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室內空氣中充滿了流感和 COVID 病毒。 各國會清淨它嗎?

當前的大流行病使人們關注室內空氣健康的重要性,並可能促使我們呼吸的空氣得到持久改善。

7 月份,比利時的酒吧可能是最健康的飲酒場所之一。屆時將有一項新法律生效,要求公共場所達到空氣品質目標並顯示二氧化碳濃度的即時監測值, 以代表輸送了多少清潔空氣。直到 2025 年,比利時的消費者將獲得更多訊息,屆時健身房、餐廳和室內工作場所都必須顯示通過認證系統給出的空氣品質等級。如果未來發生大流行,比利時的評級系統可以確定場地是否關閉。

該法律於 2022 年 7 月頒布,是各國在 COVID-19 大流行之後採取的一系列舉措中最大膽的一項,目的在使室內空間更安全,以應對 SARS-CoV-2 等病毒引起的傳染病和流感。

2022 年 3 月,美國政府發起了“建築物清潔空氣挑戰”,以刺激建築業主和營運商改善通風和室內空氣品質。去年 10 月,加利福尼亞州通過了一項法律,要求所有校舍提供清潔的室內空氣。 12 月,白宮宣布所有聯邦建築—總共約 1,500 棟, 將必須滿足最低空氣安全的要求。同樣在 12 月,美國一個建築行業機構-供暖、製冷和空調工程師協會 (ASHRAE),其宣佈將制定標準,以在2023 年 6 月前將感染風險考慮在內的建築通風規範建議, 希望通過美國和其他地方的主管當局採納為法律。

去年 6 月,英國知名的工程機構發布了一份受政府委託的報告,該報告呼籲制定可執行的清潔空氣法規,以確保建築物在其整個生命週期內的空氣安全。其他國家也在採取措施, 比如在教室裏安裝空氣品質監測儀。

大流行可能為我們在室內呼吸的空氣帶來持久改善的前景, 將令室內空氣品質專家感到鼓舞。導致 COVID-19 的 SARS-CoV-2 病毒主要在室內空間傳播,就如同導致水痘、麻疹、肺結核和季節性流感等其他傳染病的病原體也是如此。

澳大利亞布里斯班昆士蘭科技大學的氣膠科學家 Lidia Morawska 說:“歷史上從未有過如此多的關於室內空氣品質的行動。”

但巨大的挑戰擺在面前,特別是對於現有的學校、辦公室和其他公共場所而言。 該領域的專家說,用技術改善它們以提供足夠水平的清潔空氣將是一項巨大且昂貴的任務。但是,他們認為,這樣的投資收益將能超過付出去的成本。 據估計,大流行和季節性流感爆發平均每年給英國造成 230 億英鎊(270 億美元)的損失,而透過改善建築物中的通風可以使該國在 60 年內節省 1740 億英鎊。

使室內空間免受感染還可以減少接觸污染物,例如野火煙霧和烹飪產生的細顆粒物、從家具中逸散出的揮發性有機化合物,以及引起過敏的黴菌和花粉。但它也可能會增加能源成本並導致溫室氣體排放。

研究人員仍在努力確定如何為室內空間做最好的通風以防止病毒傳播感染,以及那些替代技術可以取代或增強機械通風系統。但許多人表示,已經有足夠多的知識開始要求更安全的室內空間。

這是一場與時間的賽跑。隨著對 COVID-19 的擔憂減弱,專家們想知道在下一次空氣傳播傳染病大爆發之前,各國將能取得多大進展。


減少感染

當 COVID-19 在 2020 年初達到大流行狀態時,衛生官員並沒有過多關注室內空氣的風險。 最初,世界衛生組織 (WHO) 忽視了空氣傳播的作用,而是錯誤地關注了通過受污染表面的傳播。 但是,即使公共衛生當局開始推薦更好的通風作為預防感染的方法,他們也只提供了模糊的指導。當局告訴人們打開窗戶,使用機械通風系統儘可能地吸入較多的室外空氣,但並沒有給出具體數字。

哈佛大學公共衛生學院的建築衛生學家約瑟夫·艾倫說,這樣的建議造成了混亂。“你不能告訴人們多吸入室外空氣而不回答應該要吸多少”。艾倫是最早對人們應該追求的通風量進行評估的人之一。 2020 年 6 月,他和他的同事建議希望在封鎖後重新開學的學校的教室每小時應有4 到 6 次換氣。 這相當於每人每秒 10-14 升的通風率。 然而,大多數學校的通風率都遠低於此。例如,對加利福尼亞教室的一項研究發現,大多數教室都達不到應有的通風換氣次數。世界衛生組織於 2021 年 3 月發佈了指南,建議在醫療機構外每人的通風率為 10 升/秒。

