攸关人体健康的 IAQ与VOC论述.doc

攸关人体健康的 IAQ与VOC论述摘要现代生活中大多数人每天在室内活动及居处的时间高达90%以上，不论是建材家具中所可能释放的甲醛或挥发性有机物质(Volatile Organic Compounds,VOCs)、事务机器的操作所排放之二氧化碳及臭氧、经由空调系统或其它相关污染源所可能传播的生物性气胶(bioaerosols)、或室内活动所造成的污染如抽烟所引起之各种化学物质与呼吸性微粒(Respirable Particulate)之积聚多项空气污染物等等，均可能对于人体健康有各种不同层面的影响。长期暴露于具有各种刺激性及致癌性化学物质环境易引发心脏血管疾病及癌症。在在显示出室内空气质量(Indoor Air Quality ,IAQ)的重要性。l 室内空气质量重要一般而言，室内空气质量(Indoor Air Quality ,IAQ)被定义为影响居住者人体健康的空气特性。依据ASHRAE标准62-1989定义容许的室内空气质量(acceptable IAQ)为：未含已知对人体达造成伤害浓度的气体，且80%及以上暴露其中的人均无不满的空气条件。自工业革命以来，人们的生活型态也有了明显的转变，就现代生活中的各项时间-活动地点分布而言，大多数人每天在不同室内地点活动及居处的时间高达90%以上，而随着社会科技多元化的发展，因应人类不同需求的居住建筑环境更是日趋复杂。其中空调系统类别、各种装潢材料之使用以及各种室内活动型态等多项因素，更造成许多新的室内空气污染源。不论是建材家具中所可能释放的甲醛及挥发性有机物质(Volatile Organic Compounds,VOCs)，建筑物中事务机器如复印机的操作所排放之二氧化碳及臭氧，经由空调系统或其它相关污染源所可能传播的生物性气胶(bioaerosols)，或是因为室内活动型态所造成的污染如抽烟所引起之各种化学物质与呼吸性微粒(Respirable Particulate)之积聚多项空气污染物等，均可能对于人体健康有各种不同层面的影响。许多与建筑相关的疾病(Building-related illness)，如病态大楼症候群、微生物感染引起的退伍军人菌(Legionnaires disease)、各种致敏物质所引起的过敏性疾病、以及长期暴露于具有各种刺激性及致癌性化学物质环境所引发的心脏血管疾病及癌症等。在在都显示出室内空气质量的重要性。l 病态大楼症候群(Sick Building Syndrome，SBS)自1970年代初期能源危机以来，一种没有确定病兆的症候群首先在欧美医学界被发现。该症候群和室内的空气质量有关，尤其是在新的或重新改建的建筑物尤其容易发生。发生该种症候群的建筑物通常是密闭的、没有可开启的窗户但具有空调系统，因此该类建筑大厦有时被称为病态大楼(Sick Building)，而该症候群也就被称为病态大楼症候群(Sick Building Syndrome，SBS)。建筑物内的人员可能因此症候群而严重影响工作效率及产业生产力。1985年以来，智能型大楼成了国内办公大楼的主流，这些大楼气密性较高，因此整体建筑通风换气必须仰赖中央空调系统，加上国内室内过度装潢，使用与维护行为不良，在台湾高热的气候，往往使各种挥发性有机物充斥室内，这些都是潜藏病态大楼症候群威胁的重要因子，通常为节省耗能并确保空调温热舒适性而牺牲新鲜空气置换之需求，却导致建筑室内环境质量不良，因而引致SBS之症状发生。