加温器会弄脏室内空气吗

　　当今大部分城市人口每天有2/3以上的时间在室内度过，良好的室内空气质量是健康人居的必要条件。冬季取暖往往使得室内相对湿度显著下降，为此，人们常使用加湿器来提高室内空气的相对湿度。不过，有研究表明，如果加湿器长期使用而不加以清洗，其水箱、管道和喷嘴等部位很容易滋生真菌或细菌等微生物，这些微生物很可能会随着雾化加湿过程进入空气，再通过呼吸作用进入人体的呼吸道和肺部，从而引起过敏反应甚至肺炎。即使可以保证加湿器不会带来微生物污染，空气加湿器在雾化水源时必然会将水中的化学物质释放到室内空气中，导致气溶胶的增加。曾有非专业人员使用非专业测量仪器进行过相关实验。他们得出结论认为，使用空气加湿器会导致室内PM2.5显著增高。

　　使用加温器竟会污染室内空气？事实果真如此吗？为了解事实的真相，相关大气环境研究者使用专业测量仪器，按照科学规范进行了实验。

　　室内空气因何脏

　　在搞明白加湿器究竟会不会污染室内空气这个问题之前；我们需要先了解清楚，究竟有哪些因素会造成室内空气污染，或者说，室内空气是如何被弄脏的。

　　科学界普遍认为，气溶胶是室内空气污染的主要物质，其化学组成包括无机水溶性/不溶性物质、重金属、有机物等。从健康角度看，PM10尤其是PM2.5对人体健康的危害最大，许多研究从病理学角度探讨了它们对人体健康的负面影响。有研究表明，PM10与由肺功能衰竭所引起的死亡以及由呼吸性疾病和心血管疾病引起的死亡存在明显的相关性，而PM2.5与心肺疾病和肺癌的相关性更为明显。毒理学研究表明，虽然不同气溶胶的化学组成的毒性机制和效应均有很大差异，但都会对人体健康造成一定危害。PM2.5中的含碳组分（有机碳和元素碳）与心率变异、炎症、血液高凝态等有关；砷和多环芳烃具有生物遗传致变性和致癌性；大气PM2.5中的硫酸盐，则与呼吸系统致死有很强的关联性。

　　使用加湿器会使室内空气中PM2.5的质量浓度升高吗？对室内空气中PM2.5的离子组成有影响吗？加湿前后，室内气溶胶数浓度有何变化？研究者的相关实验便围绕这些问题展开。该项实验选用超纯水、矿泉水和自来水作为加湿水源，采用某品牌超声波家用空气加湿器对一间封闭办公室进行加湿；通过PM2.5中流量采样器、气溶胶粒径分级采样器以及宽范围气溶胶粒径谱仪（WPS）测量室内气溶胶的质量浓度、质量浓度粒径分布、数浓度和粒径谱分布，采用离子色谱仪分析样本水溶性离子组成。

　　加湿水质影响空气质量

　　经测量，加湿前，室内空气中PM2.5的质量浓度为63.2微克/立方米；分别使用超纯水、矿泉水和自来水进行加湿后，室内空气中PM2.5的质量浓度显著增加，分别达到80.2微克/立方米、109.3微克/立方米和491.5微克/立方米，即分别净增了16.9微克/立方米、46微克/立方米和428.2微克/立方米。这表明，加湿后空气中PM2.5的净增量确实会增加，且和加湿所使用的水源水质有直接关系。

　　与此同时，分别使用超纯水、矿泉水和自来水三种水源加湿后，室内PM2.5中的水溶性离子质量浓度与加湿前相比，也有明显增长。尤其是使用自来水加湿，室内PM2.5中的总水溶性离子达到了257.5微克/立方米，其次是矿泉水的67微克/立方米，最小的是超纯水的59.55微克/立方米。采用自来水、矿泉水和超纯水加湿后，PM2.5中的水溶性离子分别占PM2.5总量的52.4%、61.3%和74.2%，而室内未加湿时的比值为47.8%。这表明，使用不同水源加湿对室内空气中的水溶性离子有正贡献，其中超纯水的贡献最大，自来水的最小。

