基于室内尘螨对健康影响的热湿环境评价研究.doc

基于室内尘螨健康影响的热湿环境评价研究
重庆大学 赵琳 张华玲

摘要：居住建筑内尘螨等微生物对人体健康有着重要影响，尘螨在其生活史中产生的代谢产物会以空气微生物气溶胶的形态存在，并借助呼吸作用进入人体，引发易敏感人群的各种疾病，所以尘螨与室内热湿环境有着密切的关系。本文从室内热湿参数影响尘螨数量及变应原水平，继而影响健康的角度出发，探讨尘螨孳生的适宜环境参数，量化分级评价尘螨健康危害风险度等级（GHRA），并结合重庆某住宅全年热湿环境实测数据进行分析评价，结果说明居民家庭全年约90%以上时间都处在易感染尘螨性疾病的高风险状态，普遍存在一种很高的潜在健康威胁。建议可通过合理控制室内热湿参数，减少尘螨微生物的生长繁殖，以此尽量把健康危害风险度降到中低风险级。
关键词：尘螨、室内热湿参数、健康危害风险度评价GHRA、控制、
0 引言
室内环境中存在多种微生物和存活的有机体，常见的比如尘螨、真菌、细菌、病毒等，它们通常附着于室内固体物质上，或者以微生物气溶胶的形态悬浮于空气中，对空气导致污染，并且随着呼吸作用进入体内，影响健康，如带来各种呼吸道传染病、哮喘和病态建筑综合症等。据记录，在发达国家有20%～30%的人口对室内空气中的生物污染物过敏[1]。而尘螨作为人们生活中常见的微生物，容易对过敏体质导致尘螨性哮喘和皮炎等不良症状。尘螨的生长繁殖与室内环境关系密切，在舒适温度下，室内相对湿度是影响尘螨孳生的唯一重要因素。当今学术界一般只单一研究尘螨与健康，或者尘螨与相对湿度的关系，而对如何通过控制室内热湿参数，进而影响到尘螨微生物的孳生数量，最终减少人体的健康威胁这方面的研究相对较少。在人们日益追求良好室内环境以及更优质生活品质的今天，对暖通专业而言，如何合理控制室内热湿参数，既能做到保证人体舒适，又能减少室内有害微生物数量，保障人体健康，是我们应当关注的问题。
1尘螨生态学及健康危害研究
尘螨(house dust mites)是一类很小的肢节动物，体色呈白色至淡黄色，足色较深，长170～500μm，平时藏于动植物和化学纤维及尘埃中，尚有粉末性的食品中，肉眼不易发现。尘螨重要涉及粉尘螨(dermatophagoides farinae)、屋尘螨(dermatophagoides pteronyssinus) 、埋内宇尘螨(euroglyphus maynei) 和仓储螨(storage mites) 。本文中尘螨一般指屋尘螨和粉尘螨，这两者是最常见的室内尘螨种类，几乎遍布全世界。
尘螨通过呼吸作用和直接接触两种方式影响人体健康。
第一种方式，一般认为尘螨自身并非过敏原，而其分泌物、排泄物、蜕下皮壳、死亡虫体等被细菌与真菌分解为微小颗粒，通过人的走动、铺床叠被、打扫房间等行为飘浮于空气中，形成微生物气溶胶这种强烈的过敏原，很容易被人体吸入，对易过敏人群导致尘螨性哮喘、过敏性鼻炎等呼吸系统疾病。所以，尘螨变应原与空气环境关系密切，若空气温湿度适合尘螨生长繁殖，便会导致大量的尘螨代谢产物在空气中悬浮，形成微生物气溶胶。
第二种方式，尘螨与人体直接接触非常容易导致过敏性皮炎。患者对尘螨的过敏限度与过敏性皮炎的病情严重限度密切相关。所以控制环境温湿度条件，控制尘螨的生长数量，减少与人体的接触，有助于防止此类疾病的产生。
2 尘螨生长的环境需求
2.1 食物需求
居室内的尘螨重要以人体皮肤的脱落表皮为食，一些特殊的粉尘，如面粉、花粉、霉菌孢子等，也可成为尘螨的食物。尘螨不能自主消化脂类，需要一种喜旱真菌来协助消解，如曲霉菌［2,3,4］。除了充足的食物外，空气温度和相对湿度是影响尘螨生长的两大重要环境因素。
2.2相对湿度（RH）需求
尘螨体重的70%～75%都是水，在其生活史中会耗散掉大量的水分，当体内的水分比例降至50%以下时就可导致死亡，所以必须维持同比例的身体水分[5]。它们获取水分的重要来源是周边空气中水蒸气，借助基节上的腺通过潮解盐方法直接从不饱和空气中吸取水分[6]。所以在一般室内舒适温度下，周边环境的相对湿度是限制螨的存活、在何处生存及孳生的关键因素。气侯干燥地区室内几乎无尘螨孳生，但如使用加湿器提高了室内空气相对湿度，就会大大促进螨的存活生长。相比而言，尘螨较少摄取食物中的水分。上述习性决定了尘螨适宜生活在温暖潮湿的地区。在我国南方的许多地区尘螨可常年繁殖，沿海地区的过敏性哮喘与屋尘螨密切相关；在我国北方，尘螨的繁殖季节以6～10月为主。
当RH较低时，尘螨不易生存，如Lang（1977）、Murray（1985）和Brundrett（1990）分别研究发现，在室外湿度较低的区域，比如高海拔和沙漠地区，螨数量相对要少些[7,8,9]。Arlian（2023）对美国俄亥俄州的代顿市进行了一项实验表白，在温带气候的潮湿夏季下控制室内相对湿度小于51%，尘螨数量大大减小[10]。
而随着环境RH的增长，尘螨生长繁殖逐渐加快。Arlian（1992）研究了RH对螨新陈代谢的影响，结果发现随着环境湿度在22%～95%内增长时，螨代谢产物的数量也随之增长。并且发现环境在75%～85%范围内增长时，同期屋尘螨和粉尘螨消耗的食物数量增长了有5倍之多，同时代谢产物数量也显著增长[5]。此外，Anderson和Korsgaard（1986）的实验也表白，屋尘螨生长和繁殖的最佳条件是70%RH和80%RH，环境温度25℃，可接受的生长范围是55%～80%RH，环境温度17℃～32℃[11]。
而Harving调查了96例丹麦家庭，发现室内湿度与螨滋生呈正相关，通风状态良好与之呈负相关。研究地点是斯堪的纳维亚半岛，位于北纬70度的严寒北极地区，虽然室外干冷，但居民们为了保暖密闭居室，导致通风不良，室内相对湿度可达85%～90%，同样导致了螨大量滋生[12]。
图2. 尘螨增长随温度的变化趋势图

