室内体味控制与公共卫生(第一部分):通风与空气净化方法的叙述性文献综述

《International Journal of Environmental Research and Public Health》:Public Health and Indoor Body Odor Control: Part 1—A Narrative Literature Review of Ventilation and Air Cleaning Approaches

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月04日 来源:International Journal of Environmental Research and Public Health CS8.5

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  室内暴露于人体体味可导致不适、不满及心身效应。有气味的生物排放物可分为挥发性或半挥发性有机化学物质,其在空气中的浓度通常极低。建筑机械通风标准旨在减轻与此类化学物质暴露相关的居住者不满,且人体气味感官评价小组已被用于满意度评估。然而,关于通风和补充性空气净化作

  
室内暴露于人体体味可导致不适、不满及心身效应。有气味的生物排放物可分为挥发性或半挥发性有机化学物质,其在空气中的浓度通常极低。建筑机械通风标准旨在减轻与此类化学物质暴露相关的居住者不满,且人体气味感官评价小组已被用于满意度评估。然而,关于通风和补充性空气净化作为暴露控制措施的有效性,目前的认识似乎仍然有限。研究人员在五个数据库中进行了多学科叙述性文献综述,并采用源–路径–受体(source–path–receiver)概念框架对证据进行评估。该综述重点涵盖了一系列探索性研究及主要在受控实验室环境中开展的系统性研究项目。这些研究分别或组合探讨了全面通风、局部排风(local exhaust ventilation, LEV)及补充性空气净化技术。少数研究探讨了特定气味化学物质的控制,其中部分化学物质似乎可作为身体特定区域的诊断指标。未来应在更广泛的化学物质范围及真实世界环境中开展进一步研究。在此方面,人体气味感官评价小组可与实时化学分析相结合,以通过机械通风和多模式空气净化优化体味控制措施。

论文主体内容总结

1. 引言

室内空气质量(indoor air quality, IAQ)日益成为重要的公共卫生议题。人体在室内空间中的排放物可影响建筑居住者的健康、舒适度、幸福感和满意度。在一项涉及600栋办公楼的研究中,20%的居住者抱怨空气质量,其中至少34%的人关注“他人”及香水气味,39%的人抱怨食物气味。人体气味感知机制复杂,涉及超过400种嗅觉受体和约800个气味受体基因。室内机械通风标准最初基于体味/排放物的控制,并采用人体气味感官评价小组进行评估。体味可分为初级体味(个体特征,如年龄、种族、身体部位)、次级体味(取决于饮食、生活条件等)和三级气味(与香水、肥皂、除臭剂等相关)。“olf”被定义为普通人体散发的气味量,“decipol”为普通人在10 L/s清洁空气通风率下感知到的气味水平。可接受的室内气味控制标准基于进入空间者80%的满意度。体味化学组成多样,可分为挥发性有机化合物(volatile organic compounds, VOCs)和半挥发性有机化合物(semi-volatile organic compounds, SVOCs),部分化合物具有极低的气味阈值。通风是控制体味最常用的策略性措施,并可辅以送风净化或室内空气净化。鉴于供暖、通风和空调(heating, ventilation, and air conditioning, HVAC)系统在建筑中的巨大碳足迹,室内空气循环利用受到更多重视,这可能加剧体味问题。

2. 材料与方法

2.1 文献综述

综述遵循的研究问题为:通风和/或空气净化如何影响室内暴露于体味人群的健康和/或舒适度?空气净化和空气纯化被视为同义词;体味、生物排放物和生物散发物被视为同义词。本综述聚焦于令人不悦的体味,仅报告室内二氧化碳(CO2)水平而无其他评估标准的论文未纳入,因为CO2无气味。综述采用源–路径–受体(source–path–receiver)概念框架:人类为源,另一人类为受体,气味通过空气介质进行传播(排放和暴露)。机械通风选项包括通过天花板安装出风口的全面混合稀释通风、通过地板安装出风口的下送风通风,以及靠近源头的局部排风(LEV)。自然通风包括开窗、开门及被动气流。VOCs和SVOCs的空气净化可集中设置或采用便携式装置。文献检索包括五个步骤:初步检索、相关文献识别、关键文章提取、前后向检索补充、纳入和排除标准应用。

2.1.1 初步检索

采用跨学科方法,检索了PubMed、Scopus、Web of Science、ProQuest工程数据库和ProQuest心理学数据库。简化检索词包括“body odour”“body odor”“body effluent”“ventilation”“air purification”“air purifier”“air cleaner”“air cleaning”。未检索灰色文献。