從理論上來說,這場大流行提供了一個絕佳的機會來收集真實世界所發生的數據,以了解低通風率是否與疫情爆發有關,並測試不同的通風率以查看那些導致感染率降低。但衛生官員在調查 COVID-19 的大爆發時很少考慮通風的因素。 香港大學機械工程師 Yuguo Li 估計,只有不到 10 項調查測量了疫情爆發場所的通風率,因為空氣傳播並未引起人們的注意。

相反的,研究人員試圖透過觀察性的研究而獲得線索。 Morawska 參與了一項調查意大利馬爾凱地區 10,000 所學校教室的調查。在2021 年底的前 4 個月期間, 當有每人每秒 1.4-14 升機械通風的 316 間教室中,相較那些學生依賴開窗風的教室裡, 通常每人每秒接收不到 1 升, 學生感染的風險至少降低了 74%。當每名學生享受機械通風的通風率至少為每秒 10 升時,感染風險會降低 80%。

也有越來越多的證據顯示其他技術可以從空氣中去除傳染性顆粒。空氣淨化機是一項未被充分重視的技術,可以很容易地部署在沒有能夠提供足夠清潔空氣的機械通風系統的建築物中,或者在運行此類系統會消耗過多能源的地方。澳大利亞維多利亞州採用了這種方法,在 2022 年向其所有 110,000 間教室分發了可攜式空氣淨化機。

去年 11 月,由艾倫擔任主席的柳葉刀 COVID-19 委員會中的安全工作、安全學校和安全旅行工作小組發佈了清潔空氣輸送率的具體指南—使用通風、空氣過濾或其他方式——以減少空氣傳播的感染。為了達到報告所描述的“最佳”空氣品質,它建議每小時換氣 6 次以上,或每人每秒換氣 14 升。


多少潔淨空氣才足夠?

一個由研究人員組成的工作小組提出了使用多種指標的建築物通風率,目的是降低通過空氣傳播的呼吸道疾病的傳播風險。

法律限制

通風要求可能很複雜,因為它們會根據空間大小、裡面人數以及他們的活躍程度而變化。因此,一些研究人員提倡使用捷徑方法, 即設定最大二氧化碳濃度。 二氧化碳經常被用作通風和室內空氣品質的替代指標。 由於人們在呼吸時會呼出二氧化碳,因此如果空間擁擠或通風不足無法將呼出的空氣(可能含有傳染性病毒)用清潔空氣置換掉,則氣體中的病毒含量將會激增。

直到 1999 年,ASHRAE 標準中包含的 CO2 推薦的限值為1,000 ppm。 根據 1930 年代進行的研究,在這種濃度下,建築物居住者對體味的感知將保持在可接受的水平。2022 年 9 月發表的一項小型研究—將二氧化碳濃度與傳染性病原體的量做研究。作者測試了托兒所、學校、大學和療養院的空氣樣本中是否有存在呼吸道病原體。 結果顯示二氧化碳濃度較高的房間與呼吸道病原體濃度較高有關。

2021 年 8 月,英國政府開始向所有學校教室分發二氧化碳感測器,以便教師可以使用這些設備來決定何時打開窗戶或增加通風。類似的計劃已在歐洲、美國和其他地方推出,但尚未評估其降低感染率的能力。

然而,依靠二氧化碳讀值也有其缺點。 即使感染風險仍然很低,例如使用可攜式空氣淨化機(不能從空氣中去除二氧化碳)或煮飯時,濃度也會逐漸升高。研究室內空氣污染物的英國約克大學化學家 Nicola Carslaw 說,CO2 是有用的,“但絕對不是全部”。

儘管存在這些問題,但 Morawska 表示,二氧化碳監測儀應該作為一種廉價、隨時可用的工具以得到廣泛的使用,它可以安裝在每個室內空間,就像煙霧報警器一樣。但她補充說,僅顯示二氧化碳讀數是不夠的,因為這讓房間的住戶有責任追踪空氣品質,並在讀數高時決定採取什麼措施。

