我们一生中 90% 的时间都在室内度过，但我们大多数人很少想到我们在那里呼吸的空气质量。
一个多世纪以前，先驱护士和统计学家弗洛伦斯·南丁格尔宣布了开放空气和卧室通风对于肺结核患者的重要性。今天在北欧国家，让婴儿在户外小睡是很常见的做法，有时甚至在冰冻的温度下。但即使人类长期以来都认为新鲜的室外空气有益于健康，但我们许多人似乎已经很大程度上忘记了这一教训，直到 COVID-19 大流行迫使我们重新学习它。
现在人们普遍承认，导致 COVID 的病毒 SARS-CoV-2 经常通过称为气溶胶的空气传播飞沫传播，这些飞沫悬浮在空气中，可以传播短距离和长距离。“这是一种几乎完全在室内通过空气传播的病毒。如果我们从这里开始，那么建筑物就很重要了，”哈佛大学陈曾熙公共卫生学院副教授兼其健康建筑项目主任约瑟夫·艾伦说。
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随着美国和许多其他国家取消口罩强制令和其他短期措施以帮助减少 SARS-CoV-2 的传播，改善室内空气质量变得更加重要。“当我们开始摆脱这些广泛的政府强制令和法规时，我们需要被动的、在后台运行的策略……”艾伦说。“清洁的空气不应该是党派之争。”
除了降低 COVID 风险外，更清洁的室内空气还有其他好处。流感和其他呼吸道病毒也通过空气传播，导致大量疾病和生产力损失。此外，研究表明，通风不良还会对健康产生各种其他影响，从“病态建筑综合征”到认知影响。
也许社会可以从对待水处理的方式中吸取教训。已采取广泛措施以确保公共系统中的水质。为什么不对空气也这样做呢？
弗吉尼亚理工大学土木与环境工程教授、病毒气溶胶传播领域的领先专家林赛·马尔说，在很大程度上，“我们不依赖美国的人们单独过滤他们的水；我们提供清洁、安全的饮用水”。“我认为现在是时候开始以同样的方式思考我们的室内空气了。”
“可接受的”空气质量
艾伦说，在过去 40 年左右的时间里，工程师们将建筑物设计成更严格的“外壳”——这意味着它们减少了与室外的空气交换——以提高能源效率。但这带来的结果是，我们现在的许多建筑物都已优化为细菌工厂。
人们非常关注室外空气质量——这是美国环境保护署的主要职责之一。但是人们在室内花费的时间更多，我们在室内不仅经常接触环境污染物，还接触室内污染物，从病原体到烹饪油烟到家具释放的化学物质。
加州大学戴维斯分校工程学院院长理查德·科西说：“人类是令人难以置信的室内生物”。平均美国人在大流行前的寿命约为 79 岁，而“我们有 69 年在建筑物内度过”。科西指出，其中“54 年是在家中度过的”。
美国供暖、制冷与空调工程师学会 (ASHRAE) 是一个美国行业机构，它为所谓的“可接受的室内空气质量”制定标准。对于非住宅建筑，这被定义为“空气中没有已知浓度的有害污染物，由主管当局确定，并且绝大多数（80% 或以上）接触者不表示不满意的空气”。对于住宅建筑，其定义是“绝大多数居住者对气味和感官刺激不表示不满意的空气，并且其中不太可能存在已知会对健康构成风险的污染物浓度”。
艾伦说，建筑设计师和管理者应该努力追求比仅仅“可接受”更好的目标。他说，这些标准“远低于”保护人们免受 COVID、流感和其他传染病侵害所需的标准。其他人也同意。“想想如果有人在卖车并使用这种广告：‘购买我们的汽车；它对您来说是可以接受的，’”科西说。“我认为很多人不会买那辆车。”
ASHRAE 标准旨在限制接触已知暴露限值的有害物质，例如甲醛和其他挥发性有机化合物，但不包括病原体——关于病原体的数据要少得多——ASHRAE 流行病任务组主席、宾夕法尼亚州立大学建筑工程学教授威廉·P·班弗莱特说。“仅目前的最低通风率并不能完全缓解空气传播疾病的传播风险，”班弗莱特在给大众科学的电子邮件中写道。他补充说，虽然传播风险无法降低到零，但将疫苗接种、口罩使用和占用限制等预防措施与通风、过滤和空气消毒等工程实践相结合，“是最大限度降低风险的最有效方法”。
改变空气质量标准需要时间。与此同时，可以立即采取一些措施来改善我们在室内呼吸的空气。这些步骤涉及加强室内空气质量的四个主要支柱：源头控制、通风、过滤和消毒。
源头控制
1858 年，室内空气质量运动的先驱之一化学家马克斯·冯·佩滕科弗写道，如果一个空间里堆着一堆粪肥，不应该试图通过通风来去除气味，而应该去除粪肥。
用现代、更广泛的术语来说，这意味着人们可以通过限制潜在的来源来防止污染物首先释放到空气中。例如，可以使用电炉代替燃气炉来减少烹饪油烟。
当涉及到像 SARS-CoV-2 这样的病原体时，已知暴露于病原体的人可以佩戴高质量口罩，或者如果他们有任何症状，可以待在家里。
当然，仅靠这些措施无法阻止所有病原体或其他污染物进入空气，这就是为什么需要采取其他步骤的原因。
通风
建筑物的通风水平是指引入多少新鲜室外空气；这种新鲜空气会稀释空气中病毒颗粒的浓度。将室内的 SARS-CoV-2 颗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——它会迅速变得非常稀释以至于无法检测到。通风使室内“杯子”更像室外“海洋”。
