居住環(huán)境中健康風險判定的科學依據(jù)

姜中天

中國建筑設計研究院有限公司

2020年初的新型冠狀病毒肺炎體現(xiàn)出了極強的傳染性，疫情已擴大至全球范圍。全國嚴防死守的社區(qū)管控模式產(chǎn)生了良好效果，絕大多數(shù)居民的生活方式均調(diào)整為“居家模式”，以避免人群聚集。居住環(huán)境中建筑裝修材料以及家具等散發(fā)的化學物質(zhì)、居民活動產(chǎn)生水蒸氣，在通風換氣較差、氣密性較高的室內(nèi)容易產(chǎn)生各類室內(nèi)空氣污染，也容易發(fā)生結(jié)露，引起霉菌、螨蟲等大量繁殖。而“居家模式”恰恰會導致居民長期處于飽含化學物質(zhì)和微生物的對健康不利的環(huán)境中。另外，疫情發(fā)生時正值冬春之交，如果家中不同房間存在較大的溫差，居民在其間走動，容易產(chǎn)生溫度沖擊，引起血壓變化，對健康不利。

住宅的居住環(huán)境能否保證甚至增強居民健康，是全社會關(guān)注的重點。疫情期間人們的“居家模式”能否帶來疫情以外的健康風險，如室內(nèi)污染物、溫濕度、睡眠環(huán)境、兒童和老人的在宅安全等，包括各類慢性疾病與住宅環(huán)境間的關(guān)系，需要用嚴謹?shù)难芯繑?shù)據(jù)、科學系統(tǒng)的評價結(jié)果等作為依據(jù)。

日本國土交通省下設的健康維持增進住宅研究委員會/健康維持增進住宅研考團在住宅健康領(lǐng)域深耕多年，通過嚴謹?shù)目茖W實驗與數(shù)據(jù)分析，取得了卓越的成果，并于2013年6月出版發(fā)行了《健康住宅與居住行為指南》。該著作以居住者和專業(yè)人士為對象，對與居住健康關(guān)聯(lián)的科學和醫(yī)學依據(jù)進行了深入淺出的解讀。著作的中文版于2019年4月出版，在學術(shù)和工程領(lǐng)域獲得了一定的關(guān)注，本文對該成果進行簡要的介紹。

1 居家健康風險判定的科學依據(jù)體系組成

居家健康風險的判定主要由兩大體系組成，分別是主動和被動兩方面的體系性因素。其中，被動因素主要包括住宅的設計、施工、材料部品的采購等住宅建成以來的固有屬性；主動因素包括居住者的生活習慣、設備設施的使用習慣以及包括年齡等的人的屬性。該著作從影響居民健康的適宜的室內(nèi)熱環(huán)境、舒適的睡眠環(huán)境、清潔的空氣環(huán)境、安全放心的居住環(huán)境四個方面因素入手，將健康風險判定的科學依據(jù)分為29個子項進行闡述，分析造成健康問題的原因，進而提出適宜的環(huán)境性能指標、設計要求以及居住方式上的注意事項。

本書各子項風險判定的科學依據(jù)相對獨立，在每個章節(jié)的首頁對該領(lǐng)域健康影響有關(guān)的知識以及建筑設計、居住方式等進行簡要介紹，后面的內(nèi)容則進行相對詳細的技術(shù)講解。雖然其中有一部分常識性的知識，但目前為止還沒有針對住宅與居住環(huán)境有關(guān)的各項內(nèi)容全部總結(jié)歸納成書的先例。在日本，住宅節(jié)能相關(guān)內(nèi)容有逐步成為社會全民義務的趨勢，該著作未予贅述。由于篇幅原因，本文簡要列舉幾個子項的局部內(nèi)容。

