空气净化装备，你真的了解吗丨科学还原清新生活

现代工业和城市文明的快速发展，催生了社会进步和物质丰富，随之而来的空气污染也与日俱增，空气污染不断威胁着人类的生存环境。最新发布的《2018全球环境绩效指数报告》指出，中国空气质量全球排名为第 177 位，空气污染已经成为制约我国经济发展、危害人民身体健康的主要因素之一，空气污染治理刻不容缓。

什么是空气污染物？

空气污染物是指由人类的活动或自然过程直接排入空气或在空气中新转化生成的对人或环境产生有害影响的物质。

空气污染物按其存在状态可以分为两大类，一种是气溶胶状态污染物，另一种是气体状态污染物。气溶胶状态污染物主要有粉尘、烟、雾、降尘、飘尘、悬浮物等；气体状态污染物主要有以二氧化硫为主的硫氧化物，以二氧化氮为主的氮氧化物，以二氧化碳为主的碳氧化物以及碳、氢结合的碳氢化合物。

大气中不仅含有无机污染物，而且含有有机污染物。同时随着人类不断合成新的物质，空气污染物的种类和数量也不断增加。

空气污染的种类很多，有煤烟型污染、光化学烟雾污染、混合型污染等。煤烟型污染主要是指燃烧煤炭排放出的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、碳氢化合物和烟尘等造成的空气污染。光化学烟雾污染主要是指大量的汽车排放的废气中的一氧化氮和碳氢化合物造成的空气污染。这些物质在阳光照射下会同有机烃、氧发生一系列化学反应，产生一些有毒物质。混合型污染是指煤炭和石油在燃烧或加工过程中产生的混合污染物以及企业排放的各种混合污染物造成的空气污染。

迄今为止，从环境空气中已识别出的人为空气污染物超过 2800 种，其中90%以上为有机化合物（包括金属有机物），而无机污染物不到10%。常见的空气污染物主要有 13 种，分别是二氧化硫、悬浮颗粒物（如粉尘、烟雾、PM2.5、PM10）、氮氧化物 NOx（如 NO、NO2等）、一氧化碳、挥发性有机化合物（volatile organic compound，VOC，如苯、碳氢化合物）、光化学氧化物（如臭氧）、有毒微量有机污染物（如多环芳烃、多氯联苯、二噁英、甲醛）、重金属（如铅、镉）、有毒化学品（如氯气、氨气）、氟化物、难闻气体、放射性物质、温室气体（如二氧化碳、甲烷、氯氟烃）。燃料燃烧是污染源，尤其是机动车，排放出大约 500 种组分的污染物。

城市中影响健康的主要空气污染物是二氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒物（烟雾、灰尘、PM1.0、PM2.5、PM10）等，对人体的慢性危害，主要包括中毒、致癌、致畸以及刺激眼睛和呼吸道。它增加了人体对病毒感染的敏感性而易于患上肺炎、支气管炎，同时还加重了心血管疾病。许多情况下空气污染物还具有协同效应，例如，二氧化硫的危害会因颗粒物的存在而成倍增加。城市地区的呼吸道疾病很大程度上是空气污染的结果之一。

空气净化装备概念

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传统空气净化装备

空气净化装备（又称“空气清洁装备”“空气清新机”）是指能够滤除或杀灭空气污染物、有效提高空气清洁度的产品。目前以清除室内空气污染的家用和商用空气净化装备为主。空气净化装备可以过滤空气悬浮微粒、细菌、病毒、真菌孢子、花粉、石棉、氡气衰变产物及气态污染物。按照应用领域可以分为民用空气净化装备、车载空气净化装备（又称车用空气净化装备）、医用空气净化装备、工业用空气净化装备和工程类空气净化装备等。

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常见空气净化装备

空气净化装备是洁净室技术领域中经常使用的一种产品，早期常用于洁净室简易改、扩建工程，以提高室内空气洁净度。空气净化装备设置方便，不必对净化空调系统进行改造，使用较广。空气净化装备后期更多地用于在洁净室内局部形成较高洁净度的区域，以适应工艺发展需要，例如，药品、食品工业在生产关键区域上方设置围帘式净化送风装置，医院手术室和血液病房的局部自循环净化送风天花装置，电子行业将工艺区设在层流罩拼装成的隧道中或用风机过滤器单元（FFU）形成洁净区域。目前空气净化装备已用于形成大面积洁净厂房内的闭合微环境，实现了超净（0.1μm 的 1 级）及极低化学污染物浓度的环境控制，即控制气态分子污染物（AMC）的超净环境。

