集中空调系统对室内空气质量和健康的影响研究

　　空调系统是用人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度的系统，以满足使用者及生产过程的要求和改善劳动卫生和室内气候条件，由美国科学家卡里尔在1902 年发明并首次安装使用。随着科学技术的进步和人们生活水平的提高，各种类型的空调被迅速地开发应用于工作和生活的各个领域，其中集中空调系统以其制冷/制热快、使用方便、无噪音等优点被广泛地使用于宾馆、饭店、商场、大型超市和办公楼等室内公共场所。人们在享受其带来舒适感的同时，也逐渐意识到集中空调的卫生安全问题，这些问题不仅对室内空气造成严重污染，而且危害到人们的身体健康，这使得集中空调系统需要定期清洗和消毒的观念逐渐被人接受，成为控制其污染的一种势在必行的措施; 但清洗消毒后的集中空调系统对室内空气的质量及健康的影响还不是非常明确。本文查阅了国内外大量文献，就集中空调系统的使用和清洗对室内空气的质量及人群健康的影响以及控制综述如下。
　　1 集中空调的使用对室内空气质量的影响
　　1. 1 正面作用集中空调通风系统可以通过过滤、吸附以截留和去除来自室内外空气中的部分污染物，或者通过吸入的新风稀释来自室内的污染物，起到净化空气的作用，给生活带来便利，可以调节室内空气的微小气候，维持人体正常热平衡，主观舒适度高、效率高、噪音低、送风量大、送风量差小。相比小型空调，集中空调解决了一直困扰着传统分体空调的直吹过冷和房间内部冷热不均等问题，最佳的出风角度，完善的送、回风设计，产生室内低速流动的空气，冷/热气能完全均匀地分布于整个室内空间。集中送回风，集中控制，也便于更好地维护管理。
　　1. 2 负面作用
　　1. 2. 1 常年使用的集中空调总体污染严重2004 年卫生部组织的对全国近1 000 家宾馆、商场、超市的集中空调系统卫生状况进行抽检得到的结果显示，近50%的集中空调系统属于严重污染，积尘量、细菌浓度、真菌浓度均远远超过标准规定的水平，合格的仅占抽检总数的6%。汪妍等在江苏省随机抽取常年使用集中空调的97 家公共场所的空调通风系统管道积尘量和微生物等指标经综合评价，也只有63. 9%符合国家卫生标准要求。
　　1. 2. 2 污染的空调系统继而污染室内空气1971 -1988 年期间，美国职业安全与健康研究所做了一项室内空气品质( 简称IAQ) 调查，显示空调系统在建筑物IAQ 问题的主要污染物来源中所占的比例高达53%，可见空调系统本身带来的室内空气质量问题是非常严重的。
　　目前公共场所建筑越来越多地采用全封闭式集中空调系统，为节约能源，密闭性增强、新风量不足、室内空气不能及时更新。同时空调系统收集室内的空气，经处理后又把空气送回到室内，该过程中有可能把部分空调房间及空调系统本身的污染物扩散到其他房间。大量研究资料表明，空调通风系统由于长期运行、清洁不当、疏于管理等，已经成为建筑物室内空气污染的主要来源。中央空调系统是由风系统和水系统及末端装置组成，风系统内部的换热器、过滤装置及风机盘管凝水盘等部件一般都在湿工况条件下工作，空调风系统积尘和积水给进入系统内部的微生物提供了理想的生长和繁殖条件。当空调机组再次启动时，系统内部微生物本身及其代谢产物和有害气体能以气溶胶的形式随送空气流进入空调房间内部。
　　空调系统对室内空气质量的影响与多个因素有关，如系统设计、环境参数、维护管理等。空调区域划分不当可能引发系统交叉污染，在设计中若未能充分考虑各区域功能的不同及可能产生的污染物种类、浓度差异等因素，来自重污染区的回风与来自轻污染区的回风混合并重新输送至各空调区域就会引发更严重的污染。还有建筑物排出的污染气流再次返回室内，产生返流现象，通过新风口吸入或渗透作用重新回流到建筑物内部，造成由中央空调系统引起的二次污染。
