工作場所AQ監(jiān)測

隨著全球氣候持續(xù)變暖，干旱和高溫等氣候條件加劇野火蔓延的風險，空氣質(zhì)量指數(shù) (AQI) 成為了世界各地天氣預告的常規(guī)指標。AQI用于報告空氣中顆粒物（如灰燼和汽車尾氣）和其他污染物的濃度，并在當達到危險級別時提醒人們減少外出。我們通常用AQI來衡量室外空氣質(zhì)量，但要如何監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量呢？

不健康的室外空氣質(zhì)量狀況通?？梢圆煌ㄟ^技術手段檢測到（例如，空氣中可見的煙霧或刺激的氣味），但較差的室內(nèi)空氣質(zhì)量卻不那么容易檢測到。如果你大部分時間都呆在家里、學校或辦公樓里，室內(nèi)空氣質(zhì)量比室外更容易影響你的健康。

雖然來自外部的污染空氣會影響室內(nèi)空氣質(zhì)量，但只有通過空氣質(zhì)量監(jiān)測技術才能檢測和量化幾種常見的室內(nèi)空氣污染物。反復接觸一氧化碳 (CO)、二手煙和空氣中的霉菌或細菌等污染

物會導致嚴重的健康問題。保護員工及學生的健康和安全是任何公司或機構的首要責任，而監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量是維持室內(nèi)環(huán)境安全健康的主要方法。

空氣污染是可能會危害到人類健康的嚴峻問題，尤其是在室內(nèi)環(huán)境下。為此，工程師和開發(fā)人員一直致力于開發(fā)各種AQ傳感器，以檢測這些污染物，創(chuàng)建更健康的工作環(huán)境。本文將探討這些傳感器可以監(jiān)測的空氣污染物種類，以及為什么室內(nèi)空氣質(zhì)量對工作場所的整體健康和生產(chǎn)力至關重要。

測量空氣質(zhì)量

如上所述，常見的空氣污染物通常是指不知不覺中吸入的顆粒物，即固體物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的微小顆粒。當室外空氣中的顆粒物高度飽和時，將建議人們盡可能留在室內(nèi)，關閉門窗，如果必須長時間呆在室外，則應佩戴呼吸面罩。許多家庭、學校和辦公樓都采用空氣過濾系統(tǒng)來過濾空氣中的顆粒物。盡管如此，還是存在少量的顆粒物，當然無塵室除外。

室內(nèi)空氣質(zhì)量經(jīng)常受到其他空氣污染物的影響，如果不進行適當?shù)谋O(jiān)測，這些污染物可能會導致嚴重的健康問題。例如，CO濃度過高會導致嚴重疾病、昏迷甚至死亡。CO引起的疾病和死亡事故通常與使用燃燒化石燃料的加熱設備或其他電器有關；不完全燃燒會產(chǎn)生一種聞不出、看不見的氣體，在通風不良的情況下，這種氣體會積聚在建筑物中。

此外，我們還需監(jiān)測空氣中的二氧化碳 (CO2) 濃度。雖然CO2濃度偏高對人類造成的影響通常沒有CO那么嚴重，但其長期影響也不容忽視。在富含CO2的環(huán)境中，人們通常更容易昏昏欲睡，并可能出現(xiàn)頭痛和惡心的癥狀。目前，美國有38個州和哥倫比亞特區(qū)通過法規(guī)或立法要求在所有私人住宅中安裝CO/CO2探測器，但只有5個州要求學校安裝。CO中毒通常發(fā)生在較小的密閉空間，因此大型辦公樓或生產(chǎn)車間通常不需要使用CO監(jiān)測器。

霉菌和霉菌孢子也是常見的空氣污染物，通常生長在潮濕的地方，而且很難被發(fā)現(xiàn)。我們可以通過監(jiān)測室內(nèi)濕度和冷凝情況來采取預防措施，防止在難以觸及的地方滋生霉菌。過量的水分也容易滋生出某些通過空氣傳播的有害細菌，所以也需要密切監(jiān)測室內(nèi)濕度水平。

揮發(fā)性有機化合物 (VOC) 幾乎存在于人們生活或工作場所中，但通常室內(nèi)濃度更高。VOC是指從化學品或其他液體或固體中以氣體形式排放出來的化學化合物， 存在于從清潔用品和油漆到辦公設備和家具材料等各種物品中。降低接觸VOC的風險通常需要妥善儲存危險材料并改善整體氣流和通風問題。但即使空氣中某些VOC（如甲醛）的濃度很低，也可能會對人體健康產(chǎn)生危害。

某些材料出于安全考慮而被嚴禁使用，在使用了這類材料的建筑物中，可以檢測出氡和石棉等致癌物質(zhì)。盡管長期處于這種環(huán)境下對健康的不利影響可能不像CO那樣直接，但它們可能同樣會造成嚴重的問題，甚至致命，這是因為氡和石棉都會增加患癌的幾率。

空氣質(zhì)量監(jiān)測技術

在市面上可以找到各種形狀和功能的AQ監(jiān)測器。考慮到安裝位置和環(huán)境的不同，較小的AQ監(jiān)測器可能是一種不錯的選擇， 但功能也可能會受到一些限制。此外，大多數(shù)AQ傳感器只能檢測到部分空氣污染物，要檢測所有污染物就要用到組合傳感器。

