人防工程内部空气有害物及其健康影响
摘要：本文结合人防工程内部空气环境的特点，分析了影响人防工程空气品质的有害物的来源，介绍了工程内主要有害物对人员健康的影响，提出了改善和控制人防工程内部空气品质的技术途径。
关键词：人防工程，内部环境，空气品质，健康影响
随着城市人防工程的开发利用，工程内的空气品质问题日益突出，人们对室内空气品质的要求不断提高。近年来，地面建筑受室内空气品质的影响，“病态建筑综合症”大量出现，和地面建筑物相比，人防工程由于受岩石（土壤）以及封闭空间等因素的影响，空气环境更加恶劣，人们长期生活或工作在空气环境较差的人防工程中，势必会对身心健康造成极大的危害。人防工程内部空气环境不仅受温度、湿度、气流速度和壁面温度等热环境指标的影响，工程内的二氧化碳、一氧化碳、甲醛、含尘量、微生物、挥发性有机化合物、氡及其子体、负离子等空气品质指标，在很大程度上制约了人防工程的开发利用。本文主要介绍影响人防工程内部空气质量的相关有害物的来源、危害及控制措施。
1 人防工程内部空气有害物的来源
1.1人体散发
人体散发有害物主要通过呼吸和皮肤的代谢。人呼吸时需吸入空气，在肺泡内空气中的氧气被摄取，然后排出含有高浓度二氧化碳及其它一些有毒、有害气体。研究发现，人体肺部可排出20余种有毒物质，其中10余种含有挥发性毒物。人员呼出的主要有害物为二氧化碳和水蒸气及其它代谢产物。人体若吸入了某些有机化合物,也能从呼吸道排出部分该化合物的原形及其气态分解产物。例如吸入苯后,仍可有50-70%的苯随呼气排出;甲醛在体内可分解成甲酸从呼出气中排出。人体的皮肤也能排出汗液或其它具有不良气味的挥发性气体。人们通过呼吸、说话、咳嗽、打喷嚏等活动,还能将呼吸道的各种病原体排入室内空气中。常见的如流感病毒、肺炎双球菌、溶血性链球菌、结核杆菌等等。另外,通过人们的活动,还能从室外带入各种有害微生物,例如金黄色葡萄球菌、霉菌等等。
1.2围护结构、建筑材料
人防工程建在地下，工程周围被岩石或土壤包围，自然界中分布在岩石、土壤中的镭，不断衰变，产生放射性物质——氡，氡及其子体通过围护结构的表面、裂缝、地下水等，不断的向工程内散发。
人防工程的建筑材料，如用于地基、地面、墙壁等的承重材料，大多采用砖、水泥、花岗岩、及石膏等，在制造砖和水泥的原材料中如果含有高本底浓度的铀或镭,特别是使用含有微量铀元素的花岗岩，易释放出氡气。
1.3装饰材料
人防工程内部均进行了不同程度的装修，许多装饰材料都是化工产品,能释放出多种挥发性有机化合物(V0Cs)。其中具有代表性的是甲醛。甲醛主要存在于多种粘合剂中。在粘贴装饰材料或制作人造板家具后,甲醛就会大量释放到室内空气中,某些塑料地板砖、塑料壁纸、化纤地毯、涂料中也含有不同数量的甲醛。尤其是用脲醛树脂制成的隔热板材料(UFFI)甲醛的释放量很大。由于甲醛大多被用于物体的内部,因此,需要经过相当一段时间的释放方能充分。其释放期限的长短与用料多少有关。也与气温、气湿、气流有关。一般说来,少则一个月,多则1-2年。
某些粘合剂、油漆、涂料、地板蜡等化工用品中含有苯、甲苯、三氯乙烯、三氯甲烷、二异氰酸脂类等有毒物质。据粗略统计,约有300余种。这些挥发性有机物大多影响神经系统,引进头晕、头痛、无力,还能损害肝脏。苯能损害造血系统,引起白血病。
1.4各种形式的燃烧
