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本文探讨欧洲学校通风与室内空气质量（IAQ）对健康、学习及疫情传播的影响，分析自然与机械通风的可行性、实施障碍及气候变化的应对策略，提出基于证据的通风标准以减少健康风险。
罗伯特·斯科特·麦克劳德（Robert Scot McLeod）| 乌拉·哈维里宁-肖纳西（Ulla Haverinen-Shaughnessy）| 帕维尔·瓦尔戈基（Pawel Wargocki）| 马塞尔·卢曼斯（Marcel Loomans）| 塔翁加·萨尔塔姆默（Tunga Salthammer）| 特万·范霍夫（Twan van Hooff）| 马尔科姆·约翰·库克（Malcolm John Cook）| 菲洛梅娜·布吕森（Philomena Bluyssen）| 阿策·布尔斯特拉（Atze Boerstra）| 弗鲁克耶·范迪肯（Froukje van Dijken）| 迈克尔·斯韦恩森（Michael Swainson）| 克里斯蒂娜·霍普费（Christina Hopfe）
奥地利格拉茨技术大学（Technische Universit?t Graz, Austria）
摘要
关于学校通风和室内空气质量重要性的研究已经吸引了科学界的关注数十年。多项研究发现了室外空气通风率与学生健康、福祉和认知表现之间的关联；尽管其确切原因尚未完全明了。最近，学校被确定为COVID-19大流行的关键传播节点。这一认识从根本上改变了整个欧洲关于学校通风的讨论。尽管长期COVID-19感染现在已成为学童最常见的慢性疾病之一，但在实际操作和政策层面几乎没有发生变化。
本文通过十二位欧洲专家的视角，探讨了欧洲学校通风和室内空气质量未来的十个关键问题。通过全面分析这些多方面的问题，本文旨在明确需要采取哪些措施来改善欧洲学校普遍存在的空气质量问题和通风实践缺陷。尽管在某些领域的研究结果尚无定论，但作者认为有足够的证据可以果断采取行动，以降低短期和长期健康风险，并减轻显著的健康不平等现象。
引言
COVID-19大流行从根本上重塑了整个欧洲关于学校通风的讨论，将其从一个技术性的建筑服务问题提升为一个关键的公共卫生问题[8,120]。这一转变引发了人们对学校建筑中自然通风可行性的质疑，并加速了许多学校采用机械通风解决方案[151]。同时，人们对室内空气质量（IAQ）不良影响的认识增强，使得关于IAQ指标（包括使用CO2等代理指标）的讨论变得更加重要[1,12,188]。
越来越多的证据表明，不良的IAQ不仅会导致居住者不适和认知能力下降，还会加剧学生之间的健康差异[162]，这引发了如何为所有欧洲儿童提供安全室内空气的问题[121]。然而，关于室外空气通风率和IAQ指标的通用阈值仍存在争议[92]，尤其是在能源费用上升和净零碳排放目标不断变化的情况下。
一些关键挑战在于确定何时需要采取额外的源头控制措施和空气净化措施来降低风险，以及通常被认为简单的自然通风策略是否仍能满足未来的标准。除了技术因素外，建筑设计和使用者的行为也在实现和维持良好IAQ方面起着决定性作用[191]。
最后，为教室安装机械通风系统或空气净化设备面临实际[156]、财务[213]和监管方面的障碍。随着气候变化的加剧，热浪和污染事件的强度和持续时间将增加，同时传染病和大流行的风险也会增加[85]。在这种情况下，重新定义学校的通风方式变得至关重要——需要在健康保护、学习成果、韧性以及为后代可持续发展之间找到平衡。
本文基于十二位欧洲通风和IAQ专家的集体实践和学术经验。选择这些作者是因为他们在学校和教育建筑领域的通风和室内空气质量方面具有丰富的专业知识。除了专业知识外，还注重确保地域代表性，以反映欧洲各地不同的政策、文化和环境背景。
本文提出的十个问题旨在探讨作者认为影响欧洲学校通风和空气质量未来的主要挑战。通过解答这些相互关联的问题，本文旨在为未来欧洲学校的通风和IAQ发展提供方向。
部分内容摘录
问题1：室内空气质量如何影响学生的福祉和学业表现？
在教室中实现良好的IAQ对于学生的正常学习和舒适度至关重要，同时也能减少急性健康症状和缺勤现象。IAQ受室外和室内各种污染物的影响。关于哪些具体IAQ成分对学生有影响的信息非常有限。然而，可以推断，至少世界卫生组织（WHO）列出的污染物在超过其规定浓度时会对健康产生影响。
问题2：通风以及室内空气质量与室内环境质量参数的相互作用在多大程度上影响了疾病的传播？
在COVID-19大流行初期，人们意识到呼吸道病原体是通过气溶胶传播的，而不仅仅是通过大飞沫和表面接触（污染物）传播的[89]。这种传播方式在其他呼吸道病原体（如麻疹[159]、流感、鼻病毒和SARS-CoV-1[134,199]）中也得到了证实。