有些AQ監(jiān)測器使用錐形元件振蕩微量天平 (TEOM) 來測量空氣中顆粒物的含量。這些設備采用一端開孔較大的中空玻璃管，以允許微小的顆粒進入。這些顆粒物質(zhì)積聚在管內(nèi)時會發(fā)生振蕩，并且隨著顆粒物質(zhì)的增多，振蕩頻率也會增加，進而計算出顆粒物的濃度。然而，孔徑的大小是固定的，這意味著TEOM只能測量小于孔徑大小的顆粒物，這就在一定程度上限制了使用范圍。顆粒物也可以使用光電探測器進行檢測和光學測量。光電探測器測量的是空氣中顆粒物反射的光量， 而由于顆粒物大小不同反射的光量也不同，所以可測量各種尺寸的顆粒物。

AQ監(jiān)測器借助非色散紅外光吸收技術檢測CO和CO2等氣體。當紅外光穿過氣體時，有部分會被吸收。因此，通過發(fā)射紅外光，然后測量另一側的光強度，AQ監(jiān)測器就可以確定該空間中CO和CO2的濃度（用ppm表示）。

而要測量大氣中VOC的濃度就要復雜的多了，因為如果不將其與空氣中的其他元素分離，就無法得到準確的測量結果。因此，通常通過一種稱為氣相色譜的化學反應來測量，其原理是將空氣樣品與惰性氣體（通常是氦氣或氮氣）混合，并導入管中， 因物理或化學性質(zhì)（或兩者兼有）的不同，單個化學成分會以不同的速率通過色譜柱，這樣就能便于監(jiān)測器單獨測量各成分。

AQ監(jiān)測器也存在一個潛在的缺點，即其傳感器在不同操作方式或環(huán)境下進行校準所需的時間會有所不同，有時可能需要長達一個月的時間。因此，在我們查看時所收集到的數(shù)據(jù)可能并不準確。

另一個潛在的缺點是信息過載，因為全天候運行的AQ監(jiān)測器會收集大量數(shù)據(jù)。一個持續(xù)運行的AQ監(jiān)測器會每秒讀取一次讀數(shù)，每周將產(chǎn)生50多萬個數(shù)據(jù)點。

市場上有一部分AQ監(jiān)測器具有內(nèi)置數(shù)字顯示屏，而有的只能通過電腦或智能手機上的應用程序進行配置， 甚至還有一些是預先編程的，可以與數(shù)字家庭助手（如Alexa或Google助手）、智能家居或建筑網(wǎng)絡搭配使用。另外，還要考慮到成本因素，一些工業(yè)AQ監(jiān)測器的零售價為數(shù)百美元，而家庭或住宅用AQ監(jiān)測器售價則不到100美元。

空氣質(zhì)量、健康和生產(chǎn)力息息相關 盡管目前還沒有聯(lián)邦或國際公認的健康空氣質(zhì)量標準，但美國聯(lián)邦環(huán)保署 (EPA) 和疾病控制與預防中心 (CDC) 等機構已經(jīng)制定了一套關于常見空氣污染物安全暴露水平的推薦指南?？諝庵械幕瘜W污染物（如CO和CO2）以百萬分之一 (ppm) 為測量單位。室內(nèi)CO2的正常濃度一般在400–650ppm，而達到800ppm或更高時可能會對人體產(chǎn)生影響?？諝庵蠧O2的濃度過高不僅對人體健康不利，還會嚴重影響工作場所的生產(chǎn)力。

如果你曾經(jīng)去過一個擁擠、悶熱的房間，你可能會熟悉這種感覺：眼瞼開始變得沉重，房間里的其他聲音變成背景噪音，人也有些迷糊。如果在會議中出現(xiàn)了這種感覺，可能是因為會議很無聊，但也可能是CO2含量過高造成的。研究表明，空氣中的CO2濃度與工作場所的生產(chǎn)力和精神面貌直接相關；也就是說，通風環(huán)境好員工才能快樂高效的工作。因此，賭場也會監(jiān)測CO2濃度，以確保顧客不會太累，甚至還會向大樓注入氧氣讓人精力充沛。

其他空氣污染物只有在濃度很低（如甲醛，建議濃度不超過0.2ppm）時才是安全的，或者在任何濃度下都不安全（例如氡或石棉纖維）。我們通常采用微克/立方米 (μg/m3) 來測量空氣中顆粒物。美國聯(lián)邦環(huán)保署建議PM2.5（直徑不大于2.5微米的顆粒物）濃度保持在12μg/m3以下，PM10（直徑大于10微米的較大顆粒物）保持在54μg/m3或以下，因為較大的顆粒物更容易被人體過濾出來。

保持供暖、通風和空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)以最佳水平運行也有助于防止通過空氣傳播疾病，如新冠肺炎 (COVID-19)，進而減少病假現(xiàn)象，降低成本，提高生產(chǎn)力?？梢詸z測空氣傳播病原體的AQ監(jiān)測器還沒有廣泛的商業(yè)化，但監(jiān)測CO2等空氣傳播污染物也可以幫助改善整體氣流和通風情況，降低疾病傳播的風險。

結語

監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量對于促進安全健康的工作或學習環(huán)境至關重要。近年來，空氣質(zhì)量監(jiān)測技術取得了重大進展，可以檢測到因反復暴露而嚴重影響人類健康的各種空氣污染物。雖然室外空氣質(zhì)量通常不需要通過技術手段就可以檢測到，但較差的室內(nèi)空氣質(zhì)量卻并不容易被察覺，這時監(jiān)測就變得至關重要了。我們可以通過保持暖通空調(diào)系統(tǒng)的最佳運行水平和降低疾病傳播風險來改善整體氣流和通風情況，從而提高生產(chǎn)力和工作場所的精神面貌。隨著技術的不斷發(fā)展，希望能夠推出更先進的空氣質(zhì)量監(jiān)測器來檢測各種污染物，并幫助保持室內(nèi)環(huán)境安全和健康。

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