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存在「室內」空氣中的東西:論室內空氣品質的重要性

美國最大的學校系統紐約市公立學校於 9 月 13 日星期一重新開放。為了支持這次重新開放,學校實施了大量緩解疫情措施。在 12 種不同的緩解措施,其中通風換氣排在第 7 位。各個學校採用的通風策略各不相同,包括在空調系統中使用自然通風、機械通風或多種方式的全室運行通風。此外,學校並採取所謂的「額外預防措施」, 即紐約市的每間教室都配備了兩台空氣清淨機。這些努力都集中在增加教室和學校的空氣流通和通風,以達到或超過 CDC 的指引。


紐約市公立學校採用的這些緩解 COVID-19 的做法,反應了人們越來越關注共享室內空間的空氣品質,而密切關注空氣品質和通風可以解決 COVID-19 和其他病毒性疾病傳播的關鍵感染途徑之一:透過空氣傳播方式。許多公共衛生專家表示,加大力度改善學校和工作場所等常見環境中的空氣品質是阻止 COVID-19 和流感等其他常見疾病傳播的重要措施。


室內空氣品質 ( IAQ ) 和通風的基本原理


美國環境保護署 ( EPA ) 將室內空氣品質或 IAQ 定義為「建築物和結構內部與居住者的健康和舒適度有關的空氣品質」。美國EPA 解釋說 IAQ 問題源於三個原因:

  • 室內污染源釋放出氣體或顆粒到空氣中

  • 通風不足,無法將充足的室外空氣帶到室內進行稀釋

  • 高溫和高濕度會增加污染物濃度


了解和控制室內空氣品質問題的原因有助於減少室內空氣污染物對健康的直接和長期影響,這些影響可能在暴露後不久甚至數年後才會出現。美國暖通空調工程師協會 ( ASHRAE ) 在他們的室內空氣品質指南中詳細說明了為什麼室內空氣品質很重要但卻經常被忽視。 ASHRAE 指南解釋說:「室內空氣品質會影響住戶的健康、舒適度和生產力,在某些情況下甚至會影響建築的可用性,所有這些都會對建築業主和住戶產生重大的經濟影響。」


然而,儘管室內空氣品質要求應是完整建築規範的一部分,但這些標準要求通常以最低限度的符合性來得到滿足,要注意的是室內空氣品質有時可能是主觀的。


ASHRAE 警告:「關於非工業環境中特定污染物和污染物混合物對健康和舒適性影響了解有限,再加上人類主觀認知的變化,因此無法發展出一個單一的 IAQ 指標來代表建築物總體 IAQ 狀況。」,為了克服此問題,ASHRAE 建議嚴格遵守相關技術指引以及以運用適合的技術並且正確執行以達到或超過有關建築物的室內空氣品質標準。


USEPA 強調有效通風,或將室外空氣引入室內,是確保室內空氣品質的關鍵方法。通風可以通過滲透、自然通風和機械通風進行,前兩種方法(滲透和自然通風)是由室內外氣溫差異引起的空氣流動所引起。當室外空氣通過接縫、牆壁、地板、天花板和門窗周圍空間的裂縫等開口進入室內空間時,就會發生滲透。相比之下,自然通風是藉由打開門窗使得空氣流動。


第三種方法,機械通風,依靠風扇和管道等設備去除室內空氣並將室外空氣經過過濾或調適後再分配到建築物各空間中。室外空氣替換室內空氣的速率即所謂的空氣交換率或每小時換氣量 ( ACH )。


病原體在空氣的傳播和室內空氣品質


作為一種藉由空氣傳播的病原體,COVID-19 將室內空氣品質帶到了環境健康對話的前沿。基於人類每分鐘呼吸約 8 至 10 升空氣,因此體內的病原體的確會經由空氣傳播。當吸入和呼氣發生在與其他居住者共享的室內空間時,我們將不斷地吸入彼此的肺部分泌物。這些肺部分泌物包括來自肺部深處的稱為氣膠的小液滴或顆粒。氣膠像霧化器噴出的液體一樣懸浮在空氣中,由於這些飛沫來自呼吸道深處,它們通常攜帶的病毒最多。此外,它們的小尺寸使它們能夠更長時間地懸浮在空氣中,並在吸氣時深入周圍人的肺部。


英國利茲大學 IAQ 研究員 Catherine Noakes 向 The Atlantic 解釋了為什麼氣膠的這些特性使它們在病毒傳播的背景下特別具有威脅性。她評論說:「我們希望感覺自己處於控制之中。」如果有東西是通過你被污染的手接觸你的臉而傳播,這樣方式是你可以控制的,但如果某些東西是通過呼吸同樣的空氣傳播的,那對個人來說就非常非常難以管理了。哈佛健康建築專家 艾倫,詳細闡述了氣膠污染如何對室內構成威脅,雖然很難確定哪種污染水平會帶來最大的感染風險,但暴露感染風險和濃度和時間有關。


在討論疾病的空氣傳播時,另一個複雜的因素是關於顆粒大小和什麼是「氣膠」的長期爭論。在 2021 年 4 月的《 英國醫學雜誌 》( BMJ ) 社論中,一組研究人員解釋說:「這種混亂源於上個世紀引入的傳統術語。這在液滴、空氣傳播和液滴核傳輸之間造成了定義不清的劃分,導致對這些粒子的物理行為產生誤解。儘管存在這些爭論,但作者建議應更新氣膠的定義以使其更具包容性。他們認為:「如果你能吸入顆粒,無論它們的大小或名稱,你就是在吸入氣膠。」


