加溫器會弄臟室內(nèi)空氣嗎

陳溪

當(dāng)今大部分城市人口每天有2/3以上的時間在室內(nèi)度過，良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量是健康人居的必要條件。冬季取暖往往使得室內(nèi)相對濕度顯著下降，為此，人們常使用加濕器來提高室內(nèi)空氣的相對濕度。不過，有研究表明，如果加濕器長期使用而不加以清洗，其水箱、管道和噴嘴等部位很容易滋生真菌或細(xì)菌等微生物，這些微生物很可能會隨著霧化加濕過程進入空氣，再通過呼吸作用進入人體的呼吸道和肺部，從而引起過敏反應(yīng)甚至肺炎。即使可以保證加濕器不會帶來微生物污染，空氣加濕器在霧化水源時必然會將水中的化學(xué)物質(zhì)釋放到室內(nèi)空氣中，導(dǎo)致氣溶膠的增加。曾有非專業(yè)人員使用非專業(yè)測量儀器進行過相關(guān)實驗。他們得出結(jié)論認(rèn)為，使用空氣加濕器會導(dǎo)致室內(nèi)PM2.5顯著增高。

使用加溫器竟會污染室內(nèi)空氣？事實果真如此嗎？為了解事實的真相，相關(guān)大氣環(huán)境研究者使用專業(yè)測量儀器，按照科學(xué)規(guī)范進行了實驗。

室內(nèi)空氣因何臟

在搞明白加濕器究竟會不會污染室內(nèi)空氣這個問題之前；我們需要先了解清楚，究竟有哪些因素會造成室內(nèi)空氣污染，或者說，室內(nèi)空氣是如何被弄臟的。

科學(xué)界普遍認(rèn)為，氣溶膠是室內(nèi)空氣污染的主要物質(zhì)，其化學(xué)組成包括無機水溶性/不溶性物質(zhì)、重金屬、有機物等。從健康角度看，PM10尤其是PM2.5對人體健康的危害最大，許多研究從病理學(xué)角度探討了它們對人體健康的負(fù)面影響。有研究表明，PM10與由肺功能衰竭所引起的死亡以及由呼吸性疾病和心血管疾病引起的死亡存在明顯的相關(guān)性，而PM2.5與心肺疾病和肺癌的相關(guān)性更為明顯。毒理學(xué)研究表明，雖然不同氣溶膠的化學(xué)組成的毒性機制和效應(yīng)均有很大差異，但都會對人體健康造成一定危害。PM2.5中的含碳組分（有機碳和元素碳）與心率變異、炎癥、血液高凝態(tài)等有關(guān)；砷和多環(huán)芳烴具有生物遺傳致變性和致癌性；大氣PM2.5中的硫酸鹽，則與呼吸系統(tǒng)致死有很強的關(guān)聯(lián)性。

使用加濕器會使室內(nèi)空氣中PM2.5的質(zhì)量濃度升高嗎？對室內(nèi)空氣中PM2.5的離子組成有影響嗎？加濕前后，室內(nèi)氣溶膠數(shù)濃度有何變化？研究者的相關(guān)實驗便圍繞這些問題展開。該項實驗選用超純水、礦泉水和自來水作為加濕水源，采用某品牌超聲波家用空氣加濕器對一間封閉辦公室進行加濕；通過PM2.5中流量采樣器、氣溶膠粒徑分級采樣器以及寬范圍氣溶膠粒徑譜儀（WPS）測量室內(nèi)氣溶膠的質(zhì)量濃度、質(zhì)量濃度粒徑分布、數(shù)濃度和粒徑譜分布，采用離子色譜儀分析樣本水溶性離子組成。

加濕水質(zhì)影響空氣質(zhì)量

經(jīng)測量，加濕前，室內(nèi)空氣中PM2.5的質(zhì)量濃度為63.2微克/立方米；分別使用超純水、礦泉水和自來水進行加濕后，室內(nèi)空氣中PM2.5的質(zhì)量濃度顯著增加，分別達到80.2微克/立方米、109.3微克/立方米和491.5微克/立方米，即分別凈增了16.9微克/立方米、46微克/立方米和428.2微克/立方米。這表明，加濕后空氣中PM2.5的凈增量確實會增加，且和加濕所使用的水源水質(zhì)有直接關(guān)系。

與此同時，分別使用超純水、礦泉水和自來水三種水源加濕后，室內(nèi)PM2.5中的水溶性離子質(zhì)量濃度與加濕前相比，也有明顯增長。尤其是使用自來水加濕，室內(nèi)PM2.5中的總水溶性離子達到了257.5微克/立方米，其次是礦泉水的67微克/立方米，最小的是超純水的59.55微克/立方米。采用自來水、礦泉水和超純水加濕后，PM2.5中的水溶性離子分別占PM2.5總量的52.4%、61.3%和74.2%，而室內(nèi)未加濕時的比值為47.8%。這表明，使用不同水源加濕對室內(nèi)空氣中的水溶性離子有正貢獻，其中超純水的貢獻最大，自來水的最小。

