资料来源:Cell Reports Sustainability(2024)

普渡大学(Purdue University)的研究人员称，城市办公楼里的空气污染程度可能比人们曾经认为的要严重。

莱尔斯土木工程学院副教授布兰登·布尔领导的一个研究小组在《细胞报告可持续发展》杂志上发表了一项新研究，发现现代建筑不断向室外空气释放挥发性有机化合物(VOCs)，这可能是城市大气中挥发性有机化合物负担的重要因素。该团队使用最先进的空气质量仪器和先进的楼宇自动化平台，在高性能办公大楼内直接测量室外和室内空气污染物的交换。

“我们传统上认为过滤进入我们建筑的室外空气。根据我们的研究结果，我们现在需要考虑清洁办公室、家庭和学校的空气，以减少挥发性有机化合物向室外环境的排放。”

布尔说，这项研究的目的是准确测量进出城市建筑物的空气中的挥发性有机化合物，并利用这些数据了解人类居住和建筑操作如何影响室内和室外空气中挥发性有机化合物的运输。布尔说，室内外空气交换对城市空气污染的影响仍然没有得到很好的理解，也没有在一个拥有复杂通风系统的现代办公大楼中得到充分的探索。

布尔说:“对城市空气污染物的命运和运输有一个基本的了解，对于制定缓解战略和政策非常重要，这些战略和政策可以改善城市空气质量，减少对人类健康和气候的不利影响。”“大量研究表明，交通、工业和生物排放对城市空气污染产生了重大影响。然而，城市空气污染物与建筑物相互作用的影响往往被忽视。”

现代公共和商业建筑通常配备供暖、通风和空调(HVAC)系统，以改善室内空气质量和热舒适性。当城市空气在整个建筑中机械循环时，由于与暖通空调组件、室内空气、居住者和室内表面的相互作用，其成分会发生显著变化。

该研究的第一作者、辛辛那提大学土木与建筑工程与施工管理系助理教授吴天仁(Tianren Wu)说:“建筑物占城市土地面积的很大一部分，并提供了大量的室内占用空间。”

“为了满足建筑物通风和热舒适的要求，大量的空气在建筑物和邻近的城市大气之间积极交换。这种动态的空气交换可能对城市空气质量产生重要影响，因为室内到室外和室外到室内的污染物运输和转化，特别是在人口密集的城市。”

建筑材料、室内家具、居住者及其活动——如烹饪、清洁、使用消费和个人护理产品——会释放出各种气体和颗粒污染物，这些污染物可以通过建筑物的暖通空调系统直接排放到城市大气中。布尔的研究发现，室内挥发性有机化合物浓度是室外的2至15倍，单位面积的建筑挥发性有机化合物排放量与交通、工业和生物排放相当。

值得注意的是，研究小组发现，办公室是向室外环境排放活性单萜烯和硅氧烷的重要来源。硅氧烷广泛用于除臭剂、香水、乳液和护发产品。普渡大学土木工程助理教授努斯拉特·荣格(Nusrat Jung)最近领导的一项研究发现，日常的护发程序通过浴室的排气向室外空气中释放了大量的空气，进一步证明了建筑物是如何影响室外空气污染的。

布尔说:“建筑的源汇行为随着占用率和建筑通风条件的变化而动态变化。”“我们的研究结果表明，由于大量的室内外空气交换，建筑物可以直接影响城市空气质量。”

至于如何减少建筑物中挥发性有机化合物的排放，布尔说，需要更加关注使用碳过滤器和其他空气净化技术去除暖通空调系统中的挥发性有机化合物。布尔说，使用挥发性有机化合物排放量低的消费和个人护理产品也会有所帮助。

来自印第安纳大学和RJ Lee集团公司的研究人员参与了这项研究。

获取数据

Boor的团队通过一个全面的为期一个月的实地测量活动，调查了一个机械通风、现实、开放式办公室及其HVAC系统对城市空气污染物的源和汇效应。他们为期一个月的研究是在雷·w·赫里克实验室进行的，这是印第安纳州中部一座高性能的LEED(能源与环境设计领导力)金牌认证建筑。办公室由一个独立的空气处理装置连续机械通风。

野外测量活动在冬季进行。该研究考察了三种常见的城市空气污染物，包括挥发性有机化合物、臭氧和细颗粒物。建筑的机械通风条件被仔细监测，以量化从办公室及其HVAC系统到城市大气的净质量排放率。利用高分辨率质子转移反应飞行时间质谱仪在整个暖通空调系统的不同位置实时测量VOCs。