自体污染物与环境温度对人体的耦合影响及其机理

Human comfort and health are jointly influenced by the thermal environment and pollutants. Human bioeffluents, the chemical volatile pollutants from human metabolism, could lead to the increase of the physical and mental stress and have negative effects on people’s health and cognitive performance. Therefore, the human bioeffluents must be removed by indoor ventilation. The previous and current studies on human bioeffluents only maintained the environmental temperature to the thermoneutral temperature, rather than consider the effects of environment temperature. However, as the most important parameter of thermal environment, the air temperature can have a significant impact on human comfort, health and productivity. So an important scientific question must be answered: what are the coupling effects of the human bioeffluents and environmental temperature on the human body? Will the change of temperature strengthen or weaken the effects of human bioeffluents or create new effects? The current researches couldn’t give the answers. To fill in the research gap, this project will study the coupled impacts of human bioeffluents and environment temperature on the human physiological responses, subjective feeling, health symptoms and cognitive performance. The formation mechanism of the influence will also be investigated. This project will provide the reliable theoretical basis for the reasonable matching and coupling control of room temperature and ventilation rates to satisfy the high requirements of the comfort, health and building energy efficiency.

人体舒适健康受到室内热（热环境）、污（污染物）因素的共同影响。自体污染物，即人体代谢产生的挥发性化学污染物，可导致人体生理和精神应力升高，对健康状态和认知表现造成不利影响，是室内通风必须消除的污染物。围绕自体污染物的现有研究均未考虑环境温度的影响，常将温度保持在热中性值。然而，空气温度作为最重要的热环境参数也会对人体舒适、健康和工作效率产生显著影响。由此产生了一个重要科学问题：自体污染物与环境温度对人体会有什么样的耦合影响？即温度的改变会强化还是弱化自体污染物的影响或者产生新的影响？现有的针对自体污染物或温度单一因素影响的研究无法给出答案。因此，本项目深入研究自体污染物与环境温度对人体生理反应、主观感觉、健康症状和认知表现的耦合影响，并对影响规律的形成机理进行探讨。这一项目的成功实施将为实现室内温度和通风率的合理匹配与耦合控制提供可靠理论依据，以满足现代化室内环境舒适、健康又节能的高要求。

人体舒适健康受到室内热、污因素的共同影响。由此产生的一个重要科学问题是室内污染物与环境温度对人体会有什么样的耦合影响？现有相关研究没有给出答案。. 针对上述问题，本项目开展了一系列温度与污染物综合环境暴露实验。实验温度在22-35度之间。污染物包括自体污染物、建材散发污染物以及纯二氧化碳。实验中测量关键热生理参数，评估热感觉、空气品质感知度和急性健康症状，进行认知测试。. 基于实验数据，围绕环境温度与污染物浓度对人体生理反应、主观感觉和认知表现的综合影响开展了深入分析。主要结果包括：.（1）随着环境温度的升高，呼吸频率显著升高，呼出的气体量显著增加，二氧化碳呼出量显著增加。.（2）舒适温度下呼吸区高浓度自体污染物导致认知表现降低，受试者完成神经行为测试的准确率随着暴露时间增加显著降低。.（3）舒适温度下呼吸区高浓度自体污染物导致心率变异性指标pNN50显著升高，表明人体承受的心理负荷增强。.（4）呼吸区保持高浓度自体污染物时，环境温度升高引起某些急性神经行为症状增强，如眼部疼痛感和困倦度有显著增加趋势。.（5）呼吸区保持高浓度自体污染物时，环境温度升高对人体生理状态造成不利影响，如更高的呼吸末二氧化碳浓度，更高的局部皮肤温度，更低的血氧饱和度。.（6）室内温度与建材散发污染物浓度对急性神经行为症状有耦合影响。环境温度30度且室内建材污染源存在时，受试者更疲劳，幸福感降低，工作意愿降低。.（7).室内温度增加与建材散发污染物浓度提升的耦合作用引起认知表现降低。受试者的完成神经行为测试和工作记忆力测试的效率降低，反应时增加。.（8）35度高温下，室内二氧化碳浓度增加至3000ppm时人体生理参数和主观感觉以及认知表现没有显著差异，但完成认知测试的准确率具有升高的趋势。. 本项目成果为深入理解室内温度和污染物浓度同时变化对舒适、健康和认知的影响提供了理论基础，也为建立考虑环境温度差异的室内通风量的确定给出了依据。