l 病态大楼症候群SBS的征状病态大楼症候群没有在身体固定的部位产生症状，而且，它是一个缓慢积累的过程，且其存在被定义为当一个重要比例（通常为高于20%）的建物使用者在为期二周的期间发生一连串的不适症状且抱怨，主要症状包括喉咙干燥，眼睛、鼻子过敏，头痛，头昏眼花，容易疲倦，咳嗽，气喘，黏膜及皮肤的干燥感，皮肤的红斑、发痒，头痛及可闻到轻微且持续性的异味等。近年来国内媒体报导也批露了国内病态大楼案例有逐年增加的趋势，而此类建筑多为办公大楼。通常这些症状在员工到大厦上班以后才发生，然后症状逐渐严重，但是一旦员工离开大厦或下班以后，特别在周末及假日，症状就会减轻或消失。病态大楼症候群并不代表是一种疾病，而是员工对室内工作环境不良的一种反应，其中又以不良的室内空气质量为其主因。以往，我们先注意到户外空气污染，近年来才逐渐重视室内空气污染的健康影响。近年对室内空气质量的研究在在显示室内污染物的浓度往往高于室外。主要源于室内活动的污染源有：室内人员（水蒸气、芳香剂、臭味毛发、皮屑）及其活动（烹煮、燃烧、吸烟、拜香），室内建材及家俱逸散气体（涂料、溶剂尤其是甲醛），尚有室外污染渗入如土壤、岩石、水泥逸出之氡气 (Radon)，衰变成固体微粒、工厂特定污染物、汽、机车排气（铅、锰、CO、CO2）、臭氧（光化学反应）、花粉（树木、草、植物）、生物气胶 (在高湿度80%下细菌容易生长)等。 依据美国职业安全卫生协会(National Institute for Occupational, Safety, and Health, NIOSH)室内空气质量问题的调查归纳，室内主要污染物的来源有外气、室内人员、空调系统、建筑材料、事务器具与用品及室内有机物质等六大来源，各污染源所产生之主要污染物，如表1所示。一般室内环境中所存在的空气污染物大致上可依其污染物特性分类为粒状污染物、气状污染物及生物性气胶三大类。而目前常被探讨的主要污染物有(1)粒状污染物 (2)石绵 (3)一氧化碳 (4)二氧化碳 (5)二氧化氮 (6)甲醛 (7)挥发性有机物质 (8)氡气 (9)二氧化硫 (10)臭氧 (11)生物性气胶(真菌、细菌、及过敏原等)。 表1 室内环境中主要污染来源及污染物质污染物来源主 要 污 染 物外气固定污染源（工厂）二氧化硫、臭氧、粉尘、一氧化碳、碳氢化合物、其它特殊毒泩物质汽机车排放一氧化碳、粉尘、氮氧化物、硫氧化物、铅、锰地层、泥土氡气、微生物（细菌、真菌）室内人员人体本身二氧化碳、水蒸汽、臭味、微生物、毛发、皮屑一般人类活动吸烟粉尘、一氧化碳、二氧化碳、氨、氮氧化物、碳氢化合物、VOCs和致癌化合物使用喷物剂氟碳化合物、臭味、各种挥发性有机污染物空调系统空调箱真菌、节枝动物过敏原、细菌、臭味风管粉尘、纤维、真菌、节枝动物过敏原、细菌建筑材料混凝土、石材氡气无机矿物板、合板、地毯、家具甲醛、各种挥发性有机污染物绝缘材料甲醛、玻璃纤维隔热、防火材料石棉、各种挥发性有机污染物事务器具与用品燃烧器具二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、粉尘事务机器（复印机、清净机、加湿机等）臭氧、粉尘、细菌、真菌其它文具溶剂、杀茵剂、杀虫剂、各种挥发性有机污染物其它有机物质腐坏食物真菌、臭味植物花草花粉、真菌排泄物氨、动物性过敏原、细菌l 什么是VOCs，室内污染产生的原因为何？依据世界卫生组织WHO 将室内有机污染物依其沸点范围归纳分类成四大类，如表2 所示。由此分类表可知挥发性有机物（Volatile Organic Compounds, VOCs）被定义于沸点为 50260范围内的有机化物。