2 溫度沖擊帶來的健康風險

1 入浴前脫衣室中血壓收縮壓的上升（不同室溫、不同年齡人群的影響）

2 熱帶夜天數(shù)逐年變化（日本東京大手町）

3 大阪過去35 年由于酷熱引起的健康傷害（總評價結(jié)果）

表1 酷暑引起的健康問題

溫度沖擊（Heat Shock）指由于寒冷或者顯著溫差的影響，產(chǎn)生較大的血壓變化，從而給身體帶來較大負擔的情況。在家中，冬季裸身進入充滿熱水的浴缸中較容易出現(xiàn)這種情況。更衣室和浴室一般不設置采暖設備，從較暖的居室進入到不采暖的更衣室或浴室，并且脫光全部衣物，身體全部暴露在較冷的環(huán)境中，造成血壓急速上升；而進入浴缸熱水中時，血壓由于震驚反射作用再次上升，極易引起腦出血。再有，冬季室內(nèi)往往溫度不高，坐浴時人們一般會調(diào)高水溫，并且坐浴會讓身體充分浸水，水面往往超過肩膀，由于熱水的作用，皮膚血管充分擴張，向心臟回流的血液減少，導致血壓急速下降。由于坐浴期間身體被充分溫暖開始發(fā)汗產(chǎn)生脫水反應，由此帶來血液粘稠度增加，容易引起心肌梗塞或者腦梗塞。另外，坐浴完成后從浴缸突然站立，容易產(chǎn)生頭部供血不足導致眩暈。血液循環(huán)能力較低、血壓調(diào)節(jié)能力較差的老年人在這樣的眩暈作用下容易產(chǎn)生其他并發(fā)情況，與住宅中其他功能空間不同，一旦出現(xiàn)眩暈跌倒在浴缸里，數(shù)分鐘就會溺水而亡。與日本大部分國土同緯度的中國東北地區(qū)，屬于寒冷地區(qū)以及嚴寒地區(qū)，雖然在冬天也采用供暖來保持室內(nèi)的舒適度，但是中國東北的城市和農(nóng)村住宅供暖方式差異較大，導致住宅室內(nèi)熱環(huán)境舒適度存在差異，而置于室外的戶廁更容易使老年人的身體產(chǎn)生較大溫差變化，由此帶來的心血管疾病健康風險同樣不可小覷[1]。

Tochihara等人曾做過各人群入浴過程血壓變化的研究[2]。分別選取健壯的青年男子和老年人各8位作為受試對象，在23℃的預備室中停留30min以上，然后將衣物脫光，裸身進入10℃、15℃、20℃、25℃的人工氣候室（模擬更衣室）5min，接著進入40℃的溫水中（要求水面沒過肩膀）8min，這期間對受試對象的直腸溫度、皮膚溫度、血壓進行測量，并對其進行主觀感受的問詢。

結(jié)果表明，整個入浴的過程中，直腸溫度在年齡不同、室溫差不同的場景下未見不同。平均皮膚溫度，老年男子比青年男子略高，室溫越低這一現(xiàn)象越明顯。青年男子對更衣室中的溫度、熱水水溫分別表達“冷”和“熱”的感受要比老年人強烈。圖1顯示了不同年齡人群在更衣室中測得的收縮壓與在預備室中測得的收縮壓之間的差值。方差分析的結(jié)果表明，群體間、室溫間得到的差異明顯，有一定的交互性作用。在室溫為10℃、15℃、20℃時，老年人群體血壓收縮壓上升程度增加的差異度增大。25℃時，兩個群體未見差異。一般來說，安靜狀態(tài)下血壓在±10mmHg以內(nèi)變化，屬于生理性變化的范圍內(nèi)，可以認為沒有生理上的負擔。室溫20℃時，年輕人血壓上升幅度平均值為10mmHg，老年人血壓上升幅度平均值為25mmHg，生理負擔比較大。由上述結(jié)論可知，對于老年人，浴室、更衣室的溫度即使設置為20℃，也可能達不到使老年人無生理負擔的要求。