　　未加湿前，室内空气中的主要离子依次是硫酸根离子、铵根离子和钾离子。使用自来水加湿后，空气中PM2.5的主要离子构成依次是硫酸根离子、氯离子、钠离子和硝酸根离子，增幅最大的是硫酸根离子、氯离子、钠离子、硝酸根离子和钙离子；使用矿泉水加湿后，空气中PM2.5的主要离子和增量离子则分别是硫酸根离子、氯离子、钾离子和钙离子；使用超纯水加湿后，室内空气中PM2.5的主要离子和增量离子分别是氯离子、钠离子、钙离子、硫酸根离子和硝酸根离子。使用自来水加湿后，所测到PM2.5中大部分离子增量都是最高的，这是因为原本自来水中各离子的含量均比较高。

　　实验表明，使用三种不同的水源加湿后，室内PM2.5中的铵根离子质量浓度都比加湿前减少。这是由于三种水源中铵根离子本身的含量就低。采用矿泉水加湿后的室内PM2.5中，钾离子相比加湿前增加了1.52微克/立方米，这是因为矿泉水中被人为添加了钾离子。

　　以上结果都表明，水源的离子组成直接影响了加湿后室内PM2.5中的离子组成。

　　研究者通过实验还发现，使用不同水源加湿后，PM2.5与PM10的比值较加湿前有着明显上升。这表明，加湿对PM2.5质量浓度的增长较PM2.5～PM10粒径段粒子更为显著。

　　这项实验还测量了加湿对室内气溶胶粒径段质量浓度及其中水溶性离子的影响。

　　经测量，加湿前，室内分粒径气溶胶水溶性离子质量浓度没有明显峰值；而经自来水加湿后，在细粒子段出现质量浓度高峰，特别是在0.43～0.65微米、0.65～1.1微米和1.1～2.1微米三个尺度段。使用矿泉水和超纯水加湿后，也是在细粒子段出现峰值，只是峰值高度比使用自来水低很多。采用三种水源加湿后，水溶性离子浓度均在0.43～0.65微米段出现最高峰值。

　　对比未加湿和不同水源加湿后气溶胶不同尺度段上的质量变化还可以发现，大于3.3微米的各粒径段气溶胶在加湿前后的质量浓度变化很小，只有使用自来水加湿后增加略明显。这与所采用的超声波加湿器的工作原理有关：加湿器通过频率为1.7兆赫或2.4兆赫的机械超声震荡将水源雾化为小水滴，小水滴在室内蒸发后形成更小的次微米气溶胶颗粒。

　　本研究还用到了宽范围颗粒粒径谱仪，可以得到多达64个粒径段的从10纳米到10微米的气溶胶数浓度分布以及由数浓度折算的表面积浓度和体积浓度分布。宽范围颗粒粒径谱仪测量表明，使用超纯水和矿泉水加湿后，室内气溶胶数浓度的增加峰值在20纳米左右；而使用自来水加湿后，室内气溶胶数浓度的增加峰值在30纳米左右；数浓度的增量都达到1个数量级以上。加湿后，宽范围颗粒粒径谱仪得到的质量浓度增加峰值为500～600纳米，与气溶胶粒径分级采样器得到的0.43～0.65微米质量浓度增量峰值基本一致。

　　純净水加湿更安全

　　实验表明，不同水源加湿后，室内PM2.5质量浓度都有明显增长且以水溶性离子为主，其中，超纯水、矿泉水和自来水分别可使室内PM2.5质量浓度净增16.9微克/立方米、46微克/立方米和428.2微克/立方米。加湿主要是使2.1微米以下的细粒径段质量浓度和离子浓度增加最显著。

　　三种水源加湿后，增加的主要离子与水源中水溶性离子组成直接有关。如自来水可使大部分离子显著增加，镁离子只在使用自来水加湿后增加明显；而矿泉水中的钾离子含量最高，可使PM2.5中的钾离子增加显著。钙离子在2.1微米以下的细粒子以及2.1～5.8微米的粗粒子都有增加，其他离子都是在2.1微米以下的粒子上增加。

　　宽范围颗粒粒径谱仪测量表明，使用超纯水和矿泉水加湿后，室内气溶胶数浓度的增量都达到1个数量级以上。

　　以上测量结果表明，在使用超声波空气加湿器时，选用纯净水作为水源更为安全。

　　小鼠毒理学试验研究表明，使用自来水加湿后所产生的气溶胶可引起肺细胞应急响应；不过，没有发现引起肺部炎症或组织损伤的迹象，即自来水中的硫酸根离子、硝酸根离子等与室外大气经二氧化硫、氮氧化物氧化形成的硫酸根离子和硝酸根离子的毒性是不同的，是相对低毒的。如果不长期连续使用加湿器，人们应该不必过于担心。

　　陈溪

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