Cost of air pollution

Death in the Air Infographic by World Bank

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The World Bank released a new report titled “The Cost of Air Pollution: strengthening the economic case for action” and in it they detail how air pollution is now the 4th leading risk factor for deaths worldwide. That’s worse than the deaths attributed to alcohol and drug use, HIV/AIDS, and even malaria. Besides the other reasons for reducing air pollution (climate change, our health, etc.) the economic one is probably the one that will communicate the strongest to everyone as air pollution costs the global economy in terms of foregone labor income to the tune of $225 Billion each year globally.

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Air pollution has emerged as the fourth-leading risk factor for deaths worldwide. While pollution-related deaths mainly strike young children and the elderly, these deaths also result in lost labor income for working-age men and women. The loss of life is tragic. The cost to the economy is substantial. The infographic below is mainly based on findings from The Cost of Air Pollution: Strengthening the economic case for action, a joint study of the World Bank and the Institute for Health Metrics and Evaluation (IHME).
Air pollution has emerged as the fourth-leading risk factor for deaths worldwide. While pollution-related deaths mainly strike young children and the elderly, these deaths also result in lost labor income for working-age men and women. The loss of life is tragic. The cost to the economy is substantial. The infographic below is mainly based on findings from The Cost of Air Pollution: Strengthening the economic case for action, a joint study of the World Bank and the Institute for Health Metrics and Evaluation (IHME).
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能不能降低安全空气的价格而不牺牲效果?

我开始做DIY空气净化器之后,很快就有人冒出来模仿我的DIY。我不介意,因为我把制作说明发布到网上,所以谁都可以做,并不是一定要用我的。不过,我看到两家价格比我便宜,还说我太贵了!

作为一个书呆子,我第一反应是要研究。所以我订了他们的货,发现他们用的风扇更小,而用的HEPA捕捉颗粒效果特别低。HEPA一般能捕捉99%的0.3微米及以上的颗粒;我发现这个更便宜的HEPA捕捉了85.8%(测试)。

有没有办法让HEPA再便宜?

不过,如果能有同样效果但更便宜的HEPA就更好了。所以我开始测试宽度稍微小一点的HEPA。为什么呢?因为HEPA能便宜6%,但是宽度还足够盖上风扇的出风口。

测试

作为一个书呆子,我还是想先去测试,以确认效果没有降低。所以我用DIY 1.0 + 29mm HEPA做了10次过夜房间测试,然后跟我之前发布30mm HEPA的测试比较了

测试是在北京的15㎡卧室里做的。空气测试仪是一台Dylos DC1700,能测到0.5微米颗粒(手提空气测试仪跟大使馆官方测试仪相比,准不准?)。

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为了算效果,我算了起床之前最后4个小时的颗粒污染浓度,然后跟没开净化器的时候比较。同时我记录了外面的PM 2.5数据。以下是其中一天测试:

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结果

10次测试,DIY 1.0 + 29mm HEPA平均减少了86%的0.5微米颗粒和91%的2.5微米颗粒。

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这个测试结果是说明29mm的HEPA效果跟30mm HEPA没有区别。所以我把HEPA的价格降低6%,从80元到75元。书呆子这回高兴了!

HEPA价格对比

从性价比看,淘宝上Blue Air HEPA要359元,IQ Air要2,150元(还有长期使用成本对比)。

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书呆子注释:实验重做

做实验的时候,科学家注重replication(重做)。如果一个现象是真的,应该能在不同的实验当中重做而得到类似的结果。虽然做这次测试的时候,重做不是主要的目标,这系列的测试是我测试DIY 1.0的第三个系列的测试 (包括早期测试200天长期寿命测试)。再加上美国医生Dr. Saint Cyr的测试,被重做的次数已经足够。

公开数据

跟之前一样,为了其他学霸同胞们,我发在下面布了原始数据和测试方法细节。

原始数据

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户外PM 2.5的波动

我觉得这种几个小时的测试比常见的20分钟测试(比如CADR测试)更好,因为这是我们用空气净化器的更常见的方式。不过,八个小时测试的短处是,做测试的时候,外面的PM 2.5有可能会上升或者下降。如果外面PM 2.5下降,会夸大净化器的效果。如果外面PM 2.5上升,会低估净化器的效果。

如果算10次测试的平均值,这些波动应该会互相取消,但是还是值得分析数据,确定外面PM 2.5的波动没有影响结果。这10次测试当中,两天(9/25和11/10)的PM 2.5数据有比较大的波动。我去掉这两天的数据之后,平均消除的颗粒数据基本没变:84%的0.5微米颗粒和91%的2.5微米颗粒。

测试中户外PM 2.5

也值得看看测试的那10天,外面PM 2.5是不是跟北京平常PM 2.5水平一样。这10次测试的时候,外面PM 2.5平均值是116微克。这个比北京近5年的平均PM 2.5高差不多20微克(以我分析的美国大使馆PM 2.5数据为准)。所以这些测试能够代表北京常见的PM 2.5水平或者甚至更高的水平。

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DIY爱好者发明大炮“安静版本”

我最近收到住在北京Bill的邮件。他用DIY大炮减少家里的颗粒污染。

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但是他像我一样想降低大炮的噪音。

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所以Bill用了DIY精神来设计一个“静音版本”。他用塑料方块制造了一个箱子,将噪音挡在里面。

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箱子前后端有开口,帮助通风,虽然我猜这样做可能会降低几个百分点的净化效果。为进一步降低噪音,他在里面还用了被子盖上风扇。

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结果噪音降低6 dB!这区别多大?如果你已经有大炮,低档噪音是52 dB。作为比较,Bill大炮的高档噪音比这个低2 dB。确实挺安静的!