洁净室技术应用领域已从早期原子工业、精密制造、大规模集成电路等高科技产业扩展到医学、制药、生物安全、遗传工程和食品工业等行业，以及寻常百姓的日常生活中。

近年来，我国中东部地区大范围内出现了雾霾天气，室外细颗粒物浓度居高不下，大气质量下降。室内空气质量、人员健康以及空气净化措施受到极大的关注。20 世纪 90 年代由室内建筑材料污染造成的室内空气质量问题，正演变成直接由大气污染引发的问题。源于西方发达国家，主要用于控制居室内花粉、烟草烟雾和细尘的便携式空气净化器，近年在国内市场热销。对普通老百姓来说，便携式空气净化器已成为应付雾霾的无奈选择，雾霾使我国便携式空气净化器的家庭普及率在某些地区已不亚于西方发达国家，就这点来说远远超过当年室内建材污染的影响。

我国《空气净化器》（GB/T 18801—2002）标准主要依据美国家用电器制造商协会标准AHAM-AC-1《便携式家用电动室内空气净化器的性能测试方法》（Method for Measuring Performance of Portable Household Electric Room Air Cleaners）制定。《空气净化器》（GB/T 18801—2015）标准已经根据我国的国情与现状，扩大了标准适用产品的范围，不再局限于家用便携式空气净化器。尽管该标准标明适用于家用和类似用途的空气净化器，但是小型净化器、风道式净化装置及其他类似的净化器可参考执行，目标污染物也从颗粒物扩展到甲醛等气态污染物。

目前《通风系统用空气净化装置》《医用环境空气净化器》等一些涉及空气净化器的相关标准已经颁布或即将颁布或正在编写，并将空气净化器扩大到工业或医疗领域。

空气净化装备的发展

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民用空气净化装备及发展

近年来我国大气环境质量日益恶化，每到秋冬季节全国各地雾霾频发。当雾霾天气出现时，受大气污染的影响，室内空气中可吸入颗粒物含量超标，人体暴露在这样的空气环境中会对健康造成一定的危害。有关研究报告指出，空气中PM2.5表面所吸附的有害物质会对人的整个身体造成一定的影响。因此，人们在雾霾天气出现时应该选择躲在室内、紧闭门窗并开启空气净化器，以减少吸入细颗粒物对人体造成伤害。空气净化器已经从原来的默默无闻，逐渐变成了必备的家用电器，家庭普及率逐年上升。

空气净化器又称“空气清洁器”，是指对空气中的颗粒物、气态污染物、微生物等一种或多种污染物具有一定去除能力的家用和类似用途的电器。受我国大气污染、雾霾频发等因素的影响，目前我国空气净化器的销售量呈现大幅上升趋势。据不完全统计，2016 年进入秋季后，我国空气净化器总销售量约为 1230万台，同比增长25%。那么，目前市场上销售的空气净化器去除室内空气污染的效果怎样，净化空气的性能是否达到相应的室内空气标准？

目前，我国建筑室内污染物主要有可吸入细颗粒物、VOC 和半挥发性有机物（SVOC），以及花粉等大颗粒污染物，而国外室内空气污染物主要是粉尘、花粉等大颗粒污染物。我国建筑室内污染物与国外差异很大，污染来源及成分较为复杂。测试市场上销售的空气净化器的净化效果，结果并不乐观，普遍存在滤网单薄、过滤效率低的现象，尤其是对室内空气中细颗粒物和超细颗粒物作用甚微，大部分空气净化器对去除有害气体毫无效果。之所以这样，原因有两方面：一方面是由于我国空气净化器产业起步较晚，只有几年的发展历史，技术研发及市场运作均不够成熟；另一方面是由于目前国外品牌占据着主要市场，而国外空气净化器的设计主要针对去除粉尘、花粉等大颗粒污染物，没有兼顾有害气体和细颗粒物，不适合我国国情。因此，我国急需开发出能够同时高效净化可吸入细颗粒物、VOC和SVOC、花粉等大颗粒污染物，适合我国室内空气污染现状的空气净化器。

