过滤教室空气中的微小颗粒有助于保护教授和学生免受COVID-19的感染。
大学教室是知识交流的场所。但COVID-19大流行凸显了教室作为有效空气交换场所(即良好通风)的重要性。
空气取样技术开发的康斯坦丁Sioutas他是哈佛大学的教授bob国际首页登录南加州大学维特比工程学院，帮助人们认识到COVID-19是一种空气传播的病毒。在室内环境中，当病毒以小飞沫的形式被呼出时，由于室内的相对湿度比室外低得多，水分会迅速蒸发，使病毒颗粒悬浮在空气中。反过来，这一见解又使人们认识到，用新鲜或过滤过的室外空气取代室内空气(又名“空气交换”)可以帮助驱散病毒颗粒，否则它们会在室内停留数小时。
现在，Sioutas和他的团队在南加州大学教室进行的一项新研究表明，HVAC系统内的高效在线过滤器可以显著改善室内空气质量。这项研究中,刊登于国际环境研究和公共卫生杂志研究还显示，将这种系统与带有高效空气过滤器的便携式空气净化器同时使用，可以最大限度地去除空气中的微小颗粒。
Constantinos Sioutas教授和他的前博士生志宁讨论Sioutas冲击器，Sioutas和他的团队开发的空气采样器。宁在中国武汉的研究中使用了空气采样器，证明了COVID-19的空气性质。
弗雷德·钱皮恩教授、土木与环境工程、航空航天与机械工程教授苏塔斯说，同时运行这些过滤系统，“可以将学生和教授感染(COVID-19)的风险降低十倍以上。”
这项研究的影响远远超出了南加州大学，延伸到其他教育机构，以及住宅、企业和公共交通。
克洛斯校园合作
当Sioutas的团队在2021年夏天开始计划这项研究时(该研究由南加州大学维特比·迪恩办公室提供部分资金)，他们使用的数据来自于bob国际首页登录南加州大学设施规划与管理(FPM)来决定评估哪些教室。他们想要测量一系列建筑年代、教室大小和通风系统的室内空气质量。
当时，FPM正在与南加州大学环境健康与安全(EH&S)创建楼宇准备就绪指示板这个门户网站可以让南加州大学的社区一目了然地看到哪些校园建筑符合美国疾病控制中心(CDC)的通风建议。收集数据使FPM能够识别需要额外过滤的建筑物。
FPM工程和资产管理执行总监Mark Mosley表示:“FPM工程服务和EH&S团队付出了巨大的努力。
在这项研究中，Sioutas的团队在7座不同的建筑中选择了9间教室，这些教室都有配备MERV-14直列式过滤器的暖通空调系统，只有一间教室有MERV-13过滤器。MERV代表最低效率报告值;MERV等级越高，过滤器从空气中捕获颗粒的效率就越高。
莫斯利说:“我们在某种程度上走在了曲线的前面。”他引用了疾病预防控制中心对MERV-13的建议。“实际上，在大流行前大约四年，我们已经将很多设备改装为merv -14型。”
Sioutas还告诉FPM副总裁兼执行董事Christopher J. Toomey，他计划同时研究带有高效空气过滤器的便携式空气净化器对教室空气质量的影响。Sioutas说:“令我惊喜的是，(Toomey)说，‘你知道，我们实际上买了大约1000个这样的单位。FPM购买的1200台便携式净化器是用于通风系统过滤效率不符合CDC指南的教室。
Sioutas能够在他的研究中使用净化器。“我很高兴南加州大学甚至没有和我商量，就订购了这些特殊的单元，”西塔斯说。
惊人的结果
Sioutas感兴趣的是测量通风和过滤不仅对我们呼出的污染物(包括二氧化碳)的影响，而且对可渗入室内并对人体健康产生负面影响的颗粒物(PM)的影响。根据世界卫生组织(WHO)的数据，室内空气污染每年导致近380万人过早死亡。
他的团队首先在两个小时的讲座中评估了9间教室的空气质量，当时学生在场，通风系统正在运行。结果证明，所有通风系统都有足够高的空气交换率，可以将室内二氧化碳浓度稀释到美国供暖、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)推荐的安全水平。但在降低PM和颗粒数(PN)浓度方面，配备MERV-14过滤器的通风系统远优于配备MERV-13过滤器的通风系统。前者将PM和PN浓度降低了80%以上，而后者则分别降低到49%和55%。
接下来，Sioutas的团队在运行便携式空气净化器的同时重复了空气质量测量。当西塔斯看到第一批结果时，他感到难以置信。在15分钟内，PM和PN下降到初始值的10%以下。他说，在一些教室里，气溶胶的浓度接近半导体行业洁净室的浓度。半导体行业洁净室是一个工厂，在那里PM受到严格控制，以方便将硅晶圆制造成半导体芯片。
西塔斯认为一定是计算出错了。“我告诉我的学生，‘回去再做一次实验——这些结果不可能是正确的，’”他说。但结果是成立的。“那时我们意识到，一旦你启动净化器，污染就会大幅减少。”
在研究的第二部分，Sioutas和他的团队在一间空教室里引入了一种室内空气污染源——雾化氯化钠颗粒，其大小与呼出的COVID-19颗粒大致相同。通风系统和空气净化器以最高速度运行，在大约15分钟内将空气中的氯化钠浓度降低到初始值的10%以下。由于通过空气传播病毒的风险与室内空间的病毒气溶胶浓度成正比，因此研究结果表明，COVID-19的风险降低了十倍以上。
带有高效空气过滤器的空气净化器的工作原理是迫使空气通过由塑料或玻璃纤维纤维制成的细网，这些细网可以捕获微小颗粒。由于COVID-19不能在大多数固体表面长时间存活，被困在过滤器上的病毒颗粒就会死亡，不会造成进一步的风险。
无限的应用
该研究验证了FPM的方法，即尽可能使用高效的在线过滤器，并使用便携式空气净化器来增强效率较低的通风系统。莫斯利说:“这证实了我们走在正确的道路上。”
Sioutas希望这项研究能让人们重新关注空气净化在教育机构预防COVID-19中的重要性。他指出，便携式空气净化器是一种有效、经济、节能的方式，不仅可以在教室里降低COVID-19传播的风险，还可以在任何室内环境中降低风险:“家庭、餐馆、酒吧、电影院、办公楼、体育场，你能说出来的都可以，”他说。
“我是使用这项技术的强烈倡导者，”他补充道。“我非常强烈地推荐它。”
出版于2022年11月8日
最后更新于2022年11月8日
