我們一生中 90% 的時間都在室內度過，但我們大多數人很少想到我們在那裡呼吸的空氣質量。
一個多世紀以前，先驅護士和統計學家弗洛倫斯·南丁格爾宣佈了開放空氣和臥室通風對於肺結核患者的重要性。今天在北歐國家，讓嬰兒在戶外小睡是很常見的做法，有時甚至在冰凍的溫度下。但即使人類長期以來都認為新鮮的室外空氣有益於健康，但我們許多人似乎已經很大程度上忘記了這一教訓，直到 COVID-19 大流行迫使我們重新學習它。
現在人們普遍承認，導致 COVID 的病毒 SARS-CoV-2 經常透過稱為氣溶膠的空氣傳播飛沫傳播，這些飛沫懸浮在空氣中，可以傳播短距離和長距離。“這是一種幾乎完全在室內透過空氣傳播的病毒。如果我們從這裡開始，那麼建築物就很重要了，”哈佛大學陳曾熙公共衛生學院副教授兼其健康建築專案主任約瑟夫·艾倫說。
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隨著美國和許多其他國家取消口罩強制令和其他短期措施以幫助減少 SARS-CoV-2 的傳播，改善室內空氣質量變得更加重要。“當我們開始擺脫這些廣泛的政府強制令和法規時，我們需要被動的、在後臺執行的策略……”艾倫說。“清潔的空氣不應該是黨派之爭。”
除了降低 COVID 風險外，更清潔的室內空氣還有其他好處。流感和其他呼吸道病毒也透過空氣傳播，導致大量疾病和生產力損失。此外，研究表明，通風不良還會對健康產生各種其他影響，從“病態建築綜合徵”到認知影響。
也許社會可以從對待水處理的方式中吸取教訓。已採取廣泛措施以確保公共系統中的水質。為什麼不對空氣也這樣做呢？
弗吉尼亞理工大學土木與環境工程教授、病毒氣溶膠傳播領域的領先專家林賽·馬爾說，在很大程度上，“我們不依賴美國的人們單獨過濾他們的水；我們提供清潔、安全的飲用水”。“我認為現在是時候開始以同樣的方式思考我們的室內空氣了。”
“可接受的”空氣質量
艾倫說，在過去 40 年左右的時間裡，工程師們將建築物設計成更嚴格的“外殼”——這意味著它們減少了與室外的空氣交換——以提高能源效率。但這帶來的結果是，我們現在的許多建築物都已最佳化為細菌工廠。
人們非常關注室外空氣質量——這是美國環境保護署的主要職責之一。但是人們在室內花費的時間更多，我們在室內不僅經常接觸環境汙染物，還接觸室內汙染物，從病原體到烹飪油煙到傢俱釋放的化學物質。
加州大學戴維斯分校工程學院院長理查德·科西說：“人類是令人難以置信的室內生物”。平均美國人在大流行前的壽命約為 79 歲，而“我們有 69 年在建築物內度過”。科西指出，其中“54 年是在家中度過的”。
美國供暖、製冷與空調工程師學會 (ASHRAE) 是一個美國行業機構，它為所謂的“可接受的室內空氣質量”制定標準。對於非住宅建築，這被定義為“空氣中沒有已知濃度的有害汙染物，由主管當局確定，並且絕大多數（80% 或以上）接觸者不表示不滿意的空氣”。對於住宅建築，其定義是“絕大多數居住者對氣味和感官刺激不表示不滿意的空氣，並且其中不太可能存在已知會對健康構成風險的汙染物濃度”。
艾倫說，建築設計師和管理者應該努力追求比僅僅“可接受”更好的目標。他說，這些標準“遠低於”保護人們免受 COVID、流感和其他傳染病侵害所需的標準。其他人也同意。“想想如果有人在賣車並使用這種廣告：‘購買我們的汽車；它對您來說是可以接受的，’”科西說。“我認為很多人不會買那輛車。”
ASHRAE 標準旨在限制接觸已知暴露限值的有害物質，例如甲醛和其他揮發性有機化合物，但不包括病原體——關於病原體的資料要少得多——ASHRAE 流行病任務組主席、賓夕法尼亞州立大學建築工程學教授威廉·P·班弗萊特說。“僅目前的最低通風率並不能完全緩解空氣傳播疾病的傳播風險，”班弗萊特在給大眾科學的電子郵件中寫道。他補充說，雖然傳播風險無法降低到零，但將疫苗接種、口罩使用和佔用限制等預防措施與通風、過濾和空氣消毒等工程實踐相結合，“是最大限度降低風險的最有效方法”。
改變空氣質量標準需要時間。與此同時，可以立即採取一些措施來改善我們在室內呼吸的空氣。這些步驟涉及加強室內空氣質量的四個主要支柱：源頭控制、通風、過濾和消毒。
源頭控制
1858 年，室內空氣質量運動的先驅之一化學家馬克斯·馮·佩滕科弗寫道，如果一個空間裡堆著一堆糞肥，不應該試圖透過通風來去除氣味，而應該去除糞肥。
用現代、更廣泛的術語來說，這意味著人們可以透過限制潛在的來源來防止汙染物首先釋放到空氣中。例如，可以使用電爐代替燃氣爐來減少烹飪油煙。
當涉及到像 SARS-CoV-2 這樣的病原體時，已知暴露於病原體的人可以佩戴高質量口罩，或者如果他們有任何症狀，可以待在家裡。
當然，僅靠這些措施無法阻止所有病原體或其他汙染物進入空氣，這就是為什麼需要採取其他步驟的原因。
通風