為避免“熱沖擊”對居民健康的影響，冬季有必要保持非居住空間（走道、衛(wèi)生間、更衣室、浴室）的室溫達到一定溫度。其中，走道、廁所的室溫不宜低于15℃，需要裸身進入的空間如更衣室、浴室等不應低于20℃，對于老年人，這兩個溫度還要適當提高。對于非集中供暖區(qū)域的住宅，工程上較為有效的辦法是在需要提升室溫的空間增設電采暖設備；對于農(nóng)房，在加強戶廁入戶改造的同時，也根據(jù)情況采取一定的輔助采暖措施。

3 室內(nèi)熱環(huán)境對睡眠質(zhì)量、人體疲勞感的影響

日本的大城市及其周邊地區(qū)，由于受熱島現(xiàn)象和全球氣候變暖的影響，城市區(qū)域溫度逐年上升。日本氣象廳統(tǒng)計了東京大手町熱帶夜1天數(shù)的逐年變化情況，與20世紀30年代相比，現(xiàn)在的熱帶夜天數(shù)增加了大約4倍（圖2）。在這約100年的時間里，日本整體的平均氣上升了溫約1℃，而東京地區(qū)上升了約3℃。由此可以看出，目前城市溫度上升的主要因素仍是熱島現(xiàn)象。大量的研究表明，這樣的氣溫上升現(xiàn)象，對能源、資源、人體健康、城市生態(tài)系統(tǒng)等多個方面均有著不良影響[3，4]。這其中對居民健康有所影響的，除重則致死的中暑以外，還有不至于導致死亡但較為嚴重的感染疾病，以及雖然不嚴重但影響人數(shù)眾多的睡眠問題與疲勞累積問題等[5]（表1）。

在日本大阪，對過去35年時間里，由于氣溫上升而產(chǎn)生的人體健康影響評價研究結(jié)果[5]如圖3所示。一方面，5～10月由于氣溫上升導致受影響的人數(shù)增加；另一方面，11～4月受影響的人數(shù)減少。夏季酷熱主要還是影響睡眠問題與疲勞累積問題，再有就是65歲以上老人由于熱負擔過重導致死亡的問題，特別是6～9月會有所增加。可以看出從初夏至晚夏，夏季酷暑對人體健康的影響持續(xù)時間較長?；贒ALY（Disability-adjusted Life-year：傷殘調(diào)整生命年）對受各種疾病困擾的經(jīng)濟指標評價的結(jié)果，由于健康影響，全年會增加207億日元的經(jīng)濟損失。在不同疾病引起健康問題所帶來的經(jīng)濟損失中，睡眠問題的影響為212億日元，最為顯著；疲勞累積的影響為90億日元。由此可以看出，夏季酷熱引起的人體輕度健康問題會帶來較大經(jīng)濟損失。另外，由于寒冷負擔帶來的經(jīng)濟損失減少了120億日元，這也是過去35年以來氣溫逐漸上升，為寒冷帶來的健康影響逐步有所緩和的結(jié)果。

我國各主要一、二線城市隨著城市面積的擴張、城市建設強度的增加，其熱島現(xiàn)象與日本某些大城市相比有過之而無不及，和日本關(guān)注城市溫度上升對健康影響研究類似，國內(nèi)已有相關(guān)研究，從城市尺度的室外氣象不同時間尺度概念模型出發(fā)，提取室外氣象信息特征，提出了用于室內(nèi)環(huán)境分析的室外長時間尺度的氣候特征和綜合環(huán)境信息特征描述模型。該結(jié)果可更準確反映建筑物環(huán)境信息響應，是室內(nèi)環(huán)境趨利避害必須考慮的重要因素[6]。這些研究結(jié)果可為我國各大中城市的總體規(guī)劃和建設提供一些參考。為避免城市酷熱化造成的居民健康影響，作為根本解決問題的方式，比較理想的是實施降低城市氣溫的緩解手段。為使城市氣溫回歸到20世紀70年代的水平，以削減地表或建筑物向大氣中排出的熱負荷為目標的緩解手段與熱負荷削減量的關(guān)系評價結(jié)果[7]（圖4）。