2.1.2 相关文章识别与提取

初步检索识别出约13,700篇关于人体源排放和受体气味响应/感知的文章。涉及体味空气净化和通风的文章为339篇。去除重复后,318篇文章进行了标题和摘要筛选,253篇被排除,65篇进行全文筛选,最终15篇符合纳入/排除标准并回应研究问题。

2.1.3 补充检索

通过作者、机构/实验室、研究项目或关键期刊进行补充检索,额外识别出7篇相关文章,最终共纳入22篇文章。

2.1.4 PRISMA流程图

根据系统综述和荟萃分析首选报告项目(Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-analyses, PRISMA)流程图展示了文献选择与筛选过程。

3. 结果

综述发现,没有论文涉及传统工业卫生中对移动人员采用泵或徽章进行体味个人暴露采样。没有文章涉及下送风通风或空气幕用于体味控制,也没有论文涉及被动自然通风用于体味控制。证据分为三类:全面通风、局部排风和空气净化。

3.1 通风

3.1.1 室外空气通风——全面稀释通风

Joo等人的研究采用质子转移反应飞行时间质谱(proton transfer reaction time-of-flight mass spectrometry, PTR-ToF-MS)实时监测室内VOC浓度,持续数周并覆盖两个季节,证明输送室外空气可显著降低人体排放和其他室内源的VOC浓度。已知的人体排放物包括醛类(如乙醛、辛醛和壬醛),但未记录感知空气质量。Pei等人总结了主观评估方法,指出VOCs可通过气味强度和/或感官刺激进行评判,是感知室内空气质量(perceived air quality, PAQ)的重要决定因素。通风可改善PAQ,但并非始终存在一致关系;当换气次数低于0.7次/小时时,居住者可能感知不到通风对PAQ的改善效果。Wargocki的综述引用了Yaglou等人的早期工作,指出久坐居住者10 L/s/人的通风率对体味控制较为合适,该结果构成了ASHRAE 62.1等建筑通风标准的基础。Zhang等人的舱室实验研究表明,低至4 L/s/人的通风率可导致进入者出现感官不适和心电图变化,强调采用访客而非居住者评判空气质量的必要性。Persily对ASHRAE 62标准的历史回顾指出,体味控制是该标准的早期考虑因素。Seppanen和Fisk的综述强调,由于体味涉及多种化学物质和化学类别,基于特定污染物设定通风率存在困难。Cone和Shusterman描述了室内气味物质的健康效应,指出气味感知随年龄下降,感官评价小组应反映人群敏感性的广泛分布,每组至少7名评价员。Fanger提出了“olf”和“decipol”单位,采用“人体计量仪”概念,通过实验数据将不满意率与通风率相关联。Berg-Munch等人的实验研究显示,80%满意度对应于8 L/s/人的通风率,参与者为18–30岁,该数据集可能被视为北欧人群特征。

3.1.2 局部排风

Bivolarova等人2017年的研究使用示踪气体模拟坐姿人体模型的腋下和腹股沟生物排放物,在胸部、口部和鼻部测量,数据表明存在“自身体味暴露”变异性。Bivolarova、Melikov等人的研究将LEV应用于床铺场景,采用通风床垫,当使用经酸处理的活性炭纤维(activated carbon fiber, ACF)毯覆盖人体模型时,示踪气体去除效果最大,但该方法不能推广至所有VOCs。Bivolarova、Rezgals等人的研究在模拟单人办公室中使用LEV集成座椅垫,同时改变全面稀释通风率,结果表明LEV在降低室内示踪气体浓度方面比提高全面稀释通风率更为有效。Bivolarova、Rezgals、Melikov等人的研究再次使用LEV集成座椅垫,采用地板至天花板的通风方式,但因其下使用大木板而不能归类为下送风通风,室内空气速度极低(<0.05 m/s),研究探讨了人体自然对流气流与LEV吸力之间的相互作用,在20 °C时的有效性高于26 °C。

