王志盟,呂 陽(yáng)*,趙桐可,梁婧怡,周雨薇,陳 濱,吉野博

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室內(nèi)環(huán)境與高齡者血壓的關(guān)聯(lián)性——以大連市供暖季為例

王志盟1,呂 陽(yáng)1*,趙桐可2,梁婧怡1,周雨薇1,陳 濱1,吉野博3

(1.大連理工大學(xué)土木工程學(xué)院,遼寧 大連 116024；2.斯坦福大學(xué)土木與環(huán)境工程系,加利福尼亞州 舊金山 CA 94305；3.日本東北大學(xué)建筑與建筑科學(xué)系,宮城 仙臺(tái) 980-857777)

對(duì)中國(guó)大連市供暖季住宅室內(nèi)環(huán)境與高齡者血壓的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了調(diào)查研究,具體包括住宅熱濕環(huán)境(溫度、相對(duì)濕度)、化學(xué)污染(CO2、CO、甲醛和TVOC)、物理污染(PM2.5)和生物污染(附著真菌)與高齡者血壓的關(guān)聯(lián)性.研究表明,城市和農(nóng)村住宅供熱方式不同是導(dǎo)致住宅室內(nèi)熱環(huán)境舒適度差異的主要原因.在大連農(nóng)村, 處于室外的廁所與室內(nèi)形成的大溫差使得農(nóng)村高齡者患心血管疾病的誘發(fā)風(fēng)險(xiǎn)比城市更高.城市高齡者的平均血壓比農(nóng)村低且波動(dòng)小.城市住宅室內(nèi)溫濕度與血壓均存在關(guān)聯(lián)(<0.01),農(nóng)村室內(nèi)溫濕度對(duì)血壓的影響程度不如城市明顯.另外,室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)并未發(fā)現(xiàn)與血壓存在顯著關(guān)聯(lián).

大連市；供暖季；室內(nèi)環(huán)境；高齡者；心血管疾病

中國(guó)正面臨著日益嚴(yán)重的老齡化問題[1-3].截止2017年,中國(guó)65歲以上的高齡者已占總?cè)丝诘?0%以上[4].高齡者的健康更不容忽視,根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)對(duì)全球疾病的調(diào)查,心血管疾病(CVD)已成為高齡者死亡的主要原因.如已有研究表明,患有CVD的高齡者人群在冬季有著很高的發(fā)病率和死亡率[5-7],CVD已成為研究冬季居住環(huán)境對(duì)高齡者健康影響的重要健康指標(biāo).根據(jù)WHO對(duì)全球疾病負(fù)擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)告,缺血性心臟病和腦中風(fēng)受到環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響分別達(dá)到35%和42%[8],已有研究表明室內(nèi)環(huán)境對(duì)缺血性心臟病和腦中風(fēng)的影響風(fēng)險(xiǎn)分別達(dá)到了18%和26%[8],室內(nèi)環(huán)境對(duì)CVD的風(fēng)險(xiǎn)影響不容忽略.20世紀(jì)80年代到90年代,吉野博等學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)冬季室內(nèi)的供暖環(huán)境與高齡者腦卒中存在關(guān)聯(lián)[9-10].2014~2015年,Saeki等[11-12]表示寒冷會(huì)引起血壓的升高,而供熱會(huì)改善這種情況.王媛等[13]發(fā)現(xiàn)高齡者心血管疾病與空氣污染存在關(guān)聯(lián),這些研究普遍認(rèn)為室內(nèi)環(huán)境及其變化與CVD相關(guān).

現(xiàn)代人每天在室內(nèi)度過的時(shí)間超過 80%[14],特別是對(duì)于高齡者,處于室內(nèi)的時(shí)間相對(duì)于其他人群更長(zhǎng),高齡者身體狀況下降也更容易受到室內(nèi)環(huán)境暴露的威脅.在中國(guó),更多的老人愿意住在自己的家中[15].然而,由于中國(guó)不均衡的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,高齡者的住宅在城市和農(nóng)村有所不同,表現(xiàn)在采暖方式、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)環(huán)境等方面.在中國(guó)東北地區(qū),農(nóng)村住宅由于設(shè)計(jì)和施工水平相對(duì)較低,建筑氣密性和保溫性能較差[16],而城市住宅由于裝修等原因更易造成室內(nèi)空氣污染[17].另外,中國(guó)東北地區(qū)城市采暖方式主要是通過市政管網(wǎng)的集中供熱,而農(nóng)村主要是以“炕”為主的采暖方式[18].“炕”是靠燃燒產(chǎn)生的熱煙氣加熱炕板為室內(nèi)供熱[19],被加熱的炕板表面的溫度有明顯的時(shí)間變化[20],這導(dǎo)致農(nóng)村室內(nèi)的供熱效果與城市住宅存在差異,不同的供暖方式可能對(duì)高齡者的CVD帶來不同的影響.

