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评估能源翻新对室内灰尘毒性和炎症潜力的影响，采用75个芬兰和立陶宛公寓样本，通过体外细胞实验检测代谢活性、细胞存活率及IL-6、IL-8炎症因子，结合广义线性混合模型分析。结果显示翻新对灰尘毒性的影响呈情境依赖性，与微生物负荷及多样性显著相关，但无法解释健康改善，室内环境质量关联存在国家差异。
米娜·肯佩（Minna Kempe）| 卡蒂·胡图宁（Kati Huttunen）| 乌拉·哈维里宁-肖恩尼斯西（Ulla Haverinen-Shaughnessy）
奥卢大学技术学院土木工程系，芬兰奥卢市Pentti Kaiteran街1号，邮编90570
摘要
了解能源改造对室内环境的影响对于确保居住者的健康以及揭示其背后的机制至关重要。本研究考察了能源改造是否会影响室内灰尘的体外毒性和炎症潜力，以及这些结果（反映的是总体暴露情况而非单一污染物）是否能够解释改造后自我报告的健康状况改善。此外，还探讨了与室内环境质量（IEQ）指标之间的关联，以识别影响室内毒性的因素。研究人员从芬兰和立陶宛的75套公寓中收集了改造前后的灰尘样本。通过检测细胞代谢活性和存活率来评估灰尘的毒性，并通过测量肺上皮细胞（A549）和单核细胞（THP1）共培养物中的白细胞介素（IL-6和IL-8）的产生来评估其炎症潜力。利用配对前后测试和广义线性混合模型（GLMM）分析了这些指标与改造状态、IEQ变量及自我报告的健康结果之间的关联。研究结果表明，能源改造对灰尘毒性的影响具有情境依赖性，这意味着影响可能受到气候、建筑类型以及改造措施的范围或类型等因素的制约。无论改造状态如何，灰尘的炎症潜力都与灰尘中的微生物负荷和多样性密切相关。灰尘的毒性和炎症潜力与自我报告的健康结果存在关联，但未能解释改造后因感染而缺勤的情况。最后，观察到的与IEQ的关联具有国家特异性，研究结果强调室内灰尘的毒性受多种因素影响，其中一些因素与建筑本身无关。
引言
建筑物的能源改造已成为减少能源消耗的关键策略。能源改造包括提高建筑能效的措施，如改善保温性能、安装高效的供暖、制冷和通风系统、升级窗户或采用可再生能源。然而，了解这些变化对室内环境以及居住者健康的影响至关重要，以避免重蹈20世纪70年代类似改造项目所导致的室内空气质量（IAQ）问题（Adan和Samson，2011年）。尽管能源改造提高了建筑的密封性和热绝缘性能，但如果不能保持适当的空气交换，建筑物可能会面临湿度问题、污染物积聚和过热的风险（Ortiz等人，2020年）。不过，能源改造也有望带来更好的室内环境质量（IEQ）等协同效益（Ballarini等人，2014年；Dodoo等人，2017年；Du等人，2015a年；Noris等人，2013年）。研究表明，能源改造后，主观报告的健康状况（包括热舒适度、哮喘症状、非哮喘呼吸道症状、整体健康状况和心理健康）有所改善（Fisk等人，2020年）。然而，室内环境变化对健康益处的具体机制尚未完全明确。
不良的室内空气质量（IAQ）与多种健康问题有关，包括呼吸系统和心血管疾病、过敏、哮喘、头痛、眼睛和皮肤刺激、恶心、疲劳以及免疫反应（Mendell等人，2009年；Organization，2021年；Van Tran等人，2020年）。健康状况受多种污染物和环境条件的影响，单一的室内空气质量指标往往无法充分解释健康结果。证据表明，不良影响可能是由微生物、化学物质或颗粒物的多重暴露及其相互作用引起的（Logue等人，2011年；Mendell，2007年；WHO，2010年），而室内条件（如温度、湿度和通风）也会改变这些影响（Wolkoff等人，2021年）。此外，症状的出现还可能受到个体和心理社会因素的影响（Norb?ck，2009年）。
体外毒性测试通常用于研究单一化合物的毒性，但也用于评估复杂环境样本（如室内灰尘）的毒性，以评估室内空间的潜在健康危害（Andersson等人，2010年；Huttunen等人，2016年；Mannerstrom等人，2020年；Salin等人，2017年；Viegas等人，2022年）。根据暴露途径的不同，使用了包括免疫细胞、肾脏细胞、肝脏细胞和肺细胞在内的多种细胞类型。最常见的评估方法是测量暴露引起的代谢活性降低、细胞完整性下降或存活细胞数量减少。结果的解释可能具有挑战性，因为亚致死毒性实际上可能会使细胞变得更加活跃或增殖更快（Romar等人，2016年）。除了直接毒性外，还可以在体外测量更具体的效应。例如，许多与不良IAQ相关的健康问题都与炎症反应有关，这促使人们使用细胞因子等炎症介质作为不良暴露的生物标志物。目前尚无关于室内毒性检测最佳方案的共识，细胞类型、样本提取、暴露方法和终点选择的差异可能导致研究结果不一致或不可比较（Mannerstr?m等人，2022年；Tirkkonen等人，2016年）。尽管存在一些争议，但室内毒性研究为探讨多种暴露的联合效应及其与健康之间的联系提供了有力的方法。
