《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Ten questions concerning the future of ventilation and indoor air quality in European schools
編輯推薦：
本文探討歐洲學校通風與室內空氣質量（IAQ）對健康、學習及疫情傳播的影響，分析自然與機械通風的可行性、實施障礙及氣候變化的應對策略，提出基于證據的通風標準以減少健康風險。
羅伯特·斯科特·麥克勞德（Robert Scot McLeod）| 烏拉·哈維里寧-肖納西（Ulla Haverinen-Shaughnessy）| 帕維爾·瓦爾戈基（Pawel Wargocki）| 馬塞爾·盧曼斯（Marcel Loomans）| 塔翁加·薩爾塔姆默（Tunga Salthammer）| 特萬·范霍夫（Twan van Hooff）| 馬爾科姆·約翰·庫克（Malcolm John Cook）| 菲洛梅娜·布呂森（Philomena Bluyssen）| 阿策·布爾斯特拉（Atze Boerstra）| 弗魯克耶·范迪肯（Froukje van Dijken）| 邁克爾·斯韋恩森（Michael Swainson）| 克里斯蒂娜·霍普費（Christina Hopfe）
奧地利格拉茨技術大學（Technische Universit?t Graz, Austria）
摘要
關于學校通風和室內空氣質量重要性的研究已經吸引了科學界的關注數十年。多項研究發現了室外空氣通風率與學生健康、福祉和認知表現之間的關聯；盡管其確切原因尚未完全明了。最近，學校被確定為COVID-19大流行的關鍵傳播節點。這一認識從根本上改變了整個歐洲關于學校通風的討論。盡管長期COVID-19感染現在已成為學童最常見的慢性疾病之一，但在實際操作和政策層面幾乎沒有發生變化。
本文通過十二位歐洲專家的視角，探討了歐洲學校通風和室內空氣質量未來的十個關鍵問題。通過全面分析這些多方面的問題，本文旨在明確需要采取哪些措施來改善歐洲學校普遍存在的空氣質量問題和通風實踐缺陷。盡管在某些領域的研究結果尚無定論，但作者認為有足夠的證據可以果斷采取行動，以降低短期和長期健康風險，并減輕顯著的健康不平等現象。
引言
COVID-19大流行從根本上重塑了整個歐洲關于學校通風的討論，將其從一個技術性的建筑服務問題提升為一個關鍵的公共衛生問題[8,120]。這一轉變引發了人們對學校建筑中自然通風可行性的質疑，并加速了許多學校采用機械通風解決方案[151]。同時，人們對室內空氣質量（IAQ）不良影響的認識增強，使得關于IAQ指標（包括使用CO2等代理指標）的討論變得更加重要[1,12,188]。
越來越多的證據表明，不良的IAQ不僅會導致居住者不適和認知能力下降，還會加劇學生之間的健康差異[162]，這引發了如何為所有歐洲兒童提供安全室內空氣的問題[121]。然而，關于室外空氣通風率和IAQ指標的通用閾值仍存在爭議[92]，尤其是在能源費用上升和凈零碳排放目標不斷變化的情況下。
一些關鍵挑戰在于確定何時需要采取額外的源頭控制措施和空氣凈化措施來降低風險，以及通常被認為簡單的自然通風策略是否仍能滿足未來的標準。除了技術因素外，建筑設計和使用者的行為也在實現和維持良好IAQ方面起著決定性作用[191]。
最后，為教室安裝機械通風系統或空氣凈化設備面臨實際[156]、財務[213]和監管方面的障礙。隨著氣候變化的加劇，熱浪和污染事件的強度和持續時間將增加，同時傳染病和大流行的風險也會增加[85]。在這種情況下，重新定義學校的通風方式變得至關重要——需要在健康保護、學習成果、韌性以及為后代可持續發展之間找到平衡。
本文基于十二位歐洲通風和IAQ專家的集體實踐和學術經驗。選擇這些作者是因為他們在學校和教育建筑領域的通風和室內空氣質量方面具有豐富的專業知識。除了專業知識外，還注重確保地域代表性，以反映歐洲各地不同的政策、文化和環境背景。
本文提出的十個問題旨在探討作者認為影響歐洲學校通風和空氣質量未來的主要挑戰。通過解答這些相互關聯的問題，本文旨在為未來歐洲學校的通風和IAQ發展提供方向。
部分內容摘錄
問題1：室內空氣質量如何影響學生的福祉和學業表現？
在教室中實現良好的IAQ對于學生的正常學習和舒適度至關重要，同時也能減少急性健康癥狀和缺勤現象。IAQ受室外和室內各種污染物的影響。關于哪些具體IAQ成分對學生有影響的信息非常有限。然而，可以推斷，至少世界衛生組織（WHO）列出的污染物在超過其規定濃度時會對健康產生影響。
