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國立成功大學建築研究所第三十屆碩士論文室內空氣環境綜合評估指標之探討-以台灣南部工業區辦公大樓為例AStudyontheComprehensivePerformanceIndexofIndoorAirEnvironment-BytheCasesofOfficeBuildingsoftheIndustrialParkintheSouthofTaiwan研究生:涂玉峰指導教授:江哲銘第二章文獻回顧2-1室內空氣環境的影響因子2-2室內空氣污染物的風險評估2-2.1空氣污染物的健康效應2-2.2健康性風險評估理論2-2.3室內空氣污染物的評估指標2-3通風換氣的評估指標2-4溫熱環境的評估指標2-5小結第二章文獻回顧7第二章文獻回顧2-1室內空氣環境的影響因子一般對環境條件的區分,大致可分為「物理環境」、「化學環境」、「生物環境」與「社會環境」四大項;其中「物理環境」乃指環境之物理性質,包括音、光、熱、空氣、水、及電磁波等要素。本研究探討的室內空氣環境乃屬建築物理環境之一部份。自1973年世界能源危機以降,強調節能而增加建築物的氣密性,並減少建築物的外氣引入量,使室內空氣品質惡化,於是產生「病態大樓症候群」(SickBuildingSyndrome,SBS)。影響SBS的原因,包括室內空氣中的甲醛、揮發性有機化合物、抽煙、過敏原、光化學煙霧、石綿、氡氣、臭氣、溫熱條件論、集團心理論、離子論等1,其中屬物理環境者不外乎空氣污染物及溫熱環境二者。依據NIOSH(TheUSNationalInstituteofOccupationalSafety&Health美國職業安全衛生協會)以及HWC(Health&WelfareCanada加拿大健康與福利會)分別針對484件及1362件室內空氣品質問題的調查歸納如表2-1-1所示2,3。由表可知影響有空調之室內空氣環境的因子歸結為二大類,一為空氣污染物,約佔24~36%;二為空調系統,佔52%,空調系統又包含通風效能與溫濕調節兩大功能。總結來說,影響室內空氣環境的因子應包含「空氣污染物」、「通風效能」以及「溫熱環境」三個參數。以下就針對此三者介紹其意義及評估指標。表2-1-1室內空氣品質不佳之原因(本研究整理)NIOSHHWC不佳原因案例數所佔百分比(%)案例數所佔百分比(%)不適當之空調系統2525271052室內污染物771616512室外污染物48101259建材產生204272空氣污染物生物性污染物26560.4不明原因6112329241快適で健康的な住宅に關する檢討會議編,快適で健康的な住宅に關する檢討會議報告書,19972曾鵬樟,台灣都會地區辦公室建築物室內空氣品質之影響,冷凍空調雜誌,pp.18~36,1993.023李良梧編譯,室內空氣品質與通風,冷凍空調雜誌,pp.79~86,1993.02室內空氣環境綜合評估指標之探討82-2室內空氣污染物的風險評估2-2.1空氣污染物的健康效應室內空氣中除須有合理的氧氣外,亦不能有過多對人體有傷害的污染物質,若這些空氣污染物濃度低於人體損害的程度,就表示室內空氣污染物濃度在容許限度內;反之則可能造成人體健康損害,甚至生命危害,圖2-2-1即為空氣污染物的種類。如表2-2-2所示,室內空氣污染源主要來自外氣、室內人員、空調系統、建築材料、事務器具與用品及室內有機物質等六大來源。室內空氣品質不佳,對人體健康直接的影響是造成呼吸器官、視覺器官的不適,以及肺部器官的疾病、中樞神經的傷害;間接之影響是降低人體反應能力與精神意志。據調查,大多數人,一天中有80~90%的時間是在室內活動,室內空氣品質與人體健康實在有密不可分的關聯。以下介紹CO、CO2、PM10、NO2、SO2、O3、HCHO、VOCs等常見室內污染物對人體健康的影響:1.一氧化碳(CO)一氧化碳是無色、無味的氣體,低濃度情況下便有毒,CO的產生是由於燃料的不完全燃燒,另外瓦斯爐或熱水器滲漏、交通廢氣及室內人員抽煙也是室內CO的重要來源。