但吸入真菌的一些更普遍的屬性也有可能對呼吸系統健康有害。
與不良室內空氣質量相關的微生物及其對健康的影響
儘管病原體在室內空氣中相對少見,但已有大量報告將空氣傳播的微生物與多種過敏性疾病聯繫起來,包括:(1) 特應性過敏性皮炎; (2)鼻炎; (3) 哮喘; (4)加濕器發熱; (5) 外源性過敏性肺泡炎 (EAA),也稱為過敏性肺炎 (HP)。
作為室內空氣中生物氣溶膠的成分,真菌被認為比細菌更重要。 由於它們在潮濕的表面上以明顯的霉斑形式生長,因此真菌通常會清晰可見地指示建築物中的潮濕問題和潛在的健康危害。 黴菌生長對室內空氣黴菌菌群的數量和種類都有貢獻,否則這些菌群是不會存在的。 與革蘭氏陰性菌和放線菌一樣,親水性(“喜濕”)真菌是極端潮濕擴增部位(可見或隱藏)的指標,因此室內空氣質量差。 他們包括 鐮刀菌, 法瑪, 葡萄穗, 木黴, 烏氏菌屬, 酵母菌和更罕見的機會致病菌 煙曲霉(Aspergillus fumigatus) 和 金魚草. 表現出不同程度的干旱(“喜歡乾燥”)的高水平黴菌,在對水的需求較低時,可以表明存在不太濕潤但對生長仍然重要的擴增位點。 黴菌在室內灰塵中也很豐富,因此大量黴菌也可能是多塵大氣的標誌。 它們的範圍從輕微的耐旱性(能夠承受干燥條件) 枝孢 中度耐旱的物種 曲霉 雜色, 青黴 (例如, P. 橙皮 和 P. 產黃) 和極度乾燥的 青黴曲霉, 歐洲苜蓿 和 瓦勒米亞.
室內空氣中很少有真菌病原體,但 煙曲霉 其他一些可以侵入人體組織的機會性曲霉可能會在盆栽植物的土壤中生長。 金魚草 能夠在排水溝中生長。 儘管這些和其他機會性病原體的孢子,如 枯萎鐮刀菌 和 波氏擬南芥 不太可能對健康人有害,但對免疫力受損的人可能有害。
作為過敏性疾病的原因,空氣傳播的真菌比細菌重要得多,儘管看起來,至少在歐洲,真菌過敏原不如花粉、屋塵蟎和動物皮屑重要。 許多類型的真菌已被證明具有過敏性。 表 1 列出了室內空氣中最常被引用為鼻炎和哮喘病原體的一些真菌。 歐洲苜蓿 和室內灰塵中其他極端嗜熱的黴菌作為鼻炎和哮喘的原因可能比以前認識到的更重要。 由真菌引起的過敏性皮炎比鼻炎/哮喘少得多, 鏈格孢, 曲霉 和 枝孢 被牽連。 相對罕見的 EAA 病例被歸因於一系列不同的真菌,從酵母 孢子酵母屬 腐爛木頭的大型真菌 塞爾普拉 (表 2)。 一般認為,個體出現 EAA 症狀需要接觸每立方米空氣中至少一百萬甚至更多,可能一億左右的含過敏原的孢子。 這種程度的污染只可能發生在建築物中大量真菌生長的地方。
表 1. 室內空氣中可引起鼻炎和/或哮喘的真菌類型示例
鏈格孢 |
地黴屬 |
塞爾普拉 |
曲霉 |
毛可 |
葡萄穗 |
枝孢 |
青黴 |
莖黴屬/Ulocladium |
歐洲苜蓿 |
根黴屬 |
瓦勒米亞 |
鐮刀菌 |
紅酵母菌/孢子菌屬 |
|
表 2. 室內空氣中的微生物被報告為與建築物相關的外源性過敏性肺泡炎的病因
類別 |
微生物 |
資源
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菌 |
枯草芽孢桿菌 |
腐朽的木頭 |
|
尾葉蕨 |
加濕器 |
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銅綠假單胞菌 |
加濕器
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普通嗜熱放線菌 |
冷氣機
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菌類 |
金黃色葡萄球菌 |
桑拿; 房間牆壁 |
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頭孢菌屬 |
地下室; 加濕器 |
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枝孢菌屬 |
不通風的浴室 |
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毛黴屬 |
脈衝空氣加熱系統 |
|
青黴屬。 |
脈衝空氣加熱系統 加濕器 |
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乾酪 |
房間牆壁 |
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P. chrysogenum / P. cyclopium |
地板工程 |
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淚珠蟲 |
受干腐影響的木材 |
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孢子酵母屬 |
房間牆壁; 天花板 |
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皮膚毛孢子菌 |
木頭; 消光 |
如前所述,吸入有毒物種的孢子會帶來潛在危害(Sorenson 1989;Miller 1993)。 它不僅僅是孢子 葡萄穗 其中含有高濃度的黴菌毒素。 雖然這種黴菌的孢子生長在潮濕建築物的牆紙和其他纖維素基材上並且也具有過敏性,但含有極強的黴菌毒素,其他更常見於室內空氣中的產毒黴菌包括 曲霉 (特別 雲芝) and 青黴 (例如, P. 橙皮 和 P. 綠色植物) and 木黴. 實驗證據表明,這些黴菌孢子中的一系列黴菌毒素具有免疫抑製作用,並強烈抑制對呼吸系統健康至關重要的肺巨噬細胞的清除和其他功能(Sorenson 1989)。
人們對黴菌或其細菌對應物在生長和孢子形成過程中產生的 MVOC 的健康影響知之甚少。 儘管許多 MVOC 的毒性似乎相對較低(Sorenson 1989),但坊間證據表明它們會引起人類頭痛、不適,甚至可能引起急性呼吸反應。
室內空氣中的細菌通常不會對健康造成危害,因為菌群通常以皮膚和上呼吸道的革蘭氏陽性菌為主。 然而,這些細菌的高計數表明過度擁擠和通風不良。 存在大量革蘭氏陰性菌和/或 放線菌目 在空氣中表明它們正在擴散的 HVAC 系統中有非常潮濕的表面或材料、排水管或特別是加濕器。 一些革蘭氏陰性菌(或從它們的壁中提取的內毒素)已被證明會引起加濕器發熱的症狀。 偶爾,加濕器中的生長已經大到足以產生氣溶膠,其中含有足夠的過敏原細胞,導致 EAA 的急性肺炎樣症狀(見表 15)。
在極少數情況下,致病菌如 結核分枝桿菌 來自受感染個體的飛沫核可以通過再循環系統分散到封閉環境的所有部分。 雖然是病原體, 嗜肺軍團菌, 已從加濕器和空調中分離出來,大多數軍團菌病的爆發都與冷卻塔或淋浴間的氣溶膠有關。
建築設計變化的影響
多年來,建築物規模的增加伴隨著空氣處理系統的發展,最終形成了現代 HVAC 系統,導致室內工作環境中空氣中的生物負載發生了數量和質量的變化。 在過去的二十年中,向能源使用最少的建築物設計的轉變導致建築物的發展大大減少了空氣的滲透和滲出,這使得空氣中的微生物和其他污染物積聚。 在這種“密閉”的建築物中,以前會排放到室外的水蒸氣會凝結在涼爽的表面上,為微生物的生長創造條件。 此外,僅為經濟效率而設計的 HVAC 系統通常會促進微生物生長,並對大型建築物的居住者構成健康風險。 例如,使用再循環水的加濕器會迅速受到污染並成為微生物的發生器,加濕水噴霧會使微生物霧化,過濾器位於此類微生物生成和霧化區域的上游而不是下游允許微生物繼續傳播工作場所的氣溶膠。 進氣口靠近冷卻塔或其他微生物來源,以及難以進入 HVAC 系統進行維護和清潔/消毒,也是可能危害健康的設計、操作和維護缺陷。 他們通過讓居住者接觸大量特定的空氣傳播微生物來實現這一點,而不是讓居住者接觸少量反映室外空氣的物種混合物,這應該是常態。
評價室內空氣質量的方法
微生物的空氣採樣
例如,在調查建築物中空氣中的微生物群落時,為了確定其居住者健康狀況不佳的原因,需要收集既詳細又可靠的客觀數據。 由於普遍認為室內空氣的微生物狀況應反映室外空氣的微生物狀況 (ACGIH 1989),因此必須準確識別微生物並將其與當時室外空氣中的微生物進行比較。
空氣採樣器
允許在營養瓊脂凝膠上直接或間接培養活的空氣傳播細菌和真菌的取樣方法提供了最好的物種鑑定機會,因此最常使用。 瓊脂培養基被孵育,直到菌落從捕獲的生物顆粒中發展出來,並且可以計數和鑑定,或者傳代培養到其他培養基上以供進一步檢查。 細菌所需的瓊脂培養基與真菌所需的瓊脂培養基不同,有些細菌,例如, 嗜肺軍團菌, 只能在特殊的選擇性介質上隔離。 對於真菌,建議使用兩種培養基:一種是通用培養基,另一種是對乾性真菌的分離更具選擇性的培養基。 鑑定基於菌落的總體特徵和/或它們的微觀或生化特徵,並且需要相當多的技能和經驗。
可用的採樣方法範圍已經過充分審查(例如,Flannigan 1992 年;Wanner 等人 1993 年),此處僅提及最常用的系統。 可以通過被動收集從空氣中引力出來的微生物到含有瓊脂培養基的開放式培養皿中來進行粗略的評估。 使用這些沉降板獲得的結果是非體積的,受大氣湍流的強烈影響並且有利於收集大(重)孢子或孢子/細胞團塊。 因此,最好使用容積式空氣採樣器。 空氣中的顆粒撞擊瓊脂表面的衝擊採樣器被廣泛使用。 空氣通過旋轉瓊脂平板上方的狹縫(狹縫式衝擊取樣器)或通過瓊脂平板上方的穿孔圓盤(篩式衝擊取樣器)吸入。 儘管單級篩取樣器被廣泛使用,但一些研究人員更喜歡六級安德森取樣器。 當空氣通過其六個堆疊的鋁製部分中連續更細的孔時,顆粒會根據其空氣動力學尺寸被分選到不同的瓊脂板上。 因此,採樣器揭示了隨後培養瓊脂平板時形成菌落的顆粒大小,並指出不同生物體最有可能沉積在呼吸系統中的哪個位置。 一種採用不同原理的流行採樣器是 Reuter 離心採樣器。 由葉輪風扇吸入的空氣的離心加速導致顆粒以高速撞擊採樣筒襯裡塑料條中的瓊脂。
另一種採樣方法是在連接到低容量可充電泵的過濾器盒中的膜過濾器上收集微生物。 整個組件可以夾在皮帶或安全帶上,並用於在正常工作日收集個人樣本。 取樣後,可以將來自過濾器的小部分洗滌液和洗滌液的稀釋液散佈在一系列瓊脂培養基上,孵育並對活微生物進行計數。 過濾器採樣器的替代品是液體撞擊器,其中通過毛細管射流吸入的空氣中的顆粒撞擊並收集在液體中。 部分收集液和由其製備的稀釋液的處理方式與過濾取樣器的處理方式相同。
這些“可行的”採樣方法的一個嚴重缺陷是,它們評估的只是實際可培養的生物體,而這些生物體可能僅佔空氣孢子總數的百分之一或百分之二。 然而,總計數(活細胞加上非活細胞)可以使用衝擊取樣器進行,其中顆粒收集在旋轉桿(旋轉臂衝擊取樣器)的粘性表面上或不同型號狹縫的塑料膠帶或玻璃顯微鏡載玻片上型撞擊取樣器。 計數是在顯微鏡下進行的,但只有相對較少的真菌可以通過這種方式識別,即那些具有獨特孢子的真菌。 過濾取樣已被提及與評估活微生物有關,但它也是獲得總數的一種方法。 可以對鋪在瓊脂培養基上的相同洗滌液的一部分進行染色,並在顯微鏡下對微生物進行計數。 也可以用相同的方式從液體撞擊器中的收集液中進行總計數。
空氣採樣器的選擇和採樣策略
使用哪種採樣器在很大程度上取決於研究人員的經驗,但選擇對於定量和定性原因都很重要。 例如,與六級採樣器相比,單級衝擊採樣器的瓊脂板在採樣過程中更容易“超載”孢子,導致培養板過度生長,並在空氣傳播評估中出現嚴重的定量和定性錯誤人口。 不同採樣器的操作方式、採樣時間以及從環境空氣中去除不同大小顆粒、從氣流中提取顆粒並將其收集在表面或液體中的效率都有很大差異。 由於這些差異,不可能對在一次調查中使用一種類型的採樣器獲得的數據與在不同調查中使用另一種類型的採樣器獲得的數據進行有效比較。
