室外空气污染是否影响室内空气质量？可能取决于建筑物的暖通空调（HVAC）系统

工程学院以盐湖城校区为活体实验室，与设施管理部门以及职业与环境健康研究人员合作，探究室外空气污染是否以及如何影响室内空气质量。他们发现校区的室内空气质量总体良好。然而，根据建筑暖通空调（HVAC）系统的不同，野火烟雾产生的细颗粒物污染（PM2.5）可渗入建筑物内，而与沙尘事件和冬季逆温相关的污染则被阻隔在外。

研究发现，问题出在使用风侧节能器的商用HVAC系统上。该技术通过特殊的管道和风门布局，在温度和湿度条件适宜时（如凉爽的夏秋季早晨）从室外引入空气，从而降低能耗。负责监督研究的化学工程教授Kerry Kelly表示，这有助于提高能源效率，但如果当日空气有烟尘，系统可能会吸入颗粒物污染，并且部分颗粒物会穿透过滤器。

校园即实验室

"我们的建筑体量大且结构复杂，通常经过多次扩建并整合了不同类型的系统，" Kelly说，"因此我认为管理具有挑战性，但好在这是个完全可以解决的问题。即使是便携式空气过滤器这样简单的解决方案也能发挥出色的作用。"

这项持续进行的研究项目在17处室内位置和2处室外位置部署了低成本无线传感器，旨在分析沙尘暴、冬季逆温和野火季（这些事件产生不同类型的PM2.5并发生在一年中不同时段）期间颗粒物污染升高时室内空气质量的变化情况。

"我们观察室内颗粒物测量值与室外颗粒物测量值的比率。该值越接近1，意味着颗粒物源自室外的比例越高（相对于室内来源），" 研究负责人、化学工程研究生Tristalee Mangin解释道，"我们分析这些比率后，根据不同HVAC类型分组进行了研究。"

烟雾与沙尘和逆温污染的差异

与逆温和风驱沙尘事件产生的污染相比，野火烟雾导致建筑物内PM2.5的渗透率高出4至5倍。然而，超出国际健康指南的情况仅发生在采用风侧节能器通风的建筑中，且仍极为罕见。

团队使用了由电气与计算机工程教授Pierre-Emmanuel Gaillardon设计、并通过犹他大学初创公司TELLUS商业化的微型设备。每台设备成本仅为450美元，远低于合规级设备的费用。这些设备安装在主校区周边各类建筑的墙壁上，高度处于人体呼吸带。

根据研究结果，由风驱沙尘和逆温引起的室外污染对室内空气质量影响不大，与HVAC系统类型无关。这可能是由于这些污染事件相关的PM2.5特性所致。

沙尘颗粒通常比烟雾颗粒更大更重，因此更易从空气中沉降并被过滤器捕获。逆温颗粒的情况则更为复杂。

"这与逆温中颗粒物的热力学性质有关。犹他州的颗粒物主要成分是硝酸铵，约占颗粒总量的60%，" Kelly解释道，"在室内温湿度条件下，这些颗粒物会转化为气相。逆温期间，室外呈颗粒态的污染物进入室内后就不再是颗粒物了。它有点消失了。"

持续研究寻求解决方案

本文基于截至2024年4月的18个月研究周期，但研究仍在继续，监测设备持续运行且可见。设备旁张贴着声明，说明该研究由Seed2Soil和SCIF基金资助。

除了揭示HVAC系统阻隔污染的优势与不足外，这些发现有望帮助校园建筑管理者制定运行调整方案以维持良好的室内空气质量，尤其是在野火季。然而，合著者、设施管理部可持续发展与能源组的工程师Sean Nielson指出，校区约1800万平方英尺的建筑空间存在巨大差异，难以采用统一方法。

"每栋建筑和系统都有其独特性，" Nielson表示，"未来我们将考虑对建筑和系统进行个体化评估，探索系统改造方案。"

解决方案并非简单地在大气烟尘日关闭风门，而是需要根据特定建筑的具体需求调整风门。

"法规对室外空气供给量仍有最低要求，" Nielson强调，"引入室外空气的主要目的是稀释和清除室内污染物。由于变量众多，在室外空气与再循环室内空气之间找到理想平衡点非常困难。采用更高效的MERV空气过滤器是改善多种场景空气质量的常用手段，但现有设备在可有效过滤的污染物类型和实施可行性方面存在局限。"