DSCWA 18407-2026《以人为中心的室内空气PM2.5暴露估算模型方法》标准立项发展报告

DS/CWA18407-2026《以人为中心的室内空气PM2.5暴露估算模型方法》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:IntroductoryHuman-CentricExposureModelling(H-CEM)MethodforEstimatingExposuretoIndoorAirPM2.5摘要室内空气细颗粒物（PM2.5）暴露已成为全球公共卫生领域关注的重大议题。随着建筑节能与密闭性要求的不断提高，室内空气质量对人体健康的影响日益显著，传统的基于环境浓度的暴露评估方法已难以满足精细化健康风险管理的需求。在此背景下，丹麦标准化机构（DS）发布CWA18407-2026《以人为中心的室内空气PM2.5暴露估算模型方法》，旨在建立一套以人为核心的暴露评估方法论框架。本标准引入了以人为中心的概念性暴露建模（H-CEM）方法，通过整合人员时空活动模式、室内微环境污染物迁移转化规律及个体呼吸特征等多维度参数，实现对室内PM2.5个体暴露水平的更为科学、动态的估算。报告全面分析了该标准的立项背景、核心技术内容、方法论特征及其对公共卫生、建筑环境设计及标准化体系建设的深远影响，指出该标准填补了室内颗粒物个体暴露评估方法标准的国际空白，为健康建筑评价、环境流行病学研究及室内空气质量管理提供了重要的技术支撑与标准化指引。关键词：以人为中心；暴露建模；PM2.5；室内空气质量；个体暴露评估；健康建筑Keywords:Human-Centric;ExposureModelling;PM2.5;IndoorAirQuality;PersonalExposureAssessment;HealthyBuildings1引言世界卫生组织（WHO）数据显示，室内空气污染每年导致全球约380万人过早死亡，其中PM2.5是主要的健康风险因子。现代社会中，人们约有80%-90%的时间在室内环境中度过，室内PM2.5暴露对健康的累积效应已成为环境卫生学研究的焦点。然而，传统的暴露评估通常基于固定监测站点获取的环境浓度数据，忽视了人员在多个微环境间的迁移行为及室内污染源的时空异质性，由此产生了显著的暴露评估偏差。有研究表明，基于环境监测数据的暴露评估与个体实际暴露水平之间的相关系数常常低于0.3，这凸显了发展新型暴露评估方法学的迫切性。国际上，健康影响评估、建筑室内环境评价及环境健康流行病学研究均对个体尺度暴露评估技术提出了精细化需求。欧盟在《欧洲绿色协议》及《零污染行动计划》中明确要求改善室内空气质量以保障公民健康。在此背景下，欧洲标准化组织（CEN）框架下，丹麦标准化机构主导制定了CWA18407-2026。该文件属于CEN研讨会协议（CENWorkshopAgreement,CWA），其制定过程遵循了开放、透明的多利益相关方协商机制，反映了当前暴露科学领域从"基于源"向"基于受体"评估范式转型的国际共识。2标准立项背景与意义2.1室内PM2.5暴露评估面临的方法学挑战室内环境中的PM2.5来源复杂多元，既包括室外工业排放、机动车尾气等外源透过围护结构的渗透输入，也涵盖烹饪、清洁、吸烟、办公设备运行及人员活动等内源释放。不同来源的颗粒物在化学组成、粒径分布及毒性效应上存在显著差异。传统的暴露评估方法通常将室内浓度视为均一混合状态，以个体所在房间的平均浓度近似替代其实际暴露水平，这种简化处理将导致以下问题：无法识别高暴露风险的时空热点区域；低估个体在室内活动过程中因近源效应（如烹饪或打印设备附近的局部高浓度区域）产生的暴露增量；忽略不同人群（如行动不便的老人、需长时间居家照护的患者）的活动模式差异。此外，现有建筑室内空气质量相关标准多侧重于浓度限值的规定，而浓度限值本身并不能直接反映人体实际吸入的污染物剂量。将暴露评估与标准的浓度限值要求进行衔接，建立科学合理的暴露建模方法学体系，是当前标准化工作的重要发展方向。2.2暴露科学范式转型与标准化需求暴露科学（ExposomeScience）的发展推动了环境健康研究从"外暴露"向"内暴露"、从"总量评估"向"组分解析"、从"静态评估"向"动态模拟"的深度演进。以人为中心（Human-Centric）的方法论强调将个体作为评估的核心对象，关注其在不同微环境中暴露的总量、路径与频次。