Walter Hugentobler博士

作者:医学博士Walter Hugentobler

医学博士Walter Hugentobler是一名一般内科退休专家,并任职苏黎世大学家庭医学学院讲师(担任核心研究小组成员)。 Hugentobler博士在苏黎士机场/克洛滕的执业期间接待过很多飞行员患者,因此很早就对空气干燥问题的实际后果有所了解,并在其整个专业生涯始终关注这一问题。


鼻子的空气调节功能

90%以上的人们大都居住在封闭、不透气的室内环境。而室内环境和空气质量则受到建筑物理特性和建筑服务设施越来越多的特殊影响。建筑物在环境控制方面有很多技术可供选用,但呼吸道、皮肤和眼睛等器官以及建筑物的用户却没有选择的机会。

对于没有空气调节系统情况下的环境湿度,呼吸道除了无条件接受别无选择。所呼入的空气在呼吸道的起始点就接受处理,到达肺泡时可以达到100%的湿度。在处理干燥空气的过程中,鼻子、口腔、咽喉以及支气管均参与其中,最终达到100%的湿度饱和状态。

以任何形式存在的水分随时都会被人体吸收。在持续的生活和工作环境,人体成为水分的唯一来源,人体本身也是其自身的加湿器。但需要注意的是,当人体加湿能力达到临界点时,就会出现症状并患病。那么生活在湿度始终不超过20-30%的建筑物内意味着什么呢? 在这种环境下,只能靠鼻子、咽喉和支气管加湿,直到最后人体发生代偿失调。

干燥和粉尘污染问题如影随形

空气越干燥,其含尘量就会越高。在采暖季节,干燥和粉尘会加重呼吸道的空气调节和清洁负担,最终导致其超出正常功能限度。另外干燥与粉尘彼此之间也构成双重作用。  这种因室内环境给呼吸道造成的负担在室外完全不会存在!

数十年来在对建筑用户进行的独立调查中,人们大多认为30-40%的空气湿度“过于干燥”,那么,对空气加湿的要求是否仅仅是为了满足舒适要求呢?专业医生对这个问题的回答毫不含糊:当然不是!空气湿度低于40%的合理性或者好处从未见诸论述,但其对于健康的危害屡见不鲜。大多数人都知道干燥的空气没有好处,而这种不适要经过较长时间才能够感觉到。这些不良影响所导致的各种健康问题往往都与空气干燥相关。实际上,几十年来由于冬季干燥造成的巨大影响已经被许多人视为无法避免的自然现象,并非存在因果关系。每年采暖季节,绝大多数人至少都要患上一次普通感冒。我们时常遭遇流感和慢性呼吸道疾病(鼻过敏、哮喘、慢性阻塞性肺病/COPD、鼻窦炎)的侵袭,并且情况每况愈下,而我们很少考虑到这是空气的干燥给健康带来的不良影响。

健康鼻子的强大功能

我们之所以能对空气湿度和温度的大幅度变动毫无压力,原因在于我们的鼻子具有空气调节功能。鼻子的任务就是对呼入空气进行粗略的清洁,同时还要进行湿度和温度调节。

有研究称,我们的鼻子已经开始逐渐适应冬季干燥、污浊空气的条件要求。实际上这种情况只适用于那些鼻子健康状态良好的人们,这类人大约占总人口的三分之二。对于鼻腔形状存在问题以及由于鼻塞无法畅通呼吸的鼻子,就需要口腔取代部分或全部呼吸功能,因此不具备正常的空气调节功能。鼻塞和感觉干燥是最常见的两种鼻腔问题,不仅过敏人群(鼻炎和哮喘患者,占总人口的20%至40%)受此影响,鼻黏膜曾经受损的人群(例如由于反复感染导致受损)、吸烟者以及老年人也同样受影响。呼吸未经过加湿的温暖空气对这类人来说是一种额外负担,但他们在工作环境以及公共建筑物和商场内对此无法避免。呼吸道黏膜受损则更容易患上感染性疾病。由于过敏体质人群在过去五十年来始终不断增加,而室内变得愈加干燥,因此这一问题的重要性日益凸显。

采暖季节我们究竟需要哪种室内环境?

由于室外环境也同样存在较低的湿度,因此室内的低湿情况往往并不会被认为不合理,也不会被视为有多么不够自然。特定温度条件下的小时湿度均值对比(如室内温度20-24°C时的湿度)表明很少有湿度均值低于30%的情况;即使是干旱和焚风地区的湿度也甚至持续超过50%。因此,冬季室内环境的水含量明显低于特定温度条件的湿度标准。

 “冬季加湿毫无必要”——这一观点的后果

具有讽刺意味的是,影响多个器官的湿度问题被认为仅仅是为了获得“舒适的效果”?实际上不但呼吸道,而且眼睛、皮肤、大脑、肾脏和血液均与之相关。干燥状态下可检测和可测量性的变化均无一例外涉及到上述的器官。而对于眼睛和皮肤的影响众所周知,并且具有可复现性。对于大脑功能的不良影响也有很多论述发表,比如说,过度脱水对飞行员的视觉、反应能力以及决断过程存在非常危险的影响,这方面已经有很多航空领域的相关研究。有关空气干燥对办公室职员和学生工作和学习的负面影响的研究也早有研究发表。

空气质量的关键点

空气质量以悬浮物质数量、质量以及水含量作为定义,呼入空气的含水量是其主要的物理参数,该参数对于悬浮物的相关处理存在直接影响。这种影响作用在微观世界,肉眼无法观察。但这种影响我们每天都会体验,并且人人非常熟悉。