採樣策略以及採樣器的選擇非常重要。 無法制定通用的抽樣策略; 每個案例都需要自己的方法(Wanner 等人,1993 年)。 一個主要問題是室內空氣中微生物的分佈不均勻,無論是在空間上還是在時間上。 它深受房間內活動程度的影響,尤其是任何會揚起塵埃的清潔或建築工作。 因此,在相對較短的時間間隔內,數量會出現相當大的波動。 除了使用數小時的過濾器採樣器和液體撞擊器外,大多數空氣採樣器僅用於在幾分鐘內獲取“抓取”樣本。 因此,應在所有佔用和使用條件下採集樣本,包括 HVAC 系統運行和不運行的時間。 儘管廣泛的採樣可能會揭示室內環境中活孢子的濃度範圍,但無法令人滿意地評估個體對環境中微生物的暴露程度。 即使是使用個人過濾器採樣器在一個工作日內採集的樣本也無法提供足夠的圖片,因為它們僅提供平均值而不會顯示峰值曝光。
除了特定過敏原的明確影響外,流行病學研究表明,可能存在一些與影響呼吸系統健康的真菌相關的非過敏因素。 個別黴菌產生的黴菌毒素可能起重要作用,但也有可能涉及一些更普遍的因素。 因此,未來調查室內空氣中真菌負荷的總體方法可能是:(1) 通過抽樣活真菌來評估存在哪些致敏和致毒物種; (2) 測量個人在工作環境中接觸到的真菌物質總量。 如上所述,要獲得後一種信息,可以在一個工作日內進行總計數。 然而,在不久的將來,最近開發的用於檢測 1,3-β-葡聚醣或麥角甾醇的方法(Miller 1993)可能會得到更廣泛的採用。 這兩種物質都是真菌的結構成分,因此可以衡量真菌材料的數量(即其生物量)。 據報導,室內空氣中的 1,3-β-葡聚醣水平與病態建築綜合症的症狀之間存在聯繫(Miller 1993)。
標準和準則
雖然一些組織對室內空氣和灰塵的污染程度進行了分類(表 3),但由於空氣採樣問題,有理由不願意設定數值標准或指導值。 人們注意到,空調建築中的空氣微生物負荷應明顯低於室外空氣,自然通風建築與室外空氣之間的差異較小。 ACGIH (1989) 建議在解釋空氣採樣數據時使用室內和室外空氣中真菌種類的等級順序。 室內空氣中某些黴菌的存在或大量存在,而非室外,可能表明建築物內部存在問題。 例如,室內空氣中大量存在親水性黴菌,如 葡萄穗 阿特拉 幾乎總是表示建築物內非常潮濕的放大場所。
表 3. 非工業室內環境空氣和灰塵中微生物的觀測水平
類別 |
菌落形成單位a 每米空氣 |
真菌作為 CFU/g |
|
菌 |
菌類 |
||
非常低 |
<50 |
<25 |
<10,000 |
低 |
<100 |
<100 |
<20,000 |
中級 |
<500 |
<500 |
<50,000 |
高 |
<2,000 |
<2,000 |
<120,000 |
很高 |
> 2,000 |
> 2,000 |
> 120,000 |
a CFU,菌落形成單位。
資料來源:改編自 Wanner 等人。 1993.
儘管 ACGIH 生物氣溶膠委員會等有影響力的機構尚未制定數字指南,但加拿大辦公樓指南(Nathanson 1993)基於對大約 50 座裝有空調的聯邦政府大樓的五年調查,包含了一些數字指南。 以下是提出的要點:
這些數值基於使用 Reuter 離心採樣器收集的四分鐘空氣樣本。 必須強調的是,它們不能轉化為其他採樣程序、其他類型的建築物或其他氣候/地理區域。 什麼是規範或可接受的只能基於使用明確定義的程序對特定地區的一系列建築物進行廣泛調查。 不能為一般或特定物種的黴菌暴露設定閾值。
控制室內環境中的微生物
微生物生長以及細胞和孢子的產生(可在室內環境中霧化)的關鍵決定因素是水,應通過減少可用水分而不是使用殺菌劑來實現控制。 控制涉及建築物的適當維護和修理,包括及時干燥和消除洩漏/洪水損壞的原因(Morey 1993a)。 雖然將房間的相對濕度保持在低於 70% 的水平通常被認為是一種控制措施,但這只有在牆壁和其他表面的溫度接近空氣溫度時才有效。 在隔熱效果差的牆壁表面,溫度可能低於露點,結果會形成冷凝水,親水性真菌甚至細菌會生長 (Flannigan 1993)。 在潮濕的熱帶或亞熱帶氣候中也會出現類似的情況,在這種情況下,空氣中的水分會滲透到空調建築的建築圍護結構中,並在較冷的內表面凝結 (Morey 1993b)。 在這種情況下,控制在於絕緣和蒸汽屏障的設計和正確使用。 結合嚴格的濕度控制措施,維護和清潔計劃應確保去除灰塵和其他碎屑,這些碎屑為生長提供營養,同時也是微生物的宿主。
在 HVAC 系統中(Nathanson 1993),應防止積水積聚,例如,在排水盤或冷卻盤管下。 如果噴霧器、燈芯或熱水箱是 HVAC 系統加濕不可或缺的一部分,則需要定期清潔和消毒以限制微生物生長。 乾蒸汽加濕可能會大大降低微生物生長的風險。 由於過濾器會積聚灰塵和水分,從而為微生物生長提供放大場所,因此應定期更換。 如果潮濕,微生物也可以在用於排列管道的多孔隔音材料中生長。 這個問題的解決方案是在外部而不是內部應用這種絕緣材料; 內表面應光滑,不應提供有利於生長的環境。 這種一般控制措施將控制 軍團菌 在 HVAC 系統中,但建議使用其他功能,例如在進氣口安裝高效微粒空氣 (HEPA) 過濾器 (Feeley 1988)。 此外,供水系統應確保熱水均勻加熱至 60°C,沒有水停滯的區域,並且沒有配件包含促進細菌生長的材料 軍團菌.
如果控制措施不充分並且出現黴菌生長,則需要採取補救措施。 必須清除並丟棄所有生長在上面和其中的多孔有機材料,例如地毯和其他軟家具、天花板瓷磚和絕緣材料。 應使用次氯酸鈉漂白劑或合適的消毒劑清洗光滑表面。 可霧化的殺菌劑不應用於運行 HVAC 系統。
在修復過程中,必須始終注意不要將受污染材料上或其中的微生物霧化。 在處理大面積黴菌生長(十平方米或更多)的情況下,可能需要遏制潛在危害,在整治期間保持遏制區域的負壓,並在遏制區域和遏制區域之間設置氣閘/淨化區。建築物的其餘部分(Morey 1993a,1993b;紐約市衛生部 1993)。 應使用帶 HEPA 過濾器的真空吸塵器收集在將受污染材料移入密封容器之前或過程中產生的粉塵。 在整個操作過程中,專業補救人員必須佩戴全面罩 HEPA 呼吸保護裝置和一次性防護服、鞋類和手套(紐約市衛生部 1993)。 如果要處理較小的黴菌生長區域,可以在經過適當培訓後僱用定期維護人員。 在這種情況下,認為沒有必要進行遏制,但工作人員必須佩戴全面的呼吸保護裝置和手套。 在所有情況下,應讓普通住戶和受僱進行補救的人員了解危險。 後者不應有預先存在的哮喘、過敏或免疫抑制疾病(紐約市衛生部 1993)。
成立標準
室內空氣的具體指南和標準的製定是負責建立和維持室內空氣質量在可接受水平的機構在該領域積極政策的產物。 在實踐中,任務由許多負責控制污染、維護健康、確保產品安全、監督職業衛生和規范建築施工的實體分擔。
制定法規旨在限製或降低室內空氣中的污染水平。 這個目標可以通過控制現有的污染源、用室外空氣稀釋室內空氣和檢查可用空氣的質量來實現。 這需要為室內空氣中發現的污染物製定具體的最高限值。
室內空氣中任何給定污染物的濃度遵循以下等式表示的平衡質量模型:
其中:
Ci =室內空氣中污染物的濃度(mg/m3);
Q = 排放率(mg/h);
V = 室內空間體積 (m3);
Co =室外空氣中污染物的濃度(mg/m3);
n = 每小時的通風率;
a =每小時的污染物衰減率。
通常觀察到,在靜態條件下,存在的污染物濃度將部分取決於從污染源釋放到空氣中的化合物的數量及其在室外空氣中的濃度,以及污染物釋放到空氣中的不同機制已移除。 消除機制包括污染物的稀釋及其隨時間的“消失”。 為減少污染而製定的所有法規、建議、指南和標準都必須評估這些可能性。
污染源控制
降低室內空氣中污染物濃度水平的最有效方法之一是控制建築物內的污染源。 這包括用於建築和裝飾的材料、建築物內的活動以及居住者本身。
如果認為有必要對由於使用的建築材料引起的排放進行監管,則有一些標准直接限制這些材料中已證明對健康有害的化合物的含量。 其中一些化合物被認為是致癌物質,如甲醛、苯、某些殺蟲劑、石棉、玻璃纖維等。 另一個途徑是通過建立排放標準來規範排放。
這種可能性帶來了許多實際困難,其中最主要的是缺乏關於如何測量這些排放的一致意見,缺乏關於它們對建築物居住者健康和舒適的影響的知識,以及識別和確定的固有困難。量化相關材料排放的數百種化合物。 建立排放標準的一種方法是從可接受的污染物濃度水平開始,併計算考慮環境條件(溫度、相對濕度、空氣交換率、負載因子等)的排放率——代表產品實際使用的方式。 對這種方法的主要批評是,不止一種產品可能會產生相同的污染化合物。 排放標準是從在完全定義條件的受控大氣中獲取的讀數獲得的。 有針對歐洲 (COST 613 1989 和 1991) 和美國 (ASTM 1989) 的已發布指南。 通常針對它們的批評基於:(1)難以獲得比較數據的事實以及(2)室內空間存在間歇性污染源時出現的問題。
至於可能發生在建築物內的活動,最大的重點是建築物維護。 在這些活動中,可以以有關履行某些職責的規定的形式建立控制,例如與使用殺蟲劑或在翻新或拆除建築物時減少接觸鉛或石棉有關的建議。
由於菸草煙霧(歸因於建築物的居住者)通常是室內空氣污染的原因,因此需要單獨處理。 許多國家/地區都有州級法律,禁止在某些類型的公共場所(例如餐館和劇院)吸煙,但其他安排也很常見,允許在給定建築物的某些特別指定部分吸煙。
當某些產品或材料的使用被禁止時,這些禁令是基於它們所謂的有害健康影響而製定的,這些影響或多或少已被充分記錄在室內空氣中通常存在的水平。 出現的另一個困難是,通常沒有足夠的信息或知識來了解可以代替它們使用的產品的特性。
消除污染物
有時無法避免某些污染源的排放,例如,排放是由建築物的居住者造成的。 這些排放物包括二氧化碳和生物流出物、具有無法以任何方式控制的特性的材料的存在,或日常任務的執行。 在這些情況下,降低污染水平的一種方法是使用通風系統和其他用於清潔室內空氣的方法。
通風是降低室內空間污染物濃度最依賴的選擇之一。 然而,節能的需要也要求盡可能少地吸入外部空氣來更新室內空氣。 在這方面有一些標準規定了最低通風率,基於每小時室內空氣與室外空氣的更新量,或者規定了每個居住者或單位空間的最低空氣貢獻,或者考慮了濃度考慮到有吸煙者和沒有吸煙者的空間之間的差異,二氧化碳的含量。 對於自然通風的建築物,還針對建築物的不同部分(例如窗戶)設定了最低要求。
在大多數現有標準(包括國家和國際標準)中最常引用的參考資料中(即使它不具有法律約束力)是由美國采暖、製冷和空調工程師協會 (ASHRAE) 發布的規範。 它們旨在幫助空調專業人員進行安裝設計。 在 ASHRAE 標準 62-1989 (ASHRAE 1989) 中,規定了建築物通風所需的最低空氣量,以及為防止對健康造成不利影響而要求居住者可接受的室內空氣質量。 對於二氧化碳(考慮到其人類來源,大多數作者不認為這是一種污染物,但它被用作室內空氣質量的指標,以建立通風系統的正常運行),該標準建議將其限制為 1,000 ppm為了滿足舒適標準(氣味)。 本標準還規定了室內空氣更新所需的室外空氣質量。
在污染源(無論是內部還是外部)不易控制且必須使用設備將其從環境中消除的情況下,有一些標準可以保證其有效性,例如那些規定了檢查污染源的具體方法的標準某種過濾器的性能。
從職業衛生標準外推到室內空氣質量標準
根據需要保護的人群類型,可以建立適用於室內空氣的不同類型的參考值。 這些值可以基於環境空氣的質量標準、給定污染物(如二氧化碳、一氧化碳、甲醛、揮發性有機化合物、氡等)的特定值,或者它們可以基於職業衛生中通常採用的標準. 後者是專門為工業環境中的應用制定的值。 它們的設計首先是為了保護工人免受污染物的急性影響——如粘膜或上呼吸道的刺激——或防止具有全身效應的中毒。 由於這種可能性,許多作者在處理室內環境時,將美國政府工業衛生學家協會 (ACGIH) 制定的工業環境暴露限值作為參考。 這些限制被稱為 閾限值 (TLV),它們包括 40 小時工作日和 XNUMX 小時工作週的限值。
