医院室内PM2.5的污染特点和影响因素研究
郑聃     
上海市闸北区市北医院
摘要: 为开展医院室内PM2.5污染相关研究提供指导和借鉴, 在回顾国内外研究的基础上, 本文重点分析医疗场所室内PM2.5的特点、来源和浓度变化情况, 指出室内、室外、人员活动三种影响医院室内PM2.5污染因素, 对医院室内空气污染防控提出探讨与建议。
关键词: 室内空气     PM2.5     污染特点     影响因素    
Characteristics and Influential Factors of PM2.5 in Hospitals
Zheng Dan     
Abstract: In order to provide guidance and references for the research on PM2.5 in hospitals, the features, sources and average concentration of PM2.5 in hospitals were analyzed.The influential factors from indoor air, outdoor air and the activity of people on the concentrations of PM2.5 in indoor air of hospitals were pointed out based on the researches at home and abroad.Some discussions and suggestions about measures to prevent and control the indoor air quality in hospitals were put forward.
Key words: indoor air quality     PM2.5     concentration     influence factors    

随着社会经济的飞速发展,人民群众生活水平不断提高,然而人们在享受丰富物质生活的同时,却深受各种污染的困扰。自近年多次发生大面积雾霾事件后,“空气污染”、“雾霾”、“PM2.5”等不仅在国内引发强烈讨论,在国际上也备受关注,其对生命健康的影响成为了百姓茶余饭后热议的话题。现有的科学研究证据几乎可以确认雾霾污染会对人群健康造成显著的伤害[1]。目前政府常规监测和实报的空气污染指数(AQI)主要是基于室外,而人们日常生活、工作、学习的80%时间都是在室内度过,只有真正掌握室内PM2.5污染程度及其来源才能真正评判实际暴露水平以及预防措施是否有助于健康防护,因此开展室内PM2.5污染和健康效应相关研究将具有重要的现实意义[2-3]。目前,国内外已开展不少关于PM2.5对人体健康危害的流行病学研究,一致发现儿童、老年人、现患慢性心肺疾病、糖尿病患者、肥胖者等因素可增加对PM2.5的敏感性[1]。本文将着眼于敏感人群比较集中的室内环境,即各级各类医院,针对性地回顾医院室内PM2.5质量浓度监测的相关研究结果,旨在描述医院室内PM2.5污染的整体情况,提出影响因素的假设,为做好医院室内PM2.5污染的预防工作、提高大气污染人群预防效率、指导医务人员根据PM2.5污染特点,在时间、空间方面规划好易感人群的活动提供参考依据。

1 医院室内空气污染的特点

在医院这类特殊的公共场所中,除了一般室内普遍存在的空气污染问题外,还有其特殊的特点。

细颗粒物组成中细菌和病毒浓度比较高。医院内病人和敏感人群来往聚集,具有人口密度高、流量大的特点,尤其是在极端气温时,疾病高发,医院急诊、输液室、抢救室常常人满为患,空气中的微生物尤其是各种病原体在单位面积中浓度极高。一些新建诊疗大楼以中央空调作为通风手段,未经彻底清洁消毒,成为致病微生物传播和扩散的媒介[4]。2003年WHO报告全世界32个国家感染SARS 8 439例,与SARS有关的死亡人数为812人,其中部分是由于室内空气污染造成的[5]

细颗粒物组成中有较多特有的化学物质。除了装修、装饰材料可能存在的甲醛、挥发性有机物,CO和CO2污染等,还有各种药品、制剂、消毒剂、清洁剂等释放到空气中,组成复杂的混合物。

医院室内大量使用紫外线和臭氧消毒,使室内比室外更容易生成二次有机碳(SOC)。二次有机碳是有机碳(OC)的一种组成部分,可以通过细颗粒物进入肺泡。

2 医院室内PM2.5质量浓度变化情况

经文献检索显示,国内外诸多学者围绕空气污染及PM2.5开展了大量与健康相关的研究,以城市或区域为单位进行污染监测,分析疾病与入院前污染暴露的因果关系[6]。目前国内以室内为单位进行PM2.5监测,分析其对健康状况的影响研究尚处起步阶段[6],经文献检索,共72篇对此进行了阐述,其中仅7篇文献讨论了医院室内PM2.5浓度的变化[7-13]

2.1 PM2.5质量浓度监测方法

通常使用两种方法,重量法[14]和便携式粉尘仪。重量法程序繁琐,无法自动实时测量;便携式粉尘仪操作简便,可现场读数,却由于测定结果需要校正而需要专业技术人员进行操作监测。目前针对室内PM2.5浓度监测的研究,半数以上采用便携式粉尘仪进行监测,测量周期短,有些未考虑时间和空间变化,有些没有同时检测室外浓度开展对比,还有一些没有根据重量法对测定结果进行校正[6],缺乏系统准确、可信度高的研究数据。