这一理念的标准化表达既是对学科前沿成果的固化，也是对实际管理工作需求的响应。然而，国际上尚缺乏一套统一的以人为中心的室内PM2.5暴露建模方法标准。美国环保署（USEPA）的HAPEM模型、欧盟的EXPOFACTS数据库等虽为本领域提供了有价值的参考，但在方法的通用性、透明度和规范性方面仍存在明显不足。CWA18407-2026的发布恰逢其时地填补了国际标准体系中该领域的空白。3标准主要内容与技术解析3.1核心概念与适用范围CWA18407-2026标准明确定义了以人为中心的暴露建模（H-CEM）的概念性方法框架。该方法将个体在整个评估周期内于不同微环境（如住宅、办公室、交通工具、室外场所）中经历的PM2.5浓度的时间积分值作为暴露估算的基本度量。标准适用于住宅建筑、公共建筑及办公环境等主要室内场景，评估目标涵盖职业人群、普通居民以及敏感人群（如儿童、老年人及患有呼吸系统疾病的个体）。该标准的核心创新在于提出了集成的四模块概念模型，即：①时间-活动模式模块，表征个体在不同微环境间的转移规律与驻留时间分布；②室内浓度估算模块，基于室内外源贡献解析、通风换气速率、颗粒物沉积与再悬浮过程等参数计算各微环境的时间分辨浓度；③个体吸入剂量模块，结合不同活动强度下的呼吸速率参数将浓度转化为实际吸入量；④不确定性分析模块，评估模型输入参数的变异性和敏感性。3.2时间-活动模式的多维表征标准对人员时间-活动模式（Time-ActivityPatterns,TAP）数据的采集与利用规范了具体要求。TAP数据是暴露模型的关键输入，其质量直接决定模型输出结果的可靠性。标准推荐采用时间分辨率为10分钟至1小时间隔的日志法、传感器定位法或基于移动设备的生态瞬时评估（EMA）方法获取活动序列数据。同时，标准引入了微环境标识码（MicroenvironmentCodes）体系，将室内空间细分为若干具有独立污染特征的区域类型，如厨房、卧室、办公室、通勤车辆等，并规定了各类微环境的默认参数取值范围。值得关注的是，标准充分体现了对不同人群异质性的关注。根据性别、年龄、职业类型与健康状况的差异，标准提供了分类别的时间-活动模式参考数据集。例如，学龄前儿童居家时间显著高于职业成年人，其在室内地板附近活动时间较长，而该区域附近由于扬尘再悬浮作用往往具有更高的粗颗粒物浓度——此类细节在传统的以建筑为单位的评估中通常被忽视。3.3室内PM2.5浓度的动态估算框架室内PM2.5浓度估算模块采用质量平衡模型（MassBalanceModel）作为基本框架。标准将室内颗粒物浓度描述为室外气态与颗粒态污染物穿透围护结构进入室内、室内源释放、颗粒物沉积损失、通风换气稀释及房间间传输等多物理过程的综合作用结果。标准推荐采用一阶衰减假设下的稳态或非稳态求解方案，明确了有效穿透系数（P）、沉积速率（k）、换气次数（ACH）等关键参数的参考取值范围及其影响因素。对于室内源项的贡献，标准引入源强度（SourceStrength）的概念，以质量释放速率（μg/min或μg/h）为基本量纲，对不同活动类型（烹饪方式、清洁行为、燃烧活动等）给出了分类参数库。针对我国及亚洲地区常见的烹饪行为特征，标准特别补充了中式烹饪（炒、煎、炸）的源强度参考值范围，增强了方法在不同地域的适用性。3.4个体吸入剂量与健康风险表征在获得各微环境的浓度时间序列后，标准进一步提出了个体有效吸入剂量的计算方法。该方法将吸入剂量定义为呼吸速率与暴露浓度的乘积在时间维度上的累积，同时考虑颗粒物在呼吸道各区域（头部、气管支气管区、肺泡区）的沉降分数差异。标准提供了不同年龄组、性别及活动强度（静息、轻度活动、中度活动、重度活动）对应的每分钟通气量参考值，这些参数与国际辐射防护委员会（ICRP）第66号出版物的人呼吸道沉积模型数据保持一致。基于估算得到的个体吸入剂量，标准进而推荐了与健康风险表征的衔接路径。可结合流行病学研究中PM2.5暴露-响应关系系数，将剂量数据转化为人群健康效应（如超额死亡风险或呼吸系统疾病就诊风险）的定量评估结果，为环境健康风险管理和公共卫生决策提供科学依据。3.5模型不确定性分析与质量保证任何暴露模型的输出均包含不可避免的不确定性。标准专辟章节阐述了不确定性分析的原则与程序，要求模型用户系统辨识输入参数不确定性的主要来源，包括：活动模式数据的抽样误差、源强度参数的空间与时间变异性、通风参数的季节性波动，以及模型结构本身的简化假设引起的认知不确定性。