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建筑室内空气环境与人员健康的探析

2021/12/07 阅读:

【摘要】本文对建筑室内空气环境与人员健康的研究进展进行了总结,介绍了研究对象从人员生理指标到人员心理指标的转变,分析了学科交叉和新兴技术的发展对该领域研究工具带来的进步,并介绍了地方医学在健康室内空气环境的研究中起到的独特作用,以及简要介绍了国内外相关标准的发展及特点,指出其在营造健康室内空气环境中的重要指导作用。

【关键词】建筑环境;室内空气;人员健康;学科交叉;健康建筑

1.概述

党的报告中将“健康中国战略”作为我国发展基本方略中的重要内容,提出大健康观的全局理念[1]。体现在建筑行业,即在建筑室内外环境的营造中,要达到美观、舒适、健康三者的协同发展。随着全球城市化进程的持续推进,建筑室内环境已经成为人类现今活动的主要区域。有研究表明,多数人80%以上的时间是在建筑内度过的[2]。随着生活水平的不断进步,人们对居住环境的水平提出了更高要求。因此,室内人居环境的舒适性与健康性已成为人们高品质生活的重要保证。室内空气环境是室内人居环境的重要组成部分,良好的室内空气品质水平是实现高质量室内人居环境的前提条件之一[3]。从舒适性和安全性的层面来看,室内多种空气污染物会对人员在室内工作和生活的舒适度和安全性产生直接影响。在具有良好的室内空气品质的室内环境中生活工作,不仅可以使人员感到满意和愉悦,还能大幅度提高人员的工作效率[4]。从健康层面来看,不良的室内空气环境不仅可以在短时间内对人体产生一定影响,包括身心不适或一系列急性反应,而且可能产生长时间的健康危害,危害类型涵盖人的呼吸系统、循环系统、免疫系统、神经系统等[5]。

2.室内空气与人员健康研究领域的发展(由生理到心理)

学术界和工业界对健康建筑这一概念的认可和重视程度,在过去的十年间得到了迅速增长。事实上,早在半个多世纪之前,研究人员对室内空气的健康问题进行了关注。早期关于室内空气品质的相关研究,多是针对室内空气对室内人员造成的直接健康危害,尤其是短期的生理健康危害。比如,在20世纪70年代,由于人工板材和化工黏合剂的使用,使很多建筑室内甲醛含量超标,由此造成了眼睛、皮肤等出现问题。这引起了科研人员的重视,开展了针对某些特定空气污染物挥发机理和控制措施的研究。WHO对人们在不良室内环境中的生理问题进行了总结,如咳嗽、呼吸短促、鼻塞、喉咙痛、胸闷等,并将之定义为病态建筑综合症(SBS),可以说是对相关研究的归纳和总结,促进了人们对病态建筑的重视。在之后的研究里,科研人员将研究的范围和视角进一步扩大到了心理领域。在这个过程中,研究的问题也由作用更强烈、更迅速的健康危害,扩展到了影响相对较弱、作用时间更长的健康危害[6]。例如,近期的研究发现,中长期暴露在特定不良空气环境中会引发抑郁症等一系列心理症状,甚至会导致自杀倾向,并初步明确了导致这种心理健康影响的空气污染物成分[7、8]。还有研究指出,如果婴幼儿在出生后的三个月内生活在二氧化氮浓度较高的室内环境中,则更有可能患有注意力缺陷障碍的问题[]。此外,相关研究也由室内空气环境对人员健康的直接影响扩展到更深入的间接影响,并试图从病理学的角度对其进行分析。例如,Eraly等人在其研究中发现,某些空气污染物可以导致人的慢性低度炎症反应,进而带来一系列间接的心理压力和心理失调问题[]。