2.2 室内PM2.5的监测方案

北京、广州、杭州的一些学者针对医院这个特殊的公共场所分别设计了室内PM2.5的监测方案[9-11],在不同时间段,不同楼层和地点,通过便携式粉尘仪对PM2.5质量浓度进行抽样监测,要求监测仪器放置于监测点中央区域,离地面1.5 m,室内连续检测30 min(室外检测5 min),对各类数据进行对照研究,得出论点基本一致。

2.2.1 整体情况

根据2012年我国新颁布的《中华人民共和国国家标准—环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[15]中的一级标准(日均浓度限值35 μg/m3)进行评估,除无烟医院内诊室、病区等室内环境(排除男洗手间)及非无烟医院的护士办公室外,医院的其他房间如男洗手间、医生办公室、外科病房楼道、内科病房楼道、候诊大厅、急诊室都显著高于一级标准,但值得注意的是,相比现行国内二级指标(日均浓度限值75 μg/m3)受调查的深圳、北京、杭州的各家医院PM2.5均值均低于此标准[9-10]

2.2.2 时间分布

雷常刚等[11]在对杭州市的综合医院PM2.5变化规律进行研究时发现,PM2.5浓度值呈现“双峰双谷”的分布状态,早晚高,白天低,在早上9 :00左右处于峰值,随后开始下降,在15 :00左右又开始上升,下午浓度值一般要低于上午的浓度值。

2.2.3 地点分布 2.2.3.1 医院内不同区域PM2.5浓度值不同

对监测结果进行方差分析,医院内不同位置PM2.5浓度差异具有统计学意义。由于PM2.5浓度值不符合正态分布,在统计分析中,对PM2.5浓度值进行对数转换,用最小显著差法(LSD法)进行监测点间的两两比较,不同监测组间均数的差异有统计学意义,发现在男卫生间PM2.5浓度值显著高于其他地点[9]

2.2.3.2 同一幢医疗大楼内PM2.5浓度值不同

随着楼层升高,PM2.5浓度值基本呈减少趋势,2楼的PM2.5浓度最高,随后逐层减少,至20层及以上楼层稳定。

2.2.3.3 各类机构内PM2.5浓度值不同

齐晓燕等[12]对各级各类医疗机构室内PM2.5监测发现,各类医疗机构室内比室外PM2.5浓度值高出27.9%,病患集中的医疗场所(医院、妇幼保健院等)PM2.5浓度值均高于卫生行政执法部门(卫生计生委、疾控中心等),差异均具有统计学意义。

2.2.3.4 人群分布

在关于医院室内空气污染浓度研究的文献中,护士办公室和无烟办公室的PM2.5浓度最低,男洗手间浓度最高。几乎所有根据是否禁烟作为分组标准的研究都发现,PM2.5浓度值不仅与室外PM2.5质量浓度呈正相关,还与室内吸烟者密度呈正相关。据统计[16],我国目前吸烟人数达3.5亿,其中52.9%以上为男性,因此吸烟人群密集、空间狭小时,PM2.5浓度质量将明显上升。

3 影响医院室内PM2.5浓度因素 3.1 室外因素

室内空气污染主要来源是室外污染源、室内污染源以及室内活动导致颗粒再次悬浮。国内外多项研究表明室内PM2.5的主要来源是从室外进入室内的颗粒物[17-18]

王歆华[13]的研究显示医院各部门PM2.5和PM10呈现极好的室内和室外线性关系,PM2.5的室内与室外相关系数为0.81~0.98,医院各部门室内PM2.5质量浓度明显受室外来源影响。一般来讲,位于工业污染区的医院室内PM2.5质量浓度值高于生活区;高架、道路旁的高于独立社区内的医疗场所;周边绿化水平低的明显高于植被茂密、环境优雅的医院。

3.2 室内因素

通过室内浓度与室外浓度之比(I/O)来评价医院室内空气污染源与室外空气污染源的关系时发现,医院各部门PM2.5的I/O值几乎大于或者等于1,表明医院存在室内污染源[13, 19]。除了甲醛、药品、制剂等化学混合物污染源外,医院室内还存在以下影响PM2.5浓度的因素:

3.2.1 室内小气候

首先是气温与PM2.5质量浓度基本上为负相关关系,温度较高时,丰富的空气对流和乱流有利于污染物的扩散,降低了PM2.5的质量浓度。其次是相对湿度,目前相关研究对于PM2.5质量浓度与空气相对湿度的关系存在三种观点,深圳市对居民住宅区PM2.5污染开展的研究认为,两者呈负相关[10];常雷刚[11]、张逸等[20]研究认为PM2.5质量浓度与空气相对湿度之间存在着明显的正相关性,两都之间呈线性相关;黄虹等[21]对广州大学城大气PM2.5质量浓度研究认为,随着相对湿度的增加至65%时,PM2.5浓度呈倒“U”型下降。这可能与几个研究所在地的地理位置、气候条件、季节及研究设计有关。

3.2.2 室内绿化

植物叶片粗糙不平,表面是由犬牙交错的表皮细胞构成,表皮细胞外侧还会有分泌产生的角质或蜡质层。粗糙的叶片表面增加了叶片的表面积,当颗粒物落在叶片上时,就被阻滞、吸附在凹凸的缝隙中,因此,绿化植物对于PM2.5的吸附效应仅在于随风散落的部分颗粒,在室内风速一般0.3 m/s的空气流速情况下,植物吸附作用不大。

3.2.3 室内通风

随着卫生经费投入增加,大多医疗机构都对诊疗场所进行了新建、改建或整修,室内通风多采用集中空调通风系统,即通称的中央空调。此系统以机械通风为主,定时引入新风至室内,通风装置通常会配有过滤设施,仅能过滤粒径大于过滤网眼的颗粒物。同时,通风管内表面积尘可能会随通风系统扩散至室内空气,使PM2.5质量浓度增高。

3.2.4 人员活动

研究表明医院室内人员活动,甚至仅仅因为室内有人存在,都可以引起室内颗粒物的再悬浮[22],而且PM2.5比PM10更容易悬浮。

3.2.4.1 吸烟行为

虽然2008年北京、2010年上海先后开展了公共场所禁烟活动,2011年多部委又联合下发了《关于2011年起全国医疗卫生系统全面禁烟的决定》,对所有卫生行政部门和医疗卫生机构进行全面禁烟,但由于我国烟民数量众多、执法困难等问题,至今实际效果不佳,上述相关研究中也提到医院男厕所成为了重灾区。吸烟状况下室内颗粒物90%~93%的成分是烟草烟雾[23]

3.2.4.2 清洁行为

如室内温度不够,以干布等擦拭暴露物体表面极易导致已经堆积沉降的颗粒再次悬浮。早晨护士更换床单、被褥、扫床等操作时应当动作轻柔,防止尘埃飞扬,同时需要尽量让患者远离。此外,一些室内空气消毒剂经化学反应生成的二次有机碳也同样影响PM2.5浓度。

3.2.4.3 相关人员活动

医院门急诊、输液室等场所人员流动性非常强,且人群密度高,有的场所相对密闭,通风不畅,当人员频繁走动时,会导致室内积累的颗粒物再悬浮。院内职工在使用激光打印机时,感光鼓吸附碳粉、热转单元加热定影、感光鼓在清除碳粉的过程中,有可能将碳粉排放到空气中。

4 问题与建议

2012年我国在环境空气质量标准中对PM2.5的日均质量浓度限值按级别进行了规定,然而在医疗卫生场所这类易感人群集中的公共场所,却无相应评价指标,空气质量指标体系有待完善。

对于新医院的选址,除了需要考虑患者就医的交通方便,还应考虑空气质量,可优先选择与道路间有一定绿化植被隔断的区域。同时在植物复层结构上要合理配置,层次太过丰富、林分密度过高的植物群落反而不利于PM2.5浓度的降低。

建议加强室内禁烟宣传及监督力度,重点抓好男洗手间及男医生办公室的控烟工作;对集中空调通风系统进行清洁,特别不能忽视集水槽、通风管道等处;改进清洁、消毒方式,减少颗粒物再次悬浮;建议病人特别是呼吸系统、心血管系统疾病患者于PM2.5质量浓度最低即上午十点左右进行户外活动,早晚户外运动对其健康不利;在PM2.5质量浓度高处,如门急诊、输液室等增加空气净化设备,主动排除室内空气中的细颗粒物。