血壓作為CVD的重要參數(shù),本研究對(duì)供暖季中國(guó)東北地區(qū)大連市(東經(jīng)121°38’,北緯38°55’)城市與農(nóng)村居住室內(nèi)環(huán)境與高齡者血壓關(guān)聯(lián)性進(jìn)行研究.通過對(duì)室內(nèi)熱濕環(huán)境(溫度、相對(duì)濕度),化學(xué)污染參數(shù)(CO2、CO、甲醛、TVOC),物理污染參數(shù)(PM2.5),生物污染參數(shù)(真菌微生物)和心血管疾病參數(shù)(血壓)的關(guān)聯(lián)性分析,闡述供暖季中國(guó)東北地區(qū)城市與農(nóng)村住宅室內(nèi)環(huán)境的差異對(duì)高齡者心血管疾病的影響,為改善中國(guó)東北地區(qū)高齡者居住環(huán)境提供支持.

1 研究方法

1.1 樣本選擇

本研究于2017年11月對(duì)中國(guó)東北地區(qū)大連市城市和農(nóng)村各50戶住宅進(jìn)行了問卷調(diào)查,調(diào)查對(duì)象均為大連長(zhǎng)期居住的高齡者.問卷內(nèi)容涉及住宅基本信息、室內(nèi)供暖情況以及高齡者的生活習(xí)慣、飲食、遺傳、健康等個(gè)人情況.調(diào)查的城市高齡者年齡范圍為(72.94±0.97)歲,農(nóng)村高齡者年齡范圍為(72.40±0.87)歲.根據(jù)問卷調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行實(shí)測(cè)調(diào)查,基于住宅情況和供熱情況,以及性別、年齡等狀況,選取城市和農(nóng)村各具有代表性的5戶高齡者居住住宅,這10戶住宅中有16位高齡者居住,具體信息如表1所示.如圖1所示,城市地區(qū)的住戶在大連市內(nèi)較為分散,且距離海岸線不遠(yuǎn),可以很好地反映大連市作為沿海城市的城市地區(qū)情況.農(nóng)村地區(qū)的住戶為傳統(tǒng)的東北平房且沿海的農(nóng)村住宅.城市地區(qū)實(shí)測(cè)時(shí)間為2017年11月26日~2017年12月4日,農(nóng)村地區(qū)實(shí)測(cè)時(shí)間為2017年12月6日~2017年12月14日.

1.2 實(shí)測(cè)方法

實(shí)測(cè)內(nèi)容包括住宅環(huán)境實(shí)測(cè)和高齡者生理參數(shù)實(shí)測(cè),其中住宅環(huán)境實(shí)測(cè)分為室內(nèi)熱濕環(huán)境(溫度、相對(duì)濕度)和室內(nèi)空氣質(zhì)量,室內(nèi)空氣質(zhì)量包括化學(xué)污染(CO2、CO、甲醛和TVOC)、物理污染(PM2.5)和生物污染(附著真菌),生理參數(shù)為高齡者的血壓.

圖1 實(shí)測(cè)住宅地理位置及實(shí)測(cè)時(shí)間

除了各個(gè)房間溫濕度、CO2進(jìn)行了一周的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外,CO、甲醛、VOCs、PM2.5和附著真菌僅在入戶當(dāng)天進(jìn)行采樣.其中溫濕度和CO2采用TR- 76Ui(日本T&D Corp.)監(jiān)測(cè),分別放置于客廳、臥室和衛(wèi)生間3處,室外溫濕度采用TR-72Ui(日本T&D Corp.)監(jiān)測(cè),設(shè)備均距離地板1.1m[21],每5min記錄一次,監(jiān)測(cè)時(shí)間為一周.由于實(shí)測(cè)農(nóng)村的廁所全部處于室外,因此農(nóng)村廁所的溫濕度測(cè)點(diǎn)與室外測(cè)點(diǎn)為同一個(gè).CO、甲醛、TVOC、PM2.5的室內(nèi)采樣點(diǎn)是高齡者主要活動(dòng)的房間,城市室內(nèi)采樣點(diǎn)選擇客廳,農(nóng)村室內(nèi)采樣點(diǎn)在臥室.CO采用檢知管(日本GASTEC Corp.)采樣,用MP-Σ300空氣泵(日本SIBATA Corp.)和DNPH甲醛吸附管(日本SIBATA Corp.)采集室內(nèi)空氣中的甲醛,抽氣流量為1L/min,抽氣30min;采用MP-Σ300空氣泵(日本SIBATA Corp.)和TenaxVOC吸附管(日本SIBATA Corp.)采集住宅室內(nèi)空氣中的VOC,抽氣流量為0.3L/min,抽氣30min,之后采用液相色譜法[22]分析其組成.PM2.5采用TSI AM520(美國(guó)TSI Corp.)檢測(cè),共采樣10次,每次采樣為3min,取平均濃度.附著真菌采用粘性貼紙(美國(guó)3M Corp.)分別對(duì)客廳的中央、角落和臥室床腳進(jìn)行取樣,然后將取得的真菌樣本于25℃環(huán)境中培養(yǎng)基表面培養(yǎng)5d,最后計(jì)算附著真菌的濃度(cfu/cm2)[23].另外,通過UA- 767PC血壓計(jì)(日本A&D Medical Corp.),分別對(duì)高齡者起床后和睡覺前的血壓進(jìn)行測(cè)量,并連續(xù)記錄一周的數(shù)據(jù).

