家用空氣凈化器（系統）的選擇

李哲蕾

摘 要：本文從人體的呼吸系統結構和功能入手來分析大氣污染對人體的危害，闡述了面對日益嚴重的空氣污染和居住環境，我們選擇空氣凈化器的必要性。針對不同人群，詳細分析了我們應該如何選擇適合家庭用的空氣凈化器。面對諸多的空氣凈化處理技術，對各項技術的應用進行了優缺點的對比，提出了研制新型家用空氣凈化器的想法，為今后的空氣凈化器（系統）領域發展和改革提供了良好的建議。

關鍵詞：可吸入顆粒物 空氣凈化過濾 加濕負氧離子

引言

全球生態破壞加劇，人類的生存環境日益惡化，大氣的污染給人類帶來了前所未有的災難。人類的呼吸離不開空氣，可污濁的空氣讓人類無處躲藏，怎樣在這樣的環境中生存，是我們面臨的現實問題。創新科技改變生活，人類智慧啟迪未來，家用空氣凈化器的發明給我們帶來了一場變革，他改變了我們的居室環境，把霧霾隔絕于室外。他帶給我們的更是一種環保的意識，我們只有從自身出發，愛護環境，珍惜自然資源，才能使整個大氣空間變得越來越好。

一、空氣污染對健康的危害

空氣是人類生存的重要外界環境因素之一。由于人類的活動，特別是現代工業的高速發展，向大氣中排放的物質越來越多，污濁的空氣對人類的健康產生了嚴重的影響。據世界衛生組織的統計，世界每年有近1600萬人因呼吸道感染而死亡，長期生活在污染的環境中，人體的神經系統、呼吸系統、免疫系統都會造成危害，導致免疫力下降和相關疾病產生[1]。

空氣中的污染物有很多種，包括一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、臭氧、碳氫化合物、硫氧化物和塵埃顆粒等。微小的塵埃可以附著致病菌和有害金屬，是危害人體健康的罪魁禍首。

人體的呼吸道有一套自己的防御系統，鼻子是防御第一線，人的鼻腔因有較大面積的鼻粘膜，和彎曲復雜的鼻腔通道，可以阻擋95%的10微米以上顆粒物。對于已經進入人體的大顆粒物，氣管內的粘液-纖毛系統可以通過纖毛運動，纖毛向咽喉方向不停地擺動，可將吸入的灰塵、病菌與黏液一起送到咽部，通過咳嗽排到體外。但對于小于2.5μm的顆粒可深達肺泡并沉積，其攜帶的重金屬物質，通過肺泡、小腸吸收作用進入人體循環血液系統，造成血液中毒，未被溶解的顆粒物被細胞所吸收造成細胞破壞，損害血紅蛋白輸送氧的能力，會引起心力衰竭和冠狀動脈硬化等心臟疾病。

二、如何面對日益嚴重的空氣污染

現代工業高速發展，對污染物排放沒有嚴格限制，帶來了今天的嚴重環境污染問題。對于空氣污染的防治，主要有兩個途徑：一是減少污染源，二是空氣清潔和凈化。而在空氣凈化這個層面上，主要分為宏觀和微觀兩個方面，宏觀防治主要是指從大氣層進行空氣污染的治理；而微觀防治主要是從局部區域進行治理，空氣凈化器就屬于微觀防治的范疇。

在生活和工作中，我們大部分時間還是處于一個相對封閉的空間里，面對室外大氣已經被污染的大環境，我們無力改變，但當我們處在室內小環境時，我們是可以利用一些空氣凈化技術來改善室內空氣環境的，讓我們避免受到室外大氣污染對我們的危害。家用室內空氣凈化器可以有效解決室內空氣污染的問題，適用于小空間的空氣凈化、降塵，殺菌和去除空氣中的有害化學物質。

