上篇:为什么室外空气污染也是室内问题

本系列文章分为上、中、下三篇,关注室内外空气以及如何应用先进技术解决当前问题。本篇是第上篇:为什么室外空气污染也是室内问题

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今天,建筑环境对人类健康的影响越来越受到重视。我们除了?#24247;?#24314;筑物需要节约能耗、水耗和资源外,现在还要求建筑对使用者的工作生活产生积极的影响。这一趋势的核心是室内空气质量(IAQ)这个复杂的话题。很少有人能理解室内空气质量及其对人类健康影响所涉及的复杂性?。要理解空气质量,需要对化学、物理、毒理学、传感器硬件、软件和测试方法等领域有深刻的理解。因此,当听到有团队在改善室内空气质量过程中感到困惑和不知所措时,我们并不感到惊讶。

?#20197;?#30340;是,一些拥有室内空气质量经验知识的专家一直在深入研?#31354;?#20010;问题的核心。我们这些“绿色建筑”运动的干事,正是凭借他们共同的智慧,才对如何解决室内空气质量问题有了更多的了解。

但是,要明智地谈论室内空气,我们必须首先了解室外或环境空气,以及以证据为基础的研究是如何关注环境空气中的污染物的,从而帮助我们在室内空气方面做出决定。

城市和农村环境空气污染是导致全球每年300万人过早死亡的直接原因。它是引发呼吸道感染、心血管疾病和肺癌等疾病的重要因素。吸入烹饪产生的固体燃料历来是有害室内空气质量的根源,但城市空气污染的健康危害越来越多集中在城市核心区域。在这里,无法流通的空气、汽车尾气和以煤炭为基础的工业排放结合在一起,形成了一种有毒的空气混合物,其中充满了微小但能穿透肺?#24247;?#39063;粒物。随着人们对恶劣空气质量造成的健康影响的?#29616;?#20174;室外?#30001;?#21040;室内,已知的环境风险也已超出呼吸系统的范畴。相关疾病包括一系列神经生成疾病和神经行为功能。目前的研究还显示,环境空气污染与高水平的痴呆症之间存在密切联系,老年女性患痴呆症的可能?#32422;?#20046;增加了一倍[1]?。此外,帕金森病、自闭症,以及最致命的早产,?#21152;?#31354;气质量差有关。

被动通风是低影响建筑设计的核心原则,但只有良好的室外空气条件下才可以。如果没有好的室外空气,开窗和暖通空调系统不足以阻挡室外pm2.5的渗透。以往我们认为室内空间是不受恶劣空气影响的,但?#23548;?#19978;室内和室外一样,都充满了污染物。甚?#31890;?#19982;室外空气相比,室内空气质量还有其它更多的有害污染物,如挥发?#26434;?#26426;化合物、升高的二氧化碳,甚至比室外更高的PM2.5。由于大多数美国人90%的时间都在室内,空气质量不达标的可能性很大。在特定的接触阈值水平,空气质量甚?#37327;?#33021;影响我们处理基本?#29616;?#20219;务的方式,如决策、注意力和信息使用。哈佛大学T.H. Chan公?#21442;?#29983;学院的研究人员率先开展了两项关于绿色建筑对?#29616;?#21151;能影响的研究——也被称为CogFx研究——以展示降低室内有毒物质?#23548;?#19978;是能够提高?#29616;?#33021;力的。同样的研究方法也被应用到其他类型的封闭工作空间中,在那里,更清洁的空气可能会让头脑更清晰。

哈佛大学的研究揭示了我们呼吸的室内空气中无形的健康问题。糟糕的室内空气质量引发了我们从未想象过的虚弱的生理反应,而更好的室内空气质量则提高了我们的?#29616;?#33021;力。那么,我们如何将这些发现转化为解决问题的方法、技术、数据和基于自然的解决方?#25913;?

回答这个问题之前,我们可以先问“如果是大自然,它会怎么做?”?答案不可避免地涉及到进化史的概述。我们的最终资源是为了解决这一巨大问题,也是设?#24179;?#26368;?#35753;?#30340;话题、仿生学和仿生设计的基础。

在38亿年的时间里,大自然已经进化并测试了无数解决地球上生命面临问题的方法。许多系统都失败了,但有些系统经受住了时间的考验。这些系统是有弹性和闭环的。人类有同时向自然界学习和使用?#32422;?#30340;智力工具的优势。通过对自然系统的研究和仿生策略的应用,我们在工程学领域获得了一次质的飞跃。我们人类有必要向大自然学习它的合作、共生关系,并开发更健康的材料和生活环境。当自然系统与人类正直的创造力相结合时,地球上最强大的研发部门就会被最具创造力的物种(人类)所优化。

美国宇航局(NASA)是研究自然以解决空气质量问题的先驱者,很大程度上是因为国际空间站不是容?#36164;?#36865;新鲜空气的地?#20581;?#20026;了在像国际空间站这样难以想象的恶劣环境中生存,NASA的科学家们开发出能够净化和再生室内环境的系统是至关重要的。我们已经拥有的先进的空气净化策略,?#29123;?#21333;地过滤“坏”物质和处理有毒物质先进的多。虽然这些解决方案已经存在了几十年,但它们却需要经历了大量时间才能成为主流。因为人们往往选择保守,不愿尝试非传统的技术。具有讽刺意味的是,“计划报废”的市场营销手段却为我们的改变提供了动力。我们的垃圾填埋场正在用尽,我们单一的解决方案正把我们推向一个边缘。我们必须建立有弹性的、不浪费的系统来管理我们的资源,而不是无谓的物质开采和废物产生。自然界痛恨浪?#36873;?/p>

体现这种高效的、自我维持的转变包括污水管理、生物反应器和生物修复等。所有的这些解决方案都能体现人与自然的联系。当我们将计算机技术与生物系统进行匹配时,这种人与自然的联系达到了顶峰。这使得我们现在拥有一个前所未有的潜力,来改变我们处理废物、污染和外在因素的方式。

随之而来的,数据驱动的活机器?(living-machines)就是未来。当我们把机械、生物和电子作为子系统结合成一个多功能的“有机体”时,我们将有能力完成“设备”或人类单独无法完成的事情。当然,这种技术以及生活机器所产生的健康的空间必须是数据驱动的、透明的、负责任的。

[1]?和那些生活在呼吸环境保护局可接受的空气质量标准水平或以下的空气的人相比,暴露于PM2.5的妇女们有81%的人有普遍?#29616;?#33021;力下降的风险,92%的人有患上痴呆症的风险。Translational Psychiatry (2017)?7, e1022; doi:10.1038/tp.2016.280
Published online 31?January?2017??

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