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

城市與農(nóng)村之間的數(shù)據(jù)對(duì)比采用檢驗(yàn),探究?jī)烧咧g是否具有明顯的差異性.環(huán)境數(shù)據(jù)與健康數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性采用Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析.

表1 實(shí)測(cè)住宅及高齡者信息

2 實(shí)測(cè)結(jié)果

2.1 熱濕環(huán)境實(shí)測(cè)結(jié)果

如圖2(a)所示,在實(shí)測(cè)期間,城市地區(qū)客廳平均溫度為21.61℃,臥室平均溫度為22.47℃,廁所平均溫度為21.48℃,室外平均溫度為3.26℃;農(nóng)村地區(qū)客廳的平均溫度為10.36℃,臥室平均溫度為14.07℃,廁所平均溫度為-0.49℃.如表2所示,城市室內(nèi)溫度顯著高于農(nóng)村(<0.001).根據(jù)《中華人民共和國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)冬季室內(nèi)供暖的溫度標(biāo)準(zhǔn)16~24℃[24],城市地區(qū)室內(nèi)平均溫度基本符合要求,但室內(nèi)外溫差較大,最大平均溫差達(dá)到了近22℃.農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)客廳和臥室平均溫度均達(dá)不到16℃,由于廁所處于室外,平均溫度已經(jīng)達(dá)到了零度以下.

圖3 城市與農(nóng)村住宅室內(nèi)CO2濃度

Fig.3 Indoor CO2 concentrations in urban and rural dwellings

表2 城市與農(nóng)村實(shí)測(cè)參數(shù)的組間差異分析

如圖2(b)所示,城市住宅客廳平均相對(duì)濕度為44.04%,臥室平均相對(duì)濕度為45.23%,廁所平均相對(duì)濕度為49.41%,室外平均相對(duì)濕度為37.86%;農(nóng)村住宅客廳平均相對(duì)濕度為53.32%,臥室平均相對(duì)濕度為46.91%,廁所或室外平均相對(duì)濕度為50.66%.由表2所示,城市室內(nèi)相對(duì)濕度顯著高于農(nóng)村(<0.001).《中華人民共和國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)對(duì)冬季室內(nèi)供暖的相對(duì)濕度標(biāo)準(zhǔn)為30%~60%[24],城市住宅室內(nèi)平均相對(duì)濕度基本符合要求,僅有DT04的廁所相對(duì)濕度過高,超過了60%.農(nóng)村住宅室內(nèi)平均相對(duì)濕度相比于城市波動(dòng)更大,農(nóng)村各個(gè)住宅之間的差異性很明顯,DT06的平均室內(nèi)相對(duì)濕度超過60%,而DT07的平均室內(nèi)相對(duì)濕度低于30%.總體來說,城市室內(nèi)的相對(duì)濕度較農(nóng)村穩(wěn)定.

2.2 化學(xué)污染實(shí)測(cè)結(jié)果

2.2.1 CO2實(shí)測(cè)結(jié)果 如圖3所示,在實(shí)測(cè)期間,城市地區(qū)客廳平均CO2濃度為1060.19×10-6,臥室平均濃度為1187.56×10-6,廁所平均濃度為1138.32×10-6;農(nóng)村地區(qū)客廳平均CO2濃度為606.56×10-6,臥室平均CO2濃度為1008.51×10-6.表2所示,城市室內(nèi)CO2濃度顯著高于農(nóng)村(<0.001).《中華人民共和國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)對(duì)室內(nèi)CO2濃度日平均值標(biāo)準(zhǔn)值為1000×10-6[24],可見城市室內(nèi)房間CO2濃度均偏高,農(nóng)村僅有臥室CO2濃度偏高,而農(nóng)村地區(qū)客廳CO2濃度符合標(biāo)準(zhǔn),這是因?yàn)檗r(nóng)村高齡者冬季主要在臥室活動(dòng)[25],這與前期問卷調(diào)查的結(jié)果一致.另外,無論城市還是農(nóng)村,臥室的平均CO2濃度普遍要高于客廳濃度.