3.健康室内空气环境研究工具的进步

在传统的建筑科学研究中,研究工具和方法主要侧重于对室内空气物理属性的测量以及通风等建筑技术的研究。在近年来的健康室内空气环境研究中,随着学科交叉特点的进一步加强,建筑科学研究人员与生物科学、材料科学、医疗健康等领域的研究人员进行了更为密切的合作,也进一步拓展了健康室内空气环境研究领域的研究工具和研究方法。例如,Bolton等人在研究不良空气品质与人员早期心理健康发展障碍的相关性时,引入了生物科学的研究方法,通过一系列严格设计的动物实验对研究问题进行了分析。通过对小鼠的实验,他们发现特定的空气污染物会对孕期的雌鼠产生影响,其生产的幼崽会在出生后一定时间内出现包括焦虑和认知障碍方面的特征[11]。这种通过动物实验研究室内空气环境健康影响的方法,在传统的建筑室内空气研究领域是不多见的。此外,得益于新型传感技术、网络技术和大数据技术的快速发展,也得益于智慧建筑和智慧城市等概念的成熟和推广,健康室内空气环境的研究工具也呈现出数字化和智能化的趋势。例如,随着便携式人体生理信息动态收集技术的不断完善,以及大批量生理数据实时处理能力的进步,使研究人员对研究对象进行连续、长时间的生理监测有了更为可靠的手段,从而为相关研究指出了新的研究方向。工业界也顺应这一潮流,在低成本、低功耗的智能监测产品开发方面做了许多工作,积极开发出了面向住宅公寓、办公建筑、商业建筑等不同场景下的智能空气环境感知仪器与管理平台,为保障人居环境健康作作出了贡献[12]。

4.健康室内空气环境研究与地方医学的结合

值得注意的是,地方医学也在健康室内空气环境的研究中起到了独特的作用。有些学者将健康室内空气环境研究与地方医学的理论相结合,创造出具有地方特色的研究方法,并取得了积极的研究成果。例如,徐四维等人发现,我国古代建筑在室内空气品质营造中,就已经发展出基于建筑设计并且兼顾人居健康的“九宫八风”理论[]。九宫是中国古代天文学的名词之一,来源于古代天文学家通过井字格将天空分为九分。在“九宫八风”理论中,九个方格代指人与其周围的八个方位,而这八个方位也象征着一年四季的八个节气,每一个节气一般有其对应的方位。该理论指出,与节气主导风向一致的风称为实风,相反则为虚风,其他方向的称为正风。当人所处的自然通风环境处于实风时,人体会处于一个较为健康的状态,反之,则会使疾病的产生概率增加,具体体现在有关人体脏器的疾病与虚风有较强的关联性。这项研究从中国古代的医学和营造学的相关理论出发,对研究健康建筑室内环境的营造提供了新的视角和方法。

5.国内外对健康空气环境的相关标准和规定

制定与室内空气品质相关的标准和导则,是营造健康室内空气环境的重要指导和保证措施。随着健康建筑概念的进一步深入人心,国内外出台了一系列针对健康建筑评价的标准与导则。其中,比较有代表性的标准包括美国的《WELL建筑标准》(WELLBuildingStandard),以及我国首部以健康建筑为主题的评价标准《健康建筑评价标准》(T/ASC02-6)。该类标准往往由一系列环境指标有机构成,在指导健康建筑的建设方面具有较强的系统性和全面性。值得注意的是,不同国家的健康建筑评价标准所采取的技术体系和框架并不完全一致。比如,《WELL建筑标准》主要技术框架为空气、水、营养、光、健身、舒适和精神,而我国的《健康建筑评价标准》则设计为空气、水、舒适、健身、人文和服务。虽然框架设计和侧重点并不完全相同,但两个标准都把室内空气环境列为健康建筑的首要评价对象,足以反映出健康空气环境在健康建筑中的地位和作用。除了针对健康建筑评价的综合标准外,还有很多专项标准也对指导健康空气环境的营造起到了重要作用。比如,我国制定和使用的《室内空气质量标准》(GB/T8-2)、《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB25-20)、《室内装饰装修材料有害物质限量》(GB80~88-1)和《建筑材料放射性核素限量》(GB-1)[14-16],这些专项标准和健康建筑综合标准一起,共同组成了我国现行的室内空气质量标准评价体系。

6.总结

建筑室内空气环境的品质与健康问题已经受到越来越多的社会关注。现有的研究已经明确指出了室内空气环境与人员健康之间的关联性,从多个方面和视角对健康室内空气环境作出了许多有意义的研究,并逐步将许多研究成果付诸实践。该领域的近期研究凸显了学科交叉的特点。不同领域的研究人员通过密切合作,进一步拓展了健康室内空气环境研究领域的研究工具和研究方法,也将研究的范围和视角进一步扩大到心理学领域。此外,地方医学也在健康室内空气环境的研究中起到了独特的作用,而新型传感技术、网络技术和数据技术的快速发展,也为该领域的研究提供了新契机。相信随着人们生活水平的不断进步和对健康居住环境重视程度的不断提高,健康室内环境方面的研究能够得到更多的关注和发展,为“健康中国”战略的稳步推进作出支持和贡献。

作者:林成楷 张荣鹏 单位:湖南大学建筑学院 湖南大学建筑技术研究中心 丘陵地区城乡人居环境科学湖南省重点实验室

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