朱天樂,李瑩瑩,岳仁亮,張靜
(1.北京航空航天大學,北京 100191;2.中國科學院過程工程研究所,北京 100190;3.中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會室內(nèi)環(huán)境控制與健康分會,北京 100045)
室內(nèi)空氣質(zhì)量(IAQ)是反映室內(nèi)空氣溫度、濕度和潔凈度等諸多因素的一個綜合概念,具體表現(xiàn)為,在某個特定環(huán)境工作和生活的人群對空氣的適宜、接受或認可的程度。適宜、接受或認可程度越高,表明空氣質(zhì)量越好。從科學的角度,系統(tǒng)研究室內(nèi)空氣質(zhì)量問題始于20 世紀 60 年代的北歐,1965 年荷蘭學者開展了全球首個室內(nèi)與室外空氣質(zhì)量關(guān)系的研究。結(jié)果表明,在正常氣象條件下,室內(nèi)空氣質(zhì)量比室外差。隨后,關(guān)于室內(nèi)空氣質(zhì)量問題的研究一直未停止過,而且涉及面越來越寬。也正是在那個時期提出了室內(nèi)空氣質(zhì)量的概念。促使人們關(guān)注室內(nèi)空氣質(zhì)量問題的原因主要有兩個:(1)隨著生態(tài)環(huán)境保護工作的開展和環(huán)境科學的發(fā)展,人們的環(huán)境意識不斷加強。(2)空調(diào)開始普及,為了節(jié)省能源,建筑物密閉程度不斷提高,自然通風量越來越小,同時各種化學制品也開始涌入室內(nèi),導致室內(nèi)化學污染物濃度提高。正因為如此,20 世紀80 年代在西方發(fā)達國家的媒體上頻繁出現(xiàn)病態(tài)建筑綜合征(SBS)、建筑相關(guān)疾病(BRI)和化學物質(zhì)過敏癥(MCS)等反映室內(nèi)空氣污染引發(fā)疾病或不適的病征。我國自20 世紀80 年代開始關(guān)注室內(nèi)空氣質(zhì)量問題,因室內(nèi)裝修裝飾和大氣霧霾侵入室內(nèi)使公眾對該問題的認識不斷提高。
我國自20 世紀80 年代開始關(guān)注室內(nèi)空氣質(zhì)量問題,當時主要針對燃料燃燒、煙草煙霧等污染物,以及可能引起疾病傳播的公共場所,屬于室內(nèi)空氣質(zhì)量控制的萌芽階段;20 世紀90 年代末,由于建筑和裝飾裝修材料有害物質(zhì)釋放控制不到位,由此引起的室內(nèi)空氣污染事件頻發(fā),公眾認識到室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要性,使室內(nèi)空氣質(zhì)量控制行業(yè)進入第一個快速發(fā)展階段;2011 年秋季,應(yīng)對霧霾成為室內(nèi)空氣質(zhì)量控制技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點,室內(nèi)空氣質(zhì)量控制行業(yè)進入第二個快速發(fā)展階段;2020 年新冠肺炎疫情以及不時出現(xiàn)的甲醛污染等事件使人們認識到室內(nèi)或有限空間環(huán)境空氣污染來源的廣泛性、必然性、復(fù)雜性和長期性,室內(nèi)空氣質(zhì)量控制進入平穩(wěn)發(fā)展階段。
我國早期的室內(nèi)空氣污染與廚房燃燒煙氣、油煙和香煙煙霧,以及生活習慣和家禽家畜養(yǎng)殖密切相關(guān)。1975—1978 年,我國在29 個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)開展了全國人口死亡回顧調(diào)查。結(jié)果發(fā)現(xiàn),云南宣威市是我國肺癌死亡率最高的地區(qū)之一,其女性肺癌死亡率居全國首位,為25.3 人/10 萬人,是同期美國女性肺癌死亡率的4 倍多。通過進一步研究認為,其原因是當?shù)責熋嘿Y源豐富,居家采用煙煤取暖做飯。在煙煤燃燒過程中,高毒性空氣污染物進入室內(nèi)空氣,并被人體吸入。由于婦女是家務(wù)的主要承擔者,因而受害最為嚴重。由此拉開了借助人為干預(yù)手段遏制室內(nèi)空氣污染的序幕。