当一VOCs混合体被测定时，经常以挥发性有机物总量（TVOC）来表示整体的结果。表2 WHO对室内有机污染物之分类说 明简称沸点范围（）极易挥发（气态）有机物VVOC 380依据若干的研究调指出，室内的 VOCs 浓度高过室外的 VOCs 浓度值，并且一般有 50 至 300 种的 VOCs 被发现存在于非工业用的室内空气中。多数正常的室内总 VOCs 低于 1 mg/m3，但最高的亦有超过 20 mg/m3 的案例。表3 TVOC 10的排序种 类排 序Toluene1Benzene2Nicotine3Methoxyethoxyenthanol4Xylene5Methylcyclohexane6Hexane7Tetradecane8Cyclobenzene9Pentadecane10而室内 VOCs 污染原因不外是：室外污染物的渗入一如汽机车及附近工厂排放废气；事务器具及用品一如复印机、立可白、清洁剂、杀虫剂；人员衣物、个人用品、化妆品以及室内装修装潢建材家具。日本调查16栋办公大楼VOCs种类的数量发现如表3所示的，十种VOC为最多，统称为TVOC。l 室内装修建材与室内VOCs污染物的关系室内建材是室内 VOCs 污染源的主因之一。然而这些化学成份的施用无论是在建材本身的制造或装修施工上其扮演的角色不外是表面涂装材料（后简称涂料）、黏着剂填缝剂（胶基地板、安装地毯、壁纸、窗框、门）以及溶剂。而其所采用的挥发性有机物，在建筑物装修后在室内慢慢逸散出来而造成污染。上述的涂料、黏着剂、填缝材为求施工上的涂膜特性、光泽性等其组成中均少不了溶剂。大多数的溶剂多属沸点较低的有机物以便于施用后快速挥发干燥，这也就是建材中主要的 VOCs 污染来源。表4为木材和家具主要使用的黏着剂种类，这些广泛地被用于地板、隔间板、门、家具等。表5为室内建材相关产业所使用的主要有机溶剂。Molhave 针对 42 种建材做 VOCs逸散特性的研究，研究中指出每一种建材平均有 22 种化合物逸散出，总浓度为 0.011,410 mg/m3 。S.K. Brown 针对装修后的建筑做 TVOCs浓度与时间的调查，研究中指出装修后的 VOC 浓度，必须经若干周后始会渐渐衰退至与一般建筑、相当的浓度情形；同时 VOCs的污染亦会扩展至建筑物内距装修区域一段距离（2030m）的环境。表4 木材和家具黏着剂用 途种 类用 途种 类木材精美木材薄片尿素 甲醛软木合板酚EVA（热熔）血胶PVAc面粉高压积层PVAc大豆粉尿素 甲醛木材粉氯丁二烯硬木合板尿素 甲醛EVA（热熔）面粉家具组立尿素 甲醛胡桃壳粉动物胶血胶PVAc粒状板尿素 甲醛边缘胶着尿素 甲醛 硬板酚动物胶 木材积层间苯二酚 酚PVAc 甲醛PVAc薄膜聚酯家具酪朊氨基甲酸酯环氧物乙烯基碎片聚酯（热熔）表5 室内建材相关产业所使用之主要有机溶剂业 别主要使用之有机溶剂树脂制造苯、苯乙烯、丙烯、甲醛树脂加工苯乙烯、三氯乙烷、甲醛合成皮革甲苯、MEK、丙酮、醋酸乙酯橡胶加工甲苯、橡胶溶剂PU发泡氟氯化物、氯化甲烷、甲醛洗毛、布之加工过氯乙烯、氯化甲烷、帖烯涂料甲苯、醋酸乙酯、IPA、MEK石棉板甲苯、硅利康油耐燃材、断热材甲苯、氟氯化物、甲醛木材、木板甲醛、酚、甲苯、二甲苯l VOCs对人体健康的影响不论是气态或粒状的污染物，当浓度高、量多或毒性强时，可能会影响呼吸器官的正常功能，甚至伤害其它器官而使身体感到不适；即使其浓度或量没有高到足以产生立即危害，但长期曝露下，仍可能产生慢性病变，有时肺功能也会受到影响。