3.2 空气净化

Akamatsu等人的实验室研究中,空气净化器采用抗菌酶过滤器去除颗粒物和特殊活性炭去除气体,化学浓度降低超过50%,但感官评价小组的体验与化学测量结果不一致。以20%不满意率为标准,空气净化器的实际洁净空气输送量约为理论最大值的20–48%,但仍将有效洁净空气从1.5 L/s/人提升至4.3–8.2 L/s/人。Amada等人比较了四种便携式空气净化器,挑战源为建筑材料气味和人体气味,同时改变房间通风率(最高10 L/s/人),发现面部暴露与全身暴露的气味感知存在差异,化学测量与感官评价结果不一致,建议在评估空气净化器性能时采用感官评价,且应同时使用气味强度和空气质量可接受性指标。Morawska等人倡导改善IAQ,引用ASHRAE 241中“等效洁净空气”的概念,指出在许多情况下,推荐的14 L/s/人通风率若无补充空气净化难以实现。Olesen等人讨论了空气净化与通风联合使用的利弊,指出仅依赖化学测试的标准(如ASHRAE 145.2 2025)存在不足,PAQ评估可识别空气净化器在生物排放物挑战下实际使空气质量恶化的情况,需开发评估空气净化装置性能的标准测试方法。Sheng、Fang和Ni研究了清洁空气热泵(clean air heat pump, CAHP)作为空气净化器在实地实验室中的应用,感官评价小组由学生居住者组成,其同时也是体味来源,存在嗅觉适应问题;总挥发性有机化合物(total volatile organic compound, TVOC)显著降低,接近室外空气水平,不满意率低至5%,洁净空气提升约五倍,室外空气供给可低至2 L/s/人。Zhang等人的跨学科文献综述系统评估了风机驱动空气净化技术,涵盖等离子体、吸附和催化氧化技术,发现133篇论文中仅少数采用感官评估,绝大多数依赖化学检测的单次通过和衰减法评估,截至2009年6月,没有任何技术可被自信推荐。Kolarik和Wargocki研究了原型光催化空气净化器,该净化器使用紫外线和催化剂板,可归类为多模态空气净化器,但值得注意的是,当该净化器以体味为挑战物时,感官评价小组的不满意率反而增加,建议仅在无人的建筑或工作时间之外使用以减少建筑相关排放。Fang等人研究了硅胶干燥轮作为空气净化器的性能,采用PTR-MS和感官评估,挑战物为人体生物排放物和低浓度纯化学物质,需使用除湿机才能达到可接受的PAQ,这可能是由于水和化学蒸气在硅胶上竞争吸附;干燥轮可将PTR-MS检测到的所有VOC浓度降至接近仪器检测限,并可显著节省能源。

4. 讨论

4.1 总体评论

源–路径–受体概念框架将通风和空气净化视为暴露途径的干预手段。全面通风、局部排风和空气净化可独立或联合使用。局部排风更接近人体源,可能更有效,但文献关注较少。许多近期论文与丹麦、韩国和中国研究者及室内化学人体排放与反应性(Indoor Chemical Human Emissions and Reactivity, ICHEAR)项目相关。受控环境研究倾向于使用学生而非年长者提供人体排放物和感知评价。感官评价小组被认为具有最大相关性,但存在实际限制,包括面部暴露与全身暴露之间的差异。多项论文提及使用空气净化器以减少能耗,但测试方法存在不确定性。体味是室内总气味特征的一个子集,建筑特征、材料、居住者活动、体力活动和个人特征均有贡献。Joo等人的研究表明,人体占用占建筑总VOC排放率的77.8%。体味评估方法包括单个化学物种的直接测量和与标准或限值比较,但目前范围有限。主观评估方面,PAQ方法对室内办公楼存在局限性,化学分析单独使用不足。嗅觉适应问题可通过训练有素的外部气味评价小组克服,但会增加评估成本和复杂性。应关注特殊需求人群,长期流行病学研究仍然缺乏。通风可分为全面稀释通风和局部排风,多个不可预测但低水平的排放源通常采用稀释通风,单个可预测但高水平的排放源最适合局部排风。空气净化是通风在能源效率和气味去除有效性方面的重要补充,但空气净化器一般不去除二氧化碳,高占用率和空气再循环条件下二氧化碳不再是室内空气质量的良好指标。空气净化器的挑战在于将气味降至可接受水平并长期维持性能,吸附剂饱和时可能发生脱附。气候变化相关事件和HVAC系统能源成本促使更重视空气净化,但减少室外空气需有可接受的最低限值。澳大利亚标准1668.2-2024附录D中,将最低室外供气率降至2.5 L/s/人要求空气净化器采用透明、可重复且公开的测试方法,且不得引入新的或二次空气污染物。