基于對公共場所室內(nèi)空氣質(zhì)量與人體健康關(guān)系的認識,我國于1988 年頒布了第一套比較完整的公共場所室內(nèi)衛(wèi)生標準,對旅店客房、文化娛樂場所、公共浴室、理發(fā)店、美容店(院)、游泳館、體育館、圖書館、博物館、美術(shù)館、展覽館、商場(店)、書店、醫(yī)院候診室、公共交通等候室、公共交通工具、飯館(餐廳)等公共場所的二氧化碳、一氧化碳、可吸入顆粒物濃度和細菌數(shù)量做出了限制要求。這些標準的實施對于加強公共場所室內(nèi)環(huán)境的衛(wèi)生管理,控制傳染病傳播,保護公眾健康起到了積極的作用。根據(jù)室內(nèi)空氣出現(xiàn)的新問題, 1996 年又修訂頒布了新的公共場所衛(wèi)生標準,替代1988 年標準,主要增加了甲醛限量要求。從1996 年開始,我國還針對居室空氣中的甲醛、氡、細菌總數(shù)、二氧化碳、可吸入顆粒物、氮氧化物、二氧化硫、臭氧和苯并[a]芘等污染物,先后制定并頒布了一系列標準。
盡管上世紀我國已形成針對建筑內(nèi)部環(huán)境空氣污染物控制的系列標準,但對于室內(nèi)空氣質(zhì)量重要性的認識并不深入,全社會的關(guān)注度也不高,因此室內(nèi)空氣污染控制發(fā)展緩慢。其原因主要包括三個方面:(1)主觀認識不強,對一系列室內(nèi)空氣標準的宣貫不足。(2)經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活水平還不高,室內(nèi)空氣質(zhì)量還不屬于主要民生問題。(3)室內(nèi)空氣質(zhì)量主要表現(xiàn)為局部問題,不具普遍性,并未引起社會的廣泛關(guān)注。
1998 年7 月3 日印發(fā)的《國務(wù)院關(guān)于進一步深化城鎮(zhèn)住房制度改革加快住房建設(shè)的通知》正式開啟了以“取消福利分房,實現(xiàn)居民住宅貨幣化、私有化”為核心的住房制度改革。隨著住房私有化制度的推行,住房裝修裝飾成為人民群眾的消費熱點之一。然而,當時的裝修裝飾材料普遍存在甲醛或苯系物等污染物釋放量高、裝修裝飾管理不規(guī)范等問題,導致人造板大量釋放甲醛,涂料和膠粘劑大量釋放苯系物等污染物,從而造成嚴重的室內(nèi)空氣污染。同時,隨著人民群眾生活條件的改善,空調(diào)普及使用,建筑密閉程度不斷提高,而且種類繁多的化學用品進入千家萬戶,也對這種污染形成疊加效應(yīng)。于是,本世紀初關(guān)于裝修裝飾污染的報道大量出現(xiàn)在各類媒體上,成為人民群眾廣為關(guān)注的問題,也引起了有關(guān)部門的高度關(guān)注。
在這樣的背景下,我國進入室內(nèi)空氣污染控制行業(yè)第一個快速發(fā)展階段。圍繞建立健全標準規(guī)范,開展了大量工作。在標準體系建設(shè)方面,2001 年,國家標準化管理委員會和原國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局組織衛(wèi)生、建材、環(huán)保、林業(yè)、化工、輕工等行業(yè)的專家,制定了10 項室內(nèi)裝飾裝修材料有害物質(zhì)限量標準,并于2002 年1 月1 日起開始實施,該套標準對室內(nèi)裝飾裝修材料中甲醛、揮發(fā)性有機化合物(VOCs)、苯、甲苯和二甲苯、氨、游離甲苯二異氰酸酯(TDI)、氯乙烯單體、苯乙烯單體、可溶性鉛、鎘、鉻、汞和砷等有害物質(zhì),以及建筑材料放射性核素的限量值都作了明確的規(guī)定。為了加強民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的管理,做到建筑工程驗收備案有法可依,原建設(shè)部于2002 年1 月1 日印發(fā)的《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》(GB 50325—2001)不僅明確了民用建筑工程驗收時必須滿足的室內(nèi)空氣污染物濃度限值,也對建筑主體材料和裝修材料涉及的污染物提出了明確的限值要求。為了保障廣大人民群眾的身體健康,2002 年11 月9 日印發(fā)了《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》(GB/T 18883—2002),并于2003 年3月1 日起正式實施,這是我國最重要也是最具影響力的室內(nèi)空氣質(zhì)量類標準。
為了形成技術(shù)支撐,從“十一五”開始,國家科學技術(shù)部和建筑、環(huán)保、衛(wèi)生等管理部門都強化了對室內(nèi)空氣相關(guān)問題的研究,尤其是在國家863計劃的支持下,圍繞污染源識別和全過程控制技術(shù)展開了系統(tǒng)研究,一方面認清了室內(nèi)空氣污染的原因、特征及其影響,另一方面形成了針對裝修裝飾材料污染物的源頭控制技術(shù),以及針對甲醛和苯系物等污染物的凈化技術(shù)。在產(chǎn)業(yè)層面,基于國家鼓勵和市場倒逼作用,綠色裝修裝飾材料產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展,基本遏制了因裝修裝飾材料引起嚴重室內(nèi)空氣污染的發(fā)展態(tài)勢。與此同時,以“亞都”為代表的國內(nèi)空氣凈化器生產(chǎn)企業(yè)也得到快速發(fā)展,夏普(SHARP)、飛利浦(PHILIPS)和松下電器(PANASONIC)等國外空氣凈化器也進入我國市場。
