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深度解析 | 对于雾霾,室内空气净化器真的有用吗?

打开新闻,铺天盖地有关雾霾肆虐的消息正在侵蚀着网络,而这段视频的作者,用短暂十秒钟记录下了在雾霾影响下北京城的瞬息万变,猛地给社会来了一记响亮的耳光。

 

(Source: YouTube. Video by Wall Street Journal)

被雾霾席卷的城市,犹如狂风肆虐后的樱田,放眼望去只见满眼的萧瑟。快进的20分钟内,那道犹如地狱之舌的黄尘迅速扫过整座城市。于是,原本专属于高楼的景色被淹没在了这股浓烟中,人们紧闭着房门,却还是抵不过这狂沙肆虐,让它钻入生活的每一个缝隙。

 

是的,雾霾正在制造恐慌,而人们正在万念俱灰地逃离:

 

-新闻-

“北京民众测霾防霾‘神器’在雾霾里绝望爬行”

 

戴上口罩、拿上小小的雾霾神器,全副武装的人们于这灰霾的苍穹之下将“无畏”藏匿,拿出“自我保护”的旗帜并将它高高立起。然而雾霾到底是什么?雾霾真的不能治理吗?我们手中的这台武器真能够让我们立于不败之地吗?

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

 

一瞬间,铺天盖地的问题如冬夜的冰雨猛地砸下,压得人们喘不过气来。一些老生常谈的话题又重新被舆论的强力胶黏上,甚至还愈演愈烈。商家们纷纷乘着热劲把自家产品搬上台面,拿着专业术语鼓吹着空气净化的魔力。然而这些所谓的标语都是真的吗?购买一台空气净化器真的能帮你护好自家后院,让你至少头上的这片天是蓝的吗?

 


雾霾是什么?PM 2.5与其有何关联?

在讨论空气净化器的净化功能前,我们需要对雾霾有一个正确的认识。

雾霾问题对于空气污染肆虐的当下来说并不是一件新鲜事,我们也知道它属于一种由固体颗粒形成的空气污染,其核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒,气象学上称为气溶胶颗粒,但是雾霾与我们经常从气象局听到的PM2.5是两码事。

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

 

什么是PM2.5?

所谓PM2.5是指空气中颗粒直径为2.5 微米(micron)的颗粒物(Particular Matter),因此它的字面意思表达的仅仅是在这个尺寸,在2.5这个特定值的颗粒物。

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

 

然而虽然PM2.5代表的只是一种特定的颗粒物,但是它在颗粒物分类里却还有另外一层意思,它是划分颗粒物类别临界值,而所有直径小于2.5微米的颗粒物,在科学上被统称为微粒(Fine Particles)。

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

 

为什么雾霾和PM2.5有关联但不等同?

从图中我们可以看到,雾霾(smog)的尺寸非常小,它属于微粒,但是却并不是正正好好直径为2.5的颗粒物质,因此在定义上我们并不能将它与PM2.5划上等号。但是对于有害物质的界定来说,两者又密不可分,因为PM2.5在分类临界值这个层面上却又是与雾霾有关系的,它在划分微粒时又将雾霾包括了进去,所以如果要更准确的来说,我们可以将雾霾认为是属于直径在2.5 micron以下的PM,是一种微粒。

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

 

为什么大气中的微粒很可怕?

因为大气中的有害微粒(Fine Particles)能够在空气中存活更久,而且它能够通过鼻腔和咽喉然后直接进入到肺部引起不适,有时候甚至还能进入身体循环系统破坏健康平衡,所以在气象上PM2.5的浓度往往对于空气质量有着举足轻重的作用。

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

 


空气净化器的作用

在雾霾污染出现之后,人们开始纷纷购买起了空气净化器,认为只要是购买滤网好一点的,功能多一点的净化器就能起到净化雾霾的作用。其实这样的想法并不是错的,但是并不都对。

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

其实目前市面上的空气净化器的确有很多功能,但是如果按照大体的划分,他们其实不过只有除尘型、除臭型和破坏型三种。

 

除尘型

主要通过滤网将空气中的颗粒物过滤,起到净化的作用,只对颗粒型污染有效。

Q:颗粒污染物有哪些?

A:灰尘dust, 烟smoke, 花粉pollen, 动物皮屑animal dander, 燃烧烟草的污染物tobacco smoke, 尘螨dust mites,霉菌molds,细菌bacteria,病毒viruses等

 

Q:除尘型空气净化器的类型?