图1. 尘螨增长随相对湿度的变化趋势图
综合流行病学研究、动物实验、体外实验以及历年相关研究资料，可得出当周边食物充足，且在舒适温度条件下（适宜尘螨生长，17～30℃），51%RH是尘螨生长的一个临界值：小于此临界值尘螨生长缓慢；大于此临界值尘螨生长加快，特别是80%RH最为适宜尘螨生长繁殖，之后生长又逐渐衰弱，如图1。本文着重考虑舒适温度范围内的尘螨微生物增长与空气湿度间的关系，此处的曲线只是表达尘螨数量上的增减变化趋势而并非是量化指标。
2.3 温度需求
相比较而言，室内热参数的影响要大大弱于室内湿参数的影响。尘螨在空气温度为0℃以下的环境中能连续存活24小时，但是存活率极低；0～7℃时虽能生存但几乎无繁殖能力[13]；17～30℃为尘螨生存繁殖的最适温度，特别是25±2℃；35℃以上时尘螨的存活时间曲线急转直下，据此可设计工具或制定措施杀死地毯、沙发、床垫、床和衣服上的尘螨[14]。
综合历年流行病学、动物实验、体外实验等研究，亦可得出在食物和空气湿度适合的条件下，尘螨增长随温度的变化情况趋势图，如图2。事实上尘螨能生长的温度范围也正是人们居室环境内的普遍温度范围，位于0～40℃间。
3 健康危害风险度分级评价（GHRA）
从上文可知，环境条件影响尘螨的数量，而尘螨的数量或密度大小对健康有着非常直接的关系，特别是会导致机体致敏或引起哮喘的急性发作，使得人们不自觉的处在某种限度的威胁中，但是这种威胁无法做到彻底清除，即将尘螨的数量、密度控制在“零”。所以，对于这种必然存在的健康危害，其性质、限度、发生条件和发生的也许性是我们关心的方面。故而需要对环境、尘螨、人体健康三者之间存在的数量关系做一研究，进行一个健康危害风险度分级评价（Grading of Health Risk Assessment，GHRA），以此探讨把环境控制在如何一个状态，能尽量避免人体健康遭受损害。
健康危害风险度分级评价（GHRA），具体是找出在某一个环境状态（温湿度范围），相应的湿健康因子（此处指尘螨）的数量或密度情况，从而拟定出这个范围对接触人群所产生的健康效应如何，从而综合、分析、判断人体发生某种危害的也许性大小，对居住建筑室内湿健康做一个定性评价。本质上讲，GHRA中的“风险度”表达一个概略估计，是基于研究大量科研成果的基础上，可表达我们对所关注事件（人们处在某种环境中也许受到的健康威胁）发生也许性大小的估计。
通常评价室内尘螨密度的方法有3种：尘螨计数、尘螨变应原（Der f、Der p）测定，和鸟嘌呤测定。本文进行GHRA评价使用的是第一种方法，即通过显微镜计量每克室尘中所含的尘螨数目。
Arlian[10] 挑选美国俄亥俄州（潮湿温带气候）代顿市的72户家庭进行了一项为期17个月（经历2个湿季）的实验，目的是全面调查室内湿度与尘螨数量变化之间的关系。笔者对其72户测试数据进行综合分析，得出RH在35%～65%范围内变化时，相应的尘螨数量增减情况，如图3示。
图3. 尘螨随相对湿度的数量变化
从图3中我们看出，在所有家庭（全年采用空调）室内温度在20～25℃范围内波动时，随着RH增长，尘螨数量显著增长。20～25℃的这个温度范围正好验证了图2中尘螨适合生长范围的合理性。所以在舒适温度范围内可认为室内RH是影响尘螨的生长的唯一因子。当RH为60%时，每克室内灰尘中测量所得尘螨个数大约为500个，这个数目被英国第二次尘螨过敏与支气管哮喘国际会议认为“具有较高的致敏危险性，并足以诱发对尘螨过敏的哮喘病人的急性发作或较重的临床症状”的阙值。做出尘螨数量的增长趋势线（图3中虚线所示），基本呈二项式分布。结合上文尘螨随相对湿度的变化趋势图，可观测出从51%相对湿度开始，尘螨的数量随着相对湿度的增长而增长，呈正相关。故而可推测出当室内RH>65%时，每克室尘中所检测得的尘螨数量会超过900个，并随RH的增长而显著增长。
1992年在世界卫生组织（WHO）的指导下，在英国召开了第二次尘螨过敏与支气管哮喘国际会议中制定了暂行评价标准。在这个评价标准的基础上，并结合上文得到的尘螨数量与室内RH的数值关系（在室内舒适温度条件下，17～30℃），可作以下健康危害风险度分级评价（GHRA）：
表1. 尘螨健康危害风险度分级评价（GHRA）
GHRA
室内RH范围
室内尘螨浓度及生长状况
人体健康危害
高风险级
60%<RH<100%
每克室尘的尘螨数目>500个(或每克室尘含DerⅠ组变应原>10μg,再或每克室尘中的鸟嘌呤类含量>2.5μg)，在这种室内环境下，最适宜尘螨生长，繁殖旺盛。
具有较高的致敏危险性，并足以诱发对尘螨过敏的哮喘病人的急性发作或较重的临床症状。
中风险级
50%<RH≤60%
每克室尘含100个左右尘螨 (或每克室尘中含DerⅠ组变应原2μg时，再或每克室尘中的鸟嘌呤类达0.6mg)，此时尘螨能生存，繁殖速度较快。
多数学者认为此时的尘螨阈值浓度足以引起病人致敏，并使病人的气道处在高反映状态，此时病人血清尘螨特异性IgE呈阳性反映，病人处在哮喘发作的潜伏期。
低风险级
RH≤50%
每克室尘含尘螨个数<100个 (或每克室尘中的DerⅠ组变应原含量降至2μg以下时，再或每克室尘中的鸟嘌呤类<0.6mg) ，这种情况下尘螨最不适宜生存，检测到的数量很少。
此段是相对安全浓度，可明显改善尘螨过敏性哮喘患者的症状，是对人体健康最为有利的范围。