未加濕前，室內(nèi)空氣中的主要離子依次是硫酸根離子、銨根離子和鉀離子。使用自來水加濕后，空氣中PM2.5的主要離子構(gòu)成依次是硫酸根離子、氯離子、鈉離子和硝酸根離子，增幅最大的是硫酸根離子、氯離子、鈉離子、硝酸根離子和鈣離子；使用礦泉水加濕后，空氣中PM2.5的主要離子和增量離子則分別是硫酸根離子、氯離子、鉀離子和鈣離子；使用超純水加濕后，室內(nèi)空氣中PM2.5的主要離子和增量離子分別是氯離子、鈉離子、鈣離子、硫酸根離子和硝酸根離子。使用自來水加濕后，所測到PM2.5中大部分離子增量都是最高的，這是因為原本自來水中各離子的含量均比較高。

實驗表明，使用三種不同的水源加濕后，室內(nèi)PM2.5中的銨根離子質(zhì)量濃度都比加濕前減少。這是由于三種水源中銨根離子本身的含量就低。采用礦泉水加濕后的室內(nèi)PM2.5中，鉀離子相比加濕前增加了1.52微克/立方米，這是因為礦泉水中被人為添加了鉀離子。

以上結(jié)果都表明，水源的離子組成直接影響了加濕后室內(nèi)PM2.5中的離子組成。

研究者通過實驗還發(fā)現(xiàn)，使用不同水源加濕后，PM2.5與PM10的比值較加濕前有著明顯上升。這表明，加濕對PM2.5質(zhì)量濃度的增長較PM2.5～PM10粒徑段粒子更為顯著。

這項實驗還測量了加濕對室內(nèi)氣溶膠粒徑段質(zhì)量濃度及其中水溶性離子的影響。

經(jīng)測量，加濕前，室內(nèi)分粒徑氣溶膠水溶性離子質(zhì)量濃度沒有明顯峰值；而經(jīng)自來水加濕后，在細(xì)粒子段出現(xiàn)質(zhì)量濃度高峰，特別是在0.43～0.65微米、0.65～1.1微米和1.1～2.1微米三個尺度段。使用礦泉水和超純水加濕后，也是在細(xì)粒子段出現(xiàn)峰值，只是峰值高度比使用自來水低很多。采用三種水源加濕后，水溶性離子濃度均在0.43～0.65微米段出現(xiàn)最高峰值。

對比未加濕和不同水源加濕后氣溶膠不同尺度段上的質(zhì)量變化還可以發(fā)現(xiàn)，大于3.3微米的各粒徑段氣溶膠在加濕前后的質(zhì)量濃度變化很小，只有使用自來水加濕后增加略明顯。這與所采用的超聲波加濕器的工作原理有關(guān)：加濕器通過頻率為1.7兆赫或2.4兆赫的機械超聲震蕩將水源霧化為小水滴，小水滴在室內(nèi)蒸發(fā)后形成更小的次微米氣溶膠顆粒。

本研究還用到了寬范圍顆粒粒徑譜儀，可以得到多達64個粒徑段的從10納米到10微米的氣溶膠數(shù)濃度分布以及由數(shù)濃度折算的表面積濃度和體積濃度分布。寬范圍顆粒粒徑譜儀測量表明，使用超純水和礦泉水加濕后，室內(nèi)氣溶膠數(shù)濃度的增加峰值在20納米左右；而使用自來水加濕后，室內(nèi)氣溶膠數(shù)濃度的增加峰值在30納米左右；數(shù)濃度的增量都達到1個數(shù)量級以上。加濕后，寬范圍顆粒粒徑譜儀得到的質(zhì)量濃度增加峰值為500～600納米，與氣溶膠粒徑分級采樣器得到的0.43～0.65微米質(zhì)量濃度增量峰值基本一致。

純凈水加濕更安全

實驗表明，不同水源加濕后，室內(nèi)PM2.5質(zhì)量濃度都有明顯增長且以水溶性離子為主，其中，超純水、礦泉水和自來水分別可使室內(nèi)PM2.5質(zhì)量濃度凈增16.9微克/立方米、46微克/立方米和428.2微克/立方米。加濕主要是使2.1微米以下的細(xì)粒徑段質(zhì)量濃度和離子濃度增加最顯著。

三種水源加濕后，增加的主要離子與水源中水溶性離子組成直接有關(guān)。如自來水可使大部分離子顯著增加，鎂離子只在使用自來水加濕后增加明顯；而礦泉水中的鉀離子含量最高，可使PM2.5中的鉀離子增加顯著。鈣離子在2.1微米以下的細(xì)粒子以及2.1～5.8微米的粗粒子都有增加，其他離子都是在2.1微米以下的粒子上增加。

寬范圍顆粒粒徑譜儀測量表明，使用超純水和礦泉水加濕后，室內(nèi)氣溶膠數(shù)濃度的增量都達到1個數(shù)量級以上。

以上測量結(jié)果表明，在使用超聲波空氣加濕器時，選用純凈水作為水源更為安全。

小鼠毒理學(xué)試驗研究表明，使用自來水加濕后所產(chǎn)生的氣溶膠可引起肺細(xì)胞應(yīng)急響應(yīng)；不過，沒有發(fā)現(xiàn)引起肺部炎癥或組織損傷的跡象，即自來水中的硫酸根離子、硝酸根離子等與室外大氣經(jīng)二氧化硫、氮氧化物氧化形成的硫酸根離子和硝酸根離子的毒性是不同的，是相對低毒的。如果不長期連續(xù)使用加濕器，人們應(yīng)該不必過于擔(dān)心。