可是，僅處理一棟建筑實現(xiàn)整體氣溫降低是不現(xiàn)實的，以城市或區(qū)域的尺度整體考慮該問題才會見效。所以在長期的“緩解手段”充分發(fā)揮效益前，目前能做的只有利用空調(diào)設備進行室內(nèi)降溫。而使用空調(diào)也是引起睡眠障礙、睡眠寒冷、自律神經(jīng)功能障礙等的主要因素。所以目前來看，充分評估空調(diào)帶來的睡眠問題及其可能帶來的健康影響是比較迫切和急需的。

4 導致病態(tài)住宅的化學物質(zhì)的種類及濃度

為避免病態(tài)住宅2問題的出現(xiàn)，關(guān)鍵是要降低室內(nèi)化學污染物濃度。

目前，日本厚生勞動省對甲醛等13種空氣污染物的最低濃度要求與總揮發(fā)性有機物的濃度值（TVOC，Total Volatile Organic Compounds）提出了暫行的規(guī)定（表2，3）。這13種空氣污染物的控制指標，從毒性學的角度判斷標準為：人即使一生中全部時間均處于該濃度的空氣中，該污染物的攝取量也不足以對其健康造成影響，那么該濃度的最大允許值即為該污染物的最低濃度要求。大連理工大學呂陽等人對北京及大連兩座城市人居環(huán)境與老幼健康研究給出了居住環(huán)境中健康風險判定的科學依據(jù)[8，9]，研究表明兩座城市住宅室內(nèi)甲醛及TVOC均有超標現(xiàn)象，室內(nèi)灰塵中的半揮發(fā)性有機化合物（SVOC，Semi-volatile Organic Compounds）值得關(guān)注。另外，生活源產(chǎn)生的醛、酮、烴、芳香族化合物等對人體健康有很大危害，室內(nèi)化學污染物對人體健康存在影響。

另外，總揮發(fā)性有機物的最低濃度要求，從日本國內(nèi)實施的實態(tài)調(diào)查結(jié)果來看，是一個維持合理范圍區(qū)間的最低值，并不完全基于其對人體健康的影響來確定。與日本相比，我國缺乏長時間暴露限值，所以室內(nèi)環(huán)境參數(shù)限值還要進一步考慮實際情況，充分考慮不同地區(qū)建筑營造方式以及人的生活方式[10]。另外，室內(nèi)裝修、家具添置等行為引起的空氣污染物疊加問題愈加凸顯，需要引起重視，并采用科學有效的手段對其進行預防和控制。當然這一切的工作，其目的是盡可能將污染物控制在最低濃度要求以下，并且越低越好。

表2 日本厚生勞動省對室內(nèi)空氣中的化學物質(zhì)濃度控制目標值

表3 已明確控制目標值的揮發(fā)性有機物及其對人體健康的影響

4 采取緩解熱島措施后的熱負荷削減效果（獨戶住宅）

5 生活噪音的聽感以及住戶對于隔音性能評價的回答結(jié)果

為將室內(nèi)各化學污染物濃度控制在目標值以下，有以下六種措施可供參考：1）祛除污染源；2）進行適當?shù)臋C械排風；3）開窗通風；4）設置空氣凈化裝置或設施；5）采用帶有吸附性面層或具有一定空氣凈化能力的建筑材料；6）一定條件下，可進行室內(nèi)烘烤處理。

需要注意的是，當采用措施4和5時，應注意結(jié)合應用場景進行各類產(chǎn)品的技術(shù)選型，并注意加強濾芯等的更換和維護；當采用措施6時，部分污染物的濃度指標不降反升，應注意操作人員的防護，并且該措施施行后的實際效果在一定情況下會不明顯，在專業(yè)技術(shù)人員評估后方可進行。

5 聲環(huán)境與睡眠質(zhì)量的關(guān)系

噪聲引起的睡眠問題，不僅對當天入睡有一次影響，也會對第二天的活動存在二次影響。除了將室內(nèi)的等效連續(xù)噪聲級控制在一定范圍內(nèi)，還需要在建筑平面方案中考慮臥室的排布位置，在隔聲、吸聲的建筑構(gòu)造措施上加以考慮。