三、空氣凈化技術的誕生與發展

在第二次世界大戰期間，美國為提高飛機導航用的氣浮陀螺儀生產質量，提高軍用電子元器件和零部件的制造可靠性，降低軍用雷達和潛水艇聲吶應用的故障率，美國軍方開始著手研發生產車間的空氣凈化技術，改善生產環境潔凈度。直到50年代初，美國原子能委員會才成功研制了用于送風過濾的裝置，真正意義上的空氣凈化技術才逐漸成形。

1961年美國桑第阿國家實驗室的高級研究人員懷特菲爾特（WillisWhitfield）提出了稱之為層流技術的概念，并應用于實際工程中。同年美國空軍制定并頒發了世界上第一個潔凈技術標準，將潔凈技術推向了成熟應用階段。

七十年代潔凈技術逐步轉向醫療、制藥、食品及生化等行業。除美國外，其它工業先進國家，日本、德國、英國、法國、瑞士、前蘇聯、荷蘭等也紛紛開始大力發展潔凈應用技術。

中國的空氣潔凈技術的發展開始于六十年代初，由中國建筑科學研究院空氣調節研究所率先對高效過濾技術進行研發，標志著我國空氣潔凈技術的正式起步。同時一些電子技術、精密機械和國防工業相關的一些設計院，也在探索、研究此項技術，將空氣潔凈技術帶向了新的高度。空氣凈化技術在我國最早應用在工業、制藥等領域，隨著大氣污染的日益嚴重，居民生活水平的不斷提高，家用室內空氣凈化器的設計和研發也逐漸開始實施。中國的空氣凈化器開始于2003年的“非典”時期，2008年奧運會后，特別是近幾年受嚴重霧霾的影響，產業進入了發展高峰。

四、空氣凈化器的工作原理

空氣凈化器經常使用在家庭、辦公室、工業廠房、醫療等領域，家庭室內空氣凈化目前采用比較多的是自循環空氣凈化器和帶過濾功能的新風凈化系統兩種方式。空氣凈化器是通過對室內的空氣循環，用過濾除塵、殺菌、加濕等方式實現空氣的凈化，空氣凈化器對處于相對封閉的室內空間的凈化效果最為明顯。在室內開啟空氣凈化器，經過一定的自凈時間后，室內有限空間的空氣即可達到室內環境標準的要求，使人感受到清新的空氣。空氣中的污染物及有害物質通過過濾滯留在濾網上，通過定期更換或清新濾網，達到除去空氣中有害顆粒物的目的。

家用新風凈化系統是基于工業廠房凈化技術產生的，新風凈化系統由室內機和室外機構成，能夠對室外空氣進行溫度或溫濕度預處理，將凈化處理后的新鮮空氣送入室內，同時設備能夠將室內污濁空氣排出室外，室內空氣品質較好。新風凈化系統采用設備又可分為全熱交換器和直膨機兩種形式。

五、家用空氣凈化器（系統）常用技術

（一）高效過濾網過濾技術

高效過濾網是由一疊連續前后折疊的亞玻璃纖維膜構成，捕捉0.3μm粒子效率可達到99.99%-99.999%，優質的空氣過濾器（系統）多采用三級過濾的方式，通過定期更換不同級別的濾網來達到除塵的目的[2]。

高效過濾網的優勢是：技術成熟，采用純物理過濾方式，不會形成二次污染；濾網單次凈化效率高，凈化率隨風量、使用時間下降較緩慢；高效HEPA濾網可以對主要病毒體實現攔截。

高效過濾網的缺點是：風阻較大，對風機要求較高，越高級的HEPA濾網，風阻值就越大。后期維護需更換濾網，增加用戶使用成本；在潮濕環境中濾網易滋生霉菌，同時對病毒體不能實現滅活。

（二）靜電除塵技術

靜電除塵技術是通過磁場產生靜電的效果吸附大量灰塵，定期清掃吸附在靜電過濾芯的灰塵達到凈化的作用。

靜電除塵技術的優點：可有效吸附空氣中的微粒污染物（如：花粉、灰塵、香煙味、廚房油煙等）和氣態污染物及濾除空氣中的致病微小生物。高壓靜電能瞬間殺滅灰塵上的細菌、病毒，防止感冒、傳染病等疾病發生。除塵效率高，結構簡單，氣流速度低，低噪音，壓力損失小，能耗低。使用壽命長，不需要更換濾網，后期使用成本低。