應用數字比率是為了使 TLV 適應建築物的室內環境條件,並且這些值通常會減少兩倍、十倍甚至一百倍,具體取決於所涉及的健康影響的種類和類型人口受影響。 當將 TLV 應用於此類暴露時,降低 TLV 值的原因包括以下事實:在非工業環境中,人員同時暴露於幾種低濃度的、通常未知的化學物質,這些化學物質能夠以一種協同作用的方式發揮作用:不能輕易控制。 另一方面,人們普遍認為,在工業環境中,需要控制的危險物質的數量是已知的,而且通常是有限的,儘管濃度通常要高得多。
此外,在許多國家/地區,工業情況受到監控,以確保符合既定參考值,這在非工業環境中是不會做的。 因此,在非工業環境中,偶爾使用某些產品可能會產生高濃度的一種或多種化合物,而沒有任何環境監測,也無法揭示已發生的接觸水平。 另一方面,工業活動中固有的風險是已知的或應該知道的,因此,減少或監測這些風險的措施已經到位。 受影響的工人被告知並有辦法降低風險和保護自己。 此外,工業工人通常是身體健康且身體狀況可以接受的成年人,而室內環境的人口通常呈現出更廣泛的健康狀況。 例如,辦公室的正常工作可能由身體受限的人或對過敏反應敏感的人完成,他們將無法在某些工業環境中工作。 這種推理的極端情況適用於將建築物用作家庭住宅。 最後,如上所述,TLV 與其他職業標準一樣,基於每天 40 小時、每週 168 小時的暴露時間。 如果一個人在一周的整個 16 小時內持續處於同一環境中或接觸某種物質,則這不到他或她暴露於某種物質的時間的四分之一。 此外,參考值基於包括每週暴露的研究,並考慮了每天 64 小時和周末 XNUMX 小時的非暴露時間(暴露之間),這使得很難對這些數據的強度。
大多數作者得出的結論是,為了使用室內空氣工業衛生標準,參考值必須包含非常大的誤差範圍。 因此,ASHRAE 標準 62-1989 建議對於那些沒有自己確定的參考值的化學污染物,其濃度為 ACGIH 為工業環境推薦的 TLV 值的十分之一。
關於生物污染物,不存在適用於工業環境或室內空間的評估技術標準,就像 ACGIH 的化學污染物 TLV 一樣。 這可能是由於生物污染物的性質造成的,它們表現出廣泛的特徵變化,因此很難建立針對任何給定情況的通用和驗證的評估標準。 這些特徵包括相關生物體的繁殖能力、同一微生物物種可能具有不同程度的致病性這一事實,或者溫度和濕度等環境因素的改變可能對其在任何給定環境中的存在產生影響這一事實。 儘管如此,儘管存在這些困難,ACGIH 的生物氣溶膠委員會還是製定了在室內環境中評估這些生物製劑的指南: 室內環境中生物氣溶膠評估指南 (1989)。 這些指南中推薦的標準方案設定了採樣系統和策略、分析程序、數據解釋和糾正措施建議。 當醫學或臨床信息表明存在加濕器發熱、過敏性肺炎或與生物污染物相關的過敏等疾病時,可以使用它們。 當需要取樣時可以應用這些指南,以記錄已經確定的生物氣溶膠來源的相對貢獻或驗證醫學假設。 應進行取樣以確認潛在來源,但不建議通過常規空氣取樣來檢測生物氣溶膠。
現有指南和標準
世界衛生組織 (WHO) 和國際建築研究理事會 (CIBC) 等不同的國際組織、ASHRAE 等私人組織以及美國和加拿大等國家/地區正在製定暴露指南和標準。 就其本身而言,歐盟 (EU) 通過歐洲議會提出了一項關於室內空間空氣質量的決議。 該決議規定歐盟委員會有必要盡快提出具體指令,其中包括:
許多化合物在一定濃度下會產生氣味和刺激性,根據目前的知識,這些濃度不會對建築物的居住者造成危險,但會被大量人察覺並因此而煩惱。 今天使用的參考值往往涵蓋這種可能性。
鑑於除非考慮校正因素,否則不建議使用職業衛生標準來控制室內空氣,因此在許多情況下,最好參考用作環境空氣質量指南或標準的參考值。 美國環境保護署 (EPA) 制定了環境空氣標準,旨在以足夠的安全邊際保護一般人群的健康(主要標準)甚至其福利(次要標準)免受可能產生的任何不利影響由於給定的污染物而被預測。 因此,這些參考值可用作為給定室內空間建立可接受的空氣質量標準的一般指南,ASHRAE-92 等一些標準將它們用作封閉建築物中空氣更新的質量標準。 表 1 顯示了二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧、鉛和顆粒物的參考值。
表 1. 美國環境保護署制定的空氣質量標準
平均濃度 |
|||
污染物 |
微克/立方米3 |
PPM |
曝光的時間範圍 |
二氧化硫 |
80a |
0.03 |
1 年(算術平均值) |
365a |
0.14 |
24小時內處理。c |
|
1,300b |
0.5 |
3小時內處理。c |
|
顆粒物 |
150A,B |
- |
24小時內處理。d |
50A,B |
- |
1年d (算術平均值) |
|
一氧化碳 |
10,000a |
9.0 |
8小時內處理。c |
40,000a |
35.0 |
1小時c |
|
臭氧 |
235A,B |
0.12 |
1小時 |
二氧化氮 |
100A,B |
0.053 |
1 年(算術平均值) |
領導 |
1.5A,B |
- |
3個月 |
a 初級標準。 b 二級標準。 c 每年不應超過一次的最大值。 d 以直徑≤10 μm 的顆粒測量。 資料來源:美國環境保護署. 全國中小學環境 空氣質量標準。 聯邦法規, 標題 40,第 50 部分(1990 年 XNUMX 月)。
就其本身而言,世衛組織製定了準則,旨在提供一個基線,以保護公眾健康免受空氣污染造成的不利影響,並將已知或懷疑對人類健康和福祉有害的空氣污染物消除或減少到最低限度(世衛組織1987)。 這些指南不區分它們所處理的暴露類型,因此它們涵蓋了由於室外空氣引起的暴露以及可能發生在室內空間中的暴露。 表 2 和表 3 顯示了 WHO(1987 年)提出的非致癌物質的數值,以及引起健康影響和引起感覺不適的物質之間的差異。
表 2. 空氣中某些物質的 WHO 準則值基於對人類健康的已知影響而不是癌症或氣味煩惱。a
污染物 |
指導值(時間- |
暴露時間 |
有機化合物 |
||
二硫化碳 |
100微克/立方米3 |
24小時內處理。 |
1,2-二氯乙烷 |
0.7微克/立方米3 |
24小時內處理。 |
甲醛 |
100微克/立方米3 |
30分鐘 |
二氯甲烷 |
3微克/立方米3 |
24小時內處理。 |
苯乙烯 |
800微克/立方米3 |
24小時內處理。 |
四氯乙烯 |
5微克/立方米3 |
24小時內處理。 |
甲苯 |
8微克/立方米3 |
24小時內處理。 |
三氯乙烯 |
1微克/立方米3 |
24小時內處理。 |
無機化合物 |
||
鎘 |
1-5 納克/米3 |
1年(農村地區) |
一氧化碳 |
100微克/立方米3 c |
15分鐘 |
硫化氫 |
150微克/立方米3 |
24小時內處理。 |
領導 |
0.5-1.0微克/立方米3 |
1年 |
錳 |
1微克/立方米3 |
1小時 |
水星 |
1微克/立方米3 b |
1小時 |
二氧化氮 |
400微克/立方米3 |
1小時 |
臭氧 |
150-200微克/立方米3 |
1小時 |
二氧化硫 |
500微克/立方米3 |
10分鐘 |
釩 |
1微克/立方米3 |
24小時內處理。 |
a 此表中的信息應與原始出版物中提供的基本原理結合使用。
b 該值僅指室內空氣。
c 暴露於該濃度不應超過指示的時間,並且不應在 8 小時內重複。 資料來源:世界衛生組織 1987 年。
表 3. 空氣中某些非致癌物質的 WHO 準則值,基於平均 30 分鐘的感官影響或煩擾反應
污染物 |
氣味閾值 |
||
發現 |
承認 |
指導值 |
|
碳 |
|
|
|
氫 |
|
|
|
苯乙烯 |
70微克/立方米3 |
210-280微克/立方米3 |
70微克/立方米3 |
四氯- |
|
|
|
甲苯 |
1 毫克/平方米3 |
10 毫克/平方米3 |
1 毫克/平方米3 |
b 在粘膠的製造過程中,它伴隨著硫化氫和硫化碳等其他有氣味的物質。 資料來源:世界衛生組織 1987 年。
對於致癌物質,EPA確立了以下概念 風險單位. 這些單位代表一個因素,用於計算人類受試者因終生暴露於空氣中濃度為 1 微克/立方米的致癌物質而患癌症的概率增加3. 這個概念適用於可能存在於室內空氣中的物質,例如砷、六價鉻和鎳等金屬; 苯、丙烯腈、多環芳烴等有機化合物; 或顆粒物,包括石棉。
以氡氣為例,表 20 顯示了不同組織的參考值和建議。 因此,當室內空氣濃度超過 4 pCi/l(150 Bq/m3),確定降低這些水平的時間框架。 歐盟根據國際輻射防護委員會 (ICRP) 工作組於 1987 年提交的一份報告,推薦氡氣的年平均濃度,區分現有建築和新建建築。 就其本身而言,世衛組織在提出建議時牢記氡的衰變產物暴露,表示為氡的平衡當量濃度 (EER),並考慮到患癌症的風險增加 0.7 x 10-4 和 2.1 x 10-4 對於 1 Bq/m 的終生暴露3 能效比。
表 4. 三個組織的氡參考值
文章結構 |
濃度 |
推薦 |
環境建議 |
4-20 pCi/升 |
以年為單位降低水平 |
歐洲聯盟 |
>400 貝可/米3 A,B >400 貝可/米3 a |
降低電平 降低電平 |
世界衛生 |
>100 貝可/米3 能源效率c |
降低電平 |
a 氡氣的年平均濃度。
b 相當於 20 mSv/年的劑量。
c 年平均。
最後,必須記住,一般而言,參考值是根據個別物質對健康的已知影響確定的。 雖然這在分析室內空氣的情況下通常可能代表艱鉅的工作,但它沒有考慮某些物質可能產生的協同效應。 這些包括,例如,揮發性有機化合物(VOC)。 一些作者提出了定義建築物居住者可能開始反應的揮發性有機化合物 (TVOC) 總濃度水平的可能性。 主要困難之一是,從分析的角度來看,TVOCs的定義還沒有得到令人滿意的解決。
在實踐中,室內空氣質量這個相對較新的領域未來參考值的建立會受到環境政策發展的影響。 這將取決於污染物影響知識的進步以及可以幫助我們確定這些值的分析技術的改進。
城市環境中的人們在工作和休閒時間進行久坐活動時,80% 到 90% 的時間都在室內度過。 (見圖 1)。
圖 1. 城市居民 80% 到 90% 的時間都在室內度過
這一事實導致在這些室內空間內創造出比氣候條件不斷變化的室外環境更舒適、更均勻的環境。 為了實現這一點,必須對這些空間內的空氣進行調節,在寒冷季節加熱,在炎熱季節冷卻。
為了使空調高效且具有成本效益,必須控制從外部進入建築物的空氣,而這些空氣預計不會具有所需的熱特性。 結果是越來越密閉的建築物和更嚴格的控制用於更新停滯室內空氣的環境空氣量。
1970 世紀 XNUMX 年代初的能源危機——以及由此產生的節能需求——代表了另一種事態,通常是導致用於更新和通風的環境空氣量急劇減少的原因。 當時通常做的是多次循環利用建築物內的空氣。 當然,這樣做是為了降低空調成本。 但其他事情開始發生:這些建築物的居住者的投訴、不適和/或健康問題的數量顯著增加。 這反過來又增加了因曠工造成的社會和經濟成本,並促使專家研究投訴的來源,直到那時,人們還認為這些投訴與污染無關。
解釋導致投訴出現的原因並不復雜:建築物越來越密封,用於通風的空氣量減少,更多的材料和產品用於建築物隔熱,化學產品的數量所使用的合成材料成倍增加並多樣化,個人對環境的控制逐漸喪失。 結果是室內環境越來越受到污染。
在大多數情況下,環境退化的建築物的居住者的反應是表達對環境各方面的抱怨和表現出臨床症狀。 最常聽到的症狀有以下幾類:粘膜刺激(眼睛、鼻子和喉嚨)、頭痛、呼吸急促、感冒、過敏等的發病率較高。
當需要確定引發這些抱怨的可能原因時,當人們試圖建立因果關係時,任務表面上的簡單性實際上讓位於非常複雜的情況。 在這種情況下,必須查看可能與投訴或出現的健康問題有關的所有因素(無論是環境因素還是其他因素)。
經過多年研究這個問題後得出的結論是,這些問題有多個根源。 例外情況是因果關係已明確確定的情況,例如軍團病爆發的情況,或因暴露於甲醛而引起的刺激或敏感性增加的問題。
這種現像被命名為 病態建築綜合症,並且被定義為影響建築物居住者的那些症狀,其中由於不適而引起的投訴比合理預期的要頻繁。