2.2.2 CO實(shí)測(cè)結(jié)果 如圖4所示,在實(shí)測(cè)期間,城市室內(nèi)平均CO濃度為3.48×10-6,室外為0.12×10-6;農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)平均CO濃度為5.64×10-6,室外為0.68×10-6.如表2所示,城市與農(nóng)村室內(nèi)CO濃度差異不顯著(>0.05).實(shí)測(cè)結(jié)果顯示DT03、DT06和DT08的室內(nèi)CO濃度超過了《中華人民共和國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)限值8×10-6(即10mg/m3)[24],可以確定這3戶室內(nèi)存在CO污染源.對(duì)城市住宅DT03的客廳進(jìn)行24h的CO濃度監(jiān)測(cè),結(jié)果如圖5所示,在做早餐和做午餐的時(shí)間段,室內(nèi)CO濃度有明顯的增加.由于DT03住宅屬于高檔住宅區(qū),圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性較好,從午餐時(shí)間到次日早餐開始的時(shí)間段內(nèi),CO濃度自然下降速度很慢,為2.18×10-6/h,相對(duì)于峰值濃度達(dá)到45×10-6的室內(nèi)來說,DT03的室內(nèi)CO污染長(zhǎng)期處于較嚴(yán)重的境地.而農(nóng)村的CO污染比城市嚴(yán)重,DT06的供熱熱源為煤爐而且煤爐處于臥室,煤爐燃燒的熱空氣進(jìn)入“炕”中,為臥室中的人員供暖.由于煤爐直接在臥室燃燒,直接導(dǎo)致了DT06的平均CO濃度達(dá)到了11.5×10-6,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了《中華人民共和國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)的標(biāo)準(zhǔn)值8×10-6(即10mg/m3). DT08是在午飯后進(jìn)行的實(shí)測(cè),此時(shí)廚房因固體燃料燃燒產(chǎn)生的CO已經(jīng)擴(kuò)散到臥室區(qū)域,造成DT08的CO值達(dá)到9.9×10-6,這是可能是DT08室內(nèi)CO超標(biāo)的主要原因.

圖4 城市與農(nóng)村住宅室內(nèi)CO濃度

2.2.3 甲醛實(shí)測(cè)結(jié)果 關(guān)于甲醛濃度的實(shí)測(cè)結(jié)果如圖6(a)所示.城市室內(nèi)甲醛平均濃度為29.6μg/m3,農(nóng)村室內(nèi)甲醛平均濃度為5.1μg/m3.由表2所示,城市室內(nèi)甲醛濃度顯著高于農(nóng)村(<0.01).城市與農(nóng)村地區(qū)的甲醛濃度均未超出《中華人民共和國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)100mg/m3的限值[24],但城市地區(qū)室內(nèi)甲醛濃度要高于農(nóng)村地區(qū),且兩者均高于室外.

圖5 城市住宅DT03的CO濃度時(shí)平均值

2.2.4 TVOC實(shí)測(cè)結(jié)果 關(guān)于TVOC濃度的實(shí)測(cè)結(jié)果如圖6(b)所示.城市室內(nèi)TVOC平均濃度為403.6μg/m3,農(nóng)村室內(nèi)TVOC平均濃度為180.4μg/m3.城市與農(nóng)村地區(qū)的TVOC濃度均未超出《中華人民共和國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002) 600mg/m3的限值[24],但如表2所示,城市室內(nèi)TVOC濃度顯著高于農(nóng)村(<0.05),且兩者均高于室外.

進(jìn)一步分析TVOC中主要的揮發(fā)性有機(jī)物(VOC),結(jié)果如圖7所示,城市室內(nèi)VOC污染比農(nóng)村要更嚴(yán)重.與室外VOC各組分濃度相比,室內(nèi)VOC各組分濃度均較高.已有研究表明,甲苯和二甲苯會(huì)通過加劇老年人的氧化應(yīng)激對(duì)肺功能產(chǎn)生不利影響[26],但是在實(shí)測(cè)的住戶中,甲苯和二甲苯的室內(nèi)濃度實(shí)測(cè)范圍分別為4.7~36.9mg/m3(平均值為14.0mg/m3)和2.3~15.0mg/m3(平均值為7.8mg/ m3),均遠(yuǎn)小于《中華人民共和國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)規(guī)定的限值200mg/m3[24].對(duì)于DT03中對(duì)二氯苯以及乙醛濃度在實(shí)測(cè)結(jié)果中所占比例較大,室內(nèi)對(duì)二氯苯和乙醛濃度分別達(dá)到了103.2,115.7mg/m3,遠(yuǎn)超其他住戶.右旋檸檬稀在DT03、DT04、DT05、DT06和DT10的VOC中所占比例較大,該化學(xué)物質(zhì)主要用于合成空氣清新劑、香燭等生活用品,在生活中被廣泛應(yīng)用,但在《中華人民共和國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)中并沒有標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)對(duì)此引起關(guān)注.

