工作場所AQ監(jiān)測

隨著全球氣候持續(xù)變暖，干旱和高溫等氣候條件加劇野火蔓延的風(fēng)險，空氣質(zhì)量指數(shù) (AQI) 成為了世界各地天氣預(yù)告的常規(guī)指標(biāo)。AQI用于報告空氣中顆粒物（如灰燼和汽車尾氣）和其他污染物的濃度，并在當(dāng)達(dá)到危險級別時提醒人們減少外出。我們通常用AQI來衡量室外空氣質(zhì)量，但要如何監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量呢？

不健康的室外空氣質(zhì)量狀況通?？梢圆煌ㄟ^技術(shù)手段檢測到（例如，空氣中可見的煙霧或刺激的氣味），但較差的室內(nèi)空氣質(zhì)量卻不那么容易檢測到。如果你大部分時間都呆在家里、學(xué)?；蜣k公樓里，室內(nèi)空氣質(zhì)量比室外更容易影響你的健康。

雖然來自外部的污染空氣會影響室內(nèi)空氣質(zhì)量，但只有通過空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)才能檢測和量化幾種常見的室內(nèi)空氣污染物。反復(fù)接觸一氧化碳 (CO)、二手煙和空氣中的霉菌或細(xì)菌等污染

物會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題。保護(hù)員工及學(xué)生的健康和安全是任何公司或機(jī)構(gòu)的首要責(zé)任，而監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量是維持室內(nèi)環(huán)境安全健康的主要方法。

空氣污染是可能會危害到人類健康的嚴(yán)峻問題，尤其是在室內(nèi)環(huán)境下。為此，工程師和開發(fā)人員一直致力于開發(fā)各種AQ傳感器，以檢測這些污染物，創(chuàng)建更健康的工作環(huán)境。本文將探討這些傳感器可以監(jiān)測的空氣污染物種類，以及為什么室內(nèi)空氣質(zhì)量對工作場所的整體健康和生產(chǎn)力至關(guān)重要。

測量空氣質(zhì)量

如上所述，常見的空氣污染物通常是指不知不覺中吸入的顆粒物，即固體物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的微小顆粒。當(dāng)室外空氣中的顆粒物高度飽和時，將建議人們盡可能留在室內(nèi)，關(guān)閉門窗，如果必須長時間呆在室外，則應(yīng)佩戴呼吸面罩。許多家庭、學(xué)校和辦公樓都采用空氣過濾系統(tǒng)來過濾空氣中的顆粒物。盡管如此，還是存在少量的顆粒物，當(dāng)然無塵室除外。

室內(nèi)空氣質(zhì)量經(jīng)常受到其他空氣污染物的影響，如果不進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測，這些污染物可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題。例如，CO濃度過高會導(dǎo)致嚴(yán)重疾病、昏迷甚至死亡。CO引起的疾病和死亡事故通常與使用燃燒化石燃料的加熱設(shè)備或其他電器有關(guān)；不完全燃燒會產(chǎn)生一種聞不出、看不見的氣體，在通風(fēng)不良的情況下，這種氣體會積聚在建筑物中。

此外，我們還需監(jiān)測空氣中的二氧化碳 (CO2) 濃度。雖然CO2濃度偏高對人類造成的影響通常沒有CO那么嚴(yán)重，但其長期影響也不容忽視。在富含CO2的環(huán)境中，人們通常更容易昏昏欲睡，并可能出現(xiàn)頭痛和惡心的癥狀。目前，美國有38個州和哥倫比亞特區(qū)通過法規(guī)或立法要求在所有私人住宅中安裝CO/CO2探測器，但只有5個州要求學(xué)校安裝。CO中毒通常發(fā)生在較小的密閉空間，因此大型辦公樓或生產(chǎn)車間通常不需要使用CO監(jiān)測器。