靜電除塵技術的缺點：當集成室表面若開始累積微粒時，過濾效果會快速的大幅降低，需要經常保養、清洗。集成板臟污時，會發出噼啪的響聲，容易損壞；此過濾方式會產生臭氧，對人體呼吸器官有刺激性。

（三）活性炭吸附技術

活性炭是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳。活性炭是一種多孔碳，表面積較大，可以用來吸附各種塵埃和有毒氣體分子。

凈化器中應用最多的是活性炭過濾網，與高效過濾網配合使用，凈化效果最好。活性炭過濾網也需要定期更換，活性炭多孔表面吸附滿灰塵和分子后，需要對其進行清掃和再生，成本相對較高。

（四）負氧離子技術

負離子也被稱作“負氧離子”。負離子具有鎮靜、催眠、鎮痛、增食欲、降血壓等功能。雷雨過后，人們感到心情舒暢，就是空氣的負離子增多的緣故。空氣負離子能還原來自大氣的污染物質、氮氧化物、香煙等產生的活性氧（氧自由基）、減少過多活性氧對人體的危害；中和帶正電的空氣飄塵無電荷后沉降，使空氣得到凈化。

負氧離子技術指的是基于空氣負離子發生器的應用，其核心功能是生成負離子，利用負離子本身具有的除塵降塵、滅菌解毒的特性來對室內空氣進行優化。負氧離子空氣凈化器是利用生態負離子生成芯片技術 產生小粒徑、高活性的生態級負離子。

優點：負氧離子凈化器對治療人體的呼吸系統、神經系統、心血管系統、消化系統、代謝系統、免疫系統以及血液系統的疾病有很好的效果。

缺點：負氧離子在空氣中壽命很短，所以需要持續釋放；負離子發生器作用空間小，在制造負離子同時會釋放出微量的臭氧等物質。

（五）電極加濕技術

電極式加濕器的工作原理是利用電擊棒放在水中然后通入電流然后進行加濕的，自來水有一定的電導率，當自來水進入到電機加濕桶的時候，水位自然上升，水位漫過桶里的電機，然后電極就會通過水構成一個電流的回路，再借助水中的離子移動將水加熱，直到沸騰轉化為潔凈的水蒸氣。

電極式加濕器也是通過控制加濕桶里面的水位高度和導電率大小來控制水蒸氣的輸出量的，這樣就達到了空氣加濕的目的，而加濕量的大小就取決于電極罐中的水位高低，也就是電擊棒插入水中的深度，水蒸氣會均勻的分布在空氣中，這樣就達到了對空氣加濕的效果。

優點：電極式加濕器的結構很緊湊，所以它的占用空間很小，而且蒸發出來的水蒸氣品質高。在加濕效果來說，它是等溫加濕，所以加濕效果明顯，還能夠對水蒸氣的出水量進行控制和調節，根據不同的環境可以有不同的加濕效果，在加濕的過程中不會對環境造成污染，有智能的自動排污系統，適用于醫院、手術室、電子廠房、制藥廠、博物館、圖書館、檔案室、計算機房等各種工作場所的潔凈加濕。

缺點：需配套電功率大，能耗較大。需定期更換加濕桶，造成使用成本增加。

現代流行的高端空氣凈化器還集成了納米水離子技術、流光能凈化技術、凈離子凈化技術[3]等等。在原來傳統凈化技術上做了進一步的改進，使得空氣凈化的效果更優。

目前市面上銷售的家用空氣凈化器大多是利用以上一項或幾項技術的合成體，由于過濾器阻力對風機要求較高，基于噪聲的控制，風機不會選配的太大，造成凈化器的體積偏小，實際凈化的空間有限等問題。

