清華大學建筑技術科學系教授、市室內(nèi)空氣質(zhì)量重點實驗室主任 張寅平

首先向大家介紹一下我們的研究背景：國際著名期刊《柳葉刀》曾經(jīng)刊登過一篇關于中國室內(nèi)空氣污染造成疾病負擔的文章。根據(jù)文章中的數(shù)據(jù)，大氣污染或者說大氣顆粒物（這里主要指的是PM10）每年造成120萬人死亡，在疾病健康負擔里占第四位。 

我們對2009年以前由于空氣污染造成的死亡率做了一個統(tǒng)計，這是全國排在前十的疾病死亡率，從中可以看出來，十個中有七個是和空氣污染相關的，隨著時間的增長，數(shù)據(jù)增加得很快。

《柳葉刀》是怎么得出120萬人的死亡和大氣污染直接關聯(lián)的呢？我們認為這樣的數(shù)據(jù)欠科學，因為它跳過了室內(nèi)環(huán)境，人在室內(nèi)的時間大概超過90%，室內(nèi)污染物PM2.5的濃度雖然比室外低（大概是室外的1/3到2/3），但是由于人在室內(nèi)的時間非常長，所以人們真正吸入的PM2.5主要還是在室內(nèi)吸入的。而且室內(nèi)污染的成分比室外更復雜，PM2.5和室內(nèi)的污染物比如半揮發(fā)性有機物、化合物可以形成復合污染。

我國通風基本上采用的還是發(fā)達國家的新風標準，而發(fā)達國家的新風標準是在室外空氣比較干凈的情況下制定的，發(fā)達國家的室內(nèi)空氣污染源也沒那么強，而中國的情況恰恰不是如此。大氣顆粒物的污染包括臭氧，其實是遠遠高于發(fā)達國家的，而且室內(nèi)的VOC污染、SVOC污染源的強度也很高。在這種情況下，采用發(fā)達國家的新風標準，其實一定程度上是有問題的。比如歐洲的通風量如何界定，是根據(jù)人需要的新風量加上室內(nèi)污染排放需要的新風量，兩個取最大值，美國則是兩個加權，中國室內(nèi)外的空氣污染都非常嚴重，因此中國的問題要進行特別研究。 

我國的空氣質(zhì)量問題可以概括成一個詞，叫內(nèi)憂外患，外部有PM2.5、臭氧等等，內(nèi)部是前幾年大家非常關心的VOC污染、甲醛污染。如何通風并且進行空氣凈化，這是一個大家現(xiàn)在特別關注的問題。為了應對這種“內(nèi)憂外患”，現(xiàn)在比較通行的兩種做法一種是采用機械通風加過濾器，一種是自然通風（開窗）加空氣凈化器，這是比較普遍采用的方法。我們常常遇到下面這三個問題：一不同空氣凈化方式的健康性、舒適度及能耗情況。二對于給定的凈化方式，怎樣優(yōu)化運行？三對于給定的情況，例如教室或者家庭，用哪種凈化方式更好？第三個是我們經(jīng)常被問及的一個問題，因為現(xiàn)在當務之急的就是北京的中小學教室，教委經(jīng)常問我們應該采用怎樣的通風方式？

實際上空氣污染涉及的健康問題非常復雜，成分不難測出來，健康危害也不難知道，但是這個人得了什么病，內(nèi)暴露水平不太容易知道，但也不是特別難搞清楚，難的是搞清楚三者之間的關聯(lián)關系。我們通過研究，認為有以下幾方面要注意。

第一，對多成分的污染，有些成分不知道，因為濃度太低，僅用濃度是難以完全反應其健康風險的。第二，室內(nèi)環(huán)境控制中原來溫度、濕度、濃度往往是分開的，實際上我們認為要統(tǒng)一考慮，但是要有個優(yōu)先級，健康排第一，舒適排第二，在這些滿足的情況下再考慮其他的。第三，簡單介紹一下我們研究上的兩個新嘗試。我們進行這些嘗試有一個總的思路，就是要擺脫現(xiàn)在把節(jié)能、溫濕度控制和污染物控制分開的做法，把這幾點合起來看。光簡單合起來還不行，還要統(tǒng)一考慮溫度、濕度和污染物濃度的控制，要綜合分析，按照健康舒適和節(jié)能的分級要求來綜合控制。這其中牽扯到一些其他方面的學科，需要跨學科的合作。

對于怎么樣評價體內(nèi)發(fā)生了什么，如何造成疾病，要用生物標志物的方法，我們檢測了室內(nèi)污染物的各種成分，包括評價各種新風方式，一方面通過驗血驗尿，來了解人的污染物內(nèi)暴露水平，有些人得病了，有些沒得病，那么我們怎么來研究這個健康風險呢？采用的一個方法就是生物標志物，不同的生物標志物對應不同的疾病，采用這種方法以后就可以對比不同的控制方式或者不同的環(huán)境中，生物標志物濃度的水平差別，就代表了不同方式對健康風險的區(qū)別。

同時還要考慮舒適和能耗問題，反過來做室內(nèi)空氣控制模式的評價，這個方式其實不是我們提出來的，是做公共衛(wèi)生的人提出來的，他們已經(jīng)在奧運期間在中國做了一個很大的實驗，是由六個大學的教授一起做的，監(jiān)測北京奧運期間的空氣質(zhì)量，奧運之前和之后的空氣污染都比較嚴重，但在控制期間，生物標志物反應的健康水平明顯提高，文章發(fā)表在美國醫(yī)學會刊上。