霉菌和霉菌孢子也是常見的空氣污染物，通常生長在潮濕的地方，而且很難被發(fā)現(xiàn)。我們可以通過監(jiān)測室內(nèi)濕度和冷凝情況來采取預(yù)防措施，防止在難以觸及的地方滋生霉菌。過量的水分也容易滋生出某些通過空氣傳播的有害細(xì)菌，所以也需要密切監(jiān)測室內(nèi)濕度水平。

揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC) 幾乎存在于人們生活或工作場所中，但通常室內(nèi)濃度更高。VOC是指從化學(xué)品或其他液體或固體中以氣體形式排放出來的化學(xué)化合物， 存在于從清潔用品和油漆到辦公設(shè)備和家具材料等各種物品中。降低接觸VOC的風(fēng)險通常需要妥善儲存危險材料并改善整體氣流和通風(fēng)問題。但即使空氣中某些VOC（如甲醛）的濃度很低，也可能會對人體健康產(chǎn)生危害。

某些材料出于安全考慮而被嚴(yán)禁使用，在使用了這類材料的建筑物中，可以檢測出氡和石棉等致癌物質(zhì)。盡管長期處于這種環(huán)境下對健康的不利影響可能不像CO那樣直接，但它們可能同樣會造成嚴(yán)重的問題，甚至致命，這是因為氡和石棉都會增加患癌的幾率。

空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)

在市面上可以找到各種形狀和功能的AQ監(jiān)測器?？紤]到安裝位置和環(huán)境的不同，較小的AQ監(jiān)測器可能是一種不錯的選擇， 但功能也可能會受到一些限制。此外，大多數(shù)AQ傳感器只能檢測到部分空氣污染物，要檢測所有污染物就要用到組合傳感器。

有些AQ監(jiān)測器使用錐形元件振蕩微量天平 (TEOM) 來測量空氣中顆粒物的含量。這些設(shè)備采用一端開孔較大的中空玻璃管，以允許微小的顆粒進(jìn)入。這些顆粒物質(zhì)積聚在管內(nèi)時會發(fā)生振蕩，并且隨著顆粒物質(zhì)的增多，振蕩頻率也會增加，進(jìn)而計算出顆粒物的濃度。然而，孔徑的大小是固定的，這意味著TEOM只能測量小于孔徑大小的顆粒物，這就在一定程度上限制了使用范圍。顆粒物也可以使用光電探測器進(jìn)行檢測和光學(xué)測量。光電探測器測量的是空氣中顆粒物反射的光量， 而由于顆粒物大小不同反射的光量也不同，所以可測量各種尺寸的顆粒物。

AQ監(jiān)測器借助非色散紅外光吸收技術(shù)檢測CO和CO2等氣體。當(dāng)紅外光穿過氣體時，有部分會被吸收。因此，通過發(fā)射紅外光，然后測量另一側(cè)的光強(qiáng)度，AQ監(jiān)測器就可以確定該空間中CO和CO2的濃度（用ppm表示）。

而要測量大氣中VOC的濃度就要復(fù)雜的多了，因為如果不將其與空氣中的其他元素分離，就無法得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。因此，通常通過一種稱為氣相色譜的化學(xué)反應(yīng)來測量，其原理是將空氣樣品與惰性氣體（通常是氦氣或氮?dú)猓┗旌?，并?dǎo)入管中， 因物理或化學(xué)性質(zhì)（或兩者兼有）的不同，單個化學(xué)成分會以不同的速率通過色譜柱，這樣就能便于監(jiān)測器單獨(dú)測量各成分。

AQ監(jiān)測器也存在一個潛在的缺點，即其傳感器在不同操作方式或環(huán)境下進(jìn)行校準(zhǔn)所需的時間會有所不同，有時可能需要長達(dá)一個月的時間。因此，在我們查看時所收集到的數(shù)據(jù)可能并不準(zhǔn)確。

另一個潛在的缺點是信息過載，因為全天候運(yùn)行的AQ監(jiān)測器會收集大量數(shù)據(jù)。一個持續(xù)運(yùn)行的AQ監(jiān)測器會每秒讀取一次讀數(shù)，每周將產(chǎn)生50多萬個數(shù)據(jù)點。

