当前的世界环境

介绍

世界上有超过30亿人使用塑料燃料以生物质和煤炭形式，并满足烹饪食品或照明等能源需求。^1,2．生物质用途的百分比在非洲，东南亚和中美洲和南美洲更加明显^3.．生物质燃烧在农村比在城市更常见，人们使用传统的炉灶，燃烧室不足，通风不良。有时，也观察到为加热水和烹饪而露天燃烧生物质^4,5．

在印度，生活在大约1.6亿家庭中的近7.7亿人使用固体燃料作为主要的烹饪来源^6.．暴露于家庭空气污染从烹饪结果，每年近925000人死亡近925000人死亡，约2500万失败的残疾人患者的生命年份（Dalys）。由于肺炎，5岁以下的儿童死亡发生了大约4％的儿童死亡^7.．

“通风指数”一词熟悉产业和医院。但是，在国内室内设立的同一指数尚未制定。本研究一直是填补这一差距的审判。对人民的常见看法同意通风良好的空气污染暴露。然而，在全球范围内尚未探讨任何用于通风指数的任何代表性家庭空气污染物的定量衡量通风指数，特别是对生物质的家庭。本研究通过使用新开发的通风指数的经验公式捕获室内空气动力学和PM2.5曝光模式来实现这一具有挑战性的运动。虽然在世界各地的一些研究中，在医疗和户外空气环境中记录了许多方程和允许的“通风指数”的范围^8、9，但这些研究均未在定性或定量上侧重于建立与室内空气污染物和空气流速的相关方程。

斑点和稀释通风的概念也是国内室内环境的主题，并引用了许多文献。然而，评估具有相对低成本的科学措施的空气污染物的交替方式仍然罕见。显然，问题出现为“成本低成本” - 尚未定义。美国国家职业安全与健康研究所（Niosh），美国的标准监测技术是在Andhra Pradesh和Karnataka，印度的农村室内家庭环境中采用颗粒物质。为简化采样复杂性，用于制定“通风指数”的实证公式的监测数据。

生物量燃烧是所有发展中国家的常见烹饪燃料，即使在今天。生物质包括木材，煤炭，农业残留物，动物粪便等，并将那些燃烧为烹饪燃料导致室内空气污染。在世界各地的许多研究中评估了儿童和妇女的暴露评估。一些研究涉及颗粒物质（PM2.5），妇女的健康效果，儿童，成人和农村城市，母婴队列^10,11.．其中一些，建立了发展中国家呼吸道感染与婴儿死亡率之间的关联^12,13.．还观察到，在家庭中接触生物燃料燃烧的妇女可能患上慢性阻塞性肺病(COPD)和其他呼吸系统疾病，其程度可与烟草吸烟者相媲美^14.．另一项研究报告了印度家庭24小时平均颗粒物浓度，发现颗粒物、燃料类型、厨房类型和燃料数量之间存在显著相关性。在固体燃料使用者中，女性厨师24小时平均暴露量最高，与男性和儿童有显著差异^15.．然而，目前还没有关于制定用于评价家庭空气颗粒物的通风指标的研究。

室内环境换气率直接关系到人体的暴露和健康。供暖、通风和空调(HVAC)系统估计单位时间内房间的空气填充量和评估每小时换气量(ACH)。同样，家庭住户通风指数的影响仍未明确量化。

2016年版ANSI / ASHRE标准62.2定义了机械和自然通风系统的角色和最低要求，建筑信封旨在在低层住宅建筑中提供可接受的室内空气质量^16.．在该研究中选择的家庭来自几乎相同的地理区域。虽然该地区属于该国的两个不同国家，但在居住结构，厨房配置和用于烹饪燃料的木材中发现了相似之处。本研究采用了Century旧通风测量工具'Kata-Thermometer'，并证明这在暴露评估研究中是重要的。

实验

借助于来自Andhra Pradesh和Karnataka，印度的一些选定村庄生产的所需数据，制定了经验方程。使用标准监控协议方便地选择家庭和学习参与者的招聘。在招聘过程中严格维护道德考虑因素，导致所选个人的自发同意。选择54家家庭厨房进行PM2.5使用SKC进行监控，采样采样器和厨房空气速度使用Kata温度计测量。PM厨房区浓度_2.5被测量为集成的24小时样品，使用低容量空气采样泵（由SKC Inc.提供）收集。将泵放在地面上1.5米，并以1.5升/分钟的流速进行操作。下午_2.5被收集于37毫米Teflontm过滤器（Pall Corporation，纽约州港口，纽约州，美国），用纤维素支撑垫，放置在连接到BGI Cyclone（BGI Inc.，Waltham，Ma，USA）的过滤器盒中。使用实验室校准的轮廓计，在现场采样活动之前和之后测量流速。在采样之前和之后也称重过滤器，使用敏感性的电子微稳定性在温度和湿度控制的室内的敏感性。Kata冷却功率是温度计的特性，标记在玻璃杆上。它给出了每厘米空气损失的热量²当酒精柱从阀杆上的38°C标记下降到35°C标记时。这个因素在m.cal/cm²将含酒精柱的秒为单位下降所需的时间划分为冷却功率。这是在w / m中传统表达的干kata冷却功率²．做温和工作的人通常会产生165 w / m²．房间指数（k）值由该公式确定：