需要注意的是如果長時間不開窗通風，隨著人體的消耗，即使有空氣凈化器，也會造成室內空氣品質的下降，室內空氣含氧量降低，二氧化碳及各種廢氣含量增高，人也會感覺困倦、疲乏。人們習慣上把室內CO2濃度作為室內空氣質量主要檢測指標，而忽視了空氣中更重要的含氧量。人的呼吸和大腦活動都需要充足的氧氣維系，單純靠空氣凈化器只能降低和減少特定環境空氣中的有害成分，但它無法增加特定環境的空氣含氧量。只有充足的含氧量，才能滿足人們健康生活的需要。新鮮的空氣直接關系到人的身體健康、生活品質和工作效率。雖然室外空氣污染物較多，霧霾天可吸入顆粒物會超標，可室外空氣的含氧量是比室內封閉空間多，還是應該把經過凈化的室外空氣引入到室內，才能從根本上改善室內空氣環境，長時間在室內活動才不會受到影響。

為了滿足人們日常生活中對環境空氣質量的要求，建議將目前空氣凈化器的形式進行改進，將傳統的空氣凈化器分解成兩個部分，把產生噪音的風機箱單獨設立在室外或封閉的室內陽臺空間，做好隔音層，避免了由于選擇壓頭大的風機而產生的噪音的影響。室外風機箱還可以集成過濾裝置，可以選擇加濕系統，空氣溫度預處理系統或熱回收系統，可以設置室內自循環或采集部分室外空氣進行預處理。室內機與室外機用合金軟管進行連接，室內機部分可集成離子凈化技術、負氧離子技術、活性炭吸附層等功能，室內機可根據需要設置一臺或多臺，與室外機直接相連即可。有條件的家庭可以選擇設置排風系統，這樣可以對室內氣流進行引導，使得居室環境更加舒適。

六、不同人群如何選擇家用空氣凈化器（系統）

1、適合老人使用的空氣凈化器：老年人身體機能下降，代謝功能減弱，往往多種慢性疾病纏身。空氣污染不僅會引起老年人氣管炎，咽喉炎，肺炎等呼吸系統疾病。還會誘發高血壓，心臟病，腦溢血等心老血管疾病。

老年人選擇空氣凈化器應著重考慮設備的噪音，尤其是低頻噪音造成的影響，老年人對室內噪音比較敏感，易受到驚嚇和影響睡眠，長期會造成血壓及身體各機能的異常，因此在選擇空氣凈化器時應考慮其配備阻力小的風機，對噪音有吸收或處理的凈化器，不易選用帶HEPA濾網的凈化器，可考慮選擇靜電除塵結合活性炭濾網的凈化器。也可以選用新型新風凈化系統，帶有風機的室外機放置在室外，將風機噪音隔離在外部空間，室內機只具有過濾功能，室內噪音大大降低。

2、適合兒童使用的空氣凈化器：兒童在呼吸系統上和成年人是有區別的，兒童的呼吸道管腔狹小，表面上的黏膜組織細嫩、脆弱，肌肉不發達，管壁有較豐富的血管和淋巴組織。另外，兒童肺的彈性較差，肺泡數量較少，造成肺的含血量豐富而含氣量相對較少，所以兒童在污濁的空氣環境中易于感染疾病。成人在正常呼吸時，冷空氣通過鼻腔時迅速加溫，并通過鼻氣的過濾，把大部分混雜在空氣中的灰塵和微生物去掉。而有些兒童卻喜歡張口呼吸，這是不衛生的，因為張口呼吸時吸進去的是冷空氣，呼吸道就會受到冷的刺激，并將灰塵和微生物吸入呼吸道，引起喉炎、扁桃體炎和其他呼吸道疾病[4]。預防呼吸道疾病，就是要經常保持室內空氣新鮮，減少室內空氣中的可吸入顆粒物，減少攜帶細菌、病毒的附著物。

兒童群體在選擇室內空氣凈化器時應著重考慮選擇帶有多重過濾系統的凈化器，選擇高級別的HEPA過濾網，針對室內污染顆粒物進行有效的過濾，同時可考慮選擇帶有殺菌功能，給正在發育的兒童創造一個清潔的環境。同時也應該考慮空氣凈化器的安全性，凈化器的出風口盡量設在下部，孩子的手部不能隨意接觸到的位置，采用高級別的強電防控系統，避免兒童觸電的可能。