标准推荐采用蒙特卡洛模拟、拉丁超立方抽样等概率性方法对模型输出进行不确定性传播分析，并以95%置信区间等形式报告最终估算结果的不确定性范围。4标准的创新性与国际比较与现有的室内空气质量标准体系相比，CWA18407-2026实现了多维度的方法学突破。在评估理念上，其从传统"场所固定浓度监测"转向"个体动态暴露模拟"，真正将暴露评估的对象从空间（建筑或房间）置换为时间-空间连续运动的人。这一转变与精准健康（PrecisionHealth）时代对个体差异化风险评估的需求深度契合。在技术路线上，该标准不依赖昂贵的个体采样设备的大规模布设，而是通过建模手段实现暴露的高时空分辨估算，在保持科学严谨性的同时显著降低了评估成本，为发展中国家和资源有限地区开展大规模人群暴露评估提供了可行路径。在国际标准对比方面，国际标准化组织（ISO）已发布的ISO16000系列标准侧重于室内空气污染物浓度测定方法，美国材料与试验协会（ASTM）的相关标准则主要涉及采样策略规范。CWA18407-2026首次将暴露建模的概念性方法上升为标准文件，明确了模型框架、参数体系、验证程序与报告格式的标准化要求，在系统性和规范性方面具有开创性意义。5标准实施的技术支撑与行业影响5.1对健康建筑评价体系的推动绿色建筑与健康建筑评价体系的持续深化发展，对室内空气质量保障技术提出了更高要求。WELL建筑标准、中国《健康建筑评价标准》（T/ASC02）等体系虽然设置了室内PM2.5浓度限值的评分条款，但在个体实际暴露水平的精细化评估方面尚缺乏统一的技术手段。CWA18407-2026的实施，为上述评价体系提供了标准化的个体暴露水平量化工具，有望推动健康建筑评价从"浓度达标"导向升级为"健康保障"导向。5.2对建筑通风设计策略的引导建筑通风设计直接决定室内外污染物交换效率与室内污染物累积水平。传统通风设计以温度、湿度及CO₂浓度的控制为主要目标。应用H-CEM方法，设计师可在方案阶段即对不同通风策略下的居住者PM2.5个体暴露剂量进行模拟预测，从而优化确定通风率、过滤效率及气流组织方案。该标准为建筑环境性能的指标从"舒适性"向"健康性"延展提供了重要技术接口。5.3对环境流行病学研究的支撑精准的个体暴露评估是环境流行病学研究的核心环节。传统研究采用居住地周边环境监测站数据作为暴露替代指标，引入的暴露测量误差（ExposureMeasurementError）将导致健康效应估计的偏倚。CWA18407-2026提供的高分辨率暴露估算方法，有助于降低上述偏倚，提升剂量-反应关系估计的准确性，为空气污染健康效应的风险评估提供更可靠的数据基础。6主要参与单位介绍本标准由丹麦标准化机构（DanskStandard,DS）主导发起制定，并得到了欧洲标准化委员会（CEN）框架下多个成员国的积极参与和协作。其中，丹麦技术大学（TechnicalUniversityofDenmark,DTU）作为核心技术支持单位，在标准制定过程中发挥了至关重要的作用。丹麦技术大学是北欧地区享有盛誉的顶尖理工类高等学府，其土木与机械工程系下设的室内环境与健康研究团队长期致力于室内空气质量、建筑通风及可持续建筑技术研究。该团队在国际室内空气质量学会（ISIAQ）的学术活动中保持高度活跃，积累了丰富的室内颗粒物暴露评估基础数据，建立了完善的建筑环境参数数据库。在标准制定过程中，丹麦技术大学团队承担了方法框架的初步搭建、模型参数的文献综合整理以及多场景案例验证计算等工作。同时，依托其国际学术网络，该团队积极推动了欧洲多国研究机构就活动模式数据集和室内源排放强度参数开展系统性比对与共享，为标准的普适性和科学性提供了坚实的理论基础和实验数据支撑。此外，来自瑞典卡罗林斯卡医学院的环境流行病学专家在健康风险表征方法的论证中提供了专业指导，芬兰国家技术研究中心（VTT）则在建筑围护结构穿透系数等参数的数据收集中贡献了重要力量。7结论与展望CWA18407-2026的发布是室内空气污染暴露评估标准化进程中的一个重要里程碑。该标准在全球范围内率先构建了以人为中心的室内PM2.5暴露估算方法框架，对暴露评估方法学的规范化产生了深远影响。通过推荐标准化的时间-活动模式调查方法、质量平衡模型构建方案、吸入剂量计算程序及不确定性分析框架，其有效弥合了暴露科学研究前沿成果与环境健康管理实践需求之间的鸿沟。该标准的实施预期将在以下方面产生显著效益：在公共卫生领域，为精细化健康风险表征和脆弱人群保护策略制定提供方法学基