K=房间指数值

l=房间长度为米

W=房间宽度，单位为米

H=从房间地板安装高度

采用LASCAR EL-USB数据记录仪测量所需的温度、相对湿度等气象参数;在蒸煮前和蒸煮后，用卷尺测量房间，用称重箱测量生物质使用量。在这两个州，生物质燃料的类型几乎是相同的，都是来自中等大小的植物的干木材。所有变量的数据被拟合到提出的方程，以发展“通风指数”。迄今为止，已开发的经验公式已被发现是令人鼓舞的。

结果与讨论

表1包含主要选择的六个环境参数，以建立室内厨房的通风指数。将风速分类并与PM2.5浓度进行比较。其他四个参数被认为是可能的影响因素，如初级估计数。已经观察到燃料使用量，温度和相对湿度（RH）在所有有助于比较空气速度和PM2.5的家庭中几乎相等。温度和相对湿度未结合在等式中，但其相同的值支持比较。

表1：制定“通风指数”的实验参数的分布。监测家庭：54（n = 54）

平均 厨房里的风 速度 （多发性硬化症）	PM 2.5 浓。 （μg/ m3）	房间 指数	数量 使用的燃料 （公斤）	24小时平均 温度 (EšC)	24小时平均 相对湿度 （％）
<0.2（n = 18）	432.69。	0.62。	3.12	28.7	71.21
0.2-0.4（n = 15）	160.31	0.62	2.86	29.1	70.18
> 0.4（n = 21）	79.21	0.53	3.05	28.5	68.23

室内环境暴露评估的房间指数、燃料种类和用量、温度和相对湿度等参数保持几乎一致，以比较室内环境的风速和PM2.5浓度水平。

在厨房空气运动非常弱的情况下，18户厨房空气运动的平均浓度为432.69µg/m3，而随着空气运动的逐渐增加，平均浓度分别为160.31µg/m3(15户)和79.21µg/m3(21户)。所有这些PM2.5浓度都超过了世界卫生组织规定的允许限值(25µg/m3)。然而，相对较高的空气流速降低了厨房环境中PM2.5负荷的影响被定量捕获。

通风指数实证方程的建立

考虑室内标准风速(V)为0.5米/秒;房间指数(RI)为0.5(长:10英尺，宽:10英尺，高:10英尺);PM2.5浓度(C)为25µg/m3，生物质燃料用量(W)为1 kg，通过经验公式计算得出“通风指数”为:

通风指数(VI) =

[具有相同的温度和相对湿度]

将上述C，W，V和Ri的值纳入，“VI”的值已被发现为100.这意味着，同时获得PM2.5的浓度，通风指数将是100个单位。该价值被认为是估计相对PM2.5浓度为家庭环境中限制值的实证标准。通风指数> 100个单位将被认为是更高的污染水平，逐渐。

当等式 - （1）应用于表1的三行的不同参数时，备份结果：

1. 当C = 432.69µg/m3, W = 3.12 kg, V = 0.19(小于0.2)m/s, RI = 0.62;通风指数= 11460.01，比预期的安全水平100高出近115倍。
2. 当C =160.31μg/ m3时，w = 2.86 kg，v = 0.3（在0.2至0.4级）m / s，ri = 0.68;通风指数= 2247.45，比预期的更安全级别高出22倍。
3. 当C = 79.21µg/m3, W = 3.05 kg, V = 0.5(>类为0.4)m/s, RI = 0.53;通风指数= 911.66 t，比预期的安全水平100高出近9倍。

因此，最高PM2.5浓度的通风指数（432.69μg/ m3）类别比下一个类别高的5倍，160.31μg/ m3;另一方面，第二类的通风指数高于PM2.5浓度最小值（79.21μg/ m3）类别高的2.5倍。

这表明厨房环境更好地改善了风速度超过0.4米/秒。

结论

本研究试图标准化一个经验公式，该公式将有助于评估室内PM2.5浓度与世卫组织标准的偏差。这是第一次尝试，结果令人鼓舞。还需要从更多的家庭数量和不同的家庭环境中进一步验证该方程，对迄今为止发展的经验公式进行统计量化。然而，目前的数据集清楚地暗示了经验方程在解决室内环境中空气流速和暴露浓度之间的逆关系方面的成功。一旦用几个波段进行验证，就可以几乎定量地评估PM2.5浓度，而无需测量昂贵和耗时的活动。