市場上有一部分AQ監(jiān)測器具有內(nèi)置數(shù)字顯示屏，而有的只能通過電腦或智能手機(jī)上的應(yīng)用程序進(jìn)行配置， 甚至還有一些是預(yù)先編程的，可以與數(shù)字家庭助手（如Alexa或Google助手）、智能家居或建筑網(wǎng)絡(luò)搭配使用。另外，還要考慮到成本因素，一些工業(yè)AQ監(jiān)測器的零售價為數(shù)百美元，而家庭或住宅用AQ監(jiān)測器售價則不到100美元。

空氣質(zhì)量、健康和生產(chǎn)力息息相關(guān) 盡管目前還沒有聯(lián)邦或國際公認(rèn)的健康空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但美國聯(lián)邦環(huán)保署 (EPA) 和疾病控制與預(yù)防中心 (CDC) 等機(jī)構(gòu)已經(jīng)制定了一套關(guān)于常見空氣污染物安全暴露水平的推薦指南?？諝庵械幕瘜W(xué)污染物（如CO和CO2）以百萬分之一 (ppm) 為測量單位。室內(nèi)CO2的正常濃度一般在400–650ppm，而達(dá)到800ppm或更高時可能會對人體產(chǎn)生影響?？諝庵蠧O2的濃度過高不僅對人體健康不利，還會嚴(yán)重影響工作場所的生產(chǎn)力。

如果你曾經(jīng)去過一個擁擠、悶熱的房間，你可能會熟悉這種感覺：眼瞼開始變得沉重，房間里的其他聲音變成背景噪音，人也有些迷糊。如果在會議中出現(xiàn)了這種感覺，可能是因為會議很無聊，但也可能是CO2含量過高造成的。研究表明，空氣中的CO2濃度與工作場所的生產(chǎn)力和精神面貌直接相關(guān)；也就是說，通風(fēng)環(huán)境好員工才能快樂高效的工作。因此，賭場也會監(jiān)測CO2濃度，以確保顧客不會太累，甚至還會向大樓注入氧氣讓人精力充沛。

其他空氣污染物只有在濃度很低（如甲醛，建議濃度不超過0.2ppm）時才是安全的，或者在任何濃度下都不安全（例如氡或石棉纖維）。我們通常采用微克/立方米 (μg/m3) 來測量空氣中顆粒物。美國聯(lián)邦環(huán)保署建議PM2.5（直徑不大于2.5微米的顆粒物）濃度保持在12μg/m3以下，PM10（直徑大于10微米的較大顆粒物）保持在54μg/m3或以下，因為較大的顆粒物更容易被人體過濾出來。

保持供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)以最佳水平運(yùn)行也有助于防止通過空氣傳播疾病，如新冠肺炎 (COVID-19)，進(jìn)而減少病假現(xiàn)象，降低成本，提高生產(chǎn)力?？梢詸z測空氣傳播病原體的AQ監(jiān)測器還沒有廣泛的商業(yè)化，但監(jiān)測CO2等空氣傳播污染物也可以幫助改善整體氣流和通風(fēng)情況，降低疾病傳播的風(fēng)險。

結(jié)語

監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量對于促進(jìn)安全健康的工作或?qū)W習(xí)環(huán)境至關(guān)重要。近年來，空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)取得了重大進(jìn)展，可以檢測到因反復(fù)暴露而嚴(yán)重影響人類健康的各種空氣污染物。雖然室外空氣質(zhì)量通常不需要通過技術(shù)手段就可以檢測到，但較差的室內(nèi)空氣質(zhì)量卻并不容易被察覺，這時監(jiān)測就變得至關(guān)重要了。我們可以通過保持暖通空調(diào)系統(tǒng)的最佳運(yùn)行水平和降低疾病傳播風(fēng)險來改善整體氣流和通風(fēng)情況，從而提高生產(chǎn)力和工作場所的精神面貌。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，希望能夠推出更先進(jìn)的空氣質(zhì)量監(jiān)測器來檢測各種污染物，并幫助保持室內(nèi)環(huán)境安全和健康。

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