气溶胶化的呼吸道病原体在感染者附近和远处都会构成风险。前者被称为“短距离暴露”。
问题3：我们能否避免暴露不平等，为所有欧洲学生提供安全的室内空气？
环境空气污染水平受全球、区域和局部因素的影响很大[14,129]，这可能导致个体层面的显著暴露不平等。因此，在评估学校周围的室外空气质量时，考虑具体地点非常重要。在完成通风系统设计之前，ANSI/ASHRAE标准62.1[10]建议在该建筑正常使用期间对其周边环境进行观察调查。
问题4：是否应该为通风率和IAQ指标设定普遍适用的阈值？
规定学校建筑室外空气通风率的建筑规范和标准主要基于人类对空气质量的感官评价，包括气味强度的感知以及成年人（而非学童）对IAQ可接受性的评估[37]。根据这些数据，大多数标准旨在规定通风率，以避免超过20%的IAQ不满意率。
问题5：何时需要采取源头控制和/或额外的空气净化措施来降低健康风险？
虽然通风在正常学校运营[65,78,123,203]和疫情期间[33,134]都至关重要，但确保室内环境健康的最有效方法是减少或最好消除污染源（即源头控制）。这种方法由HealthVent项目[37]提出，一个多世纪前佩特科弗（Pettekofer）也提出了类似建议[148]。
有许多污染源会影响学校的IAQ和健康状况。
问题6：从满足新兴目标和标准的角度来看，自然通风策略是否仍然可行？
当自然通风（即空气通过自然力量如浮力和/或风力进入和离开建筑物）经过精心设计和控制时，可以带来多种好处。这些优势包括降低维护需求、减少空气通过管道和过滤器时的污染风险、具有被动冷却能力，以及相比机械通风方式更低的运营成本。
欧洲的学校通风标准反映了室内环境质量（IEQ，包括IAQ）之间的复杂相互作用。
问题7：建筑设计和使用者行为在实现良好IAQ方面起什么作用？
需要记住，“传染性”气溶胶并不是空间中唯一的污染物。还要考虑建筑和家具材料的排放、室外空气中的污染物、由于通风系统维护不善而产生的污染物，以及学生在各种活动中释放的VOCs和颗粒物[22]。这需要处理一个随时间变化的复杂污染物混合物。
问题8：机械通风在能源、环境和成本方面的影响是否合理？
在大多数欧洲学校教室中，很难达到当前的标准（如EN16798和ISO 16000-41），这些标准建议课程期间的平均CO2值应低于或等于1000 ppm。而在冬季，如果不使用机械通风，几乎不可能同时实现这些目标并保持可接受的热舒适度[76,121]。此外，在欧洲的许多地方，室外空气质量超过了WHO关于PM2.5、PM10、NO2和臭氧（O3等污染物的指导水平（图1）。
问题9：在教室中安装机械通风和空气净化设备面临哪些障碍和限制？
许多欧洲教室的IAQ需要大幅改善。通过安装机械通风系统和必要时的空气净化设备，可以在很大程度上实现这一目标。然而，这一任务面临着许多障碍和限制。为应对这一挑战，区分项目组织（即流程）和技术解决方案是有帮助的。问题10：气候变化和新兴风险对欧洲学校的通风有何影响？
气候变化给公共卫生和学校的安全运营带来了复杂挑战。研究表明，随着平均气温上升和降水模式的变化，欧洲的热浪强度和持续时间将增加。直接后果是野火的风险也会增加，尤其是当全球平均地表温度超过工业化前水平1.5°C时[179]，这一情况最近已经发生。
结论
尽管在因果关系方面仍存在一些不确定性，但目前的研究支持在欧洲学校立即实施基于证据的通风策略。对于新教室而言，应考虑符合欧洲标准EN 16798-1:2019最高类别的室外空气通风率（即约10 l/(s·person)，具体取决于建筑物的背景污染情况。这一通风率在大多数学校情况下是合适的基线。
未引用的参考文献
[4,34,40,124,135,141,200]
CRediT作者贡献声明
罗伯特·斯科特·麦克劳德（Robert Scot McLeod）：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、项目管理、方法论、研究、资金获取、概念化。乌拉·哈维里宁-肖纳西（Ulla Haverinen-Shaughnessy）：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、方法论、研究、资金获取。帕维尔·瓦尔戈基（Pawel Wargocki）：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、方法论、研究。马塞尔·卢曼斯（Marcel Loomans）：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、方法论。