圖7 實(shí)測(cè)TVOC中主要的VOC組分

2.3 物理污染(PM2.5)實(shí)測(cè)結(jié)果

如圖8所示,實(shí)測(cè)結(jié)果顯示城市室內(nèi)平均PM2.5濃度為50.3μg/m3,室外平均濃度為17.7μg/m3;農(nóng)村室內(nèi)平均PM2.5濃度為140.3μg/m3,室外平均濃度為124.2μg/m3.如表2所示,農(nóng)村室內(nèi)PM2.5濃度顯著高于城市(<0.05).農(nóng)村的PM2.5濃度室內(nèi)外全部超出中華人民共和國(guó)《建筑通風(fēng)效果測(cè)試與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 309-2013)規(guī)定的75mg/m3的限值[27],城市室內(nèi)平均PM2.5濃度未超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),而農(nóng)村則不然.城市住宅PM2.5的平均I/O(即室內(nèi)平均濃度與室外平均濃度的比值)比為2.84,其中DT01~DT04的PM2.5平均I/O比為1.43,DT05的PM2.5平均I/O比為6.79.農(nóng)村住宅PM2.5平均I/O比為1.13.大連市城市與農(nóng)村住宅的I/O比均大于1,室內(nèi)PM2.5均存在室內(nèi)污染源.

圖8 室內(nèi)外物理(PM2.5)污染物濃度

圖9 城市與農(nóng)村住宅室內(nèi)生物(附著真菌)污染物濃度

Fig.9 Indoor biological pollutants (adherent fungi) in urban and rural dwellings

圖10 城市和農(nóng)村地區(qū)高齡者早晚血壓值

2.4 生物污染(附著真菌)實(shí)測(cè)結(jié)果

關(guān)于室內(nèi)附著真菌濃度的實(shí)測(cè)分析結(jié)果如圖9所示.實(shí)測(cè)取點(diǎn)位置為客廳中央和角落、臥室床腳,青霉菌是客廳中主要的附著真菌.城市客廳附著真菌平均濃度為6.5cfu/cm2,臥室為4.7cfu/cm2.農(nóng)村客廳附著真菌平均濃度為3.4cfu/cm2,臥室為9.8cfu/cm2.如表2所示,城市與農(nóng)村室內(nèi)附著真菌濃度差異不顯著(>0.05).青霉菌在DT04的客廳濃度較高,枝孢菌在DT01和DT08的臥室濃度較高.在《中華人民共和國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)中并沒有附著真菌的標(biāo)準(zhǔn)值,對(duì)此應(yīng)引起重視.

2.5 高齡者生理參數(shù)實(shí)測(cè)結(jié)果

關(guān)于高齡者血壓的實(shí)測(cè)結(jié)果如圖10所示,血壓均在脈搏為55~60次/min左右時(shí)測(cè)得.血壓包括收縮壓(SBP)和舒張壓(DBP),SBP標(biāo)準(zhǔn)值為130mmHg的,DBP標(biāo)準(zhǔn)值為80mmHg[28],也即標(biāo)準(zhǔn)值為130/80mmHg(SBP/DBP).城市地區(qū)高齡者起床時(shí)平均血壓值為140.9/78.4mmHg,睡覺前平均血壓值為134.9/73.2mmHg;農(nóng)村地區(qū)起床時(shí)平均血壓值為147.0/83.1mmHg,睡覺前平均血壓值為136.2/ 78.1mmHg.城市與農(nóng)村高齡者的平均SBP均超過130mmHg,城市高齡者的DBP均小于80mmHg,農(nóng)村高齡者睡前平均DBP小于80mmHg,但是起床時(shí)平均DBP大于80mmHg.城市與農(nóng)村的組間差異如表2所示,除了城市與農(nóng)村的高齡者睡覺前的SBP無顯著差異(>0.05),起床時(shí)的SBP和DBP以及睡覺前的舒張壓均表現(xiàn)為農(nóng)村顯著高于城市(<0.05).總體來說,起床時(shí)間的平均血壓比睡覺前要高,無論是在起床時(shí)還是睡覺前,城市地區(qū)的平均SBP和DBP均比農(nóng)村低.另外,城市高齡者的DBP相對(duì)于農(nóng)村來說,更加穩(wěn)定.

