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現在是解決室內空氣品質問題的時候了, 一項新技術可以提供幫助

直到 20 世紀初,美國經常經歷破壞性嚴重的城市火災。像 1871 年芝加哥的火災摧毀了 17,000 多座建築物,導致 10 萬人無家可歸:大量建築物靠近自然會導致大火。後來,有意識地改變建築環境設計而消除了大型城市火災。城市採用了限制使用易燃材料的建築規範。 新建築配備了防火門、防火梯、自動灑水裝置、火災報警器和其他安全設施。 通過改變我們建造建築物和基礎設施的方式,我們消除了對公共健康和安全的重大威脅。

今天,我們面臨著一個類似的機會來消除曾經被認為不可避免的健康風險:不良的室內空氣品質。骯髒的空氣會導致各種危害:病原體傳播、高二氧化碳濃度導致認知功能惡化以及顆粒物導致呼吸的問題。與城市火災一樣,人們普遍認為因共用空氣而生病是不可避免的,這是與他人居住在一起的一個特點。但事實並非如此。 就像更嚴格的建築規範和其他建築環境變化結束了大規模的城市火災一樣,有針對性地改變室內空氣品質要求可以預防(或至少限制)未來的流行病、減少季節性感染並改善公共衛生。人們 90% 的時間都在室內度過,室內空氣流通較差,各種污染物不斷積聚。這些污染物對我們的健康和福祉具有明顯的負面影響。 例如,越來越明顯的是,我們在污染較少(如二氧化碳含量較少)的空氣中思考得更好。 哈佛大學的一項研究發現,與傳統建築相比,室內增加通風將會使認知功能高出 61%。在高二氧化碳環境下,國際象棋棋手會犯更多錯誤,美國和英國學生的考試成績較差,辦公室職員的工作效率也會下降。

室內病原體傳播可能是最突顯的例子,因為 Covid-19 使氣溶膠吸入成為一種廣泛理解的現象。所有可在人與人之間傳播的病原體都傾向於在室內傳播,因為室外氣溶膠很快就會被稀釋,或者被陽光中的紫外線輻射“消滅”。病毒特別不適合在室外生存,但在室內卻能迅速傳播。 幾乎所有呼吸道疾病的傳播都發生在室內。目前,美國幾乎所有建築物都使用通風和過濾的組合來清潔室內空氣,但很少有建築物利用消毒來直接消滅空氣中的病原體。雖然紫外線 (UV) 是使用最廣泛、最有前景的消毒方法,但它對人體也有害。 因此,它主要用於特定醫療保健環境中的病原體消毒,或在高天花板允許使用在上層房間的環境中。

但一種被稱為遠紫外線的新技術可能在消毒方面更加有效。 傳統 UVC 的波長範圍為 254 nm,而遠 UVC 的波長範圍較短,為 200-230 nm,並且無法穿透死皮細胞的外層或眼睛的淚液層。 因此,它可以消滅空氣中和表面的病原體,而不傷害人體組織。 在實驗室研究中,遠紫外線已有效消除多種病原體,包括細菌(如金黃色葡萄球菌)和病毒(如甲型流感病毒和 SARS-CoV-2)。

最近的研究顯示,遠紫外線可以非常快地清除空氣中的病原體,而且不會對人類造成任何傷害。如果我們能夠支持對遠紫外線功效進行更多研究,並找到在全球範圍內實施的方法,我們就有機會顯著減輕下一次大流行的影響,同時為每個經常待在室內的人帶來普遍的好處。撲滅重大城市火災需要結合新技術和新建築標準。我們需要兩者來改善室內空氣品質。 儘管遠紫外線等技術前景寬廣,但我們的建築規範和標準對室內空氣品質的影響有限,而且通常根本不涉及二氧化碳或病原體。唯一具有法律效力的聯邦室內空氣標準限值是由職業安全與健康管理局製定的,而 OSHA 承認這些法規已經過時且不完整。

為了有效解決室內空氣品質問題,我們建議採用複合技術方法:通風以減少二氧化碳,過濾以減少顆粒物(如果我們因氣候變化而面臨更多野火,這一點尤其重要),以及遠紫外線消毒。這種綜合方法可以解決廣泛的空氣品質問題,確保更健康的室內環境。

美國的建築物基本上遵循美國供暖、製冷和空調工程師協會 (ASHRAE) 制定的標準,該協會剛剛批准了新的傳染性氣溶膠控制標準。在一篇新論文中,我們說明了如何利用這一新標準和現有標準的改進來鼓勵建築營運商控制二氧化碳和病原體,從而改善室內空氣品質。

這需要資金的投入。在州和地方政府實施的建築標準很少更新,並且會受到利益集團的政治壓力。這必然會減緩更嚴格的空氣品質標準的廣泛採用進程。

然而,由於室內感染最有可能發生在少數高使用率建築中,因此即使不普遍採用,也可以實現公共衛生方面的顯著效益。英國皇家工程院的一項估計發現,只需利用現有技術改進最有可能引起感染的 5% 建築物的 HVAC 系統,空氣傳播的感染就會減少 17%。 雖然遠紫外線等建置成本尚不清楚,但業主可以以相對較小的成本獲得顯著的效益,並且可以由當今的建築業主開始實施。哈佛大學的一項研究估計,增加商業建築現行通風量規範一倍,每位居住者每年的成本約為 40 美元,但即使在考慮減少感染帶來的健康效益前,也可以從提高工人工作績效中獲得 6,500 美元的收益。

州和聯邦採取更嚴格空氣品質標準的激勵措施可以首先關注高人流的大型公共室內空間,例如室內體育場、火車站和機場。未來的激勵措施可能側重於新建和重大翻修,而不是改造現有建築。

如今,自 1920 年以來,美國因火災死亡的風險已下降約 90%,而且發生的火災幾乎都局限於其起火樓層或房間。 19 世紀末美國主要城市的居民會發現這一進步令人難以置信。通過解決室內空氣中的污染物,我們有機會戰勝另一個公共衛生威脅。

(From State, by Juan Cambeiro and Brian Potter, June 28, 2023)





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