建築物的通風水平是指引入多少新鮮室外空氣；這種新鮮空氣會稀釋空氣中病毒顆粒的濃度。將室內的 SARS-CoV-2 顆粒想象成一杯水中的一滴食用色素。在室外，它更像是海洋中的一滴染料——它會迅速變得非常稀釋以至於無法檢測到。通風使室內“杯子”更像室外“海洋”。
改善通風最簡單且最便宜的方法是開啟窗戶，但這並不總是一個可行的選擇——尤其是在室外空氣比室內空氣汙染更嚴重的情況下。“這是一個巨大的公平問題。並非每個人都可以開啟窗戶並引入新鮮空氣，”斯克裡普斯海洋學研究所和加州大學聖地亞哥分校的大氣化學家兼教授金伯利·普拉瑟說。有色人種，例如，更可能居住和工作在他們接觸有害汙染的地方。野火煙霧也經常在美國西部許多地區造成空氣質量差。
除了窗戶外，室內氣流的另一個來源是供暖、通風和空調 (HVAC) 系統。這些系統中的大多數都允許建築物管理員改變新鮮空氣的攝入量。專家說，通常應將其設定為最大值——前提是室外空氣質量安全。然而，許多建築物，尤其是在大流行之前，都將其 HVAC 系統設定為再迴圈舊的、不新鮮的空氣。一個好的經驗法則是，透過通風或透過過濾獲得等量的新鮮空氣，目標是至少每小時進行六次空氣交換。
評估空間通風量的一種方法是使用二氧化碳監測器。人類呼吸時會撥出 CO2，因此這種氣體的水平可以很好地代表空氣的稀釋程度。美國疾病控制與預防中心表示，低於約 百萬分之 800 的值可能通風良好。
西班牙加利西亞一家餐廳中的 CO2 計，可以作為建築物通風量的代表。低於百萬分之 800 的數字表示空氣交換量良好。圖片來源：M. Dylan/Europa Press via Getty Images
過濾
過濾涉及從空氣中去除顆粒和其他汙染物。稱為最低效率報告值 (MERV) 的標準提供了一種比較不同過濾器的方法。黃金標準過濾器是高效顆粒空氣 (HEPA) 過濾器，它可以去除 99.97% 的尺寸為 0.3 微米的空氣傳播顆粒，以及更大或更小顆粒（兩者都能更有效地捕獲）的更高百分比。HEPA 相當於 MERV 17 或更高的等級。普拉瑟和科西都建議將過濾器升級到至少 MERV 13，用於大多數室內環境，如學校或辦公室。許多 HVAC 系統可以升級到此標準——但一些非常舊的系統可能難以使用更高效率的過濾器，這可能會導致空氣在過濾器周圍洩漏，因此最好諮詢 HVAC 專家。
如果所討論的建築物沒有 HVAC 系統——例如，許多房屋都沒有——一種選擇是購買一個或多個行動式空氣清淨機。這些裝置通常效果良好，前提是它們的尺寸適合房間。它們可以在高速執行，以便在特定時間（例如聚會或家人中有人感染 COVID 時）更快地過濾空氣。
然而，行動式空氣清淨機並不便宜；優質型號的起價約為 200 美元，而且價格還會上漲。幸運的是，一些研究人員提出了一種更經濟實惠的解決方案，稱為科西-羅森塔爾箱。它以加州大學戴維斯分校的科西和過濾器製造商 Tex-Air Filters 的執行長吉姆·羅森塔爾的名字命名，他們都幫助開發了這個想法，它基本上是一個 DIY 空氣清淨機，由一個箱式風扇和四五個用膠帶粘在一起的 MERV 過濾器組成。說明可在網上找到，它們的效果出奇地好。一個位於 200 平方英尺（約 19 平方米）宿舍房間的科西-羅森塔爾箱實現了相當於每小時約 24 次空氣交換的效果——與美國典型的醫院相當，並且優於大多數同等尺寸的行動式空氣清淨機。這是因為，即使科西-羅森塔爾箱的過濾效率低於大多數行動式空氣清淨機中的 HEPA 過濾器，但由於大風扇，流量要大得多。唯一的抱怨是噪音，但科西和他的同事正在研究更安靜的設計。
空氣消毒
最後，還有空氣消毒：使用紫外線使病毒失活。弗吉尼亞理工大學的馬爾說，這最適合醫院或學校食堂等高風險環境。它的工作原理是在房間頂部照射紫外線，當空氣傳播的病原體在該空間迴圈時將其滅活。某些波長的紫外線對人體有害，儘管有一種稱為遠紫外線的波長可能對人體更安全。
然而，大多數紫外線系統的安裝成本都很高。而且有很多假冒偽劣產品。“如果聽起來好得令人難以置信，”馬爾說，“那可能就是真的。” 對於大多數家庭和小型企業來說，專注於通風和過濾可能是改善空氣質量的最簡單方法。
投資於更好的空氣
拜登政府最近呼籲學校、大學和其他場所的建築管理者改善室內空氣質量，並舉行了公開簡報會，以引起人們對清潔室內空氣重要性的關注。升級空氣質量可能很昂貴，但有聯邦資金支援這些努力。根據白宮的一份宣告，《美國救援計劃》包含 1220 億美元，用於幫助學校保持開放，以及 3500 億美元用於州、地方和部落政府升級當地機構和企業的通風和其他基礎設施。
哈佛大學的艾倫說：“白宮發出訊號，表明健康的建築物是大流行應對措施的支柱之一，這是一個巨大的勝利。”
COVID 為改善建築物內部空氣質量的努力注入了動力，專家們希望這種動力將導致對該領域的持久投資。
馬爾說：“我認為我們正處於對室內空氣質量的新認識的風口浪尖。” “在許多地方，室內空氣質量非常糟糕，以至於有很多改進空間。” 馬爾補充說，升級建築物將需要投資，但這“我相信將在改善健康和生產力方面得到回報”。