空气净化器对实际室内环境中微塑料污染的影响：通风方式、天气条件及空气污染物的作用

《Environmental Pollution》：Impact of air cleaner on indoor microplastic pollution in a real indoor environment: Roles of ventilation types, weather conditions, and air pollutants

空气清洁器可有效降低室内微塑料浓度，其效果受通风类型影响，但天气因素无显著作用。

　　

叶培伟|郑建成

中国医科大学公共卫生系，台湾台中市

摘要

直径小于2.5微米的室内颗粒物（PM_2.5）和微塑料（MPs）是全球关注的污染物。然而，PM_2.5和MPs在形状、大小、密度和化学成分上存在差异。迄今为止，尚未有研究探讨空气净化器使用对实际室内环境中MPs浓度降低的影响，也未评估通风类型、天气因素和空气污染物是否会影响其净化效果。在本研究中，我们在真实的办公环境中进行了一系列实验，以评估空气净化器使用对室内MPs浓度降低的影响及其影响因素。研究发现，无论是否使用空气净化器，MPs的主要形态、大小和聚合物成分分别为碎片状、3-25微米以及聚酰胺。仅在开窗和关窗的条件下，使用空气净化器时室内与室外MPs浓度比（I/O）低于不使用空气净化器的情况；同时使用空调和空气净化器时，也观察到了类似的结果。而同时使用电风扇和空气净化器时，I/O比率比不使用空气净化器时更高。天气因素和空气污染物对空气净化器的性能没有影响。本研究表明，使用空气净化器可以降低室内MPs浓度；然而，通风策略和通风设备的使用会影响其净化效果。

引言

根据Waste Direct的统计数据（https://reurl.cc/Z46vNA），全球每年产生的塑料产品超过3.8亿吨，其中约40%被归类为一次性塑料垃圾。这些垃圾中有91%未被回收，最终进入垃圾填埋场或环境中，从而增加了环境中的塑料污染风险。这些塑料垃圾可以通过多种机制降解成微小颗粒（Zhang等人，2021a）。直径在1微米到5000微米之间的颗粒被归类为微塑料（MPs）。多项研究（Amato-Louren?o等人，2024；Leslie等人，2022；Nihart等人，2025；Ragusa等人，2022）在人类血液、大脑、牛奶和嗅球中检测到了MPs。一些研究还通过毒理学研究发现，暴露于MPs会导致神经元死亡、消化道膜损伤和肺部毒性（Danso等人，2022；Kim等人，2025；Zhang等人，2022）。因此，有研究调查了MPs在不同环境（如土壤、河流和海洋）中的丰度、形态、化学成分和迁移情况（Everaert等人，2020；Qiu等人，2022；Wong等人，2020；Zhao等人，2025）。

越来越多的研究也开始收集空气中的MPs，并研究其丰度、特征和影响因素。例如，一些研究（Abbasi等人，2019；Du等人，2024；Jung和Chen，2025；Purwiyanto等人，2022）发现道路灰尘、包装材料、海洋垃圾或车辆是室外MPs的主要来源。其他研究（Allen等人，2019；Jung等人，2024；Luo等人，2023；Zhang等人，2021b）指出，较高的人类活动水平也会通过长距离传输成为农村或偏远地区的室外MPs来源。此外，还有研究（Huang等人，2021；Jung等人，2024；Jung和Chen，2025；Rosso等人，2023）发现降雨、温度、相对湿度（RH）或风事件是影响室外MPs浓度的因素。由于人们大部分时间都在室内度过，因此室内MPs浓度通常高于室外空气中的浓度（Boakes等人，2023a；Chen等人，2022a；Din等人，2024；Gaston等人，2020；Liao等人，2021）。因此，室内MP污染引起了越来越多的关注，包括在家庭、教室、办公室、医院、大学实验室、游戏店、服装和家居市场以及洗衣店（Ageel等人，2024；Bhat，2024a，c；Bhat和Gaga，2025；Boakes等人，2023b；Chen等人，2022a；Din等人，2024；Jahanzaib等人，2025；Maurizi等人，2024；Noorimotlagh等人，2024；Perera等人，2023）。上述研究在这些室内环境中收集了MP样本，并指出居住人数、活动类型和塑料产品的存在影响了室内MPs浓度。此外，一些研究（Chen等人，2022a；Choi等人，2022；Liao等人，2021；Yeh和Jung，2025）还发现通风时间或类型也会改变室内MPs浓度。尽管不同研究中室内MPs的主要形态、聚合物成分、来源和影响因素有所不同，但某些研究（Gasperi等人，2018；Vianello等人，2019）表明，室内吸入是人体暴露于MPs的重要途径。尽管目前对塑料垃圾的管理较为有效，但大量塑料垃圾仍已在各种环境中累积。许多塑料产品，如袋子、椅子或家具，仍在我们的日常生活中使用。因此，有必要降低室内空气中的MPs浓度。

