新冠疫情讓我們把目光聚焦到室內(nèi)空氣質(zhì)量上，有望促使我們對(duì)空氣質(zhì)量的持久改善。
今年7月，比利時(shí)的酒吧預(yù)計(jì)將進(jìn)入地球上最安全的酒吧之列。因?yàn)?span style="box-sizing: border-box;font-weight: bolder;">一項(xiàng)新規(guī)到時(shí)將生效，不僅要求公共場(chǎng)所達(dá)到一定的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，還要求顯示實(shí)時(shí)二氧化碳濃度——該指標(biāo)能評(píng)估室內(nèi)流入了多少新鮮空氣。
到2025年，比利時(shí)的消費(fèi)者還能掌握更多信息。屆時(shí)，健身房、餐廳和室內(nèi)工作場(chǎng)所都必須通過(guò)一個(gè)認(rèn)證系統(tǒng)展示其空氣質(zhì)量評(píng)級(jí)。如果未來(lái)再次出現(xiàn)疾病大流行，比利時(shí)的評(píng)級(jí)系統(tǒng)或?qū)Q定是否要關(guān)停一個(gè)場(chǎng)所。
這項(xiàng)法規(guī)于2022年7月頒布，是各國(guó)為應(yīng)對(duì)新冠和流感等傳染病而提高室內(nèi)環(huán)境安全所邁出的最大膽的一步。
比利時(shí)的歌舞廳等室內(nèi)場(chǎng)所很快就要展示空氣質(zhì)量信息。來(lái)源：Christophe Ketels / Alamy
2022年3月，美國(guó)政府啟動(dòng)了“室內(nèi)清潔空氣挑戰(zhàn)”（Clean Air in Buildings Challenge），鼓勵(lì)業(yè)主和經(jīng)營(yíng)者改善通風(fēng)系統(tǒng)和室內(nèi)空氣質(zhì)量。去年10月，加州通過(guò)了一項(xiàng)法律，要求所有中小學(xué)建筑提供干凈的室內(nèi)空氣。12月，白宮宣布所有聯(lián)邦建筑——共計(jì)約1500棟——都將達(dá)到最低空氣安全標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)供暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)（ASHRAE）的一些建議在美國(guó)等地被當(dāng)?shù)亟ㄖl例采納，具有法律效力，該建筑行業(yè)機(jī)構(gòu)也在12月宣布將在2023年6月前制定評(píng)估感染風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。
去年6月，英國(guó)幾個(gè)主要工程單位發(fā)布了一份政府委托報(bào)告，呼吁在建筑物的整個(gè)使用期內(nèi)強(qiáng)制執(zhí)行清潔空氣規(guī)定（見go.nature.com/3kgsmjt）。其他國(guó)家也在行動(dòng)，比如在教室里安裝空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器。
對(duì)于疫情帶來(lái)的有望持續(xù)改善室內(nèi)空氣的可能性，室內(nèi)空氣質(zhì)量專家感到十分振奮。導(dǎo)致COVID-19的新冠病毒（SARS-CoV-2）主要通過(guò)室內(nèi)傳播，這和其他傳染病的病原體一樣，如水痘、麻疹、結(jié)核病和季節(jié)性流感。
澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)的氣溶膠科學(xué)家Lidia Morawska說(shuō)：“歷史上從來(lái)沒有哪個(gè)時(shí)期，人們像現(xiàn)在這樣如此關(guān)注室內(nèi)空氣質(zhì)量。”