室内建材的VOCs 逸散污染物多源自于建材原料及施工中所施用的溶剂。表6为常用有机溶剂的容许浓度以及其对人体健康之危害状况。表6 有机溶剂的容许浓度及对人体健康的危害名 称劳动环境容许浓度爆炸界限浓度分子量对人体健康的危害ppmMg/m3Vol%丙酮75017802.512.858.1眼、皮肤的刺激作用、麻醉、头疼异丁醇501521.710.974.1麻醉作用、潮红斑异丙醇4009832.012.060.1黏膜的刺激、麻醉作用二甲苯1004351.17.0106.2贫血、红白血球减少、皮肤黏膜刺激甲苯1003751.276.7592.1头痛、目眩、贫血甲基乙基酮1004101.811.572.1黏膜刺激症状、麻醉作用松节油100556呼吸器官障害正己烷501761.27.586.2头痛、目眩、呕吐、失神甲醛11.21.073.030.0呼吸器官障害、强刺激作用氯化甲烷5010510.713.450.5头痛、疲倦、中枢神经系统衰弱苯5161.58.078.1可能之致癌物、可由呼吸及皮肤进入人体普遍存在室内建材及家具的甲醛，为尿素酚醛系甲醛合成树脂生产上的重要化合物，多存在于地板、地毯贴合用与装饰夹合板制作时所用的胶合剂中，也用于发泡绝缘材，会在建筑物装修完成后慢慢逸散至室内环境中，同时它也是光化学烟雾的前驱物质，是常见的室内污染物，所以常被单独讨论。其为无色，在 1 ppm 以下即可明显地感受到甲醛带刺激性的气味，在 0.05 ppm 至 0.5 ppm 的甲醛浓度下，眼睛会有灼热感，亦会使上呼吸道引起过敏，高浓度（数个ppm）的甲醛则会导致咳嗽、胸部紧缩感与气喘，另外实验室之研究结果亦显示甲醛对动物有致癌性。表7为甲醛浓度与暴露延时对人体健康之影响。表7 甲醛浓度与暴露时间对人体健康之影响甲醛浓度暴露 时间对人体健康之影响Mg/m3ppm0.010.00825分钟刺激眼睛0.060.070.0490.057数分钟气味起始值(Oder Threshold)0.080.065数分钟视觉起始值(Optical Chronary Threshold)影响大脑皮质官能状态的起始值0.10.082数分钟刺激眼睛、鼻子、喉咙0.240.1961小时鼻子喉咙感到干燥、减少黏液流动0.30.2455小时改变大脑皮质官能状态1.00.8210分钟刺激上呼吸道和眼睛、增加呼吸速度自主神经系统改变1.71.391分钟眼睛对光的敏度降低5.04.081分钟需带呼吸器保护l 一氧化碳的污染来源及危险性室内一氧化碳主要来源为室内燃烧不完全所产生如：瓦斯炉瓦斯热水器吸烟车库的汽机车排气蚊香及拜香等。室外空气中也有一氧化碳（平常郊区可能只有12 ppm在都会区近马路住家的室内可能含有高达数十ppm的一氧化碳）。一氧化碳是一种无色、无臭的气体它会和人的血红素结合形成一氧化碳血红素。由于一氧化碳结合血红素的能力是氧气结合血红素能力的210倍，因此如果空气中存在着大量的一氧化碳时，一氧化碳会取代氧气而造成人体缺氧，也就是所谓的一氧化碳中毒。一氧化碳中毒的症状包括：失去对时间和距离的判断力、改变心肺功能、头痛、疲倦、昏睡、呼吸不正常，乃至死亡。所幸一氧化碳与血红素的结合是一种可逆反应，空气中没有一氧化碳时，原先进入人体的一氧化碳会被排出，健康的人体可在34小时之内将血液中一半的一氧化碳排出。如表8所示为一氧化碳浓度对人体的影响。