2011 年入秋以來,大氣污染物排放強度相對較高的區(qū)域先后出現(xiàn)嚴重霧霾天氣,霧霾入侵造成室內(nèi)細粒子污染成為城市居民又一個關(guān)注熱點,這促使室內(nèi)空氣污染控制行業(yè)進入第二個快速發(fā)展階段,室內(nèi)空氣污染控制領(lǐng)域也掀起了以應(yīng)對細粒子為主,兼顧半揮發(fā)性有機物、病原微生物、甲醛和苯系物的室內(nèi)空氣污染控制第二次熱潮。在研發(fā)方面,在國家863計劃和重點研發(fā)計劃等項目的支持下,環(huán)境、建筑和衛(wèi)生系統(tǒng)的許多高校和科研機構(gòu)等單位積極開展工作,一方面修訂、完善了系列相關(guān)標準,另一方面圍繞清潔室內(nèi)微環(huán)境營造、室內(nèi)微量污染物檢測、細粒子分離強化技術(shù)、長效氣態(tài)污染物凈化技術(shù)、凈化材料和技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化和規(guī)?;a(chǎn)開展了大量研究,關(guān)注的對象也從住宅擴大到各類公共建筑?;谛滦筒牧虾图夹g(shù)研發(fā),極大地提升了我國的室內(nèi)空氣污染控制技術(shù)水平。
與此同時,我國的室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)業(yè)也得到飛速發(fā)展,而且與第一個快速發(fā)展階段相比,此階段的發(fā)展更加迅猛,一度出現(xiàn)空氣凈化器脫銷的情況。不過,在此發(fā)展階段的初期,也出現(xiàn)一些空氣凈化器生產(chǎn)廠家輕視技術(shù)投入、夸大產(chǎn)品功效等亂象,一度造成空氣凈化器市場混亂。也正是在這種情況下,人民群眾的室內(nèi)空氣質(zhì)量意識和空氣凈化器產(chǎn)品識別能力得到顯著提高。此階段的后期發(fā)展方向也由空氣凈化器過渡到空氣凈化器與新風系統(tǒng)相結(jié)合。此外,伴隨《大氣污染防治行動計劃》和《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》的實施,大氣環(huán)境質(zhì)量顯著改善,空氣凈化器生產(chǎn)銷售快速萎縮。不過,公眾對室內(nèi)環(huán)境空氣重要性的認識得到空前增強,室內(nèi)空氣污染控制成為常態(tài),與之相對應(yīng)的是,室內(nèi)空氣污染控制從過去強調(diào)室內(nèi)循環(huán)風凈化過渡到新風凈化,或新風凈化與循環(huán)風凈化相結(jié)合。
自2020 年開始,我國室內(nèi)空氣污染控制行業(yè)總體進入平穩(wěn)發(fā)展階段,盡管在此期間因發(fā)生新冠肺炎疫情,一度催生出各種病毒消殺應(yīng)急技術(shù)和產(chǎn)品,但對室內(nèi)空氣污染控制行業(yè)發(fā)展的影響遠不如裝修裝飾和霧霾污染大,只是學術(shù)和產(chǎn)業(yè)界對室內(nèi)病原微生物的關(guān)注明顯增強,病原微生物識別材料與技術(shù)研發(fā),以及紫外線、臭氧和低溫等離子體等病原微生物消殺類技術(shù)和產(chǎn)品成為新的熱點。伴隨追求美好生活成為社會發(fā)展的主流,以及室內(nèi)空氣污染廣泛性、必然性、復(fù)雜性和長期性特征成為共識,控制室內(nèi)空氣污染水平,避免或最大限度地減輕其對人體健康的危害,也成為人們生活的基本構(gòu)成部分。
總的來說,過去20 多年是我國室內(nèi)空氣污染與控制領(lǐng)域發(fā)展最快的時段。期間,取得的主要成就包括:(1)構(gòu)建了源頭減量—過程(空氣稀釋)—末端凈化全過程室內(nèi)空氣污染控制技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系。(2)建立健全了系統(tǒng)、完整的室內(nèi)空氣污染控制標準體系。(3)形成了支撐室內(nèi)空氣污染控制技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的隊伍和機構(gòu)。(4)增強了公眾對室內(nèi)空氣質(zhì)量重要性的認識。