噪聲對睡眠的干擾，以往進行過大量的調(diào)查研究，不同的人對低頻噪聲、復雜噪聲的感受差別很大。無法感知與能夠感知噪聲且覺得不適的人都大量存在，所以對不同的人，討論噪聲刺激和不適反應是很困難的。噪聲從來源上主要分為建筑外部噪聲和建筑內(nèi)部噪聲，外部噪聲主要來自于道路交通噪聲，相對單一，解決手段主要是加強門窗的隔聲、吸聲性能；而內(nèi)部噪聲較為復雜，也成為影響睡眠的主要問題。在集合住宅中，主要矛盾集中在居民對樓板的重量撞擊聲不滿引起的心理、生理壓力。日本20世紀80年代以來不斷提高住宅隔聲性能，在對該時期建設的集合住宅及其約3 600戶居民的問卷調(diào)查回答中，“鋼琴等樂器的聲音”與“小孩哭聲、玩耍聲”等出現(xiàn)的頻次較高，“樓上的腳步聲”與“小孩跑跳的聲音”等會讓人感覺隔聲性能不好的重量撞擊聲引起的問題較大（圖5）。

隔聲、吸聲、隔震等是一整套系統(tǒng)性的技術(shù)措施，目前住宅項目的隔聲性能降低，主要是由于安裝附墻設備管線等剔鑿墻體產(chǎn)生聲橋、樓板過薄導致重量撞擊聲隔聲性能不足、給排水管線吸聲措施不足、設備機房隔聲減震措施不足等因素造成。作為抑制建筑內(nèi)部噪聲的技術(shù)措施，可以采用設備管線與建筑結(jié)構(gòu)主體分離的墻面系統(tǒng)；采用架空地面等隔聲、吸聲性能較高的樓地面系統(tǒng)；采用吸聲性能較強的給排水管線系統(tǒng)；調(diào)整建筑方案中機房位置，避免與居室相鄰等，都是行之有效的。

6 結(jié)語

居家健康這一主題的內(nèi)涵和外延很廣，居家健康風險如果沒有科學依據(jù)的支撐，很難達到實現(xiàn)量化判定的目標?！督】底≌c居住行為指南》這本著作雖然是從日文翻譯而來，其中的很多研究也是基于日本的居住習慣和環(huán)境條件開展，但是其中的一些科學問題、居家健康問題、居住建筑內(nèi)外部條件變化問題、老年人問題等還是基于住宅的使用主體，即普通居民開展，健康的共性問題也很多，對我國發(fā)展居家健康風險判定有一定借鑒意義。該著作主要是由日本重點從事建筑環(huán)境領(lǐng)域研究的學者和專家編著，其內(nèi)容也來自于近10年以來日本建筑與醫(yī)學領(lǐng)域進行一定跨學科合作的研究成果。里面有大量的試驗數(shù)據(jù)和調(diào)查研究結(jié)論，基于健康這一主線，科學地解釋了很多居民行為與工程應用層面的矛盾和問題，也在一定程度上補充了它們的不足。在健康這一主線下的被動因素問題，可以結(jié)合我國特點，通過合理被動式的建筑設計，營造符合節(jié)律協(xié)同需求的室內(nèi)環(huán)境氣候響應節(jié)律，協(xié)同人體、建筑、自然三者節(jié)律營造思路，形成符合中國文化和氣候特征的可持續(xù)健康人居室內(nèi)環(huán)境[11]，有效減少居住健康風險。受篇幅影響，本文僅對其中的部分內(nèi)容進行了編輯和整理。受到新冠病毒疫情影響，大部分居民居家活動，這樣雖然隔離了病毒，但容易遇到其他的居家健康問題。該著作在一定程度上能夠?qū)幼…h(huán)境的健康風險判定提供科學依據(jù)，希望廣大讀者能夠進一步閱讀和參考。同時，也希望經(jīng)過業(yè)內(nèi)人士的共同努力，出版一本符合我國國情的類似書籍，為健康中國目標的最終實現(xiàn)貢獻力量。