我们通常说的“干粉尘”就是对这种干燥物理作用的概括,干燥与空气中的粉尘污染物有关。就表面意思来说,这个词的意思是说干燥程度已经达到粉尘无法附着的地步。简而言之,干燥会造成粉尘颗粒长时间悬浮,即使落在物体表面上也很难附着。无论干燥还是粉尘污染物都会增加呼吸道的负担。

 

鼻子的空气调节功能

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呼入空气实为气溶胶

从物理学角度看,我们所呼吸的空气实际上是气体、固体和水滴状悬浮物以及水蒸气的混合物,这种类型的混合物被称为气溶胶。从健康角度来看,大多数悬浮颗粒均为空气污染物,对我们健康的危害甚大。但建筑物用户别无选择:他们只能有什么就呼吸什么。这种气溶胶混合物尽管肉眼不可见,但要知道每立方米清新干净的海洋空气就含有大约一亿个悬浮颗粒。

这种细小粗糙的粉尘和水滴状气溶胶能够在空气中悬浮达数小时之久,并通过热交换和强制对流的方式产生旋流并分配和传送到外部。在一定空间的内部,大多数粉尘不会悬浮在空气中,而是沉降在物体表面。根据湿度和对流的影响,悬浮物在物体表面与空气之间进行动态分配。

水:气溶胶的“粘合剂”

在这个动态过程中,水分将会起到什么作用?水分可以促进粉尘脱离空气,附着到物体表面(减少旋流),所有这些过程均可通过实验进行分析和量化。我们在日常生活中也能够体验这一过程。我们在清洁落满灰尘的表面时,可以在上面喷水,也可以用湿布去擦拭灰尘。如果不这样做,扬起的灰尘就会进入鼻孔和呼吸道,刺激我们打喷嚏或咳嗽。

所有的花粉过敏患者对这种增加湿度产生的舒缓效果都非常熟悉,较高的湿度让花粉不易脱离花序或物体表面进入到空气中。因此潮湿的空气可以帮助花粉过敏患者在室内正常呼吸。对动物过敏原和螨虫(“家庭粉尘过敏原”)过敏的人群也可以获得同样的益处。较高的湿度可以让灰尘(上述过敏原的载体)附着在物体表面,并降低空气中过敏原的浓度。

物理学解释

以水蒸气形式存在于空气中的水分子可以让室内所有表面的湿润度增加。这一原理同样适用于直径超过0.1微米的悬浮颗粒物,这些悬浮颗粒物被称之为“凝结核”。从10%的低湿度开始,润湿程度随着湿度增加不断提升。

润湿让物体表面和悬浮颗粒物具有“粘附”性,这让其彼此之间更容易相互吸附(凝聚),同样也容易附着到物体表面。我们都知道精细粉末特别容易附着到略微潮湿的表面,而且在水分提高的情况下粉末还容易凝结成块(凝聚)。当干燥度增加时,粉末还会再次散开。

自然湿度50-60%的室温空气与湿度20-30%的干燥空气相比具有以下优点:

- 这种空气让人感觉更加新鲜宜人。我们此时完全处于温度舒适区,而不是处于过渡区(或者有时候也称为“略舒适区”或“略不舒适区”)
- 体感温度高出1-2°C,也就是说,比室温低1-2开尔文的情况下获得舒适感
- 湿度增加,室内采暖效果更好,人体散热从抑制变为敏感性的释放
- 不易聚集强烈异味
- 减少非必要的静电蓄积
- 减少高价值家具、书画、乐器、织物和图书的水分蒸发,便于其长期保存
- 在冬季,几分钟内就可以杀死大多数流感病毒和感冒病毒

针对上述优点,有些反对意见认为对于工作和生活环境“成本过高能耗过大”,并且“霉菌风险过高”。但是在生产领域,这些特点在优化工艺流程、减少粉尘和气味污染方面获得广泛应用。无论砂光、铣削还是钻削工艺均要求避免粉尘形成,即使在净化有毒工业排放物时,水分作用也不可缺少。

以洁净室技术作为示范

洁净室技术在很多方面均可作为建筑技术达到目标参数的示范,洁净室的主要目的在于最大限度减少空气中的颗粒物。为此,大多数洁净室将湿度设定为50-60%,并使用经过专门设计的通风装置。对于化工和制药行业的专用干燥洁净室,由于工艺原因可能要求达到百分之几的极低湿度水平。在这种洁净室内通常需要佩戴口罩,其目的在于避免粉尘污染,减少气管干燥。此外,还需要穿着特殊防静电工作服,并佩戴手套。

这些场所对于休息、饮食和皮肤防护存在特殊要求。这类措施显然表明,干燥环境并不安全。

建筑物的内部空气污染

在没有人员存在和活动的情况下,在密闭空间测得的悬浮物水平为“背景浓度”,背景浓度与外部空气质量和送风过滤器有关。致病性粉尘(“室内粉尘”)则主要源于用户在室内的活动,这些不会受到送风过滤器的影响。人员四处走动、门的启闭、清洁以及日常活动等均可能造成悬浮颗粒物数量高出几百倍。提高空气湿度的预防作用:可将某些不良悬浮物颗粒物附着在物体表面,然后通过消毒、润湿将其分解。

结论

上述要求不但对我们的日常工作和生活存在非常实际的影响,而且对工业生产和医药及科学领域也同样非常重要。很多应用领域都在充分利用空气加湿的优点,但人居场所对此却没有得到足够重视。鉴于空气加湿前所未有的巨大预防潜力,我们应该对此加以充分利用。

 

 

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