相对于国内，由于国外的空气净化器发展时间较早，技术较为成熟，国外空气净化器无论是净化效果还是普及率都较我国高。

1）欧美国家的空气净化器发展现状与技术

欧美国家空气净化器的发展是从20世纪30年代开始的，美国在PM2.5上的治理技术已经相当成熟，目前主要的净化技术集中在除尘上。欧美国家现阶段的空气净化技术朝着高效低能耗的趋势发展。由于欧美国家大气质量好，其空气过滤器大都是以过滤花粉和大颗粒污染物为主，基本没有考虑细颗粒物以及甲醛等VOC和SVOC有害气体。同时，欧美国家生活水平高，空气净化装置十分普及。

欧美国家的居民习惯于在门窗密闭的空调房间生活和工作，家庭及工作场所空调系统非常普遍，所有空调系统的新、回风系统都加装空气净化设备，室内空气质量有充分的保障；但是这种方式是不适合我国实际情况的。我国大多数居民习惯于开窗、开门在自然通风条件下生活与工作，大气污染直接影响室内空气质量。即使在安装有空调系统的房间，由于门窗的冷风渗透量较大，室内空气质量也会受到大气环境的影响。

2）日本的空气净化器发展现状与技术

日本空气净化器的发展起源于20世纪80年代，最初只是用来净化花粉等颗粒物。随着防治花粉症等空气洁净需求的扩大，日本家用空气净化器的配置数量很快由一家一台转变为一个房间一台，这种转变促进了日本空气净化器产业的迅速发展，出现了许多品牌，如松下、大金、Balmuda等。它们采用了不同的技术方案，使空气净化器得到令人满意的净化效果。表1 为日本3种品牌的空气净化器的技术方案。

表1　日本3种品牌的空气净化器的技术方案

品牌 技术方案 松下 气流控制＋传感器＋加湿 大金 电集尘＋流光能净化＋去花粉 巴慕达 强力集尘＋过滤

通过分析可以看出，日本空气净化器具有以下优点：①变被动吸入为主动收集，大大提高了净化效率并且防止了污染物的扩散。②为了满足大空间建筑的洁净空气需求，空气净化器的处理风量越来越大，以至于空气净化器的体积也越来越大。③日本重视研发高净化性能的过滤材料，空气净化器采用的滤网主要是静电高压技术，无须更换滤网，使用寿命长。④拥有先进的电机制造技术，空气净化器电机效率高、能耗低、噪声小，即使在开启大风量挡位运行时，其电耗和产生的噪声也可以被人们接受。

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移动交通空气净化装备及发展

车载空气净化器，又称车用空气净化器、汽车空气净化器，是指专用于净化汽车内空气中的PM2.5、有毒有害气体（甲醛、苯系物、TVOC 等）、异味、细菌、病毒等车内污染的空气净化设备。车载空气净化器通常由负离子发生器、微风扇、空气过滤器等系统组成。它的工作原理如下：机器内的微风扇使车内空气循环流动，污染的空气通过机内的 PM2.5过滤网和活性炭滤芯后将各种污染物过滤或吸附，然后经过装在出风口的负离子发生器（工作时负离子发生器中的高压产生直流负高压），将空气不断电离，产生大量负离子，被微风扇送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的。

工业革命后，世界上很多地区大力发展重工业，导致空气质量直线下降，对人类健康造成严重威胁，其中就包括著名的“洛杉矶光化学烟雾事件”。为了改善空气质量，除了出台长期的空气治理政策，很多科研机构也积极地研发空气净化技术，在第一时间为消费者带来健康呼吸体验。当然，这些技术最开始并没有采用在汽车上。经历过一段较长时间的观念转换，当人们意识到车内空气同样存在严重污染时，专门针对汽车的车载空气净化技术才渐渐得到重视。很多国家对于车内空气质量都有严格控制。在这方面，2012 年 3 月 1 日，我国也出台了《乘用车内空气质量评价指南》，该指南的发布对车内空气净化产品在国内的发展起到很大推动作用。

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医用空气净化装备及发展

为防止空气生物性、物理性和化学性污染可能造成的院内感染和健康问题，不同空气净化原理和方法的空气净化技术，越来越多地应用于医院环境的空气卫生控制。区别于工业领域的空气净化概念和室内空气品质的通用概念，医院空气净化的核心概念是消毒杀菌，严格控制微生物污染。