人防工程内的燃烧主要有：吸烟、燃油或燃煤锅炉、液化气或煤气、柴油发电机、汽车燃油等。燃料的燃烧产物种类也很多,燃煤能产生二氧化硫、颗粒物、一氧化碳、二氧化碳、甲醛、氮氧化物、颗粒物等等。液化石油气、天然气等气体燃料也能产生C0、C02、甲醛、氮氧化物等。烟草在燃烧时，燃烧处的温度高达850℃至900℃，烟草里的成分在超高温状态下，有的被破坏分解，有的又合成新的化学物质，这其中主要有一氧化碳、丙烯醛、尼古丁、焦油、氰氢酸等，焦油含多种有机化合物，其中含有微量苯并芘、苯蒽等物质。电炉的高温燃烧能将空气中的氮气和氧气结合成氮氧化物。
1.5杀虫剂、化妆品
为了消除工程内的各种飞虫、爬虫和微生物，掩盖工程内的异味，经常人为的喷洒各种杀虫剂、气雾剂、香味剂、清新剂等。各种雾剂、粉剂以及人员化妆品散发的味道混杂在一起，成为工程内挥发性化合物的又一重要来源。
1.6现代办公设备用品
现代化办公设备。如复印机、计算机、传真机、激光打印机等，在使用过程中，均能释放臭氧, 臭氧浓度足以对人产生危害。复印机的碳黑粉中含有强致突变物-硝基多环芳烃。
1.7室外空气带入
随着城市建设步伐的加快，人口密度不断增加，汽车的拥有量也不断上升，人们在生产和生活过程中不断向外排放废气，致使室外空气质量逐渐恶化，城市大气污染加剧，人防工程周围的空气环境不断恶化，汽车排放的尾气、工厂排放的废气、居民区的垃圾异味、空气中的粉尘、化合物等，如不采取相应处理，都会随新风系统进入工程。
1.8通风空调系统
空调系统的热湿处理的设备在加湿、减湿过程中，也易成为污染源。在降温、除湿时，表冷器表面凝水积尘，极易污染空气。系统中的部件如帆布软接头、法兰连接处等最易积尘和发霉最易发生微生物污染。赫尔辛基大学对空气处理机和空调系统作了认真的实验测定，结果指出，几乎所有空调部件都是污染源和臭味源。其中包括过滤器、盘管、热回收器、风机和消声器，各组成构件的恶化作用不同，其中主要是过滤器（纤维型），污染的主要原因是油、尘和污表面，新过滤器可能同样发生气味，有的构件可能在生产过程中就被灰尘或油污染了。室内用于喷雾、加湿、空调冷却等的用水。如果这些用水的水质不良,就会将水中的细菌喷入室内空气中,最严重的是军团杆菌，这种杆菌在水中的生存力很强,随着水雾吸入呼吸道后能引起肺部炎症,急性发作时有致命危险。
2各种有害气体的健康影响
2.１二氧化碳
人员的呼吸要消耗氧气，同时释放二氧化碳。如果工程中得不到外部空气的及时补充，工程内部空气中的氧含量会急剧下降，二氧化碳含量相应升高，造成地下工程的生存环境恶化。不同二氧化碳含量对人体的健康影响见表1。
2.2一氧化碳
一氧化碳是一种无色、无嗅、无味，对血液、神经有害的气体，比空气略轻，它可以均匀的分布在空气中。一氧化碳对人的危害主要表现在损害血液输运氧气的能力。一氧化碳同人体中血红蛋白的结合能力超过氧气200多倍。一氧化碳与血红蛋白结合形成的碳氧血红蛋白不能向人体各组织输送氧气。一氧化碳对人体的危害，主要取决于一氧化碳浓度和接触时间。当空气中一氧化碳浓度为100mg/m3时，接触两小时就会出现头痛、头晕等症态。500 mg/m3时，接触两小时出现恶心、呕吐、虚脱等症态。含1000 mg/m3时，接触l小时出现昏迷等急性中毒症态。室内空气中一氧化碳浓度达1％时，人接触几分钟就会死亡。
空气中不同CO2含量对人体影响 表1
空气中CO2含量 在标准大气压下的影响
0.03 常态空气
0.05 八小时内没有有害影响
1.0 呼吸较深，肺换气量稍微增加
2.0 呼吸较深，肺换气量增加50%
3.0 呼吸较深，不舒服，肺换气量增加100%
4.0 呼吸吃力，速率加快，相当不舒服，肺换气量增加200%
5.0 呼吸极端吃力，剧烈头痛、恶心，肺换气量增加300%
7.0-9.0 容忍限度（个别人可能发生昏迷）