Morawska 還希望看到法律規定公共建築中允許的最大二氧化碳水平,以便將責任交還給建築營運商和政府監管機構。一些政府已經這樣做了。 去年,Morawska 和她在北京大學的同事 Wei Huang 審查了 100 多個國家的空氣品質法規。 只有 12 個國家的室內空氣品質標準規定了污染物的閾值。 其中只有 8 個國家——包括中國、韓國、印度、波蘭和匈牙利—對二氧化碳濃度設定了限制,大多數在 800 ppm 和 1,000 ppm。

日本自 1970 年起就制定了監管室內空氣品質的法律,該法律規定建築物的室內二氧化碳濃度不得超過 1,000 ppm。該法律要求建築物管理者每兩個月評估一次空氣品質,並向政府報告檢測結果,如果空氣品質不合標準就要制定改善計劃。根據 2020 年的一份報告指出: 在2017 年有近 30% 的建築物超過了二氧化碳濃度的限值。

位於里士滿的加州衛生部公共衛生工程師 Kazukiyo Kumagai 說,日本的法律仍然有效。他說,就室內空氣品質而言,“日本的狀況比美國好”。 他補充說,採用日本式的定期監測和報告等方法可能在其他地方也可以適用。

世界各國有關室內空品的法律制定可能會變得更加普遍。 例如,今年7月生效的比利時新法,規定公共場所的通風量為每小時40立方米,使CO2不超過900ppm。如果採用空氣過濾,較低的通風量為每小時25立方米,CO2最高可達1200 ppm。

英國利茲大學的機械工程師凱瑟琳·諾克斯 (Catherine Noakes) 說,立法室內空氣品質是“棘手的”,她認為室內空氣的挑戰之一是“是誰擁有它?”有關室內空品的責任會因建築物的使用方式而由不同的政府部門和機構來分擔。 學校的室內空氣可能由教育部門負責,而辦公大樓可能由職業健康與安全機構監管。

這就是美國的情況,目前沒有任何機構有權監管室內空氣,馬里蘭州蓋瑟斯堡國家標準與技術研究所的機械工程師 Andrew Persily 說。在比利時,新的國家法律也沒有涵蓋學校,因為他們認為是地方政府的責任。 在日本,針對學校建築的單獨法律規定了 1,500 ppm 的二氧化碳限值,許多人認為這一限值過高。


制定標準

在沒有國家法律的情況下,制定空氣品質標準的專業機構開始採取行動。 當 ASHRAE 在 6 月發布其感染緩解標準時,希望這些建議的目標將被採納到新建築的規範中。

北卡羅來納州的 ASHRAE 當選主席、工程師 Ginger Scoggins 認為“我們一直在關注室內空氣品質,但並不是專門針對病原體的緩解”。而ASHRAE 可能會面臨一些阻力。當社會要改變先前的習慣,將通風要求從每分鐘 5 立方英尺增加到 15(每秒 2.4 升到每秒 7.1 升)時,美國許多溫熱帶地區的人都很不高興,因為這將會提高空調的能源成本。因此當地的學校董事會通過了一項教室只需達到 7.5的規定。

Allen 說,即使沒有強制執行 ASHRAE 標準,它們也會產生影響。除了影響建築物的建造方式外,更嚴格的 ASHRAE 標準還向老建築中的企業發出強烈訊息,說明室內空氣品質的黃金標準是什麼樣子的。

諾克斯說,可以從經濟角度考慮改善室內空氣。從英國的一份報告中進行了成本效益的分析發現,通過通風改善,該國在 60 年期間每年可節省 30 億英鎊。研人員表示,降低建築物內的感染風險需要時間。Morawska 說“我們期待這 30 年”。 “但我們正在談論我們社會的未來。”

(From Nature 615, 206-208 , 2023)


Dr. J 評論:


COVID-19 疫情已3 年, 雖然病毒藉由空氣傳播途徑已成為權威公衛機構如 WHO & US CDC 所認同, 然而終究此認知晚了兩年, 錯過許多黃金改善疫情的時機, 雖然室內空氣品質意識的確有愈多人注意, 但還不夠多及深刻認識它的重要性而採取行動, 無怪乎美國白宮去年以”建築物清淨空氣挑戰”為標題, 做為疫後重建的行動計劃之一, 各種建築物的室內空氣品質改善仍有一大段路要走, 讓我們一起推動「室內空氣好安淨運動」













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