  1. 机械空气过滤器(Mechanical air filters)

    通过滤网过滤颗粒物起到净化作用。

  2. 电子空气净化器(Electronic air cleaners):

    一共2种。一种通过将脏空气先吸入一个电离装置(ionization section),增加其电荷,然后这些电荷会聚集在一块有相反电极的吸附板(collector)上。另一种离子发生器(Ion generators)没有吸附板(collector),而且与第一种相反,它将带电离子释放出去,让空气中的带电离子与污染颗粒结合,带电颗粒再自动吸附到它周边的家具、地板、和墙壁上。

 

除臭型

主要通过吸附剂将空气中的气体污染物吸附,只对气体型污染有效。

Q:气体型污染物有哪些?

A:由使用粘合剂adhesives,涂料paints,清洁产品cleaning products,农药pesticides等物品所产生的气体污染。

 

Q:除臭型空气净化器的类型?

A:Gas-phase air filters,通过利用吸附剂sorbent,比如活性炭(activated carbon )来吸附空气中的污染空气。

 

破坏型

主要通过UV光将空气中的有害物质破坏来净化空气,按照不同的工作原理,有时不仅能够去除颗粒型污染,而且在清除气体型污染物方面也有功效。

Q:破坏型空气净化器的类型?

  1. 针对颗粒污染:

    ultraviolet germicidal irradiation (UVGI) cleaners 通过使用UV光里的紫外线(ultraviolet)杀死生物污染物(biological pollutants),如病毒、细菌、过敏原、一些供热通风设备表面残余的霉菌。

  2. 针对气体污染:

    hotocatalytic oxidation (PCO) cleaners UV灯与催化剂(catalyst)一起使用。当增加催化后的UV光接触到气体污染物,气体污染物即可被变为一些无污染的物质。

  3. 其他:

    通过UV光或放电作用制造臭氧,杀死空气中的有害物质。

 

由于雾霾中的主要成分是空气中的悬浮灰尘颗粒,在空气污染方面属于颗粒型污染,因此在空气净化器的选择上,我们应该选择以除尘为主。因为现在目前市面上的滤网,比如HEPA型(后文会提到)已经能够达到清除最小0.3微米的颗粒物质了,所以当我们回到最初的问题,室内空气净化器是否能够清除雾霾,我们能够得到的回答是,可以清除雾霾中一部分直径大于0.3微米的颗粒,但是并不能完全去除。

 


空气净化器优缺点

 

针对颗粒型污染

Q:破坏型是否更好?

A:单纯从字面意义上看来,破坏型空气净化器的对空气有害颗粒的破坏功能似乎比单纯的除尘更有效,但是其实在现实中并不是。

针对颗粒型的空气净化器UVGI虽然能够杀死空气中的有害物质,但是在作用过程中有着以下几个缺点:

 

  • 它必须和除尘空气过滤器(filtration systems)一起使用,并不能完全替代它。

  • 目前没有一个标准可以界定它的有效数值

  • 如果紫外线指数不够大,一些物质杀不死

  • 能够清除的有害物质比较受限,只能杀死霉菌和细菌

  • 即使是已经被杀死的霉菌,它的孢子依旧能够制造过敏原,因此UVGI对过敏体质的人和哮喘病人并没有帮助

 

Q:除尘型的功效如何评判?

  1. 机械空气过滤器(Mechanical air filters):

    评判指标:MERV(minimum efficiency reporting value)

    • MERV 1-4:低,可清除大颗粒,我们的空调滤网的除尘效果程度大约在这个范围。

    • MERV 5-13:中,可清除一些中小型颗粒,如果在7-13则可以被认定为类HEPA的滤网。

    • MERV 14-16:较高,可清除部分小型颗粒,可被认定为近似HEPA滤网。

    • MERV 17-20:最高,可清除最小0.3微米的颗粒,一般HEPA滤网就在这个标准值内。(注意,即使HEPA仍然无法根除雾霾,因为雾霾最小的直径在0.01,具体数值请参考图1)

    因此,指数越高,其颗粒型空气污染过滤的表现就越好。

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

  1. 电子空气净化器(Electronic air cleaners):

    • 有吸附板型:作用效果与上文机械性类似

    • 无吸附板型:需要经常进行居家清洁,因为带电离子会吸附到家具、地板和墙壁上。

    *注意一些electronic air cleaners有可能会释放臭氧(有关臭氧的作用,后文会具体探讨)。

 

Q:机械型HEPA与非HEPA的滤网优缺点?

  • HEPA:

    • 优点:除尘效果好

    • 缺点:价格贵、过滤噪音大、空气流量小

  • 非HEPA:

    • 优点:价格便宜,过滤噪音小,空气流量大

    • 缺点:除尘效果略逊色

 

针对颗粒型污染

Q:破坏型是否更好?