因為控制空氣傳播觀念認知的困難使得 COVID-19 大流行和其他季節性病毒(如流感)的緩解變得極具挑戰的原因之一。在當前 COVID-19 大流行的背景下,BMJ 的合著者認為冠狀病毒的一個關鍵要點,應該是要更關注室內空氣品質。


他們指出:「如果我們接受室內環境中的某人在距離原始來源超過 2 m 時因吸入夠多的病毒而導致感染,即使原始來源已經離開,那麼空氣置換或空氣淨化機制就變得更加重要。」 這意味著我們必須打開窗戶或安裝或升級空調清淨系統。2021 年 5 月,39 位公共衛生、室內空氣品質和工程研究人員和專家在《科學》雜誌上發表了一篇社論,倡導我們對室內空氣品質會關係到呼吸道感染傳播的看法進行「思考轉向」。作者們一致指出空氣傳播的病原體和呼吸道感染,無論是季節性流感還是 COVID-19,在建築設計和運營方面與空氣有關的法規、標準都相當薄弱。他們強調必須要承認病毒透過空氣傳播影響的重要性,見諸 COVID-19 感染的社區爆發案件,通常就是在更遠的距離透過吸入空氣傳播的病毒而發生,與感染者共享的室內空間中充滿顆粒,這種空氣傳播可能是眾多呼吸道感染的主要傳播方式。


最終,作者得出的結論是,雖然病原體的空氣傳播不會停止發生,但我們可以通過投入資源來改善通風和符合 IAQ 標準來大幅改進建築物的營運管理方式。他們斷言:「在 21 世紀,我們需要開始建立基本功,以確保我們建築物中的空氣清潔,病原體數量大大減少,從而有助於建築物居住者的健康,正如我們對從建築物中流出的水所期望的那樣。」一個具有啟發性和洞察力的問題是:如果我們用同樣嚴格的飲水清潔標準應用於空氣清潔,會發生什麼結果?


為何室內空氣品質將持續被關注及重要


加強執行建築物內的室內空氣品質標準,對於因應和管理持續的病毒和環境的風險至關重要。最近為 The Atlantic 撰寫的一篇文章中,前 FDA 專員 Scott Gottlieb 寫道,我們要完全消除 COVID-19 將在政治上既不現實,又在生物學上不可能,因為該病毒現在在全球範圍內廣泛傳播,無法根除。相反的將與在我們之間廣泛傳播的其他各種冠狀病毒株並存。 Gottlieb 預測,當流感與其他持續存在的病毒威脅相結合時,「對公共健康和經濟生產力的危害將太大,社會無法對此置之不理。」雙重病毒威脅將迫使人們採取更好的防禦措施。我們將別無選擇。Gottlieb 建議,這些「更好的防禦」將包括認知道針對通風技術需要不斷的發展。


他指出,建築物也將進行翻新整修以改善氣流和過濾效果,以減少氣膠的傳播。現代建築被嚴密密封著,有時是為了使它們更綠色環保。現在它們應該「變藍」,透過增加醫院級空氣處理和過濾系統來改善氣流和室內空氣品質。


透過更好的通風方式使得建築物「變藍」,是前面提到的科學社論的 39 位合著者所設想的未來的一部分。他們認為,「變藍」需要重新定義,這樣通風升級就不會被視為過高的成本,而是對我們無法再推遲的未來投資。合著者預測,「感染的經濟成本可能是巨大的,可能會超過控制感染的初始基礎設施成本。」為了強調這一點,他們引用了與廣泛病毒傳播相關的成本說明如下:「保守估計,COVID-19 造成的全球每月危害為 1 萬億美元,但常見呼吸道感染也帶來了巨額成本。僅在美國,每年流感的成本(直接和間接)就為 112 億美元;對於流感以外的呼吸道感染,每年的成本為 400 億美元。」


隨著 COVID-19 和其他空氣傳播疾病的存在,我們有機會從當前大流行的挑戰中吸取教訓,以期能在未來保護空氣品質和室內空間的居住者。由於現在氣膠傳播被廣泛認為是 COVID-19 傳播的主要方式,因此通風的重要性增加了。不幸的是,大多數非醫療環境的通風系統每小時換氣量設計不足,已非能因應用來控制空氣傳播感染。因此透過將室外空氣的稀釋能力與UV紫外線應用技術相結合,我們都可以更輕鬆地呼吸,並期待未來更安全的室內環境。


( From R-Zero company, 9/22/2021 )


Dr. J 評論:


室內空氣品質由於難以感受的特性,使得長久來雖然不良的空氣會影響我們的健康,但卻也容易被大眾所忽視,至今肺癌仍是我國癌症致死率排名第一,顯見我們離 IAQ 的意識覺醒及改善仍有很長的路要走,COVID-19 病毒主要會透過空氣傳播的科學事實也一直受到忽略,至今全世界疫情仍無緩解跡象,忽視病毒透過氣膠傳播的感染途徑可能也是大流行的重要原因之一。


我們一天中有 80%以上的時間待在室內,怎麼能不重視朝夕相處最多時間的室內空氣品質呢,當我們會因為良好的水質而買淨水器,卻不曾想過為了良好的室內空氣品質而裝設適當的空氣淨化設備,這近兩年來讓我們重新審思室內空氣品質的重要,惟有現在開始將我們的建築物武裝起空氣品質除菌清淨系統,超前佈署防疫健康建築,才能因應未來每年的流感及更新一代的病毒侵襲,建築物終究應該要成為我們躲避新疫情的最後堡壘。

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