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半个多月4次空气重污染预警!雾霾频发季,记住这些生存法则……

2016-10-18 Sheldon 果壳童学馆

周一的短暂“冷风救场”之后,今天,实时空气质量指数(AQI)网站发布的最新空气指数再度到达中度污染。北京市气象台18日16时发布霾黄色预警信号,预计18日傍晚至19日北京大部地区有中度霾,南部地区有重度霾。


半个多月以来,由于雾霾轮番来袭,北京4次启动空气重污染预警。为此,我们特地邀请理论物理博士,科学松鼠会成员Sheldon,来聊聊关于雾霾和空气净化器的那些事儿。


他从2013年开始进入空气净化领域,研究了很多学术论文,国家标准,见过很多同行,下过工厂,做过空气净化器,也去用户家里做过维护和空气质量检测,对雾霾和净化器的问题有特别丰富的经验。




我们国家的空气污染比较严重,国标里标注了很多种污染物,包括PM2.5,PM10、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳等等。


目前我了解的情况是,PM2.5、PM10和臭氧是室外大气污染中最严重的几种成分。
室内家庭的装修环境各不相同,通常最重要的污染物是甲醛和VOC气体(可挥发性气体),以及人体代谢产生的二氧化碳。
每个人在管理自己健康的时候,都没有办法跳出这个范围。
我们先说说颗粒物


PM2.5我们国家设立的室外浓度标准是,每年的平均值35微克/立方米,每天不超过75微克/立方米;或者年平均值15微克/立方米,每天不超过35微克/立方米。这其中,一个是一级标准,一个是二级标准。具体细节可能要看标准原文。国际上的标准通常更严格,我知道的年平均值一般在10-15微克/立方米中间。所以,我们国家的颗粒物浓度“达标”,在其他的标准看来,有可能也是超标的。


颗粒大小的对比(http://ephtracking.cdc.gov/)
为了管理我们的健康,首先我们要搞清楚自己的追求的目标是什么?并不是说雾霾来了,我买一个“有用”的净化器就完事大吉了。
比方说,我个人追求的目标是,在雾霾天把家里的PM2.5浓度降低到35微克/立方米以下;在普通天气降低到10微克/立方米以下。
降低室内雾霾的过程,就像小学的数学应用题:一个巨大的污水池,一个管子不断灌入污水,一个管子不断净化污水。请问过了多久能把污水池里的水全部变成干净水?如果不给出具体条件,这个应用题是没法解答的。
所以,使用净化器的场景通常是要量化的
  • 我们要知道室外PM2.5多高;
  • 我们要知道自己想把室内PM2.5降到什么程度;
  • 房间多大;
  • 房间密封性如何;
  • 空气净化器的净化速度如何。

如果不搞清楚这个问题,就会像我遇到的一些朋友一样,净化器买了以后,开了很长时间,家里PM2.5浓度还是100微克/立方米多,朋友还好奇净化器是不是坏了。
在这种情况下,我们首先要关注空气净化器的净化速度,也就是CADR值(是洁净空气输出比率的缩写)。假如CADR=550立方米/小时,就是说它每小时可以净化550立方米的空气。那么这样的净化器通常用在多大房间里呢?根据我们国家的标准,这个数据除以10微克/立方米大概就是它在这个模式下的适用面积。比如550除以10等于55,那么55平方米可以看作(粗略估计)它在这个模式下的使用面积。
如果把这个机器用在100平方米的房间里会如何呢?