表 1 顯示了一些可能與室內空氣質量下降有關的污染物示例和最常見的排放源。
除了受化學和生物污染物影響的室內空氣質量外,病態建築綜合症還歸因於許多其他因素。 有些是物理的,例如熱量、噪音和照明; 有些是社會心理方面的,其中最主要的是工作組織方式、勞資關係、工作節奏和工作量。
表 1. 最常見的室內污染物及其來源
現場 |
排放源 |
污染物 |
戶外 |
固定來源 |
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工業用地、能源生產 |
二氧化硫、氮氧化物、臭氧、顆粒物、一氧化碳、有機化合物 |
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機動車 |
一氧化碳、鉛、氮氧化物 |
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泥 |
氡、微生物 |
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在室內 |
建築材料 |
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石材、混凝土 |
氡 |
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木材複合材料,單板 |
甲醛、有機物 |
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絕緣 |
甲醛、玻璃纖維 |
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阻燃劑 |
石棉 |
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畫 |
有機化合物,鉛 |
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設備和裝置 |
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供暖系統,廚房 |
一氧化碳和二氧化碳、氮氧化物、有機化合物、顆粒物 |
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影印機 |
臭氧 |
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通風系統 |
纖維、微生物 |
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住戶 |
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代謝活動 |
二氧化碳、水蒸氣、異味 |
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生物活性 |
微生物 |
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人類活動 |
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抽烟 |
一氧化碳、其他化合物、顆粒物 |
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空氣清新劑 |
碳氟化合物、異味 |
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清潔 |
有機化合物、氣味 |
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休閒、藝術活動 |
有機化合物、氣味 |
室內空氣在病態建築綜合症中起著非常重要的作用,因此在大多數情況下,控制其質量有助於糾正或幫助改善導致出現該綜合症的條件。 然而,應該記住,空氣質量並不是評估室內環境時應該考慮的唯一因素。
室內環境控制措施
經驗表明,室內環境中出現的大多數問題都是在建築物的設計和建造過程中做出決定的結果。 儘管這些問題可以在以後通過採取糾正措施來解決,但應該指出的是,在建築設計過程中預防和糾正缺陷更為有效且更具成本效益。
可能的污染源種類繁多,決定了可以採取多種糾正措施來控制它們。 建築物的設計可能涉及來自各個領域的專業人士,例如建築師、工程師、室內設計師等。 因此,在這個階段,重要的是要牢記有助於消除或盡量減少因空氣質量差而可能出現的未來問題的不同因素。 應考慮的因素是
選擇建築工地
空氣污染的來源可能靠近或遠離所選地點。 這種類型的污染主要包括燃燒產生的有機和無機氣體——無論是來自機動車輛、工業廠房還是現場附近的發電廠——以及各種來源的空氣懸浮顆粒物。
土壤中發現的污染包括來自掩埋的有機物和氡的氣態化合物。 這些污染物可以通過與土壤接觸的建築材料的裂縫或通過半滲透性材料的遷移滲透到建築物中。
當建築物的建造處於規劃階段時,應對不同的可能地點進行評估。 應選擇最佳地點,同時考慮以下事實和信息:
另一方面,必須使用各種特定技術來控製本地污染源,例如排水或清潔土壤、對土壤減壓或使用建築或景觀擋板。
建築設計
幾個世紀以來,建築的完整性一直是規劃和設計新建築時的基本要求。 為此,今天和過去一樣,一直在考慮材料承受濕度、溫度變化、空氣流動、輻射、化學和生物製劑的攻擊或自然災害造成的退化的能力。
事實上,在進行任何建築項目時都應考慮上述因素,這在當前情況下不是問題:此外,項目必須針對居住者的完整性和福祉做出正確的決定。 在項目的這個階段,必須對內部空間的設計、材料的選擇、可能成為潛在污染源的活動地點、建築物對外的開口、窗戶和通風系統。
建築開口
建築物設計期間的有效控制措施包括規劃這些開口的位置和方向,著眼於最大限度地減少可能從先前檢測到的污染源進入建築物的污染量。 應牢記以下注意事項:
Windows
近年來,1970 年代和 1980 年代的趨勢發生了逆轉,現在有一種趨勢是在新的建築項目中加入工作窗。 這帶來了幾個優勢。 其中之一是能夠在那些需要它的區域(希望數量很少)提供補充通風,假設通風系統在這些區域有傳感器以防止不平衡。 應該記住,打開窗戶的能力並不總能保證新鮮空氣進入建築物; 如果通風系統加壓,打開窗戶不會提供額外的通風。 其他優勢具有明顯的心理社會特徵,允許居住者對周圍環境進行一定程度的個人控制,並直接和視覺進入戶外。
防潮
控制的主要手段包括降低建築物地基的濕度,微生物,尤其是真菌,可以經常在建築物地基中傳播和生長。
對該區域進行除濕並對土壤加壓可以防止生物製劑的出現,還可以防止土壤中可能存在的化學污染物的滲透。
密封和控制最容易受空氣濕度影響的建築物封閉區域是另一項應考慮的措施,因為濕度會損壞用於覆蓋建築物的材料,結果這些材料可能成為微生物污染的來源.
室內空間規劃
在規劃階段了解建築物的用途或將在其中進行的活動非常重要。 最重要的是要知道哪些活動可能是污染源; 這些知識隨後可用於限制和控制這些潛在的污染源。 可能成為建築物內污染源的一些活動示例包括準備食物、印刷和圖形藝術、吸煙和使用複印機。
這些活動在特定地點的位置,與其他活動分開和隔離,應以盡可能減少建築物居住者受到影響的方式來決定。
建議為這些過程提供局部抽氣系統和/或具有特殊特性的一般通風系統。 這些措施中的第一項旨在控制排放源的污染物。 第二種適用於污染源較多、分佈在給定空間內或污染物極其危險的情況,應符合以下要求:所涉活動的標準,不應通過將空氣與建築物的一般通風氣流混合來重複使用任何空氣,並且應在需要時包括補充強制通風。 在這種情況下,應仔細規劃這些場所的空氣流動,以避免在相鄰空間之間轉移污染物——例如,通過在給定空間中產生負壓。
有時,控制是通過過濾或化學清潔空氣來消除或減少空氣中污染物的存在來實現的。 在使用這些控制技術時,應牢記污染物的物理和化學特性。 例如,過濾系統足以從空氣中去除顆粒物——只要過濾器的效率與被過濾顆粒的大小相匹配——但允許氣體和蒸汽通過。
消除污染源是控制室內空間污染最有效的方法。 一個很好的例子說明了這一點,即限制和禁止在工作場所吸煙。 在允許吸煙的地方,通常僅限於配備特殊通風系統的特殊區域。
材料的選擇
在試圖防止建築物內可能出現的污染問題時,應注意用於建築和裝飾的材料的特性、家具、將要進行的正常工作活動、建築物清潔和消毒的方式以及昆蟲和其他害蟲的控制方式。 還可以降低揮發性有機化合物 (VOC) 的水平,例如,通過僅考慮已知這些化合物排放率的材料和家具,並選擇那些水平最低的材料和家具。
今天,儘管一些實驗室和機構已經對此類排放進行了研究,但關於建築材料污染物排放率的可用信息卻很少; 此外,可用產品的數量眾多以及它們隨著時間的推移表現出的可變性進一步加劇了這種稀缺性。
儘管存在這種困難,一些生產商已經開始研究他們的產品,並且通常應消費者或建築專業人士的要求,將已完成的研究信息包括在內。 產品貼標籤的頻率越來越高 對環境安全, 無毒 等等。
然而,仍有許多問題需要克服。 這些問題的例子包括必要的分析在時間和金錢上的高成本; 用於分析樣品的方法缺乏標準; 由於缺乏對某些污染物對健康影響的了解,對結果的複雜解釋; 並且研究人員對於短時間排放的高排放材料是否優於長時間排放的低排放材料是否更可取,對此研究人員之間缺乏共識。
但事實是,未來幾年建築和裝飾材料市場的競爭將更加激烈,並將面臨更大的立法壓力。 這將導致某些產品被淘汰或被其他排放率較低的產品替代。 此類措施已經針對用於生產室內裝飾用絨頭織物的粘合劑採取,並進一步體現在塗料生產中消除危險化合物,例如汞和五氯苯酚。
在了解更多信息並且該領域的立法法規成熟之前,有關選擇最合適的材料和產品以在新建築物中使用或安裝的決定將留給專業人員。 這裡概述了一些可以幫助他們做出決定的考慮因素:
通風系統和室內氣候控制
在封閉空間中,通風是控制空氣質量的最重要方法之一。 這些空間的污染源非常多,這些污染物的特性千差萬別,在設計階段就幾乎不可能做到完全管理。 建築物的居住者——他們從事的活動和他們用於個人衛生的產品——所產生的污染就是一個很好的例子; 一般來說,這些污染源是設計者無法控制的。
因此,通風是通常用於稀釋和消除污染室內空間污染物的控制方法; 它可以用乾淨的室外空氣或方便淨化的循環空氣進行。
如果通風系統要作為一種適當的污染控制方法,在設計通風系統時需要考慮許多不同的點。 其中包括將要使用的外部空氣的質量; 某些污染物或其產生源的特殊要求; 通風系統本身的預防性維護,也應被視為可能的污染源; 以及建築物內的空氣分佈。
表 2 總結了在設計通風系統以維持優質室內環境時應考慮的要點。
在典型的通風/空調系統中,從室外吸入並與可變部分的循環空氣混合的空氣通過不同的空調系統,通常被過濾,根據季節加熱或冷卻並加濕或根據需要除濕。
表 2. 稀釋通風系統的基本要求
系統組成 |
需求 |
被外界空氣稀釋 |
應保證乘員每小時的最小空氣量。 |
目標應該是每小時至少更新一次內部空氣量。 |
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應根據污染源強度增加室外送風量。 |
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對於將要進行污染產生活動的空間,應保證向外直接抽取。 |
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進氣口位置 |
應避免將進氣口靠近已知污染源的羽流。 |
人們應該避免靠近死水和製冷塔散發的氣溶膠的區域。 |
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應防止任何動物進入,並應防止鳥類在取水口附近棲息或築巢。 |
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抽氣位置 |