第一個實驗我們和這六所大學的教授合作，得到了國家自然科學基金國際合作項目的資助，主要研究現(xiàn)在采用的新風的過濾方式對健康有怎樣的影響。地點方面我們選擇了長沙，因為長沙PM2.5的污染水平和北京差不多，更重要的一個原因是我們選擇了遠大城，遠大的辦公室和職工宿舍全部采用了集中空調(diào)系統(tǒng)，所以問題可以反映得更加集中，我們在北京要找這樣一個建筑、這樣一個單位很難找。長沙遠大城辦公室內(nèi)采用的是中效過濾加靜電除塵加高效過濾三級，經(jīng)過三級處理之后，PM2.5的濃度顯然比較低，但是它有一個問題，就是臭氧的濃度比較高，因為靜電除塵會產(chǎn)生一部分臭氧。我們做了一個干預性實驗，分成AB兩組，A組只用中效過濾器，B組把其中的靜電除塵拿掉，然后比較兩組的數(shù)據(jù)。這兩組的情況是臭氧含量都降低下來了，但是A組只用中效過濾器，少了高效過濾和靜電除塵，所以PM2.5的濃度比B組高了一點。經(jīng)過幾個星期的干預之后，再回復原狀，我們在每一個節(jié)點對被測者驗血驗尿，進行各種生理指標生物標志物的檢查。

我們主要做室內(nèi)環(huán)境污染物濃度的監(jiān)測，室外環(huán)境污染的數(shù)據(jù)要從環(huán)保部的網(wǎng)站上看。我們發(fā)現(xiàn)用靜電除塵產(chǎn)生臭氧會增大肺部的炎癥概率，用另外一些生物標志物也反映了同樣的問題，但是有時候適當?shù)某粞跻矔�降低肺部的氧化力，這是有好處的。整體來說很復雜，有很多指標要綜合分析。

第二個實驗我們選了的第一人民醫(yī)院，和本科生一起做，在人民醫(yī)院里放了兩個凈化器，其中一個有真正的過濾，一個沒有，這種做法是為了扣除心理的自我暗示的作用，看生物標志物的真正影響。就像以前心理學家做過的一個關于“藥”的心理暗示的實驗，醫(yī)生說給病人吃藥，病人就覺得好了，但這個“藥”并不是真正的藥，不含藥效。現(xiàn)在各種數(shù)據(jù)還在分析中。

在已知環(huán)境中，知道大氣污染物的濃度、溫濕度和建筑的信息，也知道我們需要實現(xiàn)的目標就是各種污染物要達到國家標準。那么溫濕度要達到舒適的標準，怎樣做才能在能耗最小的情況下達成這一目標，這是一個反問題。何謂反問題？一般由因求果是正問題，由果索因是反問題，果就是環(huán)境里的溫濕度、濃度，因是我們要控制什么參數(shù)。我們現(xiàn)在反過來求，根據(jù)上面的要求和目標，來求怎樣通風、空氣凈化器怎樣開關運行，這其實是一個反問題求極值，但這個極值不是一個值，是一個函數(shù)，一個泛函數(shù)，我們用數(shù)值變分來求解的問題。發(fā)現(xiàn)機械通風加過濾的能耗和自然通風加空氣凈化器相比，有時大于1有時小于1，跟所處環(huán)境的狀況和各種外在條件相關，要具體問題具體分析。我們認為，不要在尚未獲得可靠結論前盲目地大規(guī)模推廣新風過濾系統(tǒng)。我們要實現(xiàn)的是可持續(xù)室內(nèi)環(huán)境，也就是健康舒適和節(jié)能，要實現(xiàn)這個目標，暖通空調(diào)需要和相關學科嫁接并且互相學習互相合作。此外對待新挑戰(zhàn)，我們還要不斷探索新方法。

張寅平：

清華大學建筑技術科學系教授

北京市室內(nèi)空氣質(zhì)量重點實驗室主任

清華大學環(huán)境檢測中心主任

中國室內(nèi)環(huán)境與健康專業(yè)委員會的副委員長兼秘書長 張寅平

榮譽與獎勵：

主持了國家自然科學基金重點課題2項、面上項目5項，科技部“十一五”、“十二五”科技支撐計劃重大課題，國家863課題，國家973項目子課題、北京市重大研究課題子課題和多項國內(nèi)外橫向合作課題。

主要學術兼職或活動：中國環(huán)境學會室內(nèi)環(huán)境與健康分會常務副理事長兼秘書長，中國環(huán)境科學學會常務理事，中國建筑物理學會理事,中國環(huán)境學會咨詢工作委員會委員；國際室內(nèi)空氣科學院會士（Fellow,），國際室內(nèi)空氣學會空氣凈化科技委員會主席；Indoor and Built Environment（SCI源刊）副主編以及Indoor Air（SCI源刊），Building and Environment（SCI源刊）等5個國際學術期刊編委,科學通報(中、英文版) （SCI源刊）、太陽能學報、暖通空調(diào)、Environmental Health Perspective(中文版)、《建筑節(jié)能》等多個國內(nèi)學術期刊編委；多次作為主席或副主席主辦或協(xié)辦國際室內(nèi)空氣領域?qū)W術會議，并多次擔任國際室內(nèi)空氣領域重要學術大會(如Indoor Air和Healthy Building系列國際會議)的學術委員會或組織委員會委員。

曾獲國家杰出青年基金(2007)、教育部自然科學一等獎(2010)、省科技進步一等獎（2011）、教育部自然科學二等獎(2005)、教育部優(yōu)秀青年教師基金(2001)、教育部霍英東優(yōu)秀青年教師獎(1993)；全國制冷空調(diào)行業(yè)“夏安世杰出教授獎”（2011），清華大學學術新人獎(2003)和中國科技大學跨世紀人才獎(1995)。