圖11 實(shí)測(cè)住宅供熱形式及布局

3 討論

3.1 室內(nèi)熱濕環(huán)境與高齡者心血管疾病的關(guān)聯(lián)性

本研究中大連市供熱季城市與農(nóng)村的室內(nèi)熱濕環(huán)境差異與供熱方式和房間布局是密不可分的,如圖11所示.城市住宅室內(nèi)溫度波動(dòng)不大,熱濕環(huán)境較穩(wěn)定,臥室客廳溫度差異不大.城市住宅DT01、DT02、DT04和DT05均為集中供熱,DT03為小區(qū)獨(dú)立供熱,其供熱末端均為散熱器,受到市政或小區(qū)的集中調(diào)控,如圖2(a)所示,城市住宅房間的溫度較穩(wěn)定,波動(dòng)較小.DT02的廁所處于建筑內(nèi)區(qū),為了保持廁所的通風(fēng),廁所南向窗戶和廚房南向窗戶經(jīng)常開啟,與外界換氣,DT02廁所的溫度波動(dòng)范圍較大,但由于處于建筑內(nèi)區(qū),與外界接觸時(shí)有廚房作為緩沖區(qū),因此廁所溫度并未達(dá)到很低的程度.城市地區(qū)DT03的客廳溫度波動(dòng)也比較大,一方面是因?yàn)樾^(qū)獨(dú)立供熱不如集中供熱穩(wěn)定,另一方面是因?yàn)镈T03的客廳面積約占總住宅面積的1/2,只有一個(gè)散熱器對(duì)客廳供熱,造成客廳溫度波動(dòng)較大.

農(nóng)村住宅室內(nèi)溫度波動(dòng)較大,僅臥室存在供暖設(shè)備,臥室與客廳溫差較明顯.農(nóng)村地區(qū)DT06供熱形式為“炕”,DT07~10的供熱形式均為“炕+暖氣片”,如圖11所示.DT06通過臥室的煤爐取暖,煤爐燃燒的熱空氣進(jìn)入“炕”中,為臥室中的人員供暖. DT07~10的煤爐均置于廚房的“土灶”旁,煤爐燃燒產(chǎn)生熱空氣排到“炕”下,對(duì)“炕”進(jìn)行加熱,煤爐加熱與臥室的散熱器相連接的水管,通過散熱器對(duì)臥室供暖.“土灶”在烹飪時(shí)也會(huì)向“炕”中排放熱氣以對(duì)臥室供熱.如圖2(a)所示,農(nóng)村DT07的臥室溫度基本達(dá)到16~24℃,供熱效果較好,這是因?yàn)樵撟≌蛷d面積小,且與臥室相連的隔斷門時(shí)常打開,使得DT07的客廳溫度相對(duì)于農(nóng)村其他住宅客廳溫度要高.另外,DT07的西側(cè)墻壁為內(nèi)墻(西側(cè)為老人子女的住所,房屋相連在一起),也對(duì)客廳溫度起到了保溫的作用.DT10的煤爐數(shù)量與農(nóng)村其他住宅一樣,但是其加熱的熱水需對(duì)兩間臥室進(jìn)行供熱,導(dǎo)致高齡者居住的臥室溫度常常達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),比其他農(nóng)村住宅臥室溫度低.

根據(jù)ASHRAE 55-2013[21]標(biāo)準(zhǔn),在圖12中虛線框劃定了熱舒適范圍,其代謝率控制在1.0~1.3met,衣服熱阻控制在0.5~1.0clo.如圖12所示,大部分城市房間均達(dá)到熱舒適要求,而所有實(shí)測(cè)的農(nóng)村住宅房間均不滿足熱舒適性要求,總體來說,城市室內(nèi)空氣熱舒適性要優(yōu)于農(nóng)村.可見,中國(guó)東北地區(qū)農(nóng)村特殊的供暖形式——“炕”,其營(yíng)造的室內(nèi)熱濕環(huán)境未達(dá)到熱舒適要求.已有研究表明,大溫差變化會(huì)引起心血管疾病[29],對(duì)于農(nóng)村高齡者來說,如圖12(b)所示農(nóng)村的廁所在室外,室外與臥室溫差達(dá)到14~15℃,高齡者如果往返于廁所與臥室,會(huì)經(jīng)歷大溫差環(huán)境變化,加大心血管疾病的患病風(fēng)險(xiǎn).

表3 城市與農(nóng)村住宅室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)與血壓參數(shù)的關(guān)聯(lián)性

注:*<0.05,**<0.01,***<0.001.

為了分析熱濕環(huán)境參數(shù)與高齡者血壓之間的相關(guān)性,將高齡者測(cè)量血壓時(shí)的1h內(nèi)的溫濕度與血壓進(jìn)行相關(guān)分析,同時(shí)將這1h內(nèi)溫濕度的波動(dòng)值(即1h內(nèi)的溫濕度極差)與血壓進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果如表3所示.在城市住宅中,SBP與溫度存在中等程度的負(fù)相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)為-0.551);DBP與溫度存在弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)為-0.352);溫度波動(dòng)與SBP和DBP均存在弱的正相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為0.333和0.291);相對(duì)濕度與SBP和DBP均存在弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為-0.357和-0.391);相對(duì)濕度的波動(dòng)與SBP和DBP均存在弱的正相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為0.299和0.337).在農(nóng)村住宅中,溫度與SBP存在弱的負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為-0.254);相對(duì)濕度與SBP存在中等程度的負(fù)相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為-0.466),與DBP存在弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為-0.262).綜上所述,城市住宅室內(nèi)溫濕度與血壓均存在關(guān)聯(lián),農(nóng)村室內(nèi)溫濕度對(duì)血壓的影響程度不如城市明顯.