抽氣口應盡可能遠離進氣口,並增加排氣口的高度。 |
排放口的方向應與進氣罩的方向相反。 |
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過濾清洗 |
應使用顆粒物的機械和電子過濾器。 |
應該安裝一套化學消除污染物的系統。 |
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微生物控制 |
應避免將任何多孔材料直接與氣流接觸,包括分配管道中的材料。 |
應避免在空調機組形成冷凝水的地方收集積水。 |
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應制定預防性維護計劃,並安排定期清潔加濕器和製冷塔。 |
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空氣分配 |
人們應該消除和防止任何死區(沒有通風的地方)和空氣分層的形成。 |
最好在居住者呼吸的地方混合空氣。 |
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根據在其中進行的活動,所有場所都應保持足夠的壓力。 |
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應控制空氣推進和提取系統以保持它們之間的平衡。 |
經過處理後,空氣通過管道分配到建築物的每個區域,並通過擴散格柵輸送。 然後,它在整個被佔用的空間中混合,交換熱量並更新室內空氣,最後通過回流管道將其從每個場所抽走。
用於稀釋和消除污染物的外部空氣量是許多研究和爭論的主題。 近年來,建議的室外空氣水平和公佈的通風標準發生了變化,在大多數情況下,室外空氣的使用量有所增加。 儘管如此,人們注意到這些建議不足以有效控制所有污染源。 這是因為既定標準是基於入住率而忽略了其他重要的污染源,例如建築中使用的材料、家具和從室外吸入的空氣質量。
因此,所需的通風量應基於三個基本考慮因素:您希望獲得的空氣質量、可用的室外空氣質量以及通風空間的總污染負荷。 這是 PO Fanger 教授及其團隊進行的研究的出發點 (Fanger 1988, 1989)。 這些研究旨在建立新的通風標準,以滿足空氣質量要求,並提供居住者感知的可接受的舒適度。
影響內部空間空氣質量的因素之一是可用的室外空氣質量。 外部污染源的特徵,如車輛交通和工業或農業活動,使它們超出了建築物的設計者、業主和居住者的控制範圍。 正是在這種情況下,環境主管部門必須承擔制定環境保護準則並確保其得到遵守的責任。 然而,有許多控制措施可以應用並且有助於減少和消除空氣污染。
如上所述,應特別注意進氣和排氣管道的位置和方向,以避免將污染物從建築物本身或其裝置(製冷塔、廚房和浴室通風口等)吸入。 ,以及附近的建築物。
當發現室外空氣或循環空氣受到污染時,建議的控制措施包括過濾和清潔。 去除顆粒物的最有效方法是使用靜電除塵器和機械保留過濾器。 後者越精確地校準到要消除的顆粒大小,就越有效。
使用能夠通過化學吸收和/或吸附消除氣體和蒸汽的系統是一種在非工業情況下很少使用的技術; 然而,通過使用空氣清新劑等方式掩蓋污染問題(尤其是氣味)的系統很常見。
其他清潔和改善空氣質量的技術包括使用離子發生器和臭氧發生器。 在清楚了解其真實特性和可能對健康造成的負面影響之前,謹慎使用這些系統以改善空氣質量是最佳策略。
一旦空氣經過處理和冷卻或加熱,它就會被輸送到室內空間。 空氣分佈是否可接受在很大程度上取決於擴散格柵的選擇、數量和位置。
鑑於對混合空氣應遵循的不同程序的有效性存在意見分歧,一些設計師已開始在某些情況下使用在地板或牆壁上輸送空氣的空氣分配系統作為擴散格柵的替代方案在天花板上。 在任何情況下,都應仔細規劃返回寄存器的位置,以避免空氣的進出短路,這會阻止空氣完全混合,如圖 3 所示。
圖 3. 室內空氣分配如何短路的示例
根據工作空間的分隔程度,空氣分配可能會出現各種不同的問題。 例如,在擴散格柵位於天花板上的開放式工作空間中,房間內的空氣可能不會完全混合。 當所使用的通風系統類型可以提供可變體積的空氣時,這個問題往往會變得更加複雜。 這些系統的分配管道配備有終端,可以根據從區域恆溫器接收到的數據修改供應到管道的空氣量。
當空氣以較低的速度流過大量這些終端時,就會出現困難——當不同區域的恆溫器達到所需溫度時會出現這種情況——並且推動空氣的風扇的功率會自動降低。 結果是通過系統的總空氣流量減少,在某些情況下甚至更少,甚至完全中斷了新的外部空氣的輸入。 在系統的進氣口放置控制外部空氣流量的傳感器可以確保始終保持最小的新空氣流量。
另一個經常出現的問題是由於工作空間中部分或全部分區的放置而導致氣流受阻。 有很多方法可以糾正這種情況。 一種方法是在分隔小隔間的面板的下端留出一個開放空間。 其他方式包括安裝輔助風扇和在地板上放置擴散格柵。 使用輔助感應風機盤管有助於混合空氣,並允許對給定空間的熱條件進行個性化控制。 在不影響空氣質量重要性的情況下 本身 以及控制它的方法,應該記住,舒適的室內環境是通過影響它的不同元素的平衡來實現的。 採取任何影響其中一個因素而不考慮其他因素的行動——甚至是積極行動——可能會影響它們之間的平衡,從而導致建築物居住者的新抱怨。 表 3 和表 4 顯示了其中一些旨在改善室內空氣質量的行動如何導致等式中的其他要素失效,因此調整工作環境可能會對室內空氣質量產生影響。
表 3. 室內空氣質量控制措施及其對室內環境的影響
行動 |
影響 |
熱環境 |
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增加新鮮空氣量 |
草稿增加 |
降低相對濕度以檢查微生物製劑 |
相對濕度不足 |
聲學環境 |
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間歇性供應室外空氣以節約能源 |
間歇性噪聲暴露 |
視覺環境 |
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減少熒光燈的使用以減少 |
照明效率降低 |
社會心理環境 |
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開放式辦公室 |
失去親密感和明確的工作空間 |
行動 |
影響 |
熱環境 |
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基於熱力的外部空氣供應 |
新鮮空氣量不足 |
加濕器的使用 |
潛在的微生物危害 |
聲學環境 |
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增加絕緣材料的使用 |
可能釋放的污染物 |
視覺環境 |
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完全基於人工照明的系統 |
不滿、植物死亡率、微生物製劑的生長 |
社會心理環境 |
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在工作區使用設備,例如復印機和打印機 |
污染程度增加 |
在設計階段確保建築物整體環境的質量在很大程度上取決於其管理,但最重要的是取決於對該建築物居住者的積極態度。 居住者是建築物所有者可以依賴的最佳傳感器,以衡量旨在提供優質室內環境的設施是否正常運行。
基於“老大哥”方法的控制系統做出所有調節室內環境(如照明、溫度、通風等)的決定,往往會對居住者的心理和社會福祉產生負面影響。 然後,居住者會發現他們創造滿足其需求的環境條件的能力減弱或受阻。 此外,這種類型的控制系統有時無法改變以滿足不同的環境要求,這些要求可能由於在給定空間中執行的活動的變化、在其中工作的人數或空間分配方式的變化而出現。
該解決方案可能包括為室內環境安裝一個集中控制系統,並由居住者進行本地控制。 這個想法在視覺環境領域非常常用,其中一般照明由更多局部照明補充,應該擴展到其他問題:一般和局部供暖和空調,一般和局部新鮮空氣供應等。
綜上所述,可以說,在每種情況下,應基於安全、健康和經濟考慮,通過集中控制的方式優化一部分環境條件,而不同的局部環境條件應由用戶進行優化。空間。 不同的用戶將有不同的需求,並對給定條件做出不同的反應。 不同部分之間的這種妥協無疑會帶來更大的滿足感、幸福感和生產力。
建築物內的空氣質量取決於一系列因素,包括室外空氣質量、通風/空調系統的設計、系統的工作和維護方式以及室內污染源。 一般而言,室內空間任何污染物的濃度水平將取決於污染物的產生與其消除速率之間的平衡。
至於污染物的產生,污染源也可能是外部的,也可能是內部的。 外部源包括工業燃燒過程、車輛交通、發電廠等造成的大氣污染; 在空氣被吸入建築物的進氣軸附近排放的污染物,例如來自製冷塔或其他建築物的排氣口的污染物; 受污染土壤的排放物,例如氡氣、汽油罐或殺蟲劑的洩漏。
在內部污染源中,值得一提的是與通風和空調系統本身相關的污染源(主要是此類系統任何部分的微生物污染)、用於建造和裝飾建築物的材料以及建築物的居住者建造。 室內污染的具體來源是煙草煙霧、實驗室、複印機、攝影實驗室和印刷機、健身房、美容院、廚房和自助餐廳、浴室、停車場和鍋爐房。 所有這些來源都應該有一個通用的通風系統,並且從這些區域抽取的空氣不應通過建築物進行循環。 當情況允許時,這些區域還應該有一個通過抽氣運行的局部通風系統。
評估室內空氣質量包括測量和評估建築物中可能存在的污染物等任務。 有幾個指標用於確定建築物內的空氣質量。 它們包括一氧化碳和二氧化碳的濃度、總揮發性有機化合物 (TVOC)、總懸浮顆粒 (TSP) 和通風率。 存在用於評估室內空間中發現的某些物質的各種標准或推薦目標值。 這些列在不同的標准或指南中,例如世界衛生組織(WHO)頒布的室內空氣質量指南,或美國供暖、製冷和空調工程師協會(ASHRAE)的標準。
然而,對於這些物質中的許多,沒有明確的標準。 目前推薦的行動方案是應用美國政府工業衛生學家會議 (ACGIH 1992) 提供的工業環境價值觀和標準。 然後按規定值的二分之一、十分之一或百分之一的數量級應用安全係數或修正係數。
控制室內空氣的方法可分為兩大類:控制污染源,或通過通風和空氣淨化策略控制環境。
污染源頭控制
可以通過多種方式控制污染源,包括:
環境控制
非工業建築的室內環境,通常污染源較多,而且具有分散性。 因此,最常用於糾正或防止室內污染問題的系統是一般通風或稀釋通風。 該方法包括移動和引導空氣流以捕獲、控制污染物並將其從源頭輸送到通風系統。 此外,一般通風還允許通過空調和再循環空氣控制室內環境的熱特性(參見本章其他地方的“一般通風和稀釋通風的目的和原則”)。
為了稀釋內部污染,只有在系統尺寸合適且不會導致系統其他部分通風不足或增加的體積不會妨礙適當的空調時,才建議增加外部空氣量. 為使通風系統盡可能有效,應在污染源安裝局部抽氣機; 混有污染的空氣不應回收; 住戶應靠近空氣擴散口,污染源應靠近抽氣口; 污染物應以最短路徑排出; 具有局部污染源的空間應保持相對於外部大氣壓力的負壓。
大多數通風不足似乎與室外空氣量不足有關。 然而,通風空氣分佈不當也會導致空氣質量問題。 例如,在天花板很高的房間裡,溫暖的(密度較低的)空氣從上面供應,空氣溫度可能會分層,通風將無法稀釋房間內的污染。 空氣擴散通風口和空氣回流口相對於乘員和污染源的佈置和位置是設計通風系統時需要特別注意的一個考慮因素。
空氣淨化技術
應該針對特定的、非常具體的污染物類型精確設計和選擇空氣淨化方法。 安裝後,定期維護將防止系統成為新的污染源。 以下是用於消除空氣中污染物的六種方法的說明。
過濾顆粒