10.0-12.0 失调，瞬间失去知觉
15.0-20.0 症状增加，时刻有致命危险
25.0-30.0 呼吸减少，血压下降，昏迷，有致命危险
2.３甲醛
在甲醛是一种无色易溶的刺激性气体，当室内含量为0.1 mg/m3时就有异味和不适感；0.5 mg/m3可刺激眼睛引起流泪；0.6 mg/m3时引起咽喉不适或疼痛；浓度再高可引起恶心、呕吐、咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿；30 mg/m3时可当即导致死亡。长期接触低剂量甲醛还可引起慢性呼吸道疾病，甚至引起鼻咽癌。
2.4臭氧
现代办公用品的增加，尤其是复印机、传真机的大量应用，会在房间内产生臭氧。臭氧浓度为0.02ppm时能闻到臭味。它属于难溶性气体，可以到达呼吸道深部。对脂类具有强烈的过氧化作用。对呼吸道的刺激作用强，会引起呼吸道收缩。在10ppm左右的高浓度下，容易引起肺气肿。经动物试验表明，作为慢性中毒，浓度在1ppm以下时，引起肺组织变化。臭氧具有很强的氧化作用，它氧化产生的氮氧化物对人的呼吸道具有很强的剌激性。
2.5挥发性有机化合物
近几年来，对室内空气品质研究表明，出现病态建筑综合症的原因，主要是由于人们过去往往比较重视明显的室内污染物，却忽视了许多低浓度的挥发性有机化合物 VOC污染。 VOC对人体有害，但把单一的VOC区分开来，它们的浓度均低于卫生标准，根本不足以危害到人类，但人长期暴露在这些污染物下，同时当各种不同的VOC混在一起后，并与臭氧产生化学作用，室内空气中就会出现许多隐形杀手。更由于人的鼻子十分灵敏，能感觉出空气的清新度和众多的用现代化的精密仪器也难于测量的污染物，人们长时间处于令人讨厌的低浓度污染与腐霉气味中，不断地对人体的健康产生影响和作用。室内有机物污染对人体健康的影响可分为气味和感觉效应、粘膜刺激、基因毒性和致癌性等。
2.6可吸入粉尘
粉尘对人体的危密程度取决于粉尘种类、粒径和游离二氧化硅的含量。人长期吸人大量的游离二氧化硅含量大于5%的粉尘后，肺泡内组织表面将形成具有化学活力的胶性硅酸，从而刺激吞噬细胞增生并吞噬硅尘，继而引起病变。粉尘种类不同，对人体的危害程度也不同，而同一种粉尘其粒径组成不同，对人体的危害程度也是不同的。人吸入石棉制品、纤维制品散发的微细粉尘后，会引起肺部组织纤维化、肺部组织增生、甚至肺癌。
2.7细菌或微生物
工程内的病原微生物传播的疾病，主要为呼吸系统疾病。空气中的灰尘微粒和飞沫是空气微生物致病的主要媒介。空气中的微生物附着于灰尘颗粒上，随气流悬浮在空气中，通过呼吸可把带有病原微生物的小粒灰尘吸入呼吸道、肺部，引起感染而患病。人防工程中由于常年保持恒定的温度和较高的湿度，对细菌和微生物的繁殖和生长提供了适宜的环境，如军团菌等。因此人防工程中防止微生物的污染和传播，任务更加艰巨。
2.8二氧化硫
二氧化硫是无色、具有硫磺气味和酸气味的气体，比重比空气高，多停留在房间的下部工作区。二氧化硫是城市大气污染的主要物质之一，在 lppm左右便能感觉到臭味。溶解度高，吸入时容易被气管的粘膜所吸收，对气管的刺激性强，浓度在几个ppm时，就能导致反应性气管收缩，急性症状是大约在10 ppm时，咽喉有刺激感、咳嗽，在20ppm左右时，对眼睛有刺激、流泪，甚至引起胸痛。在工作环境中慢性接触的症状是呼吸急促、鼻炎和咽喉炎增加、红血球和血色素发生变化、产生牙齿酸食症和慢性支气管炎等。
2.9氡及其子体