参考文献
[1] 陈仁杰, 阚海东. 雾霾污染与人体健康[J]. 自然杂志, 2013, 35(5): 342–344.
[2] 常兰, 汪曦, 陈仁杰. 不同室内环境中PM2.5浓度变化及其影响因素初探[J]. 上海预防医学, 2014, 3: 133–134, 148.
[3] 仇付国, 高始涛, 陈顷. 生物监测暴露评价研究进展[J]. 环境与健康杂志, 2011, 28(10): 933–936.
[4] 刘一君. 公共场所集中式空调系统污染及健康危害[J]. 公共卫生与预防医学, 2004, 15(5): 74.
[5] Wang XW, Li J, Guo T, et al. Concentration and detection of SARS coronavirus in sewage from Xiao Tang Shan Hospital and the 309th Hospital of the Chinese People's Liberation Army[J]. Water Sci Technol, 2005, 52(8): 213–221.
[6] 黄虹, 李顺诚, 曹军骥, 等. 空气污染暴露评价研究进展[J]. 环境污染与防治, 2005, 27(2): 118–122.
[7] 李锦, 刘国红, 黄广文. 深圳市部分医院室内空气PM2. 5调查与控烟干预模式探讨[A]. 深圳市预防医学会学术研讨会论文汇编[C]. 2012.
[8] 李锦, 余淑苑, 刘国红. 深圳市部分医院室内空气PM2.5的调查[J]. 环境与健康杂志, 2012, 29(4): 330–331.
[9] 崔小波, 牛丕业, 郭伟. 北京市10家医院室内空气PM2.5监测报告[J]. 心肺血管病杂志, 2011, 30(1): 67–70.
[10] 李瑞园, 李勇, 李锦. 深圳市医院室内空气中PM2.5污染水平监测与分析[J]. 职业与健康, 2012, 28(13): 1562–1564.
[11] 常雷刚, 金荷仙, 华海镜. 杭州综合医院PM2.5浓度变化规律研究[J]. 西北林学院学报, 2014(2): 237–242.
[12] 齐晓艳, 周刚, 王卫峰. 河南省医疗卫生机构室内PM2.5浓度监测[J]. 郑州大学学报(医学版), 2013, 6: 825–828. doi: 10.3969/j.issn.1671-6825.2013.06.031
[13] 王歆华, 医院微环境可吸入颗粒物的化学组成、来源及暴露评价[D]. 中国科学院研究生院(广州地球化学研究所), 2007, (3): 108. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-80165-2007101576.htm
[14] 中华人民共和国国家环境保护部. HJ 618-2011环境空气PM10和PM2. 5的测定重量法[S]. 中国环境科学出版社, 2012.
[15] 中华人民共和国环境保护部, 中国国家质量监督检验检疫总局. GB 3095-2012环境空气质量标准[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2012.
[16] 李辉, 张涛, 王潇怀, 等. 宁波市小学生吸烟行为及其影响因素分析[J]. 中国学校卫生, 2013, 34(3): 342–344.
[17] Lim JM, Jeong JH, Lee JH, et al. The analysis of PM2.5 and associated elements and their indoor/outdoor pollution status in an urban area[J]. Indoor Air, 2011, 21(2): 145–155. doi: 10.1111/ina.2011.21.issue-2
[18] Lazaridis M, Aleksandropoulou V, Hanssen JE, et al. Inorganic and carbonaceous components in indoor/outdoor particulate matter in two residential houses in Oslo, Norway[J]. J Air Waste Manag Assoc, 2008, Mar, 58(3): 346–356.
[19] Chen C, Zhao B. Reviews of relationship between indoor and outdoor particles:I/O ratio, infiltration factor and penetration factor[J]. Atmos Environ, 2011, 45(2): 275–288. doi: 10.1016/j.atmosenv.2010.09.048
[20] 张逸, 陈永桥, 张晓山, 等. 北京市不同区域采暖期大气颗粒物中多环芳烃的分布特征[J]. 环境化学, 2004, 23(6): 681–685.
[21] 黄虹, 曾宝强, 曹军骥, 等. 广州大学城大气PM2.5质量浓度与影响因素[J]. 环境科学与技术, 2009, 32(5): 105–108.
[22] Christopher YC, Kelvin KW. Residential indoor PM10 and PM2.5 in Hong Kong and the elemental composition[J]. Atmospheric Environment, 2002, 36(22): 265–277.
[23] 张素, 何权瀛, 刘君, 等. 100例吸烟的呼吸系统疾病住院患者吸烟状态调查报告[J]. 心肺血管病杂志, 2003, 2(2): 114–117.
DOI:
中国疾病预防控制中心主办。
0
郑聃
Zheng Dan
医院室内PM2.5的污染特点和影响因素研究
Characteristics and Influential Factors of PM2.5 in Hospitals
环境卫生学杂志, 2014, 4(5): 504-507
Journal of Environmental Hygiene, 2014, 4(5): 504-507
DOI:

相关文章

工作空间