過濾是去除懸浮液中液體或固體的有用方法,但應牢記它不能去除氣體或蒸汽。 過濾器可以通過阻塞、衝擊、攔截、擴散和靜電吸引來捕獲顆粒。 出於多種原因,室內空調系統的過濾是必要的。 一是防止可能導致其加熱或冷卻效率降低的污垢積聚。 系統也可能被某些顆粒(硫酸和氯化物)腐蝕。 過濾也是必要的,以防止由於風扇葉片上的沉積物導致通風系統失去平衡,以及由於傳感器堵塞而將錯誤信息提供給控制裝置。
室內空氣過濾系統受益於串聯放置至少兩個過濾器。 第一個是預過濾器或主過濾器,僅保留較大的顆粒。 該過濾器應經常更換,並會延長下一個過濾器的使用壽命。 二級過濾器比一級過濾器更有效,可以濾除真菌孢子、合成纖維和通常比初級過濾器收集的更細的灰塵。 這些過濾器應該足夠精細以消除刺激物和有毒顆粒。
過濾器的選擇基於其有效性、積塵能力、電荷損失和所需的空氣純度水平。 過濾器的有效性是根據 ASHRAE 52-76 和 Eurovent 4/5 標準(ASHRAE 1992;CEN 1979)測量的。 他們的能力 保留 測量保留的灰塵質量乘以過濾空氣的體積,用於表徵僅保留大顆粒的過濾器(低效和中效過濾器)。 為了測量其保留能力,將已知濃度和粒度的合成氣溶膠粉塵強制通過過濾器。 保留在過濾器中的部分通過重力法計算。
效率 過濾器的過濾效率是通過將保留的顆粒數乘以過濾後的空氣體積來表示的。 該值用於表徵過濾器也保留更細顆粒的值。 為了計算過濾器的效率,大氣氣溶膠流被迫通過它,其中包含直徑在 0.5 到 1 μm 之間的顆粒氣溶膠。 捕獲的顆粒量用不透光度計測量,該透光度計測量由沉積物引起的不透明度。
DOP 是用於表徵超高效微粒空氣 (HEPA) 過濾器的值。 過濾器的 DOP 是使用通過蒸發和冷凝鄰苯二甲酸二辛酯製成的氣溶膠計算的,它會產生直徑為 0.3 μm 的顆粒。 該方法基於鄰苯二甲酸二辛酯液滴的光散射特性:如果我們對濾光片進行該測試,則散射光的強度與該材料的表面濃度成正比,濾光片的穿透力可以通過相對強度來測量過濾氣溶膠前後的散射光。 對於獲得 HEPA 稱號的過濾器,根據該測試,它的效率必須高於 99.97%。
雖然它們之間存在直接關係,但三種方法的結果沒有直接可比性。 所有過濾器的效率都會隨著它們的堵塞而降低,然後它們就會成為氣味和污染的來源。 高效過濾器的使用壽命可以通過在高效過濾器前使用一個或多個較低等級的過濾器來大大延長。 表 1 顯示了根據 ASHRAE 52-76 針對直徑為 0.3 μm 的顆粒制定的標準,不同過濾器的初始、最終和平均產量。
表 1. 過濾器(根據 ASHRAE 標準 52-76)對直徑為 3 毫米的顆粒的有效性
過濾器說明 |
阿什萊 52-76 |
效率 (%) |
|||
塵點(%) |
逮捕率(%) |
初始 |
最後 |
中位數 |
|
Medium |
25-30 |
92 |
1 |
25 |
15 |
Medium |
40-45 |
96 |
5 |
55 |
34 |
高 |
60-65 |
97 |
19 |
70 |
50 |
高 |
80-85 |
98 |
50 |
86 |
68 |
高 |
90-95 |
99 |
75 |
99 |
87 |
95% 高效過濾器 |
- |
- |
95 |
99.5 |
99.1 |
99.97% 高效過濾器 |
- |
- |
99.97 |
99.7 |
99.97 |
靜電沉澱
該方法被證明可用於控制顆粒物。 這種設備的工作原理是電離粒子,然後在粒子被收集電極吸引並捕獲時將它們從氣流中消除。 當受污染的流出物通過施加在收集電極和放電電極之間的強電壓所產生的電場時,會發生電離。 電壓由直流發電機獲得。 集電極表面較大,通常帶正電,而放電電極由帶負電的電纜組成。
影響粒子電離的最重要因素是流出物的狀況、排放和粒子的特性(大小、濃度、電阻等)。 捕獲的有效性隨著濕度、顆粒的大小和密度的增加而增加,並隨著流出物粘度的增加而降低。
這些設備的主要優點是即使顆粒尺寸非常小,它們也能非常有效地收集固體和液體。 此外,這些系統可用於大體積和高溫。 壓力損失最小。 這些系統的缺點是初始成本高、空間要求大以及由於涉及非常高的電壓而帶來的安全風險,尤其是當它們用於工業應用時。
靜電除塵器的使用範圍很廣,從用於減少顆粒物排放的工業環境到用於改善室內空氣質量的家庭環境。 後者是在 10,000 至 15,000 伏電壓範圍內工作的較小設備。 他們通常有帶自動電壓調節器的系統,確保始終施加足夠的張力以產生電離,而不會在兩個電極之間引起放電。
產生負離子
這種方法用於消除懸浮在空氣中的顆粒,並且在一些作者看來,用於創造更健康的環境。 這種方法作為一種減少不適或疾病的方法的功效仍在研究中。
氣體吸附
該方法用於消除污染氣體和蒸汽,如甲醛、二氧化硫、臭氧、氮氧化物和有機蒸汽。 吸附是氣體分子被吸附劑固體捕獲的一種物理現象。 吸附劑由具有非常大表面積的多孔固體組成。 為了從空氣中清除這種污染物,需要讓它流過裝滿吸附劑的濾筒。 活性炭應用最廣泛; 它捕獲範圍廣泛的無機氣體和有機化合物。 脂肪族、氯化和芳香烴、酮、醇和酯是一些例子。
矽膠也是一種無機吸附劑,用於吸附胺類、水等極性較大的化合物。 還有其他由多孔聚合物製成的有機吸附劑。 重要的是要記住,所有吸附劑固體只吸附一定量的污染物,一旦飽和,就需要再生或更換。 另一種通過吸附劑固體捕獲的方法是使用活性氧化鋁和浸有特定反應物的碳的混合物。 例如,一些金屬氧化物可以捕獲汞蒸氣、硫化氫和乙烯。 必須記住,二氧化碳不會被吸附保留。
氣體吸收
通過吸收消除氣體和煙霧涉及一個系統,該系統通過使分子通過吸收劑溶液來固定分子,分子與吸收劑溶液發生化學反應。 這是一種非常有選擇性的方法,它使用特定於需要捕獲的污染物的試劑。
該試劑一般溶於水。 它也必須在用完之前更換或再生。 由於該系統基於將污染物從氣相轉移到液相,因此試劑的物理和化學性質非常重要。 它的溶解性和反應性尤為重要; 在從氣相到液相的轉變中發揮重要作用的其他方面是 pH 值、溫度和氣液接觸面積。 在污染物高度可溶的情況下,將其鼓泡通過溶液以將其固定到試劑上就足夠了。 在污染物不易溶解的情況下,必須採用的系統必須確保氣體和液體之間有更大的接觸面積。 表 2 給出了一些吸收劑的例子以及它們特別適用的污染物。
表 2. 用作各種污染物吸收劑的試劑
吸水性 |
污染物 |
二乙基羥胺 |
硫化氫 |
高錳酸鉀 |
惡臭氣體 |
鹽酸和硫酸 |
胺類 |
硫化鈉 |
醛類 |
氫氧化鈉 |
甲醛 |
臭氧化
這種改善室內空氣質量的方法是基於臭氧氣體的使用。 臭氧是通過紫外線輻射或放電從氧氣中產生的,用於消除散佈在空氣中的污染物。 這種氣體的強大氧化能力使其適合用作抗菌劑、除臭劑和消毒劑,並有助於消除有毒氣體和煙霧。 它還用於淨化一氧化碳濃度高的空間。 在工業環境中,它用於處理廚房、自助餐廳、食品和魚類加工廠、化工廠、殘餘污水處理廠、橡膠廠、製冷廠等的空氣。 在辦公空間,它與空調裝置一起使用,以改善室內空氣質量。
臭氧是一種具有特殊刺鼻氣味的藍色氣體。 在高濃度下,它對人類有毒甚至致命。 臭氧是由紫外線輻射或對氧氣的放電作用形成的。 應區分有意、意外和自然產生的臭氧。 臭氧在短期和長期接觸時都是一種劇毒和刺激性氣體。 由於它在體內的反應方式,沒有已知的沒有生物效應的水平。 這些數據在本文的化學品部分進行了更全面的討論 百科全書.
使用臭氧的工藝應在封閉空間內進行,或配備局部提取系統以捕獲源頭釋放的任何氣體。 臭氧氣瓶應存放在冷藏區,遠離任何還原劑、易燃材料或可能催化其分解的產品。 應該牢記的是,如果臭氧發生器在負壓下運行,並且在發生故障時有自動關閉裝置,洩漏的可能性就會降到最低。
使用臭氧的工藝的電氣設備應完全絕緣,並且應由有經驗的人員進行維護。 使用臭氧發生器時,導管和附屬設備應具有在檢測到洩漏時立即關閉臭氧發生器的裝置; 在通風、除濕或製冷功能失效的情況下; 當出現過壓或真空時(取決於系統); 或者當系統輸出過多或不足時。
安裝臭氧發生器時,應為其配備臭氧專用探測器。 嗅覺是不可信的,因為它會變得飽和。 可以用變成藍色的碘化鉀反應試紙檢測臭氧洩漏,但這不是一種特定的方法,因為該測試對大多數氧化劑呈陽性。 最好使用電化學電池、紫外光度法或化學發光法持續監測洩漏情況,選擇的檢測設備直接連接到報警系統,當達到特定濃度時報警系統就會動作。
當要通過對我們所說的整個場所進行通風來控制工地產生的污染物時 一般通風. 使用一般通風意味著接受這樣一個事實,即污染物會在一定程度上分佈在整個工作場所的空間中,因此可能會影響遠離污染源的工人。 因此,全面通風是一種與 局部提取. 局部提取旨在通過盡可能靠近源頭攔截污染物來消除污染物(參見本章其他部分的“室內空氣:控制和清潔方法”)。
任何一般通風系統的基本目標之一是控制體味。 這可以通過每分鐘供應不少於 0.45 立方米,m3/min,每位住戶的新空氣量。 經常吸煙或體力勞動時,所需通風量較大,可超過0.9m3/每人分鐘。
如果通風系統必須克服的唯一環境問題是剛剛描述的那些,那麼最好記住每個空間都通過所謂的“滲透”進行一定程度的“自然”空氣更新,這通過門窗發生,即使它們是關閉的,也可以通過其他穿牆部位發生。 空調手冊通常在這方面提供了充足的信息,但可以說,由於滲透而導致的通風水平至少在每小時 0.25 到 0.5 次更新之間。 工業場所通常每小時會經歷 0.5 到 3 次空氣更新。
當用於控制化學污染物時,一般通風必須僅限於污染物產生量不是很高、毒性相對適中以及工人不在污染源附近執行任務的情況。污染。 如果不遵守這些禁令,就很難獲得對工作環境的充分控制的認可,因為必須使用如此高的更新率,以至於高空氣速度可能會造成不適,而且維持高更新率的成本很高。 因此,不推薦使用一般通風來控制化學物質,除非溶劑的允許濃度超過百萬分之 100。
另一方面,當全面通風的目標是為了保持工作環境的熱特性以符合法律可接受的限製或技術建議(例如國際標準化組織 (ISO) 指南)時,此方法的限制較少。 因此,一般通風更常用於控制熱環境,而不是限制化學污染,但應清楚地認識到其作為局部抽取技術的補充的有用性。
雖然多年來的短語 一般通風 和 稀釋通風 被認為是同義詞,但由於新的一般通風策略,今天情況已不再如此: 置換通風. 儘管稀釋通風和置換通風符合我們上面概述的一般通風的定義,但它們在控制污染的策略上有很大不同。
稀釋通風 目標是將機械引入的空氣盡可能完全地與空間內已有的所有空氣混合,以便給定污染物的濃度在整個過程中盡可能均勻(或使溫度盡可能均勻)盡可能均勻,如果熱控制是期望的目標)。 為了實現這種均勻混合,空氣以相對較高的速度從天花板以氣流的形式註入,這些氣流會產生強烈的空氣循環。 結果是新空氣與空間內已有的空氣高度混合。
置換通風, 在其理想的概念化中,包括將空氣注入空間,使新空氣取代先前存在的空氣而不與之混合。 置換通風是通過將新空氣以低速注入靠近地板的空間,並抽取天花板附近的空氣來實現的。 使用置換通風來控制熱環境的優勢在於,它受益於由於溫度差異本身導致的密度變化所產生的空氣的自然運動。 儘管置換通風已經在工業環境中得到廣泛應用,但關於該主題的科學文獻仍然非常有限,因此對其有效性的評估仍然很困難。
稀釋通氣
稀釋通風系統的設計基於這樣的假設,即污染物的濃度在整個相關空間中是相同的。 這就是化學工程師通常稱為攪拌罐的模型。
如果您假設注入空間的空氣不含污染物,並且在初始時間空間內的濃度為零,則需要了解兩個事實才能計算所需的通風率:空間中產生的污染物的數量以及所尋求的環境濃度水平(假設在整個過程中都是相同的)。
在這些條件下,相應的計算得出以下等式:
哪裡
c(噸) = 污染物在某個時間點的濃度 t
a =污染物產生量(單位時間內的質量)
Q = 供應新空氣的速率(每單位時間的體積)
V = 相關空間的體積。
上式表明濃度在該值時會趨於穩定狀態 /Q,並且它的值越小,它就會越快 質量/電壓,通常稱為“每單位時間的續訂次數”。 雖然有時通風質量指標被認為實際上等於該值,但上述等式清楚地表明其影響僅限於控制 穩定速度 環境條件,但不是出現這種穩定狀態的濃度水平。 這將取決於 僅由 產生的污染物量(a), 以及通風率 (Q).