本研究基于INSULAtE项目（2010-2015年）收集的数据和样本，该项目专注于研究能源改造对芬兰和立陶宛住宅公寓室内环境质量（IEQ）和居住者满意度的影响（Du等人，2016年）。在项目的第一阶段，发现能源改造对居住者感知的IAQ和健康有积极影响，但同时测量的IEQ因素无法解释这些变化（Haverinen-Shaughnessy等人，2018年）。因此，在第二阶段，研究了这些积极的健康效应是否可以通过微生物群的变化或空气中颗粒物的毒性和炎症潜力来解释。在最近关于改造对室内微生物群影响的研究中，观察到细菌和真菌类群的相对丰度存在国家特异性变化（Kempe等人，2025年）。在芬兰的建筑物中，改造后与人类相关的细菌比例降低，这种暴露情况在某些情况下可能对呼吸健康有益（Kirjavainen等人，2019年）。本文报告了利用相关方法对改造前后灰尘的毒性和炎症潜力进行的分析，这些方法评估了代谢活性、细胞存活率以及两种炎症标志物的细胞生成变化。
本研究的目的是评估能源改造措施后室内灰尘的毒性和炎症潜力是否发生变化，以及这些变化是否有助于解释自我报告的健康状况改善。研究假设认为，能源改造措施可能影响室内多种条件，包括由于通风、材料排放、室内化学物质和微生物群变化导致的污染物水平，从而影响室内灰尘的毒性。作为次要目标，本研究还探讨了毒性和炎症潜力与测量到的IEQ之间的关系，以更好地理解影响室内毒性的因素。
研究设计
研究设计
最初的INSULAtE项目涉及芬兰的45栋多户建筑（240套公寓）和立陶宛的20栋多户建筑（96套公寓）。参与INSULAtE项目的研究建筑进行了针对性（FER）或深度（DER）能源改造，并包括了一些未进行改造的对照建筑。在芬兰，大多数建筑在改造前就已经具有较高的能源效率，因此改造主要集中在FER措施上，例如...
能源改造的效果
作为分析的第一步，研究了能源改造对室内灰尘毒性和炎症潜力的影响。在对改造前后毒性及炎症反应的成对未调整比较中，发现1:4和1:8稀释度下细胞代谢活性显著增加，1:8稀释度下细胞存活率显著提高，而1:2稀释度下白细胞介素6和8的产生显著减少。
讨论
本文分析了能源改造对位于北欧两国（芬兰和立陶宛）公寓内空气中颗粒物毒性和炎症潜力的影响。据我们所知，此前尚未有类似的研究。在我们之前对该项目更大数据集的分析中，发现能源改造后居住者报告的健康状况有所改善。然而，同时测量的IEQ数据并未提供明确的解释...
结论
能源改造对灰尘的毒性和炎症潜力没有一致或普遍的影响。然而，立陶宛公寓改造后灰尘毒性降低的迹象表明，这种干预的效果具有情境依赖性，可能受到气候、建筑类型以及改造措施的范围或类型等因素的影响。虽然灰尘的炎症潜力并未受到能源改造的一致影响，但...
作者贡献声明
卡蒂·胡图宁（Kati Huttunen）：撰写、审稿与编辑、方法论、概念构建。
乌拉·哈维里宁-肖恩尼斯西（Ulla Haverinen-Shaughnessy）：撰写、审稿与编辑、监督、方法论、资金申请、数据管理、概念构建。
米娜·肯佩（Minna Kempe）：撰写初稿、可视化、数据分析
未引用的参考文献
Kirjavainen等人，2025年；Van Tran等人，...
资助
本项工作得到了Juho Vainion S??ti?、芬兰研究委员会[资助编号：339665和339666]以及Business Finland[资助编号：10501/31/2023]的支持。最初的INSULAtE项目得到了欧盟 Life+计划[资助编号：LIFE09 ENV/FI/000573]、芬兰住房金融与发展中心以及芬兰能源产业[资助编号：THL/1759/6.00.00/2010]的联合资助。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
我们衷心感谢所有参与原始INSULAtE项目的人员，特别是坦佩雷大学土木工程系的Virpi Leivo和考纳斯理工大学环境技术系的Dainius Martuzevi?ius，他们负责现场工作的执行。你们的宝贵贡献和奉献为这项研究奠定了基础。我们还要感谢阿尔托大学的Martin T?ubel...