2002 年我国颁布了两个关联医院空气净化的标准：①国标《医院洁净手术部建筑技术规范》；②部标《消毒技术规范》。国标的强制性行政影响力、三甲医院评审对层流净化手术室硬件的规定，导致这 10 年来，我国医院空气净化技术的应用趋势实际上是工业空气净化技术占了上风，医用消毒杀菌空气净化技术处于弱势。一个典型的实例是医院原本普遍熟悉的按空气细菌数划分的国标一类环境、二类环境的空气卫生指标和消毒杀菌卫生概念被潜移默化地改变成了以灰尘数目划分的百级、千级及万级的指标和工业净化概念。

搞了净化为什么还要消毒杀菌？空气细菌数达标，尘粒数也必须达标吗？这些成为医院院感部门困惑和争论的话题。错误的基本概念将导致标准和技术系统的系列错误，将给国家的医院建设投资和预防感染带来难以估计的巨大损失。

人类的认识是一条由表及里、由浅入深的之字形前进道路，10 年过去了，走了之字形技术发展道路的我国净化工程界回到了重新思考医院空气净化概念和目的的起点。目的决定了实现目的的技术和方法的选择。在选择不同的医用空气净化技术前，需要弄清楚究竟是空气中的微生物还是尘粒或化学污染引发了疾病和感染，弄清楚引起疾病和感染的微生物的繁殖和传播特性、危害程度，有针对性地选择恰当的空气消毒杀菌净化技术。

2012 年卫生部颁发了《医院空气净化管理规范》，提出了多样性空气消毒杀菌净化技术、不同医院部门的不同空气净化方法和空气净化消毒主要指标，并把净化消毒技术作为《医院空气净化管理规范》最主要的无菌净化技术，三级过滤空气洁净技术退为其次，明确了医院空气净化的目的，纠正了医院空气净化技术就是高效过滤净化技术的错误理念，改变了只过滤不消毒杀菌的单一工业空气净化模式，为我国医院空气净化技术的科学发展奠定了标准基础。

源自以控制尘埃为目的的电子工业的三级过滤空气洁净技术是实现医院空气无菌卫生多样性空气净化技术中的一项空气净化技术，由于该技术没有包含医用空气净化技术所包含的消毒杀菌技术，其缺点和问题越来越多地暴露出来。

三级过滤空气洁净技术也是最昂贵的空气净化技术。我国手术部单一采用空气洁净技术的实践证明：建设的高投入、设备的大空间、管理的高能耗和效果的不确定，使得我国大多数医疗机构建不了（建筑层高和空间限制）、建不起（投资大）、用不起（运行成本高）和用不好（防止感染效果差）。2008 年和 2011 年德国和新西兰的大样本医学统计研究发现越是高级别层流净化，手术感染率越高，引起世界医学界和净化界深刻反思和质疑净化的效果。2009 年德国政府主管部门就此发表4 点公告，否定了层流净化对预防手术感染的效果。

制药领域的净化目的和要求与医院相似。许多制药企业，尽管已经采用A 级空气净化（100 级），但仍然无法解决无菌生产线合格率低的问题，不得不引进消毒系统，对各级净化区每天数小时消毒杀菌。由于三级过滤空气洁净技术对建筑空间要求特殊，造价昂贵，我国 90 多万个医疗机构的绝大多数病房、诊所、治疗室和手术室几乎没有可能采用这一技术来实现空气卫生品质，甚至有的医院对已经建成的净化手术室和 ICU，取消了空气三级过滤净化，重新开窗，安装空气消毒机和分体空调。

医疗机构对空气净化产品的需求是巨大的、客观存在的。近 10 年来世界上涌现出了以消毒杀菌技术为核心的新的多样性医用空气净化技术，包括 2002 年《消毒技术规范》推荐的紫外灯照射、循环风紫外线和静电吸附净化技术，以及近几年出现的光催化杀菌净化技术、复合净化技术和低温等离子杀菌净化技术，均已广泛地应用于我国医疗机构的空气卫生控制。

这些净化技术被商家衍生出五花八门的空气净化产品和工程装置，令人眼花缭乱，由于缺乏产品标准和卫生工程标准监管，目前处于无序发展状态，医院使用部门难以适当选配。有的省级医院的新建病房大楼，在所有的病房中均设置静电吸附空气净化器，如河南省人民医院。有的医院在重点科室全部采用循环风紫外线杀菌装置，如南京八一医院肝移植病区。但是不同厂家的非三级过滤空气洁净技术产品的空气净化性能差别很大，有的空气净化器甚至几乎完全无效，并危害健康。有的存在安全隐患和气体污染问题，已有报道称有患者因室内空气净化器失火而死亡。

