新的空气净化策略可大幅降低教室和其他室内空间的COVID-19传播风险

大学教室是知识交流的论坛。但COVID-19大流行突显了教室作为高效空气交换场所的重要性，即良好的通风。

南加州大学维特比工程学院教授康斯坦丁诺斯·西奥塔斯开发的空气采样技术帮助人们理解了COVID-19是一种空气传播病毒。当病毒以小飞沫的形式呼出时室内环境由于室内相对湿度比室外低得多，水分迅速蒸发病毒颗粒悬浮在空中。这一见解反过来又让我们认识到，用新鲜或过滤过的室外空气(又名“空气交换”)取代室内空气可以帮助驱散病毒颗粒，否则这些病毒颗粒会滞留数小时。

现在，Sioutas和他的团队在南加州大学教室进行的一项新研究表明，HVAC系统中的高效在线过滤器可以显著改善室内空气质量。这项研究发表在国际环境研究与公共卫生杂志的研究结果亦显示，在手提空气净化器与高效空气微粒过滤器同时使用该系统，可最大限度地去除空气中的微粒。

土木与环境工程、航空航天与机械工程Fred Champion教授兼教授Sioutas说:“同时运行这些过滤系统，可以将学生和教授感染(COVID-19)的风险降低十倍以上。”

这项研究的影响远远超出南加州大学，延伸到其他教育机构，以及住宅、企业和公共交通。

当西奥塔斯的团队在2021年夏天开始计划这项研究时，他们使用了南加州大学设施规划和管理(FPM)的数据来确定要评估哪些教室。他们想测量室内空气质素在一系列建筑时代中，教室尺寸和通风系统。

在这项研究中，研究小组在七栋不同的建筑中选择了九间教室，所有的教室都装有装有MERV-14在线过滤器的暖通空调系统——除了一间，它装有MERV-13过滤器。MERV代表最小效率报告值;MERV等级越高，过滤器从空气中捕获颗粒的效率越高。

惊人的结果

西奥塔斯感兴趣的不仅是测量通风和过滤对我们呼出的污染物的影响，包括二氧化碳(CO₂)，但也在可吸入颗粒物(PM)可渗入室内并对人体健康产生负面影响。根据世界卫生组织(WHO)的数据，室内空气污染每年导致近380万人过早死亡。

他的团队首先在两个小时的讲座中评估了9个教室的空气质量，当时学生在场，通风系统还在运行。结果表明，所有的通风系统都有足够高的空气交换率来稀释室内CO₂浓度达到美国采暖、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)推荐的安全水平。但在降低PM和颗粒物数量(PN)浓度方面，通风系统使用MERV-14过滤器的比使用MERV-13过滤器的要好得多。前者降低了80%以上的PM和PN浓度，后者则分别降低到49%和55%。

接下来，研究小组在操作便携式空气净化器的同时重复了空气质量测量。当西奥塔斯看到第一个结果时，他感到难以置信。在15分钟内，PM和PN被降低到其初始值的不到10%。他说，在一些教室里，气溶胶的浓度接近半导体行业无尘室的浓度。无尘室是一家工厂，在那里PM受到严格控制，以方便将硅片生产成半导体芯片。

西奥塔斯认为计算中一定有错误。“我告诉我的学生，‘回去再做一次实验——这些结果不可能是正确的，’”他说。但结果是成立的。“这时我们意识到，一旦启动净化器，污染就会大幅减少。”

在研究的第二部分，西奥塔斯和他的团队在一间空教室中引入了一种室内空气污染源——氯化钠雾化颗粒，其大小与COVID-19呼出的颗粒大致相同。通风系统和空气净化器一起以最高速度运行，在大约15分钟内将空气中的氯化钠浓度降低到初始值的10%以下。由于空气中病毒传播的风险与室内空间的病毒气溶胶浓度成正比，因此研究结果表明，COVID-19风险降低了十倍以上。

装有高效空气微粒过滤器的空气净化器的工作原理是迫使空气通过塑料或玻璃纤维制成的细网，这些细网可以捕捉微小颗粒。由于COVID-19不能在大多数固体表面长时间存活，困在过滤器上的病毒颗粒就会死亡，不会造成进一步的风险。

西奥塔斯希望这项研究能重新引起人们对教育机构空气净化在预防新冠肺炎中的重要性的关注。他指出，便携式空气净化器是一种有效、负担得起和节能的方式，可以降低COVID-19传播的风险，不仅在教室，而且在任何室内环境中:“家庭、餐馆、酒吧、电影院、办公楼、体育场，应有尽有，”他说。

“我是使用这项技术的强烈拥护者，”他补充道。“我不能比这更强烈地推荐它了。”