3.2 室內(nèi)空氣質(zhì)量與高齡者心血管疾病的關(guān)聯(lián)性

住宅室內(nèi)空氣質(zhì)量包括化學(xué)污染(CO2、CO、甲醛和TVOC)、物理污染(PM2.5)以及生物污染(附著真菌).

在化學(xué)污染方面,城市住宅中CO2、甲醛和TVOC污染均比農(nóng)村嚴(yán)重,而CO污染農(nóng)村嚴(yán)重.如圖3所示,城市住宅DT01、DT02、DT04和DT05的每個(gè)房間中的CO2差異不大,反映了城市高齡者在室內(nèi)活動(dòng)區(qū)域主要為客廳和臥室,且客廳臥室之間經(jīng)常處于連通狀態(tài)(隔斷門不關(guān)閉),同時(shí)反映了城市由于集中供暖為室內(nèi)各個(gè)房間均營(yíng)造了舒適的生活環(huán)境.在農(nóng)村住宅中,臥室的CO2濃度均大于客廳,反映了農(nóng)村高齡者主要活動(dòng)區(qū)域?yàn)榕P室.由于實(shí)測(cè)中高齡者所居住住宅的房齡均為10a以上,農(nóng)村住宅均為20a以上,所以在一定程度上,甲醛和TVOC的污染在實(shí)測(cè)調(diào)查中并不明顯.對(duì)于CO,在做早餐和做午餐的時(shí)間段,室內(nèi)CO濃度值急劇增加,這表明廚房的煤氣燃燒是室內(nèi)CO濃度超標(biāo)的主要原因,而過高的CO濃度很容易引發(fā)心血管疾病[30].而農(nóng)村的CO污染比城市嚴(yán)重,由于煤爐直接在臥室燃燒,直接導(dǎo)致了DT06的平均CO濃度達(dá)到了11.5×10-6,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了標(biāo)準(zhǔn)值8×10-6.DT08的CO調(diào)查結(jié)果反映了廚房因固體燃料燃燒產(chǎn)生的CO很容易擴(kuò)散到臥室區(qū)域,造成DT08的CO值達(dá)到9.9× 10-6.農(nóng)村住宅室內(nèi)煤炭的不完全燃燒很容易造成室內(nèi)CO的升高,進(jìn)而易誘發(fā)心腦血管疾病.因此,烹飪后應(yīng)及時(shí)通風(fēng),煤爐最好置于其他房間或室外,這樣可以降低高齡者因CO而導(dǎo)致的心腦血管疾病.

在物理污染方面,本次實(shí)測(cè)的主要參數(shù)為PM2.5.如圖6所示,除了DT05,城市室內(nèi)外PM2.5濃度值較低.DT05室內(nèi)由于人員吸煙很容易導(dǎo)致PM2.5濃度過高,而且由圖11的DT05房間分布可知,由于客廳的北向通道很狹窄,且處于建筑內(nèi)區(qū),很難有很好的通風(fēng)效果,因此室內(nèi)PM2.5濃度幾乎會(huì)長(zhǎng)時(shí)間維持在高水平,圖3中CO2濃度水平在所有城市住宅中處于較高水平也反映了該室內(nèi)通風(fēng)效果不佳這一結(jié)論.不過總體上,城市的PM2.5濃度無論是室內(nèi)還是室外均遠(yuǎn)低于農(nóng)村的濃度,除非室內(nèi)存在高污染源,比如人員吸煙等情況.農(nóng)村室外的PM2.5濃度值均超過標(biāo)準(zhǔn)75mg/m3的限值.農(nóng)村住宅由于需自行供暖,并使用“土灶”進(jìn)行烹飪,且供暖和烹飪的燃料主要為煤炭等固體燃料,導(dǎo)致室內(nèi)外的PM2.5濃度在冬季供暖期遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)75mg/m3的限值.總體來說,農(nóng)村PM2.5污染比城市嚴(yán)重,在城市,室內(nèi)吸煙易造成室內(nèi)PM2.5污染,而在農(nóng)村,烹飪和供熱時(shí)使用的煤炭等固體燃料的燃燒是造成室內(nèi)外PM2.5污染主要原因.

表4 城市與農(nóng)村住宅室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)與血壓參數(shù)的關(guān)聯(lián)性

注:在本次實(shí)測(cè)中, 空氣質(zhì)量參數(shù)并未發(fā)現(xiàn)與血壓存在顯著關(guān)聯(lián)(>0.05).

