室內空氣的科技革命

蘇瓊山

你的生命健康要依賴優良的空氣，但如今，空氣污染已經成為人類最大的健康威脅。根據世界衛生組織（WHO）的統計，空氣污染每年都能造成全球550萬人至700萬人死亡，也就是說，空氣污染已經變得比艾滋病、交通事故和糖尿病還要致命。實際上，全球范圍內，80%以上的城市居民所吸入的空氣質量都不能達到世界衛生組織所建議的標準。受害者主要來自發展中國家，但發達國家也受到了很高程度的影響。比如，在歐洲，空氣污染導致人們的平均壽命大約減少了一年。

在空氣污染的重視程度上，長期以來，媒體、公眾和科學家們也只關注于室外大氣污染，對于室內空氣污染的重視并不夠。盡管室內空氣污染才是最大的禍害，每年導致大約400萬人死亡，但人們用于研究室內空氣質量的科研經費只有用于室外的1%。正如丹麥技術大學的科學家簡·桑德爾所說：“室外空氣是個政治熱點話題，但它對公眾健康的影響力不及室內空氣，人的生病或者死亡大都由于室內空氣污染引起。”不過，幸運的是，這種情況正在改變。

美國高中生的呼吸保護器

一個隱形殺手已經潛入了美國匹茲堡市著名的斯托-洛克斯高中。當工人們在這所學校的樓頂上安裝手機發射塔的時候，沒有人意識到為發射塔供電的柴油發電機正在噴出一些氣體，它們被吸進了學校大樓的排風系統，進而被吸進了大樓中每個人的體內。氣體中包含著一些你絕對不希望在教室中接觸到的物質，比如柴油煙霧、含有苯和砷的顆粒物以及其他有害的化學物質。短期吸入它們，就會導致呼吸系統問題，令大腦遲鈍；長期吸入它們，則會導致肺癌。

但是，斯托-洛克斯高中的學生們是幸運的，他們有卡內基梅隆大學的科學家所研發的一款先進的空氣污染監測器“Speck”，能夠檢測出空氣中的顆粒物。“Speck”具有無線網絡連接功能，可以將數據上傳至用戶管理的數據庫，同時還能夠與網絡上專用的分析軟件相連接。

斯托-洛克斯高中的科學老師喬·克拉科維奇在他的科學課堂中安裝了這臺新裝置，這也是學校的一個項目。他讓“Speck”專門監測空氣中那些能夠增加呼吸系統疾病的微小顆粒物的含量，然后在課堂上分析“Speck”監測器收集到的統計數字。每隔幾個小時，克拉科維奇和學生們就能觀察到空氣中顆粒物水平的增減，結果發現，課堂里的空氣質量的變化與發電機運轉的日常安排恰巧一致：每當發電機開動起來為手機發射塔供電的時候，空氣中顆粒物帶來的污染就增加。在對這些令人不安的數據進行分析之后，克拉科維奇提交了抗議書，隨后，手機發射塔被移走了。

目前，還沒有辦法得知究竟有多少學校、家庭或者辦公室的排風系統正在吸入來自樓頂、高速公路或其他地方所排放的空氣污染物，但是，人們已經開始關注自己身邊的建筑了。

從改進建筑做起

在過去，空氣質量從來都不是建筑開發商們關心的問題。哈佛大學研究環境健康學的專家約瑟夫·艾倫發現，從20世紀50年代開始，美國的建筑被設計得越來越密不透風，目的是為了保證所謂的能源利用效率。房屋缺乏通風使空氣流通減少，這導致了一個普遍的問題：二氧化碳和各種空氣污染物在屋子里不斷累積。人們因此患上了“病態建筑綜合癥”，這種癥狀多表現為疲倦、頭疼、臉紅、嗜睡甚至呼吸道感染和心血管疾病。

直到20世紀80年代之后，美國人才開始在設計房屋時將空氣考慮進來，新的建筑行業標準不斷被制定，人們也開始做的越來越好。比如，著名的建筑公司CookFox就做出了一個不錯的榜樣。這個公司設計了紐約市的美國銀行大廈，這是全美國首次獲得美國綠色建筑協會鉑金級（最高級別）驗證的建筑。CookFox在美國銀行大廈中安裝了高科技過濾器，可以除去室內空氣中95%以上的顆粒物，使用者還可以獨立控制他們所在的辦公室或者小隔間中的通風狀況并進行換氣。目前，CookFox公司正在設計曼哈頓的一個住宅建筑，這個建筑安裝了室內和室外的微粒監控器，可以告知住戶何時打開窗戶是安全的。

有了CookFox公司的榜樣，越來越多的建筑開始使用能夠“嗅”出空氣污染物的監控器。比如，二氧化碳監控器的使用已經司空見慣了，在辦公室里，它常常和通風系統配合使用。一旦二氧化碳的含量過高，通風系統就會自動換氣。又比如，美國一家機電工程設計公司在建筑中嘗試使用了一種更加稀奇的傳感器，它可以檢測揮發性有機化合物是否超標，然后決定是否換氣或者是否開啟化學設備來過濾揮發物。

隨著科學家在“改善室內空氣質量”這一新興環保領域中不斷努力，很多人開始有了評估自己房間內空氣質量的意識，而且，一個關于傳感器和監測器的新市場也隨之出現，相關產品也越來越多。比如，美國科學家最新研制出一種應用于家庭的監測設備，名為“Netatmo氣象站”，它可以測量房間內的二氧化碳濃度、溫度、噪音值與濕度。

關心窮人的空氣

對于窮人和弱勢群體而言，室內空氣污染是更加嚴峻的問題。根據世界衛生組織的統計，高收入國家10萬人以上的城市中，有56%的城市空氣質量未達標。而在中低收入國家，這個比例上升到了98%。加州大學伯克利分校的科學家柯克·史密斯認為，東亞和南亞國家的空氣污染問題尤為嚴重。于是，史密斯和他的研究團隊設計了一套裝置——他們稱之為“UCB（UCB是加利福尼亞大學伯克利分校的英文簡寫）顆粒和溫度傳感器”——來測量印度的空氣污染狀況。

利用這個裝置，史密斯發現：家庭烹飪用火所產生的煙霧和顆粒物占到了全印度空氣污染源的1/4！這個比例甚至超過了印度國內無處不在且臭名昭著的車輛有害排放。使用柴火及其他固體燃料的室內烹飪用火每年導致數百萬人感染肺部疾病或者死亡。史密斯將印度空氣污染所帶來的痛苦量化出來，他希望研究數據能夠引發印度人采取系統性的措施來緩解它。

目前，印度多個地區已經開始用更加清潔的天然氣取代柴火，只是天然氣的價格相對較貴。為了說服當地人增強環保意識，史密斯和他的團隊又對“UCB顆粒和溫度傳感器”做了升級，使它更加適用于污染比較嚴重的印度。比如，在一些印度村莊，當地顆粒物濃度已經超過了每升5萬微克，這是美國最臟城市的1000倍，是美國環境保護署所認證的安全水平的30000倍。

隨著科技的發展，科學家們相信，在未來，室內空氣監測設備的應用越來越廣泛。如果將污染監測設備安裝到煙民家中，幾周后，三分之二的煙民就會表態自己將控制室內吸煙量；如果放到小汽車里，就會監測到汽車內部的空氣污染。