注：任何标准都只能适合于大多数病人，由于每个病人对尘螨的敏感限度有较大差异。
4案例应用
选取了重庆市主城区某户居民住宅进行为期一年的室内热湿参数实测，测试时间从2023.06连续到2023.06。此户居民工作日白天上班，夜晚归家，全年空调间歇运营，属于重庆本地居民典型用能方式。测试仪器每隔一小时自动记录一次数据。
在张慧玲博士对重庆建筑节能季节划分标准（表2）的基础上，对每季室内相对湿度做GHRA划分。整理分析数据（见图4）可知，在除湿季，空调季和通风季三季，室内平均温度为20.4~27.6℃，属于人体舒适温度范围，同时也是尘螨适宜生长的范围。在采暖季，室内温度较低，为12.7℃，人体感温度不适，且尘螨生长较前三季缓慢。此外可发现，四个季节的室内环境都极易处在高风险状态，长期在这种环境下生活，易使得敏感人群感染尘螨性呼吸系统疾病和皮炎等不良症状，占全年比例分别为11.5%，19.8%，34.5%和28.5%。而全年中风险级占据全年比例相对较少，分别为0.7%，3.2%，1.1%和0.3%，全年低风险级占据比例仅有0.0%~0.3%。综合四个节能季节，可得出高、中、低三种风险级占据的全年比例分别为94.2%，5.3%和0.5%，亦能进一步证明上述结论（见图5）。
表2. 重庆建筑节能季节划分
节能季节
通风期
除湿期
采暖期
空调期
起止日期
3.12～5.25
10.3～11.26
5.26～6.24
9.18～10.2
1.1～3.11
11.27～12.31
6.25～9.17