尽管人们可以佩戴口罩来减少颗粒物暴露（Drewnick等人，2021），但这仍然会在室内造成不便和不适。空气净化器常用于降低室内颗粒物浓度（Barn等人，2018；Han等人，2022；Sultan等人，2022）。然而，迄今为止的研究主要集中在评估空气净化器对PM_2.5或PM₁₀的去除效率上，只有少数研究在真实的室内环境中进行。MPs的形状可能是球形、纤维状、碎片状或泡沫状，其大小分布范围很广。MPs的大小和密度分布以及化学成分与PM_2.5和PM₁₀不同。此外，在实际场景中，居住者的行为（如开关门或窗户）以及空调或电风扇的使用会影响MPs浓度。这是因为气流会重新悬浮沉积在表面的颗粒物（Choi等人，2022；Maurizi等人，2024；Yeh和Jung，2025）。先前的研究（Boakes等人，2023a；Yeh和Jung，2025）还指出，室外空气是室内MPs的来源之一。因此，居住者的活动以及室外空气交换会影响室内通风条件和MPs的分布。尽管Dewika等人（Dewika等人，2024）评估了空气净化器降低室内MPs浓度的有效性，但他们采用被动采样方法收集空气中的MPs，这使得难以研究影响空气净化器去除效率的因素。因此，有必要了解空气净化器在真实室内环境中是否能够降低室内MPs浓度及其影响因素。

在本研究中，我们在真实的办公环境中进行了一系列实验，以探讨：（1）空气净化器使用是否能够降低室内MPs浓度；（2）通风类型是否会影响空气净化器的性能；（3）天气因素和其他空气污染物是否会影响空气净化器的性能。这是首次研究在不同通风类型和环境下使用空气净化器是否能够降低室内MPs浓度，并进一步识别影响空气净化器性能的因素，为空气净化器的使用策略提供依据。

研究设计

我们在一个可以控制通风条件并持续监测环境质量的真实办公环境中进行了一系列实验。该办公室配备了书柜、桌子和打印机。办公室的尺寸为长338厘米、宽349厘米、高413厘米。

室内和室外空气质量

表S2展示了所有实验条件下室内和室外天气因素及空气污染物的平均值。室内平均CO₂和O₃浓度、温度和RH值分别为526 ± 115 ppm、4.12 ± 2.90 ppb、26.5 ± 1.3°C和74 ± 7%；室外空气的相应值为408 ± 53 ppm、28.81 ± 8.32 ppb、29.9 ± 2.5°C和64 ± 8%。室内与室外CO₂浓度差（dCO₂）为129 ± 108 ppm，空气交换率（ACH）为1.11 ± 0.56 hr^-1。

室内和室外天气因素及空气污染物的分布

在测试办公室中，采样期间记录的天气因素和空气污染物的数值与先前在真实环境中报告的测量范围相似。例如，Tsai和Chen的研究小组（Chen等人，2022b；Tsay等人，2022）测量了台湾办公楼的温度和RH，分别为24°C至34°C和50%至75%。Chen等人（Chen等人，2024a）从502个公共场所收集了室内空气质量数据

结论

现有数据表明，使用空气净化器并未影响室内MPs的形态、大小范围和聚合物成分的分布。在使用空气净化器且空调运行的情况下，室内与室外MPs浓度比低于不使用空气净化器的情况。然而，空调和空气净化器同时以高风速运行可能导致室内气流更加湍流，从而可能影响净化效果

作者贡献声明

叶培伟：撰写——初稿、方法论、调查、数据分析、概念化。郑建成：撰写——初稿、监督、方法论、调查、资金获取、数据分析、概念化

未引用的参考文献

de Sainte Claire, 2009.

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据和材料的可用性

本研究生成和分析的数据集可应合理要求向相应作者索取。

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

作者感谢台湾的国家科学技术委员会（NSTC（112-2621-M-039-001-MY2）提供的研究资助。作者还感谢使用国立中兴大学核心实验室的VM000200号机械设备。