家用空气净化器（系统）的选择

李哲蕾

摘 要：本文从人体的呼吸系统结构和功能入手来分析大气污染对人体的危害，阐述了面对日益严重的空气污染和居住环境，我们选择空气净化器的必要性。针对不同人群，详细分析了我们应该如何选择适合家庭用的空气净化器。面对诸多的空气净化处理技术，对各项技术的应用进行了优缺点的对比，提出了研制新型家用空气净化器的想法，为今后的空气净化器（系统）领域发展和改革提供了良好的建议。

关键词：可吸入颗粒物 空气净化过滤 加湿负氧离子

引言

全球生态破坏加剧，人类的生存环境日益恶化，大气的污染给人类带来了前所未有的灾难。人类的呼吸离不开空气，可污浊的空气让人类无处躲藏，怎样在这样的环境中生存，是我們面临的现实问题。创新科技改变生活，人类智慧启迪未来，家用空气净化器的发明给我们带来了一场变革，他改变了我们的居室环境，把雾霾隔绝于室外。他带给我们的更是一种环保的意识，我们只有从自身出发，爱护环境，珍惜自然资源，才能使整个大气空间变得越来越好。

一、空气污染对健康的危害

空气是人类生存的重要外界环境因素之一。由于人类的活动，特别是现代工业的高速发展，向大气中排放的物质越来越多，污浊的空气对人类的健康产生了严重的影响。据世界卫生组织的统计，世界每年有近1600万人因呼吸道感染而死亡，长期生活在污染的环境中，人体的神经系统、呼吸系统、免疫系统都会造成危害，导致免疫力下降和相关疾病产生[1]。

空气中的污染物有很多种，包括一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、臭氧、碳氢化合物、硫氧化物和尘埃颗粒等。微小的尘埃可以附着致病菌和有害金属，是危害人体健康的罪魁祸首。

人体的呼吸道有一套自己的防御系统，鼻子是防御第一线，人的鼻腔因有较大面积的鼻粘膜，和弯曲复杂的鼻腔通道，可以阻挡95%的10微米以上颗粒物。对于已经进入人体的大颗粒物，气管内的粘液-纤毛系统可以通过纤毛运动，纤毛向咽喉方向不停地摆动，可将吸入的灰尘、病菌与黏液一起送到咽部，通过咳嗽排到体外。但对于小于2.5μm的颗粒可深达肺泡并沉积，其携带的重金属物质，通过肺泡、小肠吸收作用进入人体循环血液系统，造成血液中毒，未被溶解的颗粒物被细胞所吸收造成细胞破坏，损害血红蛋白输送氧的能力，会引起心力衰竭和冠状动脉硬化等心脏疾病。

二、如何面对日益严重的空气污染

现代工业高速发展，对污染物排放没有严格限制，带来了今天的严重环境污染问题。对于空气污染的防治，主要有两个途径：一是减少污染源，二是空气清洁和净化。而在空气净化这个层面上，主要分为宏观和微观两个方面，宏观防治主要是指从大气层进行空气污染的治理；而微观防治主要是从局部区域进行治理，空气净化器就属于微观防治的范畴。

在生活和工作中，我们大部分时间还是处于一个相对封闭的空间里，面对室外大气已经被污染的大环境，我们无力改变，但当我们处在室内小环境时，我们是可以利用一些空气净化技术来改善室内空气环境的，让我们避免受到室外大气污染对我们的危害。家用室内空气净化器可以有效解决室内空气污染的问题，适用于小空间的空气净化、降尘，杀菌和去除空气中的有害化学物质。

三、空气净化技术的诞生与发展

在第二次世界大战期间，美国为提高飞机导航用的气浮陀螺仪生产质量，提高军用电子元器件和零部件的制造可靠性，降低军用雷达和潜水艇声呐应用的故障率，美国军方开始着手研发生产车间的空气净化技术，改善生产环境洁净度。直到50年代初，美国原子能委员会才成功研制了用于送风过滤的装置，真正意义上的空气净化技术才逐渐成形。

1961年美国桑第阿国家实验室的高级研究人员怀特菲尔特（WillisWhitfield）提出了称之为层流技术的概念，并应用于实际工程中。同年美国空军制定并颁发了世界上第一个洁净技术标准，将洁净技术推向了成熟应用阶段。