表8 一氧化碳浓度对人体的影响浓度暴露时间COHB对人体影响ppm%520分钟0.40.7高次神经系的的反应作用产生变化视觉神经机能障碍308小时以上4轻度头痛20024小时1018激烈头痛、恶心、虚脱感5002540脉搏抗进、失神1,0004550死亡2,00070以上l 二氧化碳的污染来源及危险性二氧化碳是人体代谢的产物其排出量和人类食物组成及活动程度以及燃烧有关。一般成人于办公室中的二氧化碳排量为每分钟200毫升。如表9所示为一氧化碳浓度对人体的影响。表9 二氧化碳浓度对人体的影响浓度对人体影响%0.1呼吸、循环器官及大脑被影响1呼吸深度增加3呼吸增加、脸上有温热感4耳鸣、头痛、血压上升6皮肤血管扩张、恶心、呕吐78精神混乱、呼吸困难810意识混乱、停止呼吸20中枢障碍、生命危险l 氮氧化物的污染来源及危险性氮氧化物是一氧化氮和二氧化氮的合称其人为的来源主要为燃烧燃烧时所产生的均为一氧化氮随后一氧化氮被空气中的氧迅速氧化成二氧化氮。空气中的二氧化氮浓度达150 ppm时可致人于死50150 ppm的二氧化氮可能造成慢性肺部疾病。二氧化氮是一种红棕色的气体其浓度为0.12 ppm时嗅觉器官可察觉它的存在。l 臭氧的污染来源及危险性臭氧会刺激肺部，影响黏膜及呼吸功能。室外空气中的臭氧来自氮氧化物和碳氢化合物受阳光照射产生反应而成，即所谓的光化学反应：室内之臭氧则来自于复印机和静电式空气清净机。连续处于臭氧浓度0.1 ppm的场所1小时，会增加呼吸道的阻力：臭氧浓度为0.3 ppm时会刺激鼻喉及颊肌的收缩处于臭氧浓度2 ppm的空间2个小时，则会产生严重的咳嗽。l 石绵的污染来源及危险性石绵是一种自然产物即脱水矿物性硅酸盐的总称它在我们生存环境的空气里是以纤维状存在。石绵存在于地砖水泥吸音隔热材料乃至煞车片中。早期曾在英国美国的办公室住家及公共建筑物中发现空气中的石绵浓度高达每立方公尺（m3）80,000根石绵纤维。处于石绵的环境会引起硅肺症癌症胸膜及腹膜之间皮瘤等而且其造成的癌症潜伏期长达1520年。l 室内生物气胶的来源生物气胶泛指悬浮于空气中的生物微粒，其来源十分广泛，其中包括：病毒、细菌、放射菌(actinomycete)、真菌(fungal)、苔(moss)及蕨(fern)之孢子；藻类(algal)及植物之细胞；昆虫、(mist)、及其碎片与排泄物；来自动、植物之蛋白质；真菌产生之徽菌毒素(mycotoxin)及醣类(glucan)等。无所不在是生物气胶的分布特性，且其顽强的适应性（包括对温度、湿度、pH值、氧气及对抵抗外界不良环境的能力）以及惊人的繁殖能力，如细菌，每20至30分钟繁殖一代，每24小时可繁殖72代）、菌体微小使人容易忽视疏于防范。许多室内生物气胶起源于室外，空气中的真菌孢子和细菌主要源自植物表面，常随着植物的运动机制(如农业或营建活动)与灰尘同时生成。一般来说，湿度为微生物生长的必要条件自然水体及人类活动所产生的水(如下水道及冷却水等)，常为微生物滋生的温床都含有大量的微生物，于水气蒸发后，便形成留在空气中的生物气胶。 另外，生物气胶亦可能在水的泄漏处或建筑物内部的凝结处形成。因此微生物会生长于建筑物的通风或空调系统中，在空调系统未定期维护清洗的情况下，空调管路或许就成为有效散布生物气胶的污染源。l 生物气胶对人体健康的影响生物气胶对人体健康的影响为何？生物气胶进入人体主要途径是呼吸道，影响人体健康最甚者，应该属于呼吸方面。而粒径大小不同，于呼吸系统的沈积行为亦不同，如可呼吸性与不可呼吸性粒径的分界在5m左右；但生物气胶因为具有生物性，一旦与人体组织或器官接触，便或多或少会对人体健康造成影响，是以不同粒径大小的生物气胶均对人体健康构成威胁。 