改善通风最简单且最便宜的方法是打开窗户，但这并不总是一个可行的选择——尤其是在室外空气比室内空气污染更严重的情况下。“这是一个巨大的公平问题。并非每个人都可以打开窗户并引入新鲜空气，”斯克里普斯海洋学研究所和加州大学圣地亚哥分校的大气化学家兼教授金伯利·普拉瑟说。有色人种，例如，更可能居住和工作在他们接触有害污染的地方。野火烟雾也经常在美国西部许多地区造成空气质量差。
除了窗户外，室内气流的另一个来源是供暖、通风和空调 (HVAC) 系统。这些系统中的大多数都允许建筑物管理员改变新鲜空气的摄入量。专家说，通常应将其设置为最大值——前提是室外空气质量安全。然而，许多建筑物，尤其是在大流行之前，都将其 HVAC 系统设置为再循环旧的、不新鲜的空气。一个好的经验法则是，通过通风或通过过滤获得等量的新鲜空气，目标是至少每小时进行六次空气交换。
评估空间通风量的一种方法是使用二氧化碳监测器。人类呼吸时会呼出 CO2，因此这种气体的水平可以很好地代表空气的稀释程度。美国疾病控制与预防中心表示，低于约 百万分之 800 的值可能通风良好。
西班牙加利西亚一家餐厅中的 CO2 计，可以作为建筑物通风量的代表。低于百万分之 800 的数字表示空气交换量良好。图片来源：M. Dylan/Europa Press via Getty Images
过滤
过滤涉及从空气中去除颗粒和其他污染物。称为最低效率报告值 (MERV) 的标准提供了一种比较不同过滤器的方法。黄金标准过滤器是高效颗粒空气 (HEPA) 过滤器，它可以去除 99.97% 的尺寸为 0.3 微米的空气传播颗粒，以及更大或更小颗粒（两者都能更有效地捕获）的更高百分比。HEPA 相当于 MERV 17 或更高的等级。普拉瑟和科西都建议将过滤器升级到至少 MERV 13，用于大多数室内环境，如学校或办公室。许多 HVAC 系统可以升级到此标准——但一些非常旧的系统可能难以使用更高效率的过滤器，这可能会导致空气在过滤器周围泄漏，因此最好咨询 HVAC 专家。
如果所讨论的建筑物没有 HVAC 系统——例如，许多房屋都没有——一种选择是购买一个或多个便携式空气净化器。这些设备通常效果良好，前提是它们的尺寸适合房间。它们可以在高速运行，以便在特定时间（例如聚会或家人中有人感染 COVID 时）更快地过滤空气。
然而，便携式空气净化器并不便宜；优质型号的起价约为 200 美元，而且价格还会上涨。幸运的是，一些研究人员提出了一种更经济实惠的解决方案，称为科西-罗森塔尔箱。它以加州大学戴维斯分校的科西和过滤器制造商 Tex-Air Filters 的首席执行官吉姆·罗森塔尔的名字命名，他们都帮助开发了这个想法，它基本上是一个 DIY 空气净化器，由一个箱式风扇和四五个用胶带粘在一起的 MERV 过滤器组成。说明可在网上找到，它们的效果出奇地好。一个位于 200 平方英尺（约 19 平方米）宿舍房间的科西-罗森塔尔箱实现了相当于每小时约 24 次空气交换的效果——与美国典型的医院相当，并且优于大多数同等尺寸的便携式空气净化器。这是因为，即使科西-罗森塔尔箱的过滤效率低于大多数便携式空气净化器中的 HEPA 过滤器，但由于大风扇，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静的设计。
空气消毒
最后，还有空气消毒：使用紫外线使病毒失活。弗吉尼亚理工大学的马尔说，这最适合医院或学校食堂等高风险环境。它的工作原理是在房间顶部照射紫外线，当空气传播的病原体在该空间循环时将其灭活。某些波长的紫外线对人体有害，尽管有一种称为远紫外线的波长可能对人体更安全。
然而，大多数紫外线系统的安装成本都很高。而且有很多假冒伪劣产品。“如果听起来好得令人难以置信，”马尔说，“那可能就是真的。” 对于大多数家庭和小型企业来说，专注于通风和过滤可能是改善空气质量的最简单方法。
投资于更好的空气
拜登政府最近呼吁学校、大学和其他场所的建筑管理者改善室内空气质量，并举行了公开简报会，以引起人们对清洁室内空气重要性的关注。升级空气质量可能很昂贵，但有联邦资金支持这些努力。根据白宫的一份声明，《美国救援计划》包含 1220 亿美元，用于帮助学校保持开放，以及 3500 亿美元用于州、地方和部落政府升级当地机构和企业的通风和其他基础设施。
哈佛大学的艾伦说：“白宫发出信号，表明健康的建筑物是大流行应对措施的支柱之一，这是一个巨大的胜利。”
COVID 为改善建筑物内部空气质量的努力注入了动力，专家们希望这种动力将导致对该领域的持久投资。
马尔说：“我认为我们正处于对室内空气质量的新认识的风口浪尖。” “在许多地方，室内空气质量非常糟糕，以至于有很多改进空间。” 马尔补充说，升级建筑物将需要投资，但这“我相信将在改善健康和生产力方面得到回报”。