CO進入人體後,它比氧更容易被血液所吸收,破壞原本血液輸送氧氣的功能,與血液之血紅素(Hb)結合,影響血液帶氧之能力,因而對人體產生窒息效應而致命。暴露在平均為9ppm之CO濃度下,將對人體大動脈產生病症之危害。目前估算血液中COHb平衡濃度,可由式2-1~2-3推得。表2-2-1為CO濃度對人體的影響。%COHb=R×%CO×t(min)式2-1log%COHb=0.85753logCCO(ppm)+0.62995logt(min)-2.29519式2-2%COHb=0.16×CCO(ppm)+0.5式2-3表2-2-1CO濃度對人體的影響濃度(ppm)暴露時間%COHb對人體的影響520min0.4~0.7高次神經系的反射作用變化308hr4視覺、精神機能障害2002~4hr10~18前頭部感覺沈重、輕度的頭痛5002~4hr25~40激烈頭痛、噁心、視力障礙、虛脫感10002~3hr45~50脈搏亢進、痙攣、抽慉伴隨失神20001~2hr70死亡註:一氧化碳中毒之容許限度量與濃度,依據吸入時間、作業強度、呼吸強度與個人體質差異而定,故較難設定容許強度。第二章文獻回顧9圖2-2-1室內空氣污染物質分類4表2-2-2室內污染源所產生的污染物質4來源類別主要來源污染物質(空氣品質影響因子)汽機車排放廢氣一氧化碳、粉塵、氮氧化物、硫氧化物、鉛、臭氧工廠廢氣一氧化碳、粉塵、氮氧化物、硫氧化物、光化學性高氧化物滲入外氣營建工程粉塵、細菌、花粉粒、濕氣人員活動砂塵、纖維、黴菌、細菌人體二氧化碳、體臭、氨、水蒸氣、頭皮屑、細菌室內人員香菸一氧化碳、粉塵、二氧化碳、氨、氮氧化物、碳氫化合物空調箱(過濾網)黴菌、虱蚤類、細菌、臭味空調系統風管粉塵、纖維、黴菌、虱蚤類、細菌室內建築材料甲醛、石綿纖維、接著劑(苯類)、油漆、地毯纖維毛絮、黴菌、浮游細菌、壁蝨建築材料維修保養溶劑、洗劑、砂塵、臭菌有機物質室內有機物質腐敗食物(黴菌、臭味)、植物花草(花粉粒)、潮濕物(黴菌、臭味)、排泄物(細菌、臭味)事務用機器氨、臭氧、溶劑類、粉塵、粉墨粒燃燒器具(瓦斯爐、熱水器等)一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、粉塵、煙粒子、燃燒核燃燒器具與用品殺蟲劑類噴射劑、殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑、防蠅劑4彭定吉,集合住宅室內空氣環境(CO2、CO、粉塵)現場量測方法之探討,成大碩論,1992.06空氣污染物氣狀污染物粒狀污染物無機性氣體(CO2、CO、NOX、SOX、O3、H2S等)有機性氣體(O3、CHX、甲醛、苯類、醇類、酮類、酯類等)纖維狀粒子花粉液體粒子非生物粒子生物粒子固體粒子微生物放射性物質(Rn-222)一般粉塵室內空氣環境綜合評估指標之探討102.二氧化碳(CO2)CO2在低濃度的環境下是無毒的,而高濃度的情況下對人體的健康影響主要是會產生呼吸困難的窒息效應。目前觀察到影響人體健康之最小CO2濃度值為7000ppm5,持續暴露此濃度環境中會使血液中PH值降低,CO2濃度為3500ppm時,雖然體內酸鹼值不易產生變化,但是持續暴露的結果,會引起骨中鈣質的流失。表2-2-3為CO2濃度所代表之意義。從1936年Yaglou與Riley以人體臭為指標來確立室內必要換氣量的理論以來,由於臭氣不易作為客觀的指標,且其後之研究並無CO2之外的指標污染物被提出,故以易於量化的CO2作為換氣指標的依據。因為在CO2濃度高於1000ppm之環境中,其他污染物濃度也會監測到與CO2濃度有相當比例的惡化情況。3.懸浮微粒(PM10)懸浮微粒對人體呼吸道傷害的原因有三,化學組成、穿透力(penetration)與沈積位置。穿透力及最終沈積位置乃依粒徑大小決定,吸入性微粒在呼吸道之命運(fate)大致可由氣動粒徑決定。根據國際放射保護委員會(InternationalRadiologicalProtectionCommission)發展的肺沈積模式,如圖2-2-2所示,粒徑在10~100µm之微粒會在人體鼻腔沈積,對人體危害較小;粒徑小於10µm之微粒,以PM10表示,幾乎沈積於肺泡及氣管部;粒徑小於2.5µm之微粒,以PM2.5表示,沈積在肺部之效率最高。