天数
130
45
105
85
占全年比例
35.6%
12.3%
28.8%
23.3%

图4. 重庆主城区某住宅节能季节尘螨GHRA评价

图5. 重庆主城区某住宅全年尘螨GHRA评价
5 结语
通过对尘螨孳生与室内热湿参数间的关系，以及对人体健康所带来的影响方面的研究，本文得出以下结论。
1） 综合流行病学研究、动物实验、体外实验以及历年相关研究资料，可得出尘螨随室内温湿度的变化趋势图。当周边食物充足，室内热湿参数是影响尘螨生长的关键因素。适宜生长的温度范围为17~30℃，湿度范围是51% ~85%RH，最适合温度为25±2℃，湿度为70%~80%RH。
2） 对尘螨健康危害风险度做了量化分级：在舒适温度条件下，室内相对湿度60%<RH<100%处在高风险级，标准为每克室尘的尘螨数目>500个，此时具有较高的致敏危险性，足以诱发对尘螨过敏的哮喘病人的急性发作或较重的临床症状。室内相对湿度50%<RH≤60%处在中风险级，标准为每克室尘含100个左右尘螨，多数学者认为此时的尘螨阈值浓度足以引起病人致敏，并使病人的气道处在高反映状态。室内相对湿度RH≤50%处在低风险级，标准为每克室尘含尘螨<100个，此段是相对安全浓度，可明显改善尘螨过敏性哮喘患者的症状，是对人体健康最为有利的范围。
3） 重庆地区气候特点决定了全年室内热湿参数都处在一个较高的状态，恰好适合尘螨微生物的孳生，导致全年90%时间以上都处在易感染尘螨性疾病的高风险状态。这说明对于一般的居民住宅建筑，在间歇空调运营系统下居民普遍存在一种很高的潜在健康疾病威胁，所以有必要合理控制室内热湿参数，减少尘螨微生物的生长繁殖，尽量把健康危害风险度降到中低风险级。
虽然通过平常的清洁或者尽量少采用地毯、布艺家具等可以减少一定量的室内尘螨，但是在日益追求生活环境品质的今天，通过减少美观度来获取健康度的提高较不合理，所以从本专业角度出发，以控制室内热湿环境参数来减少尘螨数量则不失为一种实用且安全的方法。但是由于国内相关研究还处在起步阶段，并且本课题是属于建筑环境学，流行病学，环境卫生学等的交叉学科，故而若想切实有效的对大范围居民住宅进行长期室内参数及尘螨等微生物数量的采集测试，以此归纳微生物与室内热湿参数之间的内在函数关系，还需各学科联合起来共同努力。
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注：赵琳，女，1986年11月生，硕士研究生，400030，重庆大学城市建设与环境工程学院，，E-mail：