在生物污染方面,本次實(shí)測(cè)的主要參數(shù)為附著真菌.如圖11所示,住宅室內(nèi)真菌主要為枝孢菌和青霉菌,這與其他調(diào)研結(jié)果相似[31-33].對(duì)于免疫力低下的高齡者,枝孢菌和青霉菌可引起發(fā)熱、咳嗽、胸痛或呼吸困難和其他肺部疾病[34-35].此外,農(nóng)村住宅的真菌水平高于城市住宅,生活在農(nóng)村的老年人可能會(huì)暴露于相對(duì)嚴(yán)重的真菌污染.

為了分析空氣質(zhì)量參數(shù)與高齡者血壓之間的相關(guān)性,將CO2、CO、甲醛、TVOC、PM2.5以及附著真菌分別與SBP和DBP進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果如表4所示,由于值均大于0.05,室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)并未發(fā)現(xiàn)與血壓存在顯著關(guān)聯(lián).

4 結(jié)論

4.1 在熱濕環(huán)境方面,城市和農(nóng)村住宅供熱方式是導(dǎo)致住宅室內(nèi)熱環(huán)境舒適度差異的主要原因.另外,處于室外的廁所為農(nóng)村高齡者營(yíng)造了大溫差的熱環(huán)境變化,因此農(nóng)村高齡者的心血管疾病誘發(fā)風(fēng)險(xiǎn)比城市更高.

4.2 在室內(nèi)化學(xué)污染方面,高齡者住宅室內(nèi)并無嚴(yán)重的甲醛和TVOC污染,其中右旋檸檬稀在VOC中所占比例較大,應(yīng)對(duì)此引起重視;CO濃度在烹飪時(shí)明顯上升,城市和農(nóng)村住宅均應(yīng)注意通風(fēng).

4.3 在室內(nèi)物理污染方面,農(nóng)村PM2.5污染比城市嚴(yán)重.在城市,室內(nèi)吸煙易造成室內(nèi)PM2.5污染.而在農(nóng)村,烹飪和供熱時(shí)使用的煤炭等固體燃料的燃燒是造成室內(nèi)外PM2.5污染的主要原因.

4.4 在室內(nèi)生物污染方面,住宅室內(nèi)附著真菌主要為枝孢菌和青霉菌,農(nóng)村住宅的真菌水平高于城市住宅.但目前尚無標(biāo)準(zhǔn)限值,對(duì)此應(yīng)引起關(guān)注.

4.5 在高齡者血壓方面,起床時(shí)間的平均血壓比睡覺前要高,無論是在起床時(shí)還是睡覺前,城市地區(qū)的平均SBP和DBP均比農(nóng)村低.另外,城市高齡者的DBP相對(duì)于農(nóng)村來說,更加穩(wěn)定.

4.6 城市住宅室內(nèi)溫濕度與血壓均存在關(guān)聯(lián),農(nóng)村室內(nèi)溫濕度對(duì)血壓的影響程度不如城市明顯.另外,室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)并未發(fā)現(xiàn)與血壓存在顯著關(guān)聯(lián).

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Association between indoor environment and blood pressure in the elderly —— A pilot study in Dalian during heating season.

WANG Zhi-meng1, Lü Yang1*, ZHAO Tong-ke2, LIANG Jing-yi1, ZHOU Yu-wei1, CHEN Bin1, YOSHINO Hiroshi3

(1.School of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China；2.Civil and Environmental Engineering Department, Stanford University, San Francisco, California, CA 94305, USA；3.Department of Architectural & Building Science, Tohoku University, Sendai, Miyagi, 980-857777, Japan.)., 2019,39(5)：2190~2201

This study investigated the association between elder dwellers’ blood pressure and indoor environment conditions including dwellings’ thermal and humid environment (temperature, relative humidity), chemical pollution (CO2, CO, formaldehyde and TVOC), physical pollution (PM2.5) and biological pollution (adherent fungi) during a heating season in Dalian, China. The results showed that the heating type was the main factor causing the difference of indoor thermal comfort between urban and rural dwellings. In rural Dalian, the large temperature step-changes between outdoor and indoor in toilets made the risk of cardiovascular disease higher for elder dwellers’ than that for urban elder dwellers. The mean blood pressure of urban elderly was lower than that of rural areas with smaller variation. There was a significant correlation between indoor temperature and humidity in urban dwellings and elder dwellers’ blood pressure (<0.01). The influence of indoor temperature and humidity on blood pressure in rural area was less obvious than that in urban area. In addition, no significant correlation was found between indoor air quality parameters and blood pressure.

Dalian；heating season；indoor environment；elderly；cardiovascular disease

X503.1

A

1000-6923(2019)05-2190-12

王志盟(1994-),男,江蘇句容人,大連理工大學(xué)碩士研究生,主要從事室內(nèi)環(huán)境與健康研究.發(fā)表論文2篇.

2018-10-29

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(91743102,51578103);大連理工大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)項(xiàng)目(DUT18JC21);日本學(xué)術(shù)振興會(huì)JSPS KAKENHI(16H05751)

*責(zé)任作者, 副教授, lvyang@dlut.edu.cn