可能的结果是,在雾霾不严重的时候,你需要开很长时间,才能把PM2.5降到10微克/立方米以下。


在雾霾严重的时候,由于房间面积越大,窗户门越多,会有大量PM2.5从各个缝隙渗进来;此时净化器净化空气的速度可能赶不上PM2.5渗入的速度,就会导致室内PM2.5浓度居高不下。
所以,你问我这个净化器好吗?从目标(降低室内PM2.5浓度到某个标准值以下)来讲,我根本没法回答你。因为我不知道你家面积多大。
各种各样的净化器对应的范围也不一样(http://www.airbetter.org/)
从实现目标的角度来讲,净化器没有绝对的好不好,只有你有没有挑到合适的。我们通常看到的净化器厂商所标注的净化器的CADR值都是最大的工作模式下的数值,也就是说,相当于电扇的最大风档对应的效果。一般人在家里不会一直开着最大档位,因为声音会比较大。所以,光看最大档位还不够,最好看一下最静音的档位的CADR值。但是一般厂家都不会标注这个值,所以,最简单的办法是把适用面积再除以2。比如本来CADR550适用55平米,你尽量把它用在25-35平米的空间,这样你就可以一直在低档位。
目前,大部分净化器都没有配备颗粒物浓度的检测仪,所以,按照这个方法使用净化器,只能说是尽量向目标靠拢。如果要看净化器到底有没有把你家里净化干净,还是要PM2.5检测仪,或者带有这种检测仪的净化器。
目前的便携式的PM2.5检测仪,通常都是利用激光散射的原理,估算颗粒物的数量浓度和质量浓度的。这种方法没有国家检测大气用的专业仪器准确,但是在家里用应该差不多够用了。
(http://www.valarm.net/wp-content)
刚才说了,在家里用净化器为了效果更好,需要紧闭门窗。但是紧密门窗会导致空气不流通,家里有生物的话就会让二氧化碳浓度不断增加。二氧化碳在大气中的浓度大概是0.035%,国家标准是0.1%。可以看出这是一个很接近的数值。根据我的经验,两个人在卧室里开净化器,过不了1、2个小时,室内二氧化碳浓度就会超标。
在雾霾不严重的时候,如果你关窗开净化器了,最好过一段时间稍微开窗通风几分钟,让二氧化碳散去。如果雾霾严重,那我也不知道该怎样权衡。像北京这几天的雾霾,我可能就不会开窗了。因为一般家庭的窗户和门都不是完全密封的,会有一定的换气率。
跟雾霾一样可怕的臭氧,怎么对付?
http://cdn4.i-scmp.com/

我们国家的大城市,在夏季6、7、8月的时候,绝大部分时间都面临臭氧超标的问题。那个时候你看天上很蓝没有雾霾,但其实可能有一种跟雾霾同样可怕的污染物超标,那就是臭氧。
臭氧具有强氧化性,高浓度时会让呼吸道非常难受,引发各种疾病。这个细节可以去WHO中文网站查询。
空气净化器没有专门设计用于对付臭氧,不过臭氧超标的天气可以让小孩尽量不要出去玩,在家里关好门窗呆着就可以了。关于臭氧浓度和PM2.5浓度的查询,我使用的是“空气质量”APP,就是一个人戴着口罩作为logo的APP。它的数据都是从国家监测站取出的,你登陆后会根据GPS定位,显示离你最近的站点取得的当前一小时的数据。

空气净化器通常有过滤式,静电集尘式和离子式三种。过滤式就是用滤网过滤PM2.5等颗粒物;静电和离子都是让颗粒物带电,然后吸附到某个表面上。目前我查到的信息都认为,静电集尘式和离子式的净化器可能会产生臭氧。
我们国家针对空气净化器的国标,要求它产生的臭氧的浓度不超过某个数值。(我记得大概是10亿分之50)我对市场上的这种类型的净化器不是很了解,不知道它们在这方面是否达标。出于谨慎考虑,我一般不推荐使用这样的净化器。
使用过滤式的净化器也有问题,就是它的滤网会随着使用越来越“脏”,造成净化能力下降。所以,大家既然买了净化器,就一定要注意及时更换滤网。不要相信“免更换”,“10年更换”这样的事情。
右边的滤网都不算是最脏的(https://i.ytimg.com)
不同国家的大气情况不一样。我见过某个日本品牌的净化器就说滤网使用寿命是10年,这在中国根本没有参考性。像北京冬天污染这么严重的天气,如果天天开净化器的话,我建议用3个月就要换掉滤网。春秋季节可以适当延长,但也不要一用就是一年(天天开的情况下)当然,有的净化器厂商在净化器上开发了“滤网寿命”提醒功能,这个可以提醒大家及时更换滤网。
甲醛的问题容易被忽视


我曾经测过几十家家庭的甲醛浓度,国家标准是0.08毫克/立方米,测量结果是基本上都超标。这些家庭大都是装修3-5年后的。甲醛的问题比PM2.5更复杂,每户人家里装修程度不同,使用的装修材料不同,温度和湿度不同,因此,甲醛的释放速度也不同。