4.2 体味控制

4.2.1 仅通过通风控制

室外空气稀释是解决体味问题的简单方式,但存在显著的温控能源代价,不当的气流方向可能增加居住者暴露,高气流可造成热不适和送风管道噪声。源头局部排风比全面通风更节能,但复杂气流模式可改变局部排放。没有论文描述下送风通风用于体味控制。通风率的设定应考虑气味类型和强度,应关注低气味和感官阈值的特定污染物。Zhang等人的实验室研究是唯一评估认知表现和生理响应的研究,在4 L/s/人通风率下观察到主观感官不适和生理变化,但未对认知表现或健康症状产生负面影响,且未监测特定体味化学物质。局部排风用于体味控制的研究非常有限,四项研究中有三项使用示踪气体(一氧化二氮、二氧化碳和氨)作为体味化学物质的替代物,模拟环境包括医院病床、办公室座椅、电影院和公共交通,对静止人员的有效性令人期待。

4.2.2 通过空气净化控制

空气净化效率以洁净空气输送率(clean air delivery rate, CADR)表示,可能具有化合物特异性,并随温度、流量等因素变化。体味VOCs和SVOCs的空气净化通常仅考虑气相/蒸气相,但这些物质原则上可吸附于空气颗粒物上并被机械颗粒过滤器捕获,包括高效微粒空气(high efficiency particulate air, HEPA)过滤器。尚未见关于SVOCs在颗粒过滤器上捕获的发表研究。若暂时捕获,VOCs和SVOCs可重新释放到占用空间。典型HVAC颗粒过滤器在体味净化方面效率较低。Zhang等人的专家综述发现,某些空气净化器无效,某些产生有害副产物,没有一种能有效去除所有空气污染物。活性炭等基质上的化学吸附被认为最有效。Amada等人测试的四种便携式净化器中,两种基于活性炭,两种分别基于离子产生和紫外线/臭氧,后两者被视为加成技术。光催化空气净化器在建筑材料气味挑战下改善了PAQ,但在人体生物排放物挑战下反而恶化。多模态空气净化技术可能比单模式技术更有效,因为其可同时捕获颗粒物和VOCs及SVOCs。

4.2.3 通过通风和空气净化联合控制

在机械通风建筑中,空气在送入占用空间前经过一定程度净化,但直到较近时期,这通常仅限于颗粒过滤而非气味控制。Bivolarova等人的座椅集成LEV实验室研究使用1次/小时的室外空气换气率,发现LEV可用于降低典型背景通风率。Fang等人发现干燥轮可降低典型背景通风率。Kolarik和Wargocki将原型(添加剂型)空气净化器与正常办公通风联合使用。

4.3 趋势与知识空白

快速、特异和灵敏的化学检测已取得进展,可实现近实时评估,如PTR-ToF-MS。然而,关于最具气味的生物排放物和身体区域气味(如脚臭和腋臭化学物质)仍存在知识空白。Natsch等人提出反式-3-甲基-2-己烯酸(trans-3-methyl-2-hexenoic acid, 3MHA)和3-羟基-3-甲基己酸(3-hydroxy-3-methylhexanoic acid, HMHA)可作为腋臭的指标化学物质。下送风通风等定向通风用于体味控制的研究也欠发达,可能原因包括人体运动引起的空气混合、对热分层的依赖或研究难度。其他知识空白包括对体味超敏人群的比例、气味混合物的感知以及面部与全身PAQ差异的原因。真实环境中的长期研究相对较少。

4.4 优势与不足

本综述的优势包括:将通风和空气净化视为互补的暴露减少方法;基于暴露路径干预方式(全面通风、局部排风、室内空气净化)对体味控制的最新证据进行总结和分类;范围不限于特定建筑类型;源–路径–受体框架具有普遍适用性。局限性包括:范围不包括个人防护设备的空气净化;不能视为系统综述,但采用了系统化的检索策略;遵循源–路径–受体的公认叙述,可实现基于风险控制目的的合理证据分类。体味控制的适用范围存在细微差别:在老年/残障护理等场景中,体味强度和化学特征更明显,腹股沟气味可能更显著,空气净化和局部排风可能是重要的控制措施;在电影院和董事会会议室等对体味容忍度低且占用率高的场景也适用;是否适用于体育锻炼设施取决于引入大量未调节室外空气的可行性。

5. 结论

清洁无味的室内空气是日益增长的公众期望。气味控制不仅仅是提供舒适性,因为恶臭可引发部分建筑居住者的不良反应。关于通风和空气净化对体味控制有效性的文献质量参差不齐,大部分工作是在受控环境中完成的。提供大量室外空气涉及能源成本,且对最气味的体味化学物质可能不完全有效。建议在真实世界环境中进一步开展通风与空气净化联合研究,并利用感官评价小组和实时化学监测。某些多模态空气净化器用于气味控制似乎前景广阔,但需在更广泛的刺激性化学物质范围内开展进一步工作。超越感官评价小组的长期流行病学研究可进一步强化体味控制干预措施的证据基础。
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