若单就沈积的角度而言，大于3m之气胶容易于支气管沈积，小于3m之气胶容易于肺泡区沈积。许多生物气胶的粒径均包含此范围，如此对人体健康构成更大的威胁。生物气胶微粒进入呼吸道，被游走性巨噬细胞吞噬分解，经由黏膜相关免疫系统（mucosal associated immune system）就会引发后续的免疫反应。 生物气胶具感染性及中毒性的会引起全身性症状之外，非感染性因子会引起呼吸道过敏疾患，引起的症状包括：气喘、过敏性鼻炎、肺炎等等。以美国为例，室内生物气胶为造成过敏性鼻炎及哮喘的主凶，人口中大约35 %有此症状。而对大多数澳洲人来说，哮喘是影响健康的主要问题，近年来其罹病率及死亡率较过去十年高出甚多，且明显分布在大都会及其近郊，气候改变将影响哮喘的分布行为。以下针对生物性气胶常导致的疾病，简述如下： 过敏性鼻炎(allergic rhinitis)：病状混合鼻塞、鼻痒、及流鼻水及分泌物过多，常称为hay fever(干草热)，会受季节性影响。若长期鼻塞，并眼睛有刺激感，则可能已受细菌感染至上呼吸道了。 支气管哮喘(Bronchial asthma)：其症状为周期性、反复性的支气管收缩及分泌物过多，造成不同程度的呼吸急促或咳嗽，并且容易被细菌二次感染，衍生为支气管炎。 过敏性肺炎(Hypersensitivtiy pneumonitis, allergic alveolitis)：肺泡被引起炎症之细胞占据或破坏的过程称之。若病情持续，将导致肺痨，并使得呼吸功能失调。大量暴露可能在46小时，导致发烧、畏寒、肌肉疼痛、四肢无力、激烈咳嗽与空气饥渴现象(air hunger)。l 室内生物性气胶的浓度建议值美国国家工业健康与安全协会(NIOSH)之Morey et al. (1984)曾建议当室内生物气胶中，存活性气胶浓度超过1,000 cfu/m3 (colony forming units)时，室内空气质量便值得注意及改善了。另外，美国政府工业卫生师协会(ACGIH)于1986年强调生物气胶总菌落浓度若超过10,000 cfu/m3，须立刻采取补救措施。及任何种类之真菌浓度若超过500 cfu/m3，此建筑物内可能有污染源。但由于目前无法证实浓度与罹患率间的绝对关联，室内生物气胶的浓度，与来源、物种、湿度、温度、气象、季节、室外浓度、通风及室内活动等因子息息相关，须依所在地点的不同，加以修正或另行建立新规范。l 什么是氡气？对人有何影响？氡气是天然辐射的最大来源，属于铀系与钍系元素衰变过程中的放射性气体产物，因为土壤和岩石里都含有少量的铀与钍，所以我们的居住环境中亦难免有氡气的存在。无色、无味、无嗅。当存于大部分泥土及岩石（尤其是花岗岩）的镭放射分解时，便会产生氡气。氡气再经衰变，会形成一系列带辐射的微粒，是一种导致肺癌的元素。当氡气或微粒被吸入肺部，部分会积聚并继续散发辐射，令吸入人士患肺癌的机会较高。烟草的烟雾混和高浓度的氡气被人吸入后，会严重危害健康。而吸入同样高浓度氡气，吸烟者较非吸烟者患肺癌的机会高出三倍。最近的研究发现，只要环境中氡气的含量大 于每立方公尺140贝克，得肺癌的机会较一 般人高出3.3倍；即使氡气的含量低到每立方公尺74至140贝克，得到肺癌的机会仍较一般人 高出百分之三十。此研究同时也发现，肺部鳞状上皮细胞癌的发生率和氡气的含量最有关。l 室内空气质量标准及建议值现代人大部分时间处于室内环境，室内空气质量逐成为影响人体健康及舒适的重要因素，故室内空气质量标准的订定有其必要性。国内外有室内空气