當給定空間的空氣受到污染但沒有產生新的污染物量時,一段時間內濃度降低的速度由以下表達式給出:
哪裡 Q 和 V 具有上述含義, t1 和 t2 分別是初始時間和最終時間 c1 和 c2 是初始濃度和最終濃度。
在初始濃度不為零 (Constance 1983; ACGIH 1992) 的情況下,可以找到用於計算的表達式,其中註入空間的空氣並非完全沒有污染物(因為要減少空氣中冬季部分的加熱成本例如,被回收利用),或者產生的污染物量隨時間變化的地方。
如果我們忽略過渡階段並假設已經達到穩定狀態,則該方程表明通風率相當於 空調LIM,其中 cLIM 是在給定空間中必須保持的濃度值。 該值將由法規或作為輔助規範由技術建議確定,例如美國政府工業衛生學家會議 (ACGIH) 的閾值限值 (TLV),建議通風率按以下公式計算
哪裡 a 和 cLIM 具有已經描述的含義並且 K 是安全係數。 的價值 K 必鬚根據給定空間中空氣混合物的功效、溶劑的毒性(較小的 cLIM 是,值越大 K 將是),以及工業衛生學家認為相關的任何其他情況。 ACGIH 除其他外,引用了過程的持續時間、操作週期和工人在污染物排放源方面的通常位置、這些源的數量及其在給定空間中的位置、季節性自然通風量的變化和通風設備功能功效的預期降低作為其他確定標準。
在任何情況下,使用上述公式需要對值的合理準確的了解 a 和 K 應該使用它,因此我們在這方面提出了一些建議。
產生的污染物的數量通常可以通過產生污染物的過程中消耗的某些材料的數量來估算。 因此,在溶劑的情況下,使用的量將很好地指示在環境中可以發現的最大量。
如上所述,值 K 應根據給定空間中空氣混合物的功效來確定。 因此,該值將更小,與在給定空間內的任何點找到相同污染物濃度的估計有多好成正比。 反過來,這將取決於空氣在通風空間內的分佈方式。
根據這些標準,最小值 K 當空氣以分佈式方式註入空間時(例如,通過使用增壓室),以及當空氣的注入和抽取位於給定空間的兩端時,應該使用。 另一方面,較高的價值 K 當間歇性供應空氣並在靠近新空氣入口的位置抽取空氣時,應使用這種方法(圖 1)。
圖 1. 有兩個送風口的室內空氣流通示意圖
應該注意的是,當空氣被注入給定空間時——尤其是在高速情況下——產生的氣流會對周圍的空氣產生相當大的拉力。 然後,這種空氣與水流混合併使其減速,同時產生可測量的湍流。 因此,這個過程會導致空間中已有的空氣與註入的新空氣強烈混合,從而產生內部氣流。 預測這些電流,即使是一般預測,也需要大量經驗(圖 2)。
圖 2. 進氣和排氣位置的建議 K 係數
為了避免工人因承受相對高速的氣流而導致的問題,空氣通常通過擴散格柵注入,這些格柵的設計方式有助於新空氣與已經存在的空氣快速混合空間。 通過這種方式,空氣高速移動的區域盡可能小。
剛剛描述的氣流效應不會在空氣逸出或通過門、窗、抽氣口或其他開口抽出的點附近產生。 空氣從各個方向到達抽氣格柵,因此即使距離它們相對較近,空氣運動也不容易被感知為氣流。
無論如何,在處理空氣分配時,重要的是要牢記工作站的便利性,盡可能讓新空氣在到達污染源之前到達工作人員。
當給定空間中存在重要的熱源時,空氣的運動將在很大程度上受對流的影響,對流是由於密度較大的冷空氣與較輕的暖空氣之間的密度差異造成的。 在這種空間中,氣流組織的設計者不能忘記這些熱源的存在,否則氣流的運動可能會與預測的大相徑庭。
另一方面,化學污染的存在不會以可測量的方式改變空氣的密度。 雖然在純淨狀態下,污染物的密度可能與空氣的密度非常不同(通常大得多),但考慮到工作場所實際存在的濃度,空氣和污染物的混合物的密度與空氣中的密度沒有顯著差異純淨空氣的密度。
此外,應該指出的是,在應用這種通風方式時最常犯的錯誤之一是只為空間提供抽氣機,而沒有預先考慮足夠的空氣攝入量。 在這些情況下,抽氣式通風機的效率會降低,因此實際抽氣率遠低於計劃。 結果是給定空間中污染物的環境濃度高於最初計算的濃度。
為了避免這個問題,應該考慮如何將空氣引入空間。 推薦的做法是使用吸入式通風機和抽氣式通風機。 通常,提取速率應大於注入速率,以便允許通過窗戶和其他開口滲透。 此外,宜使空間保持微負壓,以防止產生的污染物飄散到未被污染的區域。
排量通風
如上所述,通過置換通風,人們尋求最大限度地減少新空氣與給定空間中先前發現的空氣的混合,並嘗試將系統調整為稱為活塞流的模型。 這通常是通過在給定空間中以低速和低海拔引入空氣並在天花板附近抽出來實現的; 與稀釋通風相比,這有兩個優點。
首先,它可以降低空氣更新率,因為污染集中在空間的天花板附近,那裡沒有工人呼吸。 這 平均 給定空間中的濃度將高於 cLIM 我們之前提到過的值,但這並不意味著工人面臨更高的風險,因為在給定空間的佔用區域內,污染物的濃度將等於或低於 cLIM.
此外,當通風的目標是控制熱環境時,置換通風可以將比稀釋通風系統所需的暖空氣引入給定空間。 這是因為抽取的暖空氣的溫度比空間佔用區域的溫度高幾度。
置換通風的基本原理由 Sandberg 提出,他在 1980 世紀 1981 年代初期提出了一個通用理論,用於分析封閉空間中污染物濃度不均勻的情況。 這使我們能夠克服稀釋通風的理論局限性(假設在整個給定空間內濃度均勻),並為實際應用開闢了道路(Sandberg XNUMX)。
儘管置換通風在一些國家被廣泛使用,特別是在斯堪的納維亞半島,但很少有研究發表在實際安裝中比較不同方法的功效。 這無疑是因為在真實工廠中安裝兩種不同的通風系統存在實際困難,並且因為對這些類型的系統進行實驗分析需要使用示踪劑。 示踪是通過向通風氣流中添加示踪氣體,然後測量空間內不同點和抽取空氣中的氣體濃度來完成的。 這種檢查可以推斷空氣在空間內的分佈情況,然後比較不同通風系統的功效。
在實際現有裝置中進行的少數可用研究不是結論性的,除了關於採用置換通風的系統提供更好的空氣更新的事實。 然而,在這些研究中,人們往往對結果持保留態度,因為這些結果尚未通過對工作場所環境污染水平的測量得到證實。
進行非工業活動(辦公室、學校、住宅等)的建築物的主要功能之一是為居住者提供健康舒適的工作環境。 這種環境的質量在很大程度上取決於建築物的通風和氣候系統是否得到充分設計和維護以及是否正常運行。
因此,這些系統必須提供可接受的熱條件(溫度和濕度)和可接受的室內空氣質量。 換句話說,他們的目標應該是室外空氣與室內空氣的適當混合,並且應該採用能夠消除室內環境中發現的污染物的過濾和清潔系統。
自 XNUMX 世紀以來,人們就表達了清潔室外空氣對於室內空間健康所必需的觀點。 本傑明·富蘭克林認識到,如果通過打開窗戶讓房間自然通風,房間內的空氣會更健康。 提供大量室外空氣有助於降低結核病等疾病傳染風險的想法在 XNUMX 世紀流行起來。
1930 年代進行的研究表明,為了將人類生物性排泄物稀釋至不會因氣味引起不適的濃度,房間所需的新室外空氣量為每位住戶每小時 17 至 30 立方米。
在 62 年制定的第 1973 號標準中,美國供暖、製冷和空調工程師協會 (ASHRAE) 建議每個住戶每小時至少要吸入 34 立方米的室外空氣以控制氣味。 絕對最小值 8.5 m3/hr/occupant 建議防止二氧化碳超過 2,500 ppm,這是工業環境設定的暴露限值的一半。
同一個組織,在 90 年制定的第 1975 號標準中——在能源危機中——採用了上述絕對最小值,暫時擱置了更大的通風流量以稀釋煙草煙霧、生物廢氣等污染物的需要向前。
在其第 62 號標準 (1981) 中,ASHRAE 糾正了這一遺漏並將其建議確定為 34 m3/hr/occupant 對於允許吸煙的區域和 8.5 m3/hr/occupant 在禁止吸煙的區域。
ASHRAE 發布的最新標準,也是第 62 號 (1989),規定最小高度為 25.5 m3/hr/occupant 用於佔用的室內空間,與是否允許吸煙無關。 它還建議當進入建築物的空氣在呼吸區沒有充分混合或建築物中存在異常污染源時,增加該值。
1992 年,歐洲共同體委員會公佈了其 建築物通風要求指南. 與現有的通風標準建議相比,本指南未指定應為給定空間提供的通風流量; 相反,它提供的建議是根據所需的室內空氣質量計算得出的。
現有的通風標準規定了每位住戶應提供的固定通風量。 新指南中顯示的趨勢表明,單靠體積計算並不能保證每種環境的室內空氣質量都很好。 這是出於三個根本原因。
首先,他們假設居住者是唯一的污染源。 最近的研究表明,除了居住者之外,其他污染源也應被視為可能的污染源。 例子包括家具、室內裝潢和通風系統本身。 第二個原因是,無論輸送到建築物中的空氣質量如何,這些標準都推薦相同數量的外部空氣。 第三個原因是他們沒有明確定義給定空間所需的室內空氣質量。 因此,建議未來的通風標準應基於以下三個前提:為要通風的空間選擇定義的空氣質量類別、佔用空間的污染物總負荷和可用的室外空氣質量.