七十年代洁净技术逐步转向医疗、制药、食品及生化等行业。除美国外，其它工业先进国家，日本、德国、英国、法国、瑞士、前苏联、荷兰等也纷纷开始大力发展洁净应用技术。

中国的空气洁净技术的发展开始于六十年代初，由中国建筑科学研究院空气调节研究所率先对高效过滤技术进行研发，标志着我国空气洁净技术的正式起步。同时一些电子技术、精密机械和国防工业相关的一些设计院，也在探索、研究此项技术，将空气洁净技术带向了新的高度。空气净化技术在我国最早应用在工业、制药等领域，随着大气污染的日益严重，居民生活水平的不断提高，家用室内空气净化器的设计和研发也逐渐开始实施。中国的空气净化器开始于2003年的“非典”时期，2008年奥运会后，特别是近几年受严重雾霾的影响，产业进入了发展高峰。

四、空气净化器的工作原理

空气净化器经常使用在家庭、办公室、工业厂房、医疗等领域，家庭室内空气净化目前采用比较多的是自循环空气净化器和带过滤功能的新风净化系统两种方式。空气净化器是通过对室内的空气循环，用过滤除尘、杀菌、加湿等方式实现空气的净化，空气净化器对处于相对封闭的室内空间的净化效果最为明显。在室内开启空气净化器，经过一定的自净时间后，室内有限空间的空气即可达到室内环境标准的要求，使人感受到清新的空气。空气中的污染物及有害物质通过过滤滞留在滤网上，通过定期更换或清新滤网，达到除去空气中有害颗粒物的目的。

家用新风净化系统是基于工业厂房净化技术产生的，新风净化系统由室内机和室外机构成，能够对室外空气进行温度或温湿度预处理，将净化处理后的新鲜空气送入室内，同时设备能够将室内污浊空气排出室外，室内空气品质较好。新风净化系统采用设备又可分为全热交换器和直膨机两种形式。

五、家用空气净化器（系统）常用技术

（一）高效过滤网过滤技术

高效过滤网是由一叠连续前后折叠的亚玻璃纤维膜构成，捕捉0.3μm粒子效率可达到99.99%-99.999%，优质的空气过滤器（系统）多采用三级过滤的方式，通过定期更换不同级别的滤网来达到除尘的目的[2]。

高效过滤网的优势是：技术成熟，采用纯物理过滤方式，不会形成二次污染；滤网单次净化效率高，净化率随风量、使用时间下降较缓慢；高效HEPA滤网可以对主要病毒体实现拦截。

高效过滤网的缺点是：风阻较大，对风机要求较高，越高级的HEPA滤网，风阻值就越大。后期维护需更换滤网，增加用户使用成本；在潮湿环境中滤网易滋生霉菌，同时对病毒体不能实现灭活。

（二）静电除尘技术

靜电除尘技术是通过磁场产生静电的效果吸附大量灰尘，定期清扫吸附在静电过滤芯的灰尘达到净化的作用。

静电除尘技术的优点：可有效吸附空气中的微粒污染物（如：花粉、灰尘、香烟味、厨房油烟等）和气态污染物及滤除空气中的致病微小生物。高压静电能瞬间杀灭灰尘上的细菌、病毒，防止感冒、传染病等疾病发生。除尘效率高，结构简单，气流速度低，低噪音，压力损失小，能耗低。使用寿命长，不需要更换滤网，后期使用成本低。

静电除尘技术的缺点：当集成室表面若开始累积微粒时，过滤效果会快速的大幅降低，需要经常保养、清洗。集成板脏污时，会发出噼啪的响声，容易损坏；此过滤方式会产生臭氧，对人体呼吸器官有刺激性。

（三）活性炭吸附技术

活性炭是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭是一种多孔碳，表面积较大，可以用来吸附各种尘埃和有毒气体分子。

净化器中应用最多的是活性炭过滤网，与高效过滤网配合使用，净化效果最好。活性炭过滤网也需要定期更换，活性炭多孔表面吸附满灰尘和分子后，需要对其进行清扫和再生，成本相对较高。

（四）负氧离子技术

负离子也被称作“负氧离子”。负离子具有镇静、催眠、镇痛、增食欲、降血压等功能。雷雨过后，人们感到心情舒畅，就是空气的负离子增多的缘故。空气负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧（氧自由基）、减少过多活性氧对人体的危害；中和带正电的空气飘尘无电荷后沉降，使空气得到净化。

负氧离子技术指的是基于空气负离子发生器的应用，其核心功能是生成负离子，利用负离子本身具有的除尘降尘、灭菌解毒的特性来对室内空气进行优化。负氧离子空气净化器是利用生态负离子生成芯片技术 产生小粒径、高活性的生态级负离子。

优点：负氧离子净化器对治疗人体的呼吸系统、神经系统、心血管系统、消化系统、代谢系统、免疫系统以及血液系统的疾病有很好的效果。

缺点：负氧离子在空气中寿命很短，所以需要持续释放；负离子发生器作用空间小，在制造负离子同时会释放出微量的臭氧等物质。

（五）电极加湿技术

电极式加湿器的工作原理是利用电击棒放在水中然后通入电流然后进行加湿的，自来水有一定的电导率，当自来水进入到电机加湿桶的时候，水位自然上升，水位漫过桶里的电机，然后电极就会通过水构成一个电流的回路，再借助水中的离子移动将水加热，直到沸腾转化为洁净的水蒸气。