3、適合孕婦使用的空氣凈化器：懷孕的女性對環境的變化比較敏感，環境溫度不宜過冷或過熱，溫度的變化會直接影響孕婦的血液循環。孕婦呼吸頻率加快，對氧氣需求量增大，需要大量的新鮮的空氣。如果室內存在著各種有害氣體，譬如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等氣體，會讓孕婦感到全身不適，會出現頭暈，出汗，煙干舌燥，胸悶欲吐等癥狀，對胎兒的發育產生不良的影響。

孕婦群體在選用空氣凈化器時要著重考慮能引入凈化室外新風的凈化系統，增加室內含氧量，選擇送風量稍大的凈化器，增加室內換氣次數，并且可選擇帶有負氧離子功能，可以改善室內空氣品質。

4、適合呼吸道疾病患者使用的空氣凈化器：呼吸道疾病有很多種，包括哮喘、支氣管炎、肺結核、慢阻肺、急性肺炎等，呼吸道疾病的多發與空氣濕度較低有著密切的關系，溫暖、干燥的空氣環境易于細菌、病毒的滋生和傳播。當空氣濕度低于20%時，室內可吸入顆粒物增多，就容易使人患上呼吸道疾病；而當空氣濕度達到45%～65%到的時候，病菌的生存環境遭到破壞，不易進行傳播。濕潤的空氣有利于呼吸道患者的康復，對呼吸道粘膜有恢復作用。

呼吸道疾病患者在選擇空氣凈化器時應著重考慮帶有加濕功能的凈化器，可以選擇帶有電極加濕的加濕器，電極加濕器能產生純凈的水蒸氣，無污染，加濕效果好，符合空氣濕度變化曲線，能夠有效改善室內空氣濕度。也可以選擇帶納米水離子技術得空氣凈化器，對室內的空氣進行加濕。

5、適合家庭裝修一族使用的空氣凈化器：隨著人們對室內居住環境美觀性要求提高，家庭室內裝修的材料也逐漸增多，可裝修材料的污染物也隨之增加，裝修采用的涂料、板材、水泥、石材等均會釋放大量的污染物，室內裝修所產生的危害健康物質主要是甲醛，苯以及苯系物質。甲醛已經被世界衛生組織確定為致癌和致畸形物質，長期接觸可引起各種呼吸道疾病以及神經紊亂，白血病，青少年記憶力和智力下降等。

家庭裝修一族選用空氣凈化器應著重選擇帶有去除甲醛、苯等有害物質的空氣凈化器，選擇高質量的空氣濾網，并定期更換，保證良好的效果。應多開窗通風，將室內裝修材料散發的污染物釋放到室外，增加室內空氣換氣次數，稀釋污染物濃度。

七、結論

空氣污染對人體健康傷害極大，不僅危害著我們的呼吸和神經系統，而且損害著我們身體的各種器官，在日常生活中選擇使用空氣凈化器，可以為我們的工作和生活創造一個潔凈的小環境，避免遭受室外污染危害。面對市場上繁多的各種類型、各種功能的空氣凈化器，我們需要了解各種凈化技術產生的作用，了解設備的原理和適用人群，才能讓凈化器發揮最大的作用。當然在日常生活中，我們也應該養成良好的生活習慣，樹立健康管理意識，才能使我們真正遠離疾病的困擾，創造美好的人生。

參考文獻：

[1]馮麗華，蔚鵬. 大氣顆粒物PM2.5及其危害[J]. 前沿科學，2012.1

[2]邢松年. 高效空氣過濾器的檢測方法及實際應用[J]. 醫療衛生裝備，2005.1

[3]陳廣仁，吳曉麗. 2015年中國重大科學、技術和工程進展[N]. 科技導報，2016.3

[4]王少利，郭新彪，張金良.北京市大氣污染對學齡兒童呼吸系統疾病和癥狀的影響[J].環境與健康雜志，2004.1