但更大的挑戰(zhàn)還在前頭，尤其是對(duì)于已經(jīng)建成的中小學(xué)、辦公樓和其他公共場(chǎng)所。該領(lǐng)域的專家表示，對(duì)這些建筑進(jìn)行技術(shù)改造，使其提供大量清潔空氣，這背后的人力物力都是巨大的。但他們也指出，最后的收益將超過(guò)成本。一項(xiàng)估算顯示，大流行和季節(jié)性流感暴發(fā)讓英國(guó)平均每年損失230億英鎊（約合270億美元）（見“疫情暴發(fā)的高昂代價(jià)”），英國(guó)如果改善建筑通風(fēng)系統(tǒng)，也許能在60年的時(shí)間里節(jié)省1740億英鎊（見go.nature.com/3ktumeg）。
來(lái)源：NERA Economic Consulting
防止室內(nèi)空間的疾病傳染，還有助于減少對(duì)污染物的暴露，這些污染物包括山火煙霧和烹飪產(chǎn)生的細(xì)顆粒物、家具釋放的揮發(fā)性有機(jī)物、致敏的霉菌和花粉。但這也會(huì)推升能源成本和溫室氣體排放。
研究人員仍在設(shè)法明確如何才能最好地給室內(nèi)通風(fēng)，預(yù)防傳染病擴(kuò)散，以及哪些技術(shù)可以取代或增強(qiáng)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。不過(guò)，許多人認(rèn)為，現(xiàn)有知識(shí)已經(jīng)足夠我們開始追求比現(xiàn)在更安全的室內(nèi)空間了。
這是一次與時(shí)間的賽跑。隨著人們對(duì)COVID-19的擔(dān)憂逐漸消退，專家想知道在下一次可空氣傳播的傳染病暴發(fā)前，各國(guó)能做好哪些準(zhǔn)備。
減少傳染
當(dāng)COVID-19在2020年被宣布為大流行時(shí)，衛(wèi)生官員并沒有對(duì)室內(nèi)空氣的風(fēng)險(xiǎn)太過(guò)關(guān)注。一開始，世衛(wèi)組織（WHO）甚至排除了空氣傳播的因素，錯(cuò)誤地將重點(diǎn)放在受污染表面的傳播。然而，即使在公共衛(wèi)生當(dāng)局做出勤通風(fēng)防感染的建議后，他們的指南仍不夠清晰。衛(wèi)生當(dāng)局讓民眾多開窗，用機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)盡可能多地給室內(nèi)換氣，但并沒有給出具體數(shù)字。
這類建議讓人摸不著頭腦，哈佛大學(xué)陳曾熙公共衛(wèi)生學(xué)院的建筑衛(wèi)生專家Joseph Allen說(shuō)，“你不能只告訴大家室內(nèi)要多透氣，卻不說(shuō)要透多少氣。”
Allen是最早給出具體通風(fēng)目標(biāo)的人之一。2020年6月，他和同事建議封鎖后重新開放的中小學(xué)對(duì)教室里的空氣每小時(shí)更換4-6次[1]，這里的換氣是指把整個(gè)教室的空氣都換一遍，相當(dāng)于每人每秒10-14升的通風(fēng)率。但大部分中小學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)要求。比如，對(duì)美國(guó)加州學(xué)校教室開展的研究顯示，大部分教室都無(wú)法達(dá)到這個(gè)通風(fēng)水平[2]。世衛(wèi)組織在2021年3月發(fā)布了自己的指南，建議除醫(yī)療場(chǎng)所外的環(huán)境保證每人每秒10升的通風(fēng)率。
理論上，新冠疫情給了我們千載難逢的機(jī)會(huì)，可以通過(guò)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)看看通風(fēng)率降低是否與病毒暴發(fā)有關(guān)，并測(cè)試需要多高的通風(fēng)率才能降低感染率。不過(guò)，衛(wèi)生官員只有在研究COVID-19這類重大疫情時(shí)才會(huì)罕見地想到通風(fēng)。香港大學(xué)機(jī)械工程師李玉國(guó)估計(jì)，只有不到10項(xiàng)研究評(píng)估了疫情暴發(fā)場(chǎng)所的通風(fēng)率，因?yàn)槿藗儺?dāng)時(shí)還沒有意識(shí)到空氣傳播的可能性。