国家目前还没有有效指导市场走向的医疗空气净化产品设计、制造和应用的规范与指南。净化是手段，卫生是目的。三级过滤空气洁净技术只是空气净化技术的一项技术，以卫生为目的的适合不同医疗环境的多样性的空气净化技术才是我国医疗保健机构空气净化技术的正确发展方向。

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教学用空气净化装备及发展

在冬季门窗紧闭的环境下教室内二氧化碳的含量是多少呢？可能没有多少人特意关注这个问题，或者因为各种原因不能深入地研究这个问题。二氧化碳是人体代谢的产物，它本身并不具有毒性，人每天要呼出大约1kg的二氧化碳。大气中二氧化碳的正常含量为0.03%～0.04%，超过0.1%为轻微污染。二氧化碳含量超过正常含量值的空气被人体吸入后，二氧化碳在体内滞留使人体血液中的二氧化碳含量超过一定浓度，就会造成人体呼吸性酸中毒、中枢麻醉窒息等一系列不良反应。

当二氧化碳浓度为 1000000ppm时，可引起人的意识模糊，接触者若不移至正常空气中或给氧复苏，将因缺氧而死亡。二氧化碳达到窒息浓度时，人可能不会有所警觉，往往尚未逃走就已中毒或昏迷。

低浓度的二氧化碳可使呼吸中枢神经系统产生兴奋，使呼吸加深加快，长时间处于低浓度二氧化碳环境中，会造成人体二氧化碳中毒，主要表现为头晕头痛、耳鸣心悸、胸闷嗜睡、视力模糊、注意力不集中、记忆力减退等。

高浓度的二氧化碳对中枢神经系统有抑制和麻痹作用，突然进入高浓度二氧化碳环境中也会引起人体二氧化碳中毒，主要表现为脑缺氧症状，可引起反射性呼吸骤停而突发死亡。在正常情况下，人体呼出气体中的二氧化碳含量约为4.2%，血液二氧化碳的分压高于肺泡中二氧化碳的分压，因此，血液中的二氧化碳能弥散于肺泡中。但是，若环境中的二氧化碳浓度增加，肺泡内的二氧化碳浓度也会增加，pH发生变化，由此刺激呼吸中枢，最终导致呼吸中枢麻痹，使机体发生缺氧窒息。

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个人防护用空气净化装备及发展

近年来，大气环境问题日益凸显，戴口罩的人群越来越多，从部分行业，如医疗、煤矿、冶金等领域扩展到路上的行人，口罩已经成为现在人们居家旅行不可缺少的物品。口罩市场的迅猛发展，带动口罩行业的发展，但是由于民用口罩没有统一的标准，没有具体规范和要求，行业内鱼龙混杂、乱象丛生，很多假冒、伪劣产品横行，严重危害了使用者的健康。目前空气状况并不理想，空气的治理需要一定的时间，所以口罩行业还会继续发展。现行的口罩标准主要有《医用防护口罩技术要求》（GB 19083—2010）、《医用外科口罩》（YY 0469—2011）、《煤矿用自吸过滤式防尘口罩》（AQ 1114—2004）及《呼吸防护用品 自吸过滤式防颗粒物呼吸器》（GB 2626—2006），这些标准均为行业标准，并不针对民用领域。民用口罩主要参考的是《呼吸防护用品 自吸过滤式防颗粒物呼吸器》（GB 2626—2006），相信民用领域口罩标准的出台会促进民用口罩行业健康发展。

本文摘编自杜峰主编《空气净化装备》绪论部分内容，略有删减改动。

《空气净化装备》

主编：杜峰

责任编辑：惠雪，邢华

北京：科学出版社，2018.12

ISBN：978-7-03-059681-9

我国经济的高速发展大大提高了人民的生活水平，随之而来的环境污染问题，尤其是空气污染问题日渐凸显。《空气净化装备》针对民用、医用、工程、畜牧业及工业等领域的空气污染治理技术特点，结合学术界及产业界的最新发展方向，系统介绍这些领域空气污染治理所涉及的检测、监测及治理装备。同时对该领域空气污染治理的基本原理和重要国内外空气污染治理标准进行阐述，并提出合理化建议。

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