生態(tài)環(huán)境是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ),是經(jīng)濟系統(tǒng)能夠長期正常運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ),保護生態(tài)環(huán)境就是保護生產(chǎn)力,改善生態(tài)環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力,而追求美好生活的發(fā)展目標則在更高層次助力生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷改善,包括室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的改善。鑒于室內(nèi)空氣污染的廣泛性、必然性、復(fù)雜性和長期性特征,控制室內(nèi)空氣污染無疑將成為一個永恒的話題,追求美好生活將推動室內(nèi)空氣污染控制行業(yè)不斷進步。室外大氣環(huán)境質(zhì)量是影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的因素之一,因此大氣環(huán)境質(zhì)量的特征及其改變也將直接影響室內(nèi)空氣污染控制行業(yè)的發(fā)展方向。
縱觀國內(nèi)外室內(nèi)空氣污染及其控制的發(fā)展歷史,結(jié)合室內(nèi)空氣污染特征分析,可以推斷未來大概率不會發(fā)生類似建筑和裝修裝飾等嚴重的室內(nèi)空氣污染。但是,伴隨進入室內(nèi)物質(zhì)要素的不斷變遷和復(fù)雜化,新問題總是層出不窮,尤其是伴隨科學技術(shù)的進步,認知新的室內(nèi)空氣質(zhì)量問題及其健康危害的能力必然提高,改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的途徑將不斷拓展。毫無疑問,這種能力提升和途徑拓展反過來也將促進室內(nèi)空氣污染控制行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)進步。
保障室內(nèi)空氣質(zhì)量離不開影響環(huán)境要素的日常監(jiān)測以及基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的污染凈化和質(zhì)量改善系統(tǒng)的運行管理,物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化技術(shù)為這種監(jiān)測和運行管理提供了可能和極大的便利。微量污染物監(jiān)測和各類調(diào)控技術(shù)水平的提高,也為這類監(jiān)測和運行管理提供了前提條件。實際上,部分民用或公用建筑已經(jīng)配備了類似技術(shù),盡管還有很大的改進空間,但其雛形已經(jīng)形成。伴隨物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化應(yīng)用于室內(nèi)空氣質(zhì)量保障技術(shù),以及監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用能力的不斷提高,物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化必將成為建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量保障的基本構(gòu)成要素,反過來也將促進物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
20 多年來,我國室內(nèi)空氣污染控制行業(yè)得到快速發(fā)展,不僅形成了科學、先進的室內(nèi)空氣質(zhì)量保障理念,也形成系列具有國際領(lǐng)先或先進水平的污染凈化材料和技術(shù)。鑒于載人航天器、飛機和潛艇等密閉艙室和地下陣地,以及地鐵、火車和輪船等交通工具內(nèi)部微環(huán)境與一般建筑室內(nèi)空氣污染特征的強相關(guān)性,這些建筑室內(nèi)空氣污染凈化材料和技術(shù)也可應(yīng)用于其他內(nèi)部微環(huán)境空氣污染的凈化。