感知的空氣質量
室內空氣質量可以定義為滿足人類需求和要求的程度。 基本上,一個空間的居住者對他們呼吸的空氣有兩個要求:感覺他們呼吸的空氣是新鮮的,而不是污穢、陳舊或刺激性的; 並知道呼吸這種空氣可能對健康造成的不良影響可以忽略不計。
人們普遍認為空間中空氣的質量程度更多地取決於空氣的成分,而不是空氣對居住者的影響。 因此,評估空氣質量似乎很容易,假設通過了解其成分可以確定其質量。 這種評估空氣質量的方法在工業環境中很有效,我們可以在工業環境中找到涉及或源自生產過程的化合物,並且存在用於評估濃度的測量設備和參考標準。 但是,此方法不適用於非工業環境。 非工業環境是可以找到數千種化學物質的地方,但濃度非常低,有時比建議的接觸限值低一千倍; 逐一評估這些物質會導致對該空氣質量的錯誤評估,並且空氣很可能被判斷為高質量。 但是還有一個缺失的方面需要考慮,那就是缺乏關於這數千種物質對人類的綜合影響的知識,這可能是空氣被認為是骯髒、陳舊的原因或刺激性。
得出的結論是,用於工業衛生的傳統方法不適用於定義呼吸被評估空氣的人類所感知的質量程度。 化學分析的替代方法是使用人作為測量設備來量化空氣污染,並聘請評委小組進行評估。
人類通過兩種感官感知空氣質量:嗅覺,位於鼻腔,對數十萬種氣味物質敏感;化學感,位於鼻子和眼睛的粘膜,對氣味敏感空氣中存在類似數量的刺激性物質。 正是這兩種感官的綜合反應決定了空氣的感知方式,並使受試者能夠判斷其質量是否可以接受。
奧爾夫單位
一 OLF (來自拉丁語 = 嗅覺) 是一個標准人的空氣污染物(生物流出物)排放率。 一個標准人是指在辦公室或類似的非工業工作場所工作的普通成年人,他們久坐不動且熱舒適,使用衛生標准設備達到 0.7 浴/天。 選擇來自人類的污染來定義該術語 OLF 原因有二:一是人排出的生物臭味是眾所周知的,二是關於這種生物臭味引起不滿的數據很多。
任何其他污染源都可以表示為引起與正在評估的污染源相同數量的不滿意所需的標准人數 (olfs)。
圖 1 描繪了一條定義 olf 的曲線。 這條曲線顯示了一個標准人(1 olf)產生的污染在不同的通風率下是如何被感知的,並允許計算不滿意的人的比率——換句話說,那些在剛過後就會認為空氣質量不可接受的人他們進了房間。 該曲線基於不同的歐洲研究,其中 168 人判斷被 XNUMX 多人(包括男性和女性)污染的空氣質量被認為是標準的。 在北美和日本進行的類似研究顯示與歐洲數據高度相關。
圖 1. Olf 定義曲線
十元單位
空氣中污染的濃度取決於污染源及其因通風而稀釋。 感知到的空氣污染被定義為人類生物排泄物的濃度,它會引起與正在評估的污染空氣濃度相同的不適或不滿。 一 十元 (來自拉丁語 污染) 是一個標准人 (1 olf) 在未受污染空氣的通風率為 10 升/秒時造成的污染,因此我們可以寫
1 decipol = 0.1 olf/(升/秒)
圖 2 源自與上圖相同的數據,顯示了感知空氣質量之間的關係,以不滿意的個人百分比和分位數表示。
圖 2. 空氣感知質量之間的關係,以不滿意的個人百分比和分位數表示
為了從舒適的角度確定所需的通風率,選擇給定空間所需的空氣質量等級至關重要。 表 1 提出了三個質量類別或級別,它們來自圖 1 和圖 2。每個級別對應一定比例的不滿意的人。 一層或另一層的選擇主要取決於空間的用途和經濟考慮。
表 1. 室內空氣質量等級
感知空氣質量 |
|||
類別 |
不滿意的百分比 |
分波爾 |
所需通風率1 |
A |
10 |
0.6 |
16 |
B |
20 |
1.4 |
7 |
C |
30 |
2.5 |
4 |
1 假設室外空氣乾淨,通風系統的效率等於一。
資料來源:CEC 1992。
如上所述,數據是評委們進行的實驗的結果,但重要的是要記住,空氣中發現的一些可能危險的物質(致癌化合物、微生物和放射性物質,對於例如)不能被感官識別,並且其他污染物的感官影響與其毒性沒有定量關係。
污染源
如前所述,當今通風標準的缺點之一是它們僅將居住者視為污染源,而人們認識到未來的標準應該考慮所有可能的污染源。 除了居住者及其活動(包括他們可能吸煙的可能性)之外,還有其他污染源對空氣污染有重大貢獻。 示例包括家具、室內裝潢和地毯、建築材料、用於裝飾的產品、清潔產品和通風系統本身。
決定給定空間中空氣污染負荷的是所有這些污染源的組合。 這種負荷可以表示為化學污染或用 olfs 表示的感官污染。 後者綜合了人類感知到的幾種化學物質的作用。
化學負荷
由給定材料發出的污染可以表示為每種化學物質的排放率。 化學污染總負荷按所有污染源相加計算,單位為微克每秒(μg/s)。
實際上,可能很難計算污染負荷,因為通常很少有關於許多常用材料排放率的數據。
感覺負荷
感官感知的污染負荷是由那些對感知空氣質量有影響的污染源造成的。 這種感覺負荷的給定值可以通過將給定空間中存在的不同污染源的所有 olfs 相加來計算。 與之前的案例一樣,關於每平方米 olfs (olfs/m2) 的許多材料。 因此,事實證明,估計整個建築物(包括居住者、家具和通風系統)的感官負荷更為實用。
表 2 顯示了建築物的居住者在進行不同類型的活動時所產生的污染負荷,作為吸煙者和不吸煙者的比例,以及各種化合物的產生,如二氧化碳 (CO2)、一氧化碳 (CO) 和水蒸氣。 表 3 顯示了不同類型空間的典型入住率的一些示例。 最後,能夠 4 反映了在不同建築物中發現的感官負荷(以每平方米 olfs 為單位)的結果。
表 2. 建築物居住者造成的污染
感官負荷 olf/occupant |
CO2 |
CO3 |
水蒸氣4 |
|
久坐,1-1.2 見面1 |
||||
0% 吸煙者 |
2 |
19 |
50 |
|
20% 吸煙者2 |
2 |
19 |
11x10-3 |
50 |
40% 吸煙者2 |
3 |
19 |
21x10-3 |
50 |
100% 吸煙者2 |
6 |
19 |
53x10-3 |
50 |
體力消耗 |
||||
低,3 滿足 |
4 |
50 |
200 |
|
中等,6 個滿足 |
10 |
100 |
430 |
|
高(運動), |
20 |
170 |
750 |
|
兒童 |
||||
托兒所 |
1.2 |
18 |
90 |
|
學校 |
1.3 |
19 |
50 |
1 1 met 是久坐不動的人在休息時的代謝率(1 met = 58 W/m2 皮膚表面)。
2 每個吸煙者平均消費 1.2 支香煙/小時。 平均排放率,每支香煙 44 毫升二氧化碳。
3 來自煙草煙霧。
4 適用於接近熱中性的人群。
資料來源:CEC 1992。
建造 |
人/米2 |
办公室内 |
0.07 |
會議室 |
0.5 |
劇院、其他大型聚集場所 |
1.5 |
學校(教室) |
0.5 |
托兒所 |
0.5 |
住宅 |
0.05 |
資料來源:CEC 1992。
感覺負荷—olf/m2 |
||
中等 |
信號間隔 |
|
办公室内1 |
0.3 |
0.02-0.95 |
學校(教室)2 |
0.3 |
0.12-0.54 |
兒童保育設施3 |
0.4 |
0.20-0.74 |
電影院4 |
0.5 |
0.13-1.32 |
低污染建築5 |
0.05-0.1 |
1 在 24 個機械通風辦公室獲得的數據。
2 在 6 所機械通風學校獲得的數據。
3 在 9 個機械通風的兒童保育中心獲得的數據。
4 在 5 個機械通風的劇院中獲得的數據。
5 新建築應達到的目標。
資料來源:CEC 1992。
室外空氣質量
另一個前提是可用室外空氣的質量,它完善了創建未來通風標準所需的輸入。 某些物質的建議暴露值,包括內部和外部空間,出現在出版物中 歐洲空氣質量指南 世界衛生組織 (1987)。
表 5 顯示了可感知的室外空氣質量水平,以及在室外發現的幾種典型化學污染物的濃度。
表 5. 室外空氣質量等級
感知 |
環境污染物2 |
||||
德西波爾 |
CO2 (毫克/米3) |
一氧化碳(毫克/立方米3) |
沒有2 (毫克/米3) |
SO2 (毫克/米3) |
|
在海邊,在山上 |
0 |
680 |
0-0.2 |
2 |
1 |
城市,高品質 |
0.1 |
700 |
1-2 |
5-20 |
5-20 |
城市,低質量 |
> 0.5 |
700-800 |
4-6 |
50-80 |
50-100 |
1 感知空氣質量的值是每日平均值。
2 污染物的值對應於年平均濃度。
資料來源:CEC 1992。
應該記住,在許多情況下,室外空氣質量可能比表中或 WHO 指南中指示的水平更差。 在這種情況下,空氣在被輸送到佔用空間之前需要進行清潔。
通風系統的效率
影響給定空間通風要求計算的另一個重要因素是通風效率(Ev), 定義為抽取空氣中污染物濃度 (Ce) 和呼吸區的濃度 (Cb).
Ev = C.e/Cb
通風效率取決於空氣的分佈和給定空間中污染源的位置。 如果空氣與污染物完全混合,則通風效率等於XNUMX; 如果呼吸區的空氣質量比抽取的空氣質量好,則效率大於 XNUMX,並且可以通過較低的通風率獲得所需的空氣質量。 另一方面,如果通風效率小於 XNUMX,或者換句話說,如果呼吸區的空氣質量不如抽取的空氣質量,則需要更大的通風率。
在計算通風效率時,將空間劃分為兩個區域很有用,一個區域輸送空氣,另一個區域包括房間的其餘部分。 對於按混合原理工作的通風系統,輸送空氣的區域通常位於呼吸區上方,當混合充分到兩個區域合二為一時,達到最佳條件。 對於按置換原理工作的通風系統,空氣是在有人的區域供應的,抽氣區通常在頭頂; 當兩個區域之間的混合最少時,這里達到了最佳條件。
因此,通風效率是供氣和抽氣元件的位置和特性以及污染源的位置和特性的函數。 此外,它還是溫度和供氣量的函數。 可以通過數值模擬或測量來計算通風系統的效率。 當數據不可用時,圖 3 中的值可用於不同的通風系統。 這些參考值考慮了空氣分佈的影響,但沒有考慮污染源的位置,而是假設它們在整個通風空間內均勻分佈。
圖 3 不同通風原理下呼吸區通風效果
計算通風要求
圖 4 顯示了用於從舒適度和保護健康的角度計算通風要求的方程式。
圖 4. 計算通風要求的公式
舒適的通風要求
計算舒適度要求的第一步是確定人們希望為通風空間獲得的室內空氣質量水平(見表 1),並估計可用的室外空氣質量(見表 5)。
下一步包括估計感官負荷,使用表 8、9 和 10 根據居住者及其活動、建築物類型和按平方米表面積的佔用水平選擇負荷。 通過將所有數據相加獲得總值。
根據通風系統的工作原理並使用圖 9,可以估算通風效率。 應用圖 1 中的等式 (9) 將得出所需通風量的值。
衛生防護的通風要求
一種與上述類似的程序,但使用圖 2 中的等式 (3),將提供預防健康問題所需的通風流量值。 要計算此值,有必要確定建議控制的一種物質或一組關鍵化學物質,並估計它們在空氣中的濃度; 考慮到污染物的影響和您希望保護的居住者(例如兒童或老人)的敏感性,還必須考慮到不同的評估標準。
不幸的是,由於缺乏有關進入計算的某些變量的信息,例如污染物排放率(G)、室內空間評價標準(Cv) 和別的。
在現場進行的研究表明,在需要通風以達到舒適條件的空間中,化學物質的濃度很低。 然而,這些空間可能包含危險的污染源。 在這些情況下,最好的策略是消除、替代或控制污染源,而不是通過全面通風來稀釋污染物。
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