电极式加湿器也是通过控制加湿桶里面的水位高度和导电率大小来控制水蒸气的输出量的，这样就达到了空气加湿的目的，而加湿量的大小就取决于电极罐中的水位高低，也就是电击棒插入水中的深度，水蒸气会均匀的分布在空气中，这样就达到了对空气加湿的效果。

优点：电极式加湿器的结构很紧凑，所以它的占用空间很小，而且蒸发出来的水蒸气品质高。在加湿效果来说，它是等温加湿，所以加湿效果明显，还能够对水蒸气的出水量进行控制和调节，根据不同的环境可以有不同的加湿效果，在加湿的过程中不会对环境造成污染，有智能的自动排污系统，适用于医院、手术室、电子厂房、制药厂、博物馆、图书馆、档案室、计算机房等各种工作场所的洁净加湿。

缺点：需配套电功率大，能耗较大。需定期更换加湿桶，造成使用成本增加。

现代流行的高端空气净化器还集成了纳米水离子技术、流光能净化技术、净离子净化技术[3]等等。在原来传统净化技术上做了进一步的改进，使得空气净化的效果更优。

目前市面上销售的家用空气净化器大多是利用以上一项或几项技术的合成体，由于过滤器阻力对风机要求较高，基于噪声的控制，风机不会选配的太大，造成净化器的体积偏小，实际净化的空间有限等问题。

需要注意的是如果长时间不开窗通风，随着人体的消耗，即使有空气净化器，也会造成室内空气品质的下降，室内空气含氧量降低，二氧化碳及各种废气含量增高，人也会感觉困倦、疲乏。人们习惯上把室内CO2浓度作为室内空气质量主要检测指标，而忽视了空气中更重要的含氧量。人的呼吸和大脑活动都需要充足的氧气维系，单纯靠空气净化器只能降低和减少特定环境空气中的有害成分，但它无法增加特定环境的空气含氧量。只有充足的含氧量，才能满足人们健康生活的需要。新鲜的空气直接关系到人的身体健康、生活品质和工作效率。虽然室外空气污染物较多，雾霾天可吸入颗粒物会超标，可室外空气的含氧量是比室内封闭空间多，还是应该把经过净化的室外空气引入到室内，才能从根本上改善室内空气环境，长时间在室内活动才不会受到影响。

为了满足人们日常生活中对环境空气质量的要求，建议将目前空气净化器的形式进行改进，将传统的空气净化器分解成两个部分，把产生噪音的风机箱单独设立在室外或封闭的室内阳台空间，做好隔音层，避免了由于选择压头大的风机而产生的噪音的影响。室外风机箱还可以集成过滤装置，可以选择加湿系统，空气温度预处理系统或热回收系统，可以设置室内自循环或采集部分室外空气进行预处理。室内机与室外机用合金软管进行连接，室内机部分可集成离子净化技术、负氧离子技术、活性炭吸附层等功能，室内机可根据需要设置一台或多台，与室外机直接相连即可。有条件的家庭可以选择设置排风系统，这样可以对室内气流进行引导，使得居室环境更加舒适。

六、不同人群如何选择家用空气净化器（系统）

1、适合老人使用的空气净化器：老年人身体机能下降，代谢功能减弱，往往多种慢性疾病缠身。空气污染不仅会引起老年人气管炎，咽喉炎，肺炎等呼吸系统疾病。还会诱发高血压，心脏病，脑溢血等心老血管疾病。

老年人选择空气净化器应着重考虑设备的噪音，尤其是低频噪音造成的影响，老年人对室内噪音比较敏感，易受到惊吓和影响睡眠，长期会造成血压及身体各机能的异常，因此在选择空气净化器时应考虑其配备阻力小的风机，对噪音有吸收或处理的净化器，不易选用带HEPA滤网的净化器，可考虑选择静电除尘结合活性炭滤网的净化器。也可以选用新型新风净化系统，带有风机的室外机放置在室外，将风机噪音隔离在外部空间，室内机只具有过滤功能，室内噪音大大降低。