国家标准的测量要求是“关闭门窗12小时”后再测量甲醛浓度。如果你家里刚装修过,却一直开着窗,这个时候叫我去测甲醛,很可能测出来就不超标。所以,甲醛问题和PM2.5问题的解决方法刚好是反过来的PM2.5来了,要关门窗开净化器;如果家里有甲醛污染源,最好的办法是开窗通风。
据我看到的信息,甲醛释放年限是10-15年,所以这个事情还是要重视起来。能通风的时候通风,不能通风的时候开净化器也可以起到除甲醛。 除甲醛的问题跟除PM2.5的问题也有类似之处,就是说净化器的去除速率到底有多快?目前新的国标也要求标注除甲醛的速率(除甲醛CADR值),但是目前市场上还没有见到这样标的。

目前能判断的方法就是看厂家提供的除甲醛的第三方测试报告,看它是在多大体积的空间里做的实验。有的在2立方米的实验舱做的,有的是在30立方米的实验舱做的,相同时间相同去除率的情况下,肯定后者的去除速度更高。


关于空气净化器常见的问题Sheldon也做出了回答
是不是越贵的净化器越好呢?什么叫好?每个人标准不一样。比如1万多块钱的国外某品牌,CADR值可能也只有400-500,跟国内的2000多元的某品牌差不多。从净化性能上看,这两个差别不大。但如果你追求其他方面,比如名气大不大,外观是不是铝合金的,零件是不是进口的,那肯定会有差别。我的理解是,如果追求效果,就看描述效果的指标;如果追求品牌和服务,就在描述效果指标最高的几个品牌里挑名气最大的。  空气净化器比较耗电是真的吗?净化器最大模式下的功率一般不会超过200W,况且你也不会一直开着最大模式,跟空调相比,净化器耗电量其实很小。  不买净化器,放绿色植物有用吗?绿色植物叶片有吸附颗粒物的作用,但是作用可以忽略不计。除非你把你家布置成原始森林的植被密度。  什么口罩能防PM2.5且副作用小?防PM2.5的口罩一般会标注它符合哪些标准,比如是N95还是P95还是F95之类的。没有标注就是不能防。防PM2.5效果好的口罩一般都会有一定呼吸阻力,戴久了会觉得累,不适合呼吸肌较弱小的小孩和老人。  净化器指示灯真的有用吗?有必要买几千块的空气检测仪吗?净化器的指示灯我说不好,关键看它的指示灯听什么样的传感器指挥。目前能测量PM2.5浓度的家用传感器,一般都是激光颗粒物传感器,它的测量原理和美国大使馆用的TSI检测仪是一样的,只不过精度稍微低一些。目前我只知道小蛋空气净化器(我是该净化器科学顾问)和豹米使用了这种激光颗粒物的传感器,其他厂家要么使用红外线的传感器,要么使用金属氧化物半导体传感器,精度就低很多,只能说有参考价值,但是什么问题也说明不了。家里可以买激光颗粒物检测仪玩,但是我觉得几千块钱的检测仪就算了,还不如买一个带激光颗粒物传感器的净化器。  为什么IQ air和Blue air还卖那么贵?这个可以看《微观经济学》关于价格歧视的论述,这属于市场行为,不属于科学行为。
一两岁的小孩如何抗霾?这个要靠父母买净化器或新风系统,把家里空气弄好。这么小的孩子没法戴口罩。
植物精油能防雾霾吗?雾霾也会伤害皮肤,我猜测你涂点儿啥,都可以保护皮肤防雾霾。但是雾霾会从肺泡进入血液,你没法给肺泡涂精油。所以还是要靠其它净化设备。至于防雾霾食物,完全是无稽之谈。  孩子班里有40人有没有必要置办净化器?这个问题比较复杂。孩子多,二氧化碳就容易升高,最好既能考虑通风又考虑净化,可能要根据实际情况安装有高效过滤装置的新风系统,然后根据实际情况再在室内添置净化器。一切以实际数据为准。  如果不开窗能否降低PM2.5对家人的危害?有数据表明,不开窗的是时候,室内PM2.5的浓度会比室外低一些。但这是以50步笑百步,其实都超标很严重。  口罩品牌求推荐这个我也不是很专业,有个公众号叫做“雾霾生存手册”,他做过一些防雾霾口罩的测评,我觉得大家可以参考一下,但我无法保证他测评就一定没有漏洞。口罩包装上一般有说明使用寿命吧,比如我之前戴过一个,说可以连续佩戴30几个小时等等。  二氧化碳浓度超标要不要通风,要不要买制氧机?