　　陈凤娜等在对某医院进行检测发现，病房的微生物数量在使用空调前后明显不同: 使用后细菌超标率高于使用前20%; 真菌和芽孢菌属的检出率明显增加。说明空调通风系统的污染往往影响到室内微生物污染水平，已被污染的空调通风系统不仅不能通过送风稀释房间的污染物浓度，反而会加重污染的传播。
　　2 集中空调的清洗对室内空气质量的影响
　　集中空调系统内的积尘积水能为某些微生物的生长和繁殖提供适宜的温度和湿度环境，微生物随空气进入室内，危害人体健康。因此，对集中空调系统进行周期性的卫生检测和彻底清洗是很有必要的。定期对集中空调系统包括空气、水处理设备和通风管道等进行全面清洗可从源头上清除来自系统内部的微生物、有害气体及可吸入颗粒物等污染源，提高公共建筑室内空气品质。集中空调清洗除了可以降低空调系统的能耗以外，人们更关心这一措施对室内空气质量的影响，进一步延伸到对人体健康的影响。
　　2. 1 清洗集中空调可以洁净室内空气集中空调管路较复杂，所在位置又较为隐蔽，风管内极易积聚颗粒物，从而造成室内空气可吸入颗粒物( PM10) 浓度增加。目前，集中空调通风系统清洗已经成为国内外解决空调系统的主要手段。李若岚等于集中空调清洗前1 d、清洗后1 d、清洗后10 d 分别采样测定送风管道内积尘量和送风中PM10 的浓度，与清洗前比较，管道内积尘量下降( P 0. 05) ，送风中及室内PM10 浓度降低( P 0. 05) 。在清洗前送风口及室内PM10 浓度均高于室外，说明受污染的空调系统将会加重送风及室内空气的污染，导致室内空气质量下降; 而清洗后送风口及室内PM10 浓度均出现下降，说明洁净的空调系统可能对进入室内的空气起到清洁作用。
　　孟冲等研究表明风管内表面积尘量与积尘微生物含量、送风和室内PM10 浓度、送风和室内细菌总数之间均存在正相关。宋业辉等和李若岚等在调查中也得到类似结果，相关性分析结果表明，室内空气与送风中PM10、细菌、真菌之间存在共同的污染源，送风质量对建筑室内空气质量有直接的影响，从另一方面佐证了定期清洗空调通风管道有助于间接地改善室内空气质量。刘洪亮等的研究也表明清洗消毒对改善集中空调通风系统送风和管道卫生状况有明显的效果。
　　2. 2 清洗集中空调可能污染室内空气也有完全相反的研究结论，郭重山等在集中空调通风系统清洗前和清洗后第7 天分别采样，得出结果: 清洗后，集中空调通风系统送风中样本超标率高于清洗前，送风中PM10 和微生物的测定值均比清洗前上升。张秀珍等在调查中发现，即使风管内表面清洗干净，如果风机盘管未按要求清洗，或风口附近有盲区或散流器忘了清洗，送风中PM10 或微生物指标仍然可能会出现超标情况。雷学军等指出，我国集中空调风管中内径高度为12   25 cm 的占风管总长度的一定数量，如不能对小风管进行有效清洗，集中空调的清洗是有害而无益的，因为清洗大风管时会使得小风管内的颗粒物部分松动而不能清除掉。
　　清洗风管引起室内可吸入颗粒物浓度增加，原因可能在于清洗风管时所使用的真空吸尘器过滤效率过低，使其成为室内的发尘器。效率低的滤袋只能滤掉粒径较大的颗粒，而小粒径的颗粒却可轻易逃逸。原来积聚在空调风管内的对人体有害的可吸入尘埃经过吸尘器喷散在室内，并且真空吸尘设备在室内的位置随清洗地点移动，不断地使尘埃在室内扩散，污染室内空气。更有甚者，有些抗菌剂直接喷入空调系统，化学试剂随着空调通风进入室内弥漫在人的活动区域，造成新的室内空气污染。风管清洗过程中可吸入颗粒物和微生物浓度会出现峰值，约3 h 后会降到较低值。故通常要求风管清洗后系统预运行半天，方可投入使用。于航等指出，刚刚清洗过的风管，残尘的附着力已大大削弱，所以随着风机启动会重新飞扬，使浮游粉尘浓度甚至高于清扫前。
　　大量调查和测试清洗实例表明，良好专业的清洗确实有利于室内环境的改善，但不合适的清洗方法、清洗设备和清洗程序，不仅不能达到预期的效果，反而会引起空调系统或室内的二次污染。
　　3 集中空调及室内空气对人群健康的影响