2、适合儿童使用的空气净化器：儿童在呼吸系统上和成年人是有区别的，儿童的呼吸道管腔狭小，表面上的黏膜组织细嫩、脆弱，肌肉不发达，管壁有较丰富的血管和淋巴组织。另外，儿童肺的弹性较差，肺泡数量较少，造成肺的含血量丰富而含气量相对较少，所以儿童在污浊的空气环境中易于感染疾病。成人在正常呼吸时，冷空气通过鼻腔时迅速加温，并通过鼻气的过滤，把大部分混杂在空气中的灰尘和微生物去掉。而有些儿童却喜欢张口呼吸，这是不卫生的，因为张口呼吸时吸进去的是冷空气，呼吸道就会受到冷的刺激，并将灰尘和微生物吸入呼吸道，引起喉炎、扁桃体炎和其他呼吸道疾病[4]。预防呼吸道疾病，就是要经常保持室内空气新鲜，减少室内空气中的可吸入颗粒物，减少携带细菌、病毒的附着物。

儿童群体在选择室内空气净化器时应着重考虑选择带有多重过滤系统的净化器，选择高级别的HEPA过滤网，针对室内污染颗粒物进行有效的过滤，同时可考虑选择带有杀菌功能，给正在发育的儿童创造一个清洁的环境。同时也应该考虑空气净化器的安全性，净化器的出风口尽量设在下部，孩子的手部不能随意接触到的位置，采用高级别的强电防控系统，避免儿童触电的可能。

3、适合孕妇使用的空气净化器：怀孕的女性对环境的变化比较敏感，环境温度不宜过冷或过热，温度的变化会直接影响孕妇的血液循环。孕妇呼吸频率加快，对氧气需求量增大，需要大量的新鲜的空气。如果室内存在着各种有害气体，譬如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等气体，会让孕妇感到全身不适，会出现头晕，出汗，烟干舌燥，胸闷欲吐等症状，对胎儿的发育产生不良的影响。

孕妇群体在选用空气净化器时要着重考虑能引入净化室外新风的净化系统，增加室内含氧量，选择送风量稍大的净化器，增加室内换气次数，并且可选择带有负氧离子功能，可以改善室内空气品质。

4、适合呼吸道疾病患者使用的空气净化器：呼吸道疾病有很多种，包括哮喘、支气管炎、肺结核、慢阻肺、急性肺炎等，呼吸道疾病的多发与空气湿度较低有着密切的关系，温暖、干燥的空气环境易于细菌、病毒的滋生和传播。当空气湿度低于20%时，室内可吸入颗粒物增多，就容易使人患上呼吸道疾病；而当空气湿度达到45%～65%到的时候，病菌的生存环境遭到破坏，不易进行传播。湿润的空气有利于呼吸道患者的康复，对呼吸道粘膜有恢复作用。

呼吸道疾病患者在选择空气净化器时应着重考虑带有加湿功能的净化器，可以选择带有电极加湿的加湿器，电极加湿器能产生纯净的水蒸气，无污染，加湿效果好，符合空气湿度变化曲线，能够有效改善室内空气湿度。也可以选择带纳米水离子技术得空气净化器，对室内的空气进行加湿。

5、适合家庭装修一族使用的空气净化器：随着人们对室内居住环境美观性要求提高，家庭室内装修的材料也逐渐增多，可装修材料的污染物也随之增加，装修采用的涂料、板材、水泥、石材等均会释放大量的污染物，室内装修所产生的危害健康物质主要是甲醛，苯以及苯系物质。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，长期接触可引起各种呼吸道疾病以及神经紊乱，白血病，青少年记忆力和智力下降等。

家庭装修一族选用空气净化器应着重选择带有去除甲醛、苯等有害物质的空气净化器，选择高质量的空气滤网，并定期更换，保证良好的效果。应多开窗通风，将室内装修材料散发的污染物释放到室外，增加室内空气换气次数，稀释污染物浓度。

七、结论

空气污染对人体健康伤害极大，不仅危害着我们的呼吸和神经系统，而且损害着我们身体的各种器官，在日常生活中选择使用空气净化器，可以为我们的工作和生活创造一个洁净的小环境，避免遭受室外污染危害。面对市场上繁多的各种类型、各种功能的空气净化器，我们需要了解各种净化技术产生的作用，了解设备的原理和适用人群，才能让净化器发挥最大的作用。当然在日常生活中，我们也应该养成良好的生活习惯，树立健康管理意识，才能使我们真正远离疾病的困扰，创造美好的人生。

参考文献：

[1]冯丽华，蔚鹏. 大气颗粒物PM2.5及其危害[J]. 前沿科学，2012.1

[2]邢松年. 高效空气过滤器的检测方法及实际应用[J]. 医疗卫生装备，2005.1

[3]陈广仁，吴晓丽. 2015年中国重大科学、技术和工程进展[N]. 科技導报，2016.3

[4]王少利，郭新彪，张金良.北京市大气污染对学龄儿童呼吸系统疾病和症状的影响[J].环境与健康杂志，2004.1