A:答案是大写的No。通常情况下,使用UV破坏气体污染物的方法是将UV和催化剂结合使用,也就是我们现在所说的PCO(photocatalytic oxidation)。

而目前来说,对于PCO,业界还没有一个标准判定它的有效作用数值,而且它的缺点可以被归结为:

  • PCO所用催化剂在杀死室内气体污染物方面其实并没有效果。

  • 有时当PCO无法完全杀死有害物质,它就会造成室内空气新的污染,而这些新的有害物质还会造成眼部、鼻部和咽喉感染。

 

Q:除臭型的功效如何评判?

A:跟破坏型一样,除臭型目前也没有一个标准能够测量它的有效性。虽然美国采暖制冷及空调工程师协会ASHRAE在筹备一个家用HVAC过滤标准。但是因为气体污染滤网在住宅不常用,而且里面的吸附过滤剂很容易消耗,所以如果不及时更换,吸附剂会反过来将有害物质释放。

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

 

此外对于除臭型净化器的除臭效果其实很有限,因为吸附剂在工作时只能够对通过该滤网的气体进行气味过滤,因此它只能够暂时保持空气净化器周围气体不受气体污染,它更不能降低气体污染物的浓度,整体来说它只是暂时性地优化了空气。

需要注意的是,市面上针对气体污染的家用净化器,都不能控制一氧化碳的形成。所以如果你看到标榜能够控制一氧化碳的家用净化器最好不要相信。

 


其他

 

臭氧

Q:有些净化器标榜具有释放臭氧的功能,它真的有效吗?

A:其实,使用臭氧来去除空气污染是一件见仁见智的事情。因为臭氧只有当在超过公共健康浓度的时候才会起作用,因此对于室内空气净化来说,它其实对室内空气净化一点效果也没有,因此使用臭氧净化空气在空气净化方面以及对人体健康方面其实并不有效,而且另外需要注意的是臭氧对肺会产生刺激,所以肺功能不好的人一定要记得避免使用。

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

 

CADR指数

Q:CADR指数是什么?AHAM又是什么?

A:CADR数值(clean air delivery rate)是由美国家电制造商协会(the Association of Home Appliance Manufacturers),简称AHAM,设定的以立方英尺/分钟(cubic feet per minute)为单位,通过数字显示该净化器一分钟内能够释放多少立方英尺的纯净空气的标准。然而需要注意的是,目前市面上经过AHAM验证过的空气净化器的确看上去对去除小型颗粒物很有效,数值也比较大,但是对于不同的空间大小来说,很多空气净化器针对大型颗粒如花粉,尘螨和蟑螂过敏原的数值就不是很大了,所以要参考CADR数值还需要仔细比对后再做决定。

 

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(Source: Internet. Image by Unknown)

 


总结

 

  1. 雾霾与PM2.5有关联,但是并不等同。

  2. 空气净化器对于雾霾是有一部分作用的,但是目前大部分市面上的空气净化器只能做到清除0.3 微米以上的微粒。

  3. 想要通过空气净化器消除雾霾的影响,需将注意力放在其除尘效果上。

  4. HEPA滤网除尘效果不错,但是只能过滤空气中颗粒大小为直径0.3微米以上的颗粒,而且噪音会大。

  5. 非HEPA滤网在噪音、风量和价格上比HEPA更具优势,但在除尘效果上略逊一筹。

  6. 利用UV的破坏型空气净化器其实并没有广告标榜的那么有效。

  7. UVGI在破坏空气中颗粒型污染物方面,效果有限。

  8. PCO在破坏气体型污染物方面,并没有帮助。

  9. PCO中有可能会产生新的污染物,造成眼部、鼻部和咽喉感染。

  10. 家用空气过滤器中的臭氧在破坏空气污染方面并没有作用,而且会造成肺部不适。

  11. 除臭型的空气过滤器,吸附效果有限,且吸附剂需要经常更换,否则有害物质会重新被反向释放。

  12. 无吸附板型的电离空气净化器(ionizer)需要经常清洁居住环境。

  13. 有肺部疾病的患者需要避免购买含有臭氧功能的空气净化器,而UVGI并不会帮助肺部疾病患者杀死过敏原。

 

*文中资料及图片来源:United States Environmental Protection Agency美国国家环境保护局、SAS(Sentry Air Systems, INC)、TLC

 


空气净化器盘点

 

前言

以是否能够清除雾霾角度出发进行比较,评测结果只针对净化效果,不包括消费者评论,所有评测数据分别来自亚马逊产品页、商家及AHAM官网。

 

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▲ 点击查看空气净化器盘点:《深度解析 | 对于雾霾,室内空气净化器真的有用吗?》

 

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