研究人員只能從觀察性研究中尋找線索。Morawska參與的一項(xiàng)研究關(guān)注了意大利馬爾凱大區(qū)1萬(wàn)多個(gè)中小學(xué)教室。在機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)能達(dá)到通風(fēng)率每人每秒1.4-14升的316個(gè)教室中，學(xué)生在2021年底四個(gè)月里的感染風(fēng)險(xiǎn)比那些靠窗戶通風(fēng)的教室里的學(xué)生至少低了74%。在靠窗戶通風(fēng)的教室里，學(xué)生的通風(fēng)率一般低于每人每秒1升。當(dāng)學(xué)生的通風(fēng)率能達(dá)到至少每人每秒10升時(shí)，傳染風(fēng)險(xiǎn)能降低80%[3]。
更多研究也在證明能過(guò)濾空氣中傳染性顆粒的其他技術(shù)。一項(xiàng)研究[4]測(cè)試了安裝了高效顆粒物吸收（HEPA）過(guò)濾器的兩臺(tái)空氣凈化器，這兩臺(tái)凈化器被放在54平米的會(huì)議室里，另有實(shí)驗(yàn)假人能產(chǎn)生與傳播新冠病毒的氣溶膠顆粒類似的顆粒。這兩臺(tái)凈化器能讓三個(gè)假人的氣溶膠暴露減少65%，比讓所有假人戴口罩時(shí)能達(dá)到72%的緩解率只低了一點(diǎn)[4]。
天主教魯汶大學(xué)的土木工程師Bert Blocken開展的另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，將通風(fēng)與空氣凈化相結(jié)合，相當(dāng)于每小時(shí)換6次氣，能將健身房呼出的氣溶膠濃度降至不測(cè)量這些數(shù)據(jù)時(shí)的5%-10%[5]。Blocken說(shuō)，這個(gè)濃度能極大減少疾病傳染風(fēng)險(xiǎn)。他還指出，人們沒有充分意識(shí)到的是，在缺乏機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)提供足夠清潔空氣的建筑里或是在使用這類系統(tǒng)需要耗費(fèi)太多能量的地方，安裝空氣凈化器其實(shí)是十分便捷的選擇。澳大利亞的維多利亞州便采取了這種辦法——該州在2022年給11萬(wàn)個(gè)教室安裝了便攜式空氣凈化器。
去年11月，由Allen領(lǐng)導(dǎo)的《柳葉刀》（Lancet）COVID-19委員會(huì)安全工作、安全上學(xué)、安全旅行工作組發(fā)表了具體指南，建議了能減少病原體空氣傳播的清潔空氣標(biāo)準(zhǔn)[6]。如果要達(dá)到報(bào)告中的“最佳”空氣質(zhì)量，指南建議每小時(shí)換6次空氣，相當(dāng)于每人每秒14升（見“多少新鮮空氣才夠？”）。
法定限值
通風(fēng)要求是很復(fù)雜的，因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于空間大小，房間里有多少人，以及這些人的活動(dòng)程度。因此，一些研究人員建議直接“走捷徑”——規(guī)定二氧化碳濃度上限。二氧化碳經(jīng)常被作為衡量通風(fēng)和室內(nèi)空氣質(zhì)量的指標(biāo)[7]。由于人們呼吸時(shí)會(huì)呼出二氧化碳，如果空間過(guò)于擁擠或缺乏足夠通風(fēng)來(lái)用新鮮空氣置換人們呼出的空氣，二氧化碳水平就會(huì)飆升，而這些氣體中可能攜帶有傳染性的病毒。
1999年之前，ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)推薦的二氧化碳上限為百萬(wàn)分之1000（p.p.m.）。在這個(gè)濃度下，根據(jù)1930年代開展的研究，建筑物使用者對(duì)人體體味的感知能控制在可接受范圍內(nèi)。自那之后，研究發(fā)現(xiàn)二氧化碳濃度超過(guò)1000 p.p.m.時(shí)會(huì)導(dǎo)致困意，影響人們?cè)跊Q策判斷時(shí)的認(rèn)知表現(xiàn)[8]。
2022年9月的一項(xiàng)尚未經(jīng)過(guò)同行評(píng)審的小規(guī)模研究發(fā)現(xiàn)，二氧化碳濃度與傳染性病原體的含量直接相關(guān)。作者采集了托兒機(jī)構(gòu)、中小學(xué)、大學(xué)和養(yǎng)老院的空氣樣本，并檢測(cè)樣本中的呼吸系統(tǒng)病原體的含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二氧化碳濃度更高的房間與呼吸系統(tǒng)病原體含量更高有關(guān)[9]。