問題2：通風以及室內空氣質量與室內環境質量參數的相互作用在多大程度上影響了疾病的傳播？
在COVID-19大流行初期，人們意識到呼吸道病原體是通過氣溶膠傳播的，而不僅僅是通過大飛沫和表面接觸（污染物）傳播的[89]。這種傳播方式在其他呼吸道病原體（如麻疹[159]、流感、鼻病毒和SARS-CoV-1[134,199]）中也得到了證實。
氣溶膠化的呼吸道病原體在感染者附近和遠處都會構成風險。前者被稱為“短距離暴露”。
問題3：我們能否避免暴露不平等，為所有歐洲學生提供安全的室內空氣？
環境空氣污染水平受全球、區域和局部因素的影響很大[14,129]，這可能導致個體層面的顯著暴露不平等。因此，在評估學校周圍的室外空氣質量時，考慮具體地點非常重要。在完成通風系統設計之前，ANSI/ASHRAE標準62.1[10]建議在該建筑正常使用期間對其周邊環境進行觀察調查。
問題4：是否應該為通風率和IAQ指標設定普遍適用的閾值？
規定學校建筑室外空氣通風率的建筑規范和標準主要基于人類對空氣質量的感官評價，包括氣味強度的感知以及成年人（而非學童）對IAQ可接受性的評估[37]。根據這些數據，大多數標準旨在規定通風率，以避免超過20%的IAQ不滿意率。
問題5：何時需要采取源頭控制和/或額外的空氣凈化措施來降低健康風險？
雖然通風在正常學校運營[65,78,123,203]和疫情期間[33,134]都至關重要，但確保室內環境健康的最有效方法是減少或最好消除污染源（即源頭控制）。這種方法由HealthVent項目[37]提出，一個多世紀前佩特科弗（Pettekofer）也提出了類似建議[148]。
有許多污染源會影響學校的IAQ和健康狀況。
問題6：從滿足新興目標和標準的角度來看，自然通風策略是否仍然可行？
當自然通風（即空氣通過自然力量如浮力和/或風力進入和離開建筑物）經過精心設計和控制時，可以帶來多種好處。這些優勢包括降低維護需求、減少空氣通過管道和過濾器時的污染風險、具有被動冷卻能力，以及相比機械通風方式更低的運營成本。
歐洲的學校通風標準反映了室內環境質量（IEQ，包括IAQ）之間的復雜相互作用。
問題7：建筑設計和使用者行為在實現良好IAQ方面起什么作用？
需要記住，“傳染性”氣溶膠并不是空間中唯一的污染物。還要考慮建筑和家具材料的排放、室外空氣中的污染物、由于通風系統維護不善而產生的污染物，以及學生在各種活動中釋放的VOCs和顆粒物[22]。這需要處理一個隨時間變化的復雜污染物混合物。
問題8：機械通風在能源、環境和成本方面的影響是否合理？
在大多數歐洲學校教室中，很難達到當前的標準（如EN16798和ISO 16000-41），這些標準建議課程期間的平均CO2值應低于或等于1000 ppm。而在冬季，如果不使用機械通風，幾乎不可能同時實現這些目標并保持可接受的熱舒適度[76,121]。此外，在歐洲的許多地方，室外空氣質量超過了WHO關于PM2.5、PM10、NO2和臭氧（O3等污染物的指導水平（圖1）。
問題9：在教室中安裝機械通風和空氣凈化設備面臨哪些障礙和限制？
許多歐洲教室的IAQ需要大幅改善。通過安裝機械通風系統和必要時的空氣凈化設備，可以在很大程度上實現這一目標。然而，這一任務面臨著許多障礙和限制。為應對這一挑戰，區分項目組織（即流程）和技術解決方案是有幫助的。問題10：氣候變化和新興風險對歐洲學校的通風有何影響？
氣候變化給公共衛生和學校的安全運營帶來了復雜挑戰。研究表明，隨著平均氣溫上升和降水模式的變化，歐洲的熱浪強度和持續時間將增加。直接后果是野火的風險也會增加，尤其是當全球平均地表溫度超過工業化前水平1.5°C時[179]，這一情況最近已經發生。
結論
盡管在因果關系方面仍存在一些不確定性，但目前的研究支持在歐洲學校立即實施基于證據的通風策略。對于新教室而言，應考慮符合歐洲標準EN 16798-1:2019最高類別的室外空氣通風率（即約10 l/(s·person)，具體取決于建筑物的背景污染情況。這一通風率在大多數學校情況下是合適的基線。
未引用的參考文獻
[4,34,40,124,135,141,200]
CRediT作者貢獻聲明
羅伯特·斯科特·麥克勞德（Robert Scot McLeod）：撰寫——審閱與編輯、撰寫——初稿、可視化、項目管理、方法論、研究、資金獲取、概念化。烏拉·哈維里寧-肖納西（Ulla Haverinen-Shaughnessy）：撰寫——審閱與編輯、撰寫——初稿、方法論、研究、資金獲取。帕維爾·瓦爾戈基（Pawel Wargocki）：撰寫——審閱與編輯、撰寫——初稿、方法論、研究。馬塞爾·盧曼斯（Marcel Loomans）：撰寫——審閱與編輯、撰寫——初稿、方法論。