该方程将有助于理解使用已知数量的生物质燃料、房间风速和房间指数估算的PM2.5浓度。该模型也可用于室内有毒气体环境的测试。对厨房通风的简单干预可显著减轻家庭污染。一旦该方程与家庭环境中的其他空气有毒物质进行了验证，该研究可能会吸引政策制定者来解决家庭通风的重要性，并可能指导首相住房方案更好的厨房配置，以实现良好的通风，减少家庭水平的暴露负担。由于这项研究显示，即使在家庭接触机会有限的情况下也取得了成功，因此它也可以作为一种控制手段，为政策制定者加强未来的流行病学证据。

致谢

我们承认，在进行该研究时所同意和合作的选定家庭的人们。我们还承认我们对Kalpana Balakrishnan教授，Dean-Research教授的深刻感谢，Sri Ramachandra高等教育研究所，钦奈，印度，持续鼓励和支持。

利益冲突

这份手稿没有利益冲突。

参考

1. Rehfuess E.燃料终身 - 家庭能源和健康。日内瓦，世界卫生组织，2006年.Google学者
2. Rehfuess EA，Bruce Ng，Smith Kr。固体燃料使用：健康效果。in：nriagu jo，ed。Elsefclopedia Elsevier，Burlington，2011年;PP。150-161.Google学者。
   CrossRef
3. 国际能力。世界能源前景2010.巴黎，国际能源局，2010年.Google学者
4. Naeher LP, leader BP, Smith KR.颗粒物和一氧化碳在危地马拉高地:室内和室外水平的传统和改进的木炉和煤气炉。室内空气2000;10: 200 - 205。CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar.
   CrossRef
5. Ezzati M，Kammen D.肯尼亚生物量燃烧和急性呼吸道感染的室内空气污染：暴露 - 反应研究。兰蔻2001;358：619-624.CroseRefPubmedWeb的ScoparGoogle学者。
   CrossRef
6. Venkataraman C，Sagar A D，Habib G，Lam N，Smith K R. 2010。“印度国家先进生物量烹饪烹饪计划：清洁燃烧的好处。”可持续发展的能源14 63-72。
   CrossRef
7. Forouzanfar M, Alexander L, Anderson H R, Bachman V F, Biryukov S，其他人。2015.“对188个国家1990-2013年的79项行为、环境、职业和代谢风险或风险集群的全球、区域和国家比较风险评估:2013年全球疾病负担研究的系统分析”柳叶刀386(10010):2287-323。
   CrossRef
8. 针对新生儿重症监护室医生http://wwwusers.med.cornell.edu/ ~ spon /儿童重症监护室医生/钙/ ventindx.htm
9. http://www.env.gov.bc.ca/epd/bcair质量/阅读/通风index.html
10. K. Balakrishnan, S. Sankar, R. Padmavathi, S. Ghosh, V. Vettriselvi, G. Thangavel, K. Mukhopadhyay, J. Priscilla, P. Solomon, N. Puttaswamy, R. S Dhaliwal, D . K Shukla, SRU-CAR小组，“建立农村-城市综合队列，评估印度南部与空气污染有关的孕妇、儿童和成人的健康影响:泰米尔纳德邦空气污染和健康影响(TAPHE)研究的目标、设计和方法概述"，公共卫生，BMJ Open 2015;5:e008090 doi:10.1136/bmjopen-2015-008090。
    CrossRef
11. K. Balakrishnan，S. Ghosh，G. Thangavel，S. Sambandam，K.Mukhopadhyay，N.Puttaswamy，S. Arulselvan，R Padmavathi，J.Priscilla，K.Rajarajeswari，N.Duria，N.Uma，N.Maudha。，R.Gayathri，R.Rengaraj，M. Sathish，M. Saraswathy，Srinivasan Nargunanadan，Srinivasan Natarajan，S. Sudhakar，M.Chakraborty，B. Lingeswari，Vijayalakshmi Thanasekaraan，曝光至细颗粒物（PM2.5）和出生在泰米尔纳德邦，印度，环境研究，161（2018），524-531中的一个农村城市母婴队列。
    CrossRef
12. 谁信息，植被火灾，事实表，254,2000;
13. Schwela DH Goldammer Jg，Morawska LH，辛普森，O。，植被消防事件的健康指南，ED。日内瓦，世界卫生组织，1999年
14. Ramirez -Venegas，R.H SASORES，R PEREZ-PADILDA等。是。J. Respir。暴击。护理医学。2006;173：393-7。
    CrossRef
15. K. Balakrishnan，S. Sambandam，P.Ramaswamy，S. Mehta和K.R.Smith，流行病学，2004年，S14-S25.DOI：10.1038 / SJ.Jea.7500354。
    CrossRef
16. 低层住宅建筑的通风和可接受的室内空气质量，ANSI/ASHRE标准62.2-2016。