上篇:為什么室外空氣污染也是室內問題

本系列文章分為上、中、下三篇,關注室內外空氣以及如何應用先進技術解決當前問題。本篇是第上篇:為什么室外空氣污染也是室內問題

本文由GIGA循綠翻譯

今天,建筑環境對人類健康的影響越來越受到重視。我們除了強調建筑物需要節約能耗、水耗和資源外,現在還要求建筑對使用者的工作生活產生積極的影響。這一趨勢的核心是室內空氣質量(IAQ)這個復雜的話題。很少有人能理解室內空氣質量及其對人類健康影響所涉及的復雜性?。要理解空氣質量,需要對化學、物理、毒理學、傳感器硬件、軟件和測試方法等領域有深刻的理解。因此,當聽到有團隊在改善室內空氣質量過程中感到困惑和不知所措時,我們并不感到驚訝。

幸運的是,一些擁有室內空氣質量經驗知識的專家一直在深入研究這個問題的核心。我們這些“綠色建筑”運動的干事,正是憑借他們共同的智慧,才對如何解決室內空氣質量問題有了更多的了解。

但是,要明智地談論室內空氣,我們必須首先了解室外或環境空氣,以及以證據為基礎的研究是如何關注環境空氣中的污染物的,從而幫助我們在室內空氣方面做出決定。

城市和農村環境空氣污染是導致全球每年300萬人過早死亡的直接原因。它是引發呼吸道感染、心血管疾病和肺癌等疾病的重要因素。吸入烹飪產生的固體燃料歷來是有害室內空氣質量的根源,但城市空氣污染的健康危害越來越多集中在城市核心區域。在這里,無法流通的空氣、汽車尾氣和以煤炭為基礎的工業排放結合在一起,形成了一種有毒的空氣混合物,其中充滿了微小但能穿透肺部的顆粒物。隨著人們對惡劣空氣質量造成的健康影響的認知從室外延伸到室內,已知的環境風險也已超出呼吸系統的范疇。相關疾病包括一系列神經生成疾病和神經行為功能。目前的研究還顯示,環境空氣污染與高水平的癡呆癥之間存在密切聯系,老年女性患癡呆癥的可能性幾乎增加了一倍[1]?。此外,帕金森病、自閉癥,以及最致命的早產,都與空氣質量差有關。

被動通風是低影響建筑設計的核心原則,但只有良好的室外空氣條件下才可以。如果沒有好的室外空氣,開窗和暖通空調系統不足以阻擋室外pm2.5的滲透。以往我們認為室內空間是不受惡劣空氣影響的,但實際上室內和室外一樣,都充滿了污染物。甚至,與室外空氣相比,室內空氣質量還有其它更多的有害污染物,如揮發性有機化合物、升高的二氧化碳,甚至比室外更高的PM2.5。由于大多數美國人90%的時間都在室內,空氣質量不達標的可能性很大。在特定的接觸閾值水平,空氣質量甚至可能影響我們處理基本認知任務的方式,如決策、注意力和信息使用。哈佛大學T.H. Chan公共衛生學院的研究人員率先開展了兩項關于綠色建筑對認知功能影響的研究——也被稱為CogFx研究——以展示降低室內有毒物質實際上是能夠提高認知能力的。同樣的研究方法也被應用到其他類型的封閉工作空間中,在那里,更清潔的空氣可能會讓頭腦更清晰。

哈佛大學的研究揭示了我們呼吸的室內空氣中無形的健康問題。糟糕的室內空氣質量引發了我們從未想象過的虛弱的生理反應,而更好的室內空氣質量則提高了我們的認知能力。那么,我們如何將這些發現轉化為解決問題的方法、技術、數據和基于自然的解決方案呢?

回答這個問題之前,我們可以先問“如果是大自然,它會怎么做?”?答案不可避免地涉及到進化史的概述。我們的最終資源是為了解決這一巨大問題,也是設計屆最熱門的話題、仿生學和仿生設計的基礎。

在38億年的時間里,大自然已經進化并測試了無數解決地球上生命面臨問題的方法。許多系統都失敗了,但有些系統經受住了時間的考驗。這些系統是有彈性和閉環的。人類有同時向自然界學習和使用自己的智力工具的優勢。通過對自然系統的研究和仿生策略的應用,我們在工程學領域獲得了一次質的飛躍。我們人類有必要向大自然學習它的合作、共生關系,并開發更健康的材料和生活環境。當自然系統與人類正直的創造力相結合時,地球上最強大的研發部門就會被最具創造力的物種(人類)所優化。

美國宇航局(NASA)是研究自然以解決空氣質量問題的先驅者,很大程度上是因為國際空間站不是容易輸送新鮮空氣的地方。為了在像國際空間站這樣難以想象的惡劣環境中生存,NASA的科學家們開發出能夠凈化和再生室內環境的系統是至關重要的。我們已經擁有的先進的空氣凈化策略,比簡單地過濾“壞”物質和處理有毒物質先進的多。雖然這些解決方案已經存在了幾十年,但它們卻需要經歷了大量時間才能成為主流。因為人們往往選擇保守,不愿嘗試非傳統的技術。具有諷刺意味的是,“計劃報廢”的市場營銷手段卻為我們的改變提供了動力。我們的垃圾填埋場正在用盡,我們單一的解決方案正把我們推向一個邊緣。我們必須建立有彈性的、不浪費的系統來管理我們的資源,而不是無謂的物質開采和廢物產生。自然界痛恨浪費。

體現這種高效的、自我維持的轉變包括污水管理、生物反應器和生物修復等。所有的這些解決方案都能體現人與自然的聯系。當我們將計算機技術與生物系統進行匹配時,這種人與自然的聯系達到了頂峰。這使得我們現在擁有一個前所未有的潛力,來改變我們處理廢物、污染和外在因素的方式。

隨之而來的,數據驅動的活機器?(living-machines)就是未來。當我們把機械、生物和電子作為子系統結合成一個多功能的“有機體”時,我們將有能力完成“設備”或人類單獨無法完成的事情。當然,這種技術以及生活機器所產生的健康的空間必須是數據驅動的、透明的、負責任的。

[1]?和那些生活在呼吸環境保護局可接受的空氣質量標準水平或以下的空氣的人相比,暴露于PM2.5的婦女們有81%的人有普遍認知能力下降的風險,92%的人有患上癡呆癥的風險。Translational Psychiatry (2017)?7, e1022; doi:10.1038/tp.2016.280
Published online 31?January?2017??

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