氡是一种放射形惰性气体，氡及其子体衰变过程中放射出α、β射线，对人的健康造成很大伤害。当含氡及其子体的空气被吸入人体肺部，大部分气体停滞于上呼吸道，具有α射线的氡子体在体内很小范围内集中释放能量，对人体内部造成高压集中伤害。同时，氡在液体和脂肪中有较高的溶解度，它会聚集在脂肪较多的器官中，并衰变成氡子体，造成对人体伤害，α射线的体内放射是人体肺癌和血液病的主要原因之一。α、β射线的外照射能损伤人体五官，产生皮肤干燥，毛发脱落等病变。
2.10负离子
空气负离子能使人产生安宁的感觉和改善健康环境，是空气新鲜度的重要指标。卫生学和大气生物学的大量研究资料表明：空气负离子有改善大脑皮层功能，调节中枢神经的兴奋和拟制，提高视觉、听觉反应值，维持体内五羟色胺正常值，增强肺部换气功能，增加血液中血红蛋白与红血球，促进气管纤毛摆动等功能。空气负离子对某些疾病，如支气管哮喘、偏头痛、神经性皮炎、花粉热、失眠、高血压、神经官能症等确有一定疗效。但在人防工程中，由于设备和管道的影响，消耗了大量的负离子，增加了新风入室空气龄，负离子的浓度较低，降低了空气的清新程度。
3 改善人防工程内部空气品质的技术措施
3.1增加新风量、发挥新风效应。
改善人防内部空气品质的主要方法是：增加新风量，发挥新风效应，引入低污染的新风，同时减少或者消除新风处理、传递和扩散过程中的污染。做到以下几点：A、合理选择新风取风口的位置；B、加强新风过滤处理，改变通常只作粗效过滤的观念；C、提倡新风直接入室，缩短新风年龄，减少途径污染。
合理的气流组织即是合理布置送排风口，充分将新鲜空气送入工作区，减少送风死角，以提高室内的换气效果，发挥新风效应，充分稀释室内污染物浓度，从而提高空气品质。高质量的安装和调试、先进到位的运行管理，同样是保证工程内空气品质不可缺少的。
3.2消除和控制室内污染源
室内空气异味是“可感受的室内空气品质”的主要因素。控制异味的来源，减少室内低浓度污染源，应注重建筑和装饰材料的选用，减少吸烟和室内燃烧过程，减少各种气雾剂、化妆品的使用等。湿度是影响霉菌在建筑中生长的主要因素，减少空调系统的潮湿面积，控制细菌的生长繁殖。空调系统设备选择和管道的设计、安装的重点在于尽量减少尘埃污染和微生物污染，减少污染源、防止尘埃和湿气的积累。
3.3建筑设计要遵循生态环境的设计原理
从建筑设计考虑遵循生态环境的设计原理，考虑建筑总平面规划、城市微气候的改善、建筑材料满足室内空气质量标准，尽可能利用自然能源或采用最少的能源来达到人们生活、工作所需的舒适环境，这也是解决建筑室内空气质量的根本措施。当今世界建筑中有不少建筑就是利用当地的自然生态环境，运用生态学、建筑技术科学的基本原理、现代科学技术手段等合理地安排并组织建筑与其它相关因素之间的关系，使建筑与环境之间所形成的良好室内外气候条件和较强的生物气候调节能力，使人、建筑与自然环境形成一个良性循环的生态环境系统，从而也保证了建筑具有良好的室内空气质量。
3.4完善相关法规
根据我国人防工程现状，已经制订并颁布了“人防工程平时使用环境卫生标准”，针对该标准，还应建立和完善相应的设计、测试、评价工程空气指标的政策法规，使人防工程从设计、施工到运行管理都有明确的质量保证和法规依据。切实提高工程的空气品质，更好的发挥人防工程的“三个效益”。
参考文献
（1）ASHRAE, Indoor Air Quality, Position Paper, 2000.2
（2）忻尚杰、程宝义、朱培根。影响室内空气品质的挥发性有机物特性及其定量评估。2000港宁空调技术及设计研讨会论文集。
（3）耿世彬等，防护工程通风，工程兵工程学院，2000.3
（4）李军，室内空气污染的危害，公众健康，1999