英國(guó)政府從2021年8月開始在所有中小學(xué)教室安裝二氧化碳探測(cè)器，以便老師決定何時(shí)開窗透氣或增加通風(fēng)。歐美等地也推出了類似項(xiàng)目，但還沒有一個(gè)地方評(píng)估過(guò)這類項(xiàng)目在降低疾病傳染率方面的效果。
當(dāng)然，只看二氧化碳濃度也有問(wèn)題。即使傳染風(fēng)險(xiǎn)很低，二氧化碳濃度也會(huì)升高，比如使用便攜式空氣凈化器或是在做飯時(shí)，而空氣凈化器是無(wú)法過(guò)濾掉空氣中的二氧化碳的。英國(guó)約克大學(xué)研究室內(nèi)空氣污染物的化學(xué)家Nicola Carslaw認(rèn)為二氧化碳指標(biāo)很有用，“但肯定不能說(shuō)明全部問(wèn)題?！?/span>
德國(guó)杜伊斯堡-埃森大學(xué)的一個(gè)大教室安裝了一個(gè)顯示室內(nèi)二氧化碳水平的探測(cè)器。來(lái)源：dpa picture alliance/Alamy
盡管存在這些問(wèn)題，但Morawska認(rèn)為，二氧化碳探測(cè)器是一種很容易獲得的平價(jià)工具，適合在所有室內(nèi)空間安裝，就和煙霧警報(bào)器差不多。不過(guò)，只顯示二氧化碳濃度是不夠的，她說(shuō)，因?yàn)檫@等于把責(zé)任推給房間里的人，讓他們自己關(guān)注空氣質(zhì)量變化，自己決定指標(biāo)太高了該怎么辦。
Morawska希望能出臺(tái)規(guī)定公共建筑二氧化碳上限的法規(guī)，從而將這種責(zé)任交還給建筑經(jīng)營(yíng)者和政府監(jiān)管部門。一些政府已經(jīng)在這么做了。去年，Morawska和北京大學(xué)的黃薇評(píng)估了100多個(gè)國(guó)家的空氣質(zhì)量法。只有12個(gè)國(guó)家出臺(tái)了室內(nèi)空氣質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了污染物的閾值。其中只有8個(gè)國(guó)家——包括中國(guó)、韓國(guó)、印度、波蘭和匈牙利——設(shè)置了二氧化碳濃度限值，大部分都要求在800-1000 p.p.m.之間[10]。
日本在1970年就出臺(tái)了室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)管條例，要求室內(nèi)二氧化碳濃度不得超過(guò)1000 p.p.m.。該條例規(guī)定樓宇管理者每?jī)蓚€(gè)月評(píng)估一次空氣質(zhì)量，并將結(jié)果報(bào)告政府，如果空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則需提交整改計(jì)劃。不過(guò)，2020年的一份報(bào)告[11]顯示，2017年約30%的建筑都超過(guò)了二氧化碳限值。
當(dāng)然，日本的這些法律規(guī)定還是有效的，加州衛(wèi)生部的公衛(wèi)工程師Kazukiyo Kumagai說(shuō)，在室內(nèi)空氣質(zhì)量方面，日本現(xiàn)在的情況比美國(guó)好多了。他說(shuō)，日本模式的定期監(jiān)測(cè)和報(bào)告機(jī)制或許在其他地方也行得通。
采取法定限值的做法在今后可能會(huì)更加普遍。比如，比利時(shí)今年7月即將生效的新法就要求公共場(chǎng)所的通風(fēng)率為每小時(shí)40立方米，二氧化碳不超過(guò)900 p.p.m.。如果加上空氣過(guò)濾，通風(fēng)率只要達(dá)到每小時(shí)25立方米即可，而二氧化碳的最大值為1200 p.p.m.。