懸浮微粒若沈積在肺泡及氣管部,會阻害人體呼吸機能,而造成過敏性鼻炎、氣喘、慢性阻塞性肺疾等疾病。本研究目前探討PM10。表2-2-4及2-2-5為一般室內空氣懸浮微粒主要發生來源與對人體健康的影響。圖2-2-2懸浮微粒在呼吸道之沈積模式5Federal-ProvincialAdvisoryCommitteeonEnvironmentalandOccupationalHealth,1989第二章文獻回顧114.二氧化硫(SO2)二氧化硫為一強烈刺激性臭味之無色氣體,人體可嗅知之濃度約為0.3~1.0ppm,主要來源為外氣。二氧化硫被吸入呼吸道後,90%以上在咽喉上之呼吸道就被吸收,但二氧化硫在空氣中極易氧化成硫酸或硫酸鹽,而硫酸或硫酸鹽對人體健康會產生比二氧化硫更強烈的影響,研究顯示暴露在硫酸鹽微粒下可導致支氣管收縮,使呼吸道傳導阻力增加,換氣功能下降,增加呼吸道疾病之感染性,增加慢性支氣管炎及氣喘病之侵襲率,使下呼吸道疾病之發生率上升,並可使有心肺疾病之病人病情惡化。表2-2-3CO2濃度所代表之意義濃度(ppm)意義700多數人持續在室內狀態的容許限度(不使用燃燒器具)1000一般場合之容許限度(不使用燃燒器具)1500在換氣計算使用之容許限度(不使用燃燒器具)2000~5000被認定為相當不良之情況(含燃燒器具)5000被認定為有害之情況表2-2-4室內懸浮微粒發生源與人體影響微粒子種類粒徑(µm)主要發生源對人體影響砂塵1~100外氣纖維狀粒子直徑1~5長10~100衣服、被縟、坐墊、地毯、絨毯過敏反應壁蝨壁蝨過敏反應住宅中粉塵其他食品碎片紙屑等過敏反應香菸0.01~0.3抽煙肺癌、其他煤(油)煙0.03~1外氣、廚房油煙細菌0.3~5人、外氣、其他病原菌感染致病真菌0.5~10建築材料、外氣過敏反應花粉10~30外氣過敏反應石綿隔熱材、防火材、吸音材石綿肺、肺癌、其他表2-2-5懸浮微粒濃度對人體的影響濃度(mg/m3)影響備註0.025~0.05背景濃度0.075~0.10多數人滿意濃度0.100~0.14視程減少0.150~0.20被多數人認為污染的濃度0.20被多數人認為完全污染的濃度達到0.1mg/m3以上會使死亡率增加室內空氣環境綜合評估指標之探討125.二氧化氮(NO2)燃料在高溫燃燒時,空氣中過量的氮和氧反應產生氮氧化物(NOx),溫度愈高時愈容易產生。目前對氮氧化物中NO2的研究最多,由於NO2對呼吸道的影響,尤其是氣喘患者支氣管收縮反應會有增加的趨勢。表2-2-6即為二氧化氮濃度對人體的影響。6.臭氧(O3)臭氧對呼吸道造成的傷害可分為兩類,一為改變肺功能並伴隨呼吸道症狀;二為特殊細胞的結構傷害或功能傷害。大部分由汽車及其他燃燒過程的排氣中所含碳化氫與氮氧化物光化學反應而生成。室內發生源為影印機、列表機與靜電式空氣清淨裝置。表2-2-7為臭氧濃度對人體的影響。7.甲醛(Formaldehyde,HCHO)是普遍存在室內的無色氣體,為尿素酚醛系甲醛合成樹脂生產上的重要化學物質,這些合成樹脂是生產碎料板、纖維板、合板、積層板等時的接著劑,濃縮的尿素甲醛是在塗覆工程上使用,也用於發泡絕熱材。表2-2-8為甲醛濃度對人體的影響,甲醛是一種刺激性毒物,對黏膜有刺激作用。刺激眼、鼻、喉部,可造成結膜炎、鼻炎、喉炎等,及咳嗽、疲倦、起疹及過敏等現象,更嚴重者致癌。在美國環保署(USEPA)的毒性物質致癌分類及國際癌瘤研究署(InternationalAgencyforResearchofCancer,IARC)中,甲醛是屬於GroupB1,即「很可能致癌之人類致癌物」。動物實驗結果顯示,暴露在甲醛的環境中,罕見型態的鼻咽癌發症率會有增加的情形。表2-2-6二氧化氮濃度對人體的影響6濃度(ppm)對人體影響0
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