通风问题我刚才说过了。买制氧机没有用。二氧化碳超标不等于缺氧,这是两回事。建议看电影《阿波罗13》了解一下二氧化碳超标的危害。  dylos检测仪和专业公司的检测仪到底准不准?便携式的检测仪大都是激光颗粒物检测仪,我觉得在家用场合,这种检测仪就够用了。你问我哪个准哪个不准,我也说不准。没有测试数据,我只能说不知道。dylos我家也有一个,大体上可以随官方的PM2.5数据升降,但是我也测试过发现它在某一段范围内有严重缺陷。如果你手头有这样一个检测仪,可以跟“空气质量”APP的数据对比几天,看看是不是同升同降。如果是,那就凑合用吧。  雾霾是否会造成长期伤害?雾霾中的大颗粒物会被呼吸道拦截,小于2.5微米的颗粒物会深入肺泡,进入血液。这些外来物质成分不一样,无法一概而论。比如说,某些南方工业城市PM2.5的重金属含量就高于其他参照城市。除此之外,PM2.5还会吸附一些有毒害的有机污染物。这些物质进入血液后,人体不会马上代谢出来,具体情况我也无法给出数据。我只是知道从流行病学的角度来讲,年平均值从10微克/立方米开始,每上升10微克/立方米,该环境中的人的死亡率就会高6-8%左右。这项美国研究的取值范围是10-50微克/立方米的环境。北京的年平均值是90微克/立方米,上海的是60左右。  怎么区分霾和雾?还有光触媒会产生臭氧不?我靠“空气质量”APP来区分雾和霾。湿度大的时候是雾,但是国家检测局的仪器会把颗粒物烘干再称重,所以看APP取得的读数高不高就知道了。光触媒不产生臭氧。  新风系统是不是在装修的时候就要安装?装修好的房子还能装吗?装修前可以买中央新风系统;装修后可以考虑只覆盖一个房间的壁挂式新风机。这种新风机的特点是有高效过滤装置,有热交换装置。但是装新风机要像空调一样打洞,买之前要考虑清楚。净化器不能解决一切问题,建议有条件的家庭还是考虑一下安装新风装置。但是目前市场上有很多新风装置的厂家很坑爹,过滤层的过滤效率非常低,装上以后反而把雾霾引进家里。不能再承重墙打洞,这个要问打洞的师傅。  滤网式净化器写的“负离子”是什么?和会产生臭氧的离子净化器有关系么?这种所谓的负离子净化器,原理上就是释放电荷,把PM2.5带上电,然后带电的颗粒物随机找附近的表面吸附上去。没有标注CADR值就没有用。因为你不能只看原理上能不能除雾霾,你要看在实际情况下能在多大程度上除雾霾。  儿童使用便携式的净化器有用么?车载净化器呢?我不知道你说的是哪种便携式的净化器。我有一次上节目的时候见过一些戴着像项链一样的儿童净化器,都是骗人的。我拿仪器测过。车载的净化器跟我说的家用净化器一样,面临CADR值是否够用的问题。我的朋友在做车载滤网,他说换滤网100块钱,比买车载净化器4、500块钱划算,效果也明显。车载滤网你们上微博关注“空净控”,就说是听我介绍的。我估计他还在研发,还没有销售。你们叫他推荐目前市场上有的车载滤网吧。车载滤网是装在汽车空调里的。  学校刚刚配置在教室的净化器上面关于甲醛和甲苯的数据可信么?有人说净化器不能去除苯的?净化器的活性炭滤芯,如果工艺合理的话,可以吸附甲醛和苯。但是除甲醛和苯的最佳方法还是通风。  给推荐个您觉得还行的净化器吧?我是小蛋的科学顾问,目前觉得小蛋在各个方面考虑的比较周到。比如用手机远程控制,PM2.5精确读数,CO2读数,滤网寿命提醒等等。其他净化器各有特点,但很少有考虑用户实际使用需求的,一般都是工程师拍脑袋。IQair,安利逸新,奥郎格给我的印象都还不错。熊津有款3008的CADR超大的我听说也还不错。不过这些传统品牌可能没有那么多功能。但是小蛋的体积比较大,要根据家里实际情况考虑。  我们周边的点没有监测数据40公里远的一个站点有数据那个空气质量app可以用吗?40公里太远了,你看北京40公里内十几个监测点的数据都能差100%。

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