　　空调的迅速普及使用，在改善了室内环境的同时也造成了室内空气污染，且室内空气污染比室外空气污染影响范围大、接触时间长、污染浓度高、污染种类多，排放周期长。WHO 调查表明: 人体约有68%的疾病与室内污染有关。
　　3. 1 物理因素对健康的影响
　　3. 1. 1 微小气候的影响集中空调虽然能改善室内微小气候，提高人的舒适感受，但由于环境的相对密闭性，室外的新鲜空气得不到充分补充，长期居于其中的人会感到胸闷、口干、舌燥等。湿度过低的干燥空气易致人体粘膜变干、声音嘶哑、鼻腔出血，易使人患感冒、支气管炎、哮喘等疾病。而且，室内外温差较大，例如温差在10  左右，人体适应能力下降，易患感冒等上呼吸道疾病。
　　3. 1. 2 正负离子的影响长时间在空调室内的人常常感到头昏脑胀，容易疲劳，其原因被认为是室内负离子浓度较低，负离子浓度降低是由于负离子被空调过滤器和空气中的灰尘捕获或吸附到带有正电荷的表面上而减少。
　　3. 1. 3 颗粒物的影响颗粒物中对人体健康影响最大的是粒径较小的PM10 和PM2. 5，从未清洗过的长期使用的集中空调送风中含有大量的可吸入颗粒物，进入肺部对局部肺组织有阻塞作用，可减弱局部通透性支气管的通气功能，或使细支气管和肺泡的换气功能丧失; 还可以损伤呼吸道的防御功能，作为过敏原引起变态反应，使哮喘发生率增加。
　　3. 2 生物因素对健康的影响集中空调系统中，过滤器、管道、换热器、冷盘管、冷凝水盘、加湿器以及冷却塔等是容易产生微生物污染的设备，可能造成真菌、军团菌、SARS、流感等生物性污染，导致过敏反应、机会感染( 军团病) 以及原发感染。
　　3. 3 综合因素对健康的影响吴海磊等利用SF -36 量表进行生命质量的测定，研究表明: 长期在集中空调通风系统中工作可能会对口岸从业人员产生潜在的亚健康影响。程义斌等[4]的研究中也提到集中空调公共场所从业人员呼吸系统、眼部、皮肤等症状及人群免疫水平受到一定程度的影响。
　　4 控制集中空调系统污染的方法
　　4. 1 通过改善新风的质与量稀释空调系统污染物对于舒适性空调环境的污染处理，增大新风量或合理选择新风口位置以改善新风的质量，加强通风稀释是最常用和有效的方法。但在室外大气质量较差的情况下增加通风量无疑会加重系统的污染。
　　4. 2 通过温湿度控制空调系统微生物污染温湿度对微生物的生长繁殖有着极其重要的影响。由于目前大多数集中空调都是间歇运行的，停机期间温度回升，凝结在盘管、冷凝器等部件上的水分开始蒸发，湿度也不断上升。中温高湿度极易诱发微生物在空调系统内部大量生长繁殖，导致空调系统二次污染。Vincent AR 等、鲍作义等、Ashfaque AC 等、Theunissen 等和Anice CL 等的研究中分别阐述了真菌、SARS 病毒、霉菌、革兰氏阳性菌和流感病毒均有合适其生长的温度和湿度条件，由此得出利用温湿度控制空调系统微生物污染在理论上是可行的。
　　4. 3 通过空气洁净技术控制进入空调系统空气的洁净度使用空气洁净技术把新风口和回风口进入风道的尘、菌的量降到极低。目前国内已经开始采用超低阻节能型高效率净化新风机组和低阻高中效回风过滤器，使引入的新风达到相当于30 万级的洁净度，并可在保证滤尘效果的同时使回风口的滤菌效率提高到99%。
　　4. 4 合理设计、安装和有效地日常维护管理正确安装、定期更换过滤器能有效减少过滤器污染; 定期清洗和消毒，对加湿器进行消毒能有效防止微生物污染; 有效设置管道清洗口、定期检查和清理管道; 采用生物杀灭剂进行水处理，防止冷却塔军团菌的滋生。
　　综上: 集中空调系统的卫生问题已经引起政府、群众的广泛关注，其对室内空气质量和人群健康的影响也被越来越多的专家学者调查研究，室内空气的质量已成为现代科学的前沿课题，其涉及医学卫生、建筑环境工程、建筑设计等诸方面，这需要全社会、各学科和各行业专业人员的积极参与，共同关注空气质量，努力营造一个卫生、健康、舒适的室内空气环境。