對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行立法是一樁難事，英國(guó)利茲大學(xué)機(jī)械工程師Catherine Noakes是英國(guó)關(guān)于建筑空間防疾病傳染能力報(bào)告的共同作者，她說(shuō)：“圍繞室內(nèi)空氣的一個(gè)問(wèn)題是它歸誰(shuí)管？”這個(gè)責(zé)任可由不同政府部門或機(jī)構(gòu)承擔(dān)，取決于建筑如何使用。中小學(xué)的室內(nèi)空氣可以歸教育部管，辦公樓的室內(nèi)空氣可以由職業(yè)健康與安全機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。
美國(guó)便是這種情形，目前還沒有哪個(gè)機(jī)構(gòu)有監(jiān)管室內(nèi)空氣的權(quán)力，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的機(jī)械工程師Andrew Persily說(shuō)。比利時(shí)也是一樣，新的國(guó)家法規(guī)不涵蓋中小學(xué)，這屬于地方政府的管轄范疇。而在日本，中小學(xué)建筑有專門的法律規(guī)定其二氧化碳限值可以到1500 p.p.m.，很多人都認(rèn)為這個(gè)值過(guò)高了。
設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)
在缺少國(guó)家立法的情況下，設(shè)立空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始行動(dòng)了。ASHRAE 在6月發(fā)布了緩解感染的標(biāo)準(zhǔn)，并希望這些推薦的目標(biāo)能被當(dāng)?shù)亟ㄖl例采用，并要求新建筑物遵守。
ASHRAE當(dāng)選主席、工程師Ginger Scoggins表示，“我們一直都在關(guān)注室內(nèi)空氣質(zhì)量，但沒有特別聚焦減少病原體的措施?！盇SHRAE可能會(huì)遇到一些反對(duì)聲。Scoggins說(shuō)，當(dāng)該學(xué)會(huì)之前將通風(fēng)要求從每分鐘5立方英尺提高到15（每秒2.4升至7.1升）時(shí)，美國(guó)溫暖地區(qū)的很多市民都很憤怒，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致空調(diào)使用的增加和電費(fèi)上漲。她們當(dāng)?shù)氐闹行W(xué)委員會(huì)通過(guò)了一條規(guī)定，要求教室只需要達(dá)到7.5就可以了。
即使ASHRAE的標(biāo)準(zhǔn)不強(qiáng)制執(zhí)行，這些標(biāo)準(zhǔn)也帶來(lái)了改變，Allen說(shuō)。除了改變建筑施工方式，更為嚴(yán)格的ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)還向老式建筑里的商戶傳遞了一個(gè)很強(qiáng)的信號(hào)，告訴它們室內(nèi)空氣質(zhì)量的金標(biāo)準(zhǔn)是多少。
Noakes說(shuō)，提升室內(nèi)空氣質(zhì)量還能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。上述英國(guó)報(bào)告開展的一項(xiàng)成本效益分析發(fā)現(xiàn)，如果改善通風(fēng)措施，英國(guó)或能在60年的時(shí)間里，每年節(jié)省下30億英鎊。
研究人員表示，降低建筑物內(nèi)的傳染風(fēng)險(xiǎn)還需時(shí)日?！按蟾胚€需要30年左右，” Morawska說(shuō)，“但這是我們?nèi)祟惖奈磥?lái)?！?/span>
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原文以Indoor air is full of flu and COVID viruses. Will countries clean it up?標(biāo)題發(fā)表在2023年3月7日《自然》的新聞特寫版塊上
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