如果你对用Bill的设计感兴趣,我建议关注两点:

  1. 这个设计应该会有点减少空气的流通性。我猜总体效果会降低至少几个百分点,但是要做比较测试后才能确知。
  2. 要注意避免风机超热。设计完了之后,先开高档看看温度。

支持Bill的作业!

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寒冬(的雾霾)将至

又一次冬天,又来一次PM 2.5来袭!面临北京冬天的PM 2.5,我开始想:冬天PM 2.5到底比夏天差多少?

我分析了北京美国大使馆近7年的PM 2.5数据,结果夏天平均PM 2.5为92微克,冬天为111微克。

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这有多严重?世界卫生组织PM 2.5的24小时上限是25微克。那么北京夏天平均PM 2.5是上限的三倍多,冬天是四倍多。

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寒冬将至,做好准备!

indoor vs outdoor

上海测试:室内比室外空气好吗?

我刚拿到第一台空气测试仪的时候,我做了一个小测试:我去了北京几个地方采样,想看看室内空气是不是比室外空气好。结果发现是

不过,那次测试有些缺点。首先,我第一台测试仪没有电池,所以我当时只能估计外面的空气污染。第二,我当时也没分析有什么因素让某些地方的空气比其它地方要好。

上海测试

现在有了很方便带电池的Dylos DC1700测试仪!可以测到室内和室外的空气。这是我最近在上海测到的空气:

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我趁去上海的机会做了新的研究:我在8月27-29号在11个地点做了14次测试,测试了室内和室外的空气。那几天上海AQI平均为158 (70微克)。我主要是在法租界采样,另外去了复旦大学。所有的采样点都不用空气净化器。

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我尽量去更多地方做测试,连公共厕所都进行测试了:

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结果

我分析了0.5微米颗粒(上面的图片左手边的数值);这些小颗粒跟政府的PM 2.5数值相关性很高。14次测试的结果是这样的,红色线是外面的污染程度:

 

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平均来说,室内的空气污染只有外面的69%。这个结果符合我在北京做的测试结果,也符合美国环保局的测试结果

为什么有的地方空气更好?

后来我想知道为什么有的地方的空气更好,有的地方更脏。比如说,我回家的时候(还没开净化器),我家里只有外面空气的30%的颗粒!但是我去的公厕有134%的颗粒–比外面还要糟糕。

我分析了最简单的原因:门窗关着还是开着?颗粒污染主要来源是外面的空气。而且,如果关门窗,颗粒会慢慢下降而落在地上。所以关门窗的时候,室内的空气应该更好。

所以我先分析了所有开着门窗的地方:

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很恐怖!如果开门窗,我呼吸的空气基本上跟外面一样脏(92%)。下面的图是公厕的实拍:

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不过,在平时关门窗的地方,结果很不一样:

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关门窗的地方只有外面的57%的颗粒。下面的图是在复旦大学的实拍:

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还有,关门窗的地方的空气总是比外面要好。只有一个例外:圆圆餐厅有(115%)。这些颗粒物应该是来自炒菜。

结论

结论很简单:我们一般在室内呼吸的空气比外面的要好,就算不用空气净化器。

建议

  1. 尽可能在室内运动。我在中国的时候在健身房锻炼身体(我在外面的时候戴口罩)。
  2. 在咖啡厅和酒吧,我一般选择坐在里面而不是外面。

最后一个例外

值得记住:有时候空气污染来自室内。一般这种情况是因为刷墙或者装修。如果家里有那种装修的味道,有时候开门窗更好(或者用活性炭)。

这意味着室内空气安全吗?

我说室内空气比外面好,但是要记住:“更好”不等于“安全”。14次测试当中,没有任何地方低于世界卫生组织的安全上限:

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活性炭能去除甲醛吗?

我开始做DIY空气净化器之前,我的一个中国朋友问起甲醛了。我的中文还行,但是我当时还是要查词典。我当时就发现在中国有很多人担心甲醛。

为什么那么担心?因为甲醛导致很恐怖的症状,比如溃疡和癌症,但是普遍出现在建材和新的家具中。科学家做过测试发现,新装修的房子的甲醛含量比较高。

去除甲醛为什么那么难?

甲醛很难去除因为它是以气体的形式从建材中散发出来的,而净化器最关键的滤网(HEPA滤网)不是针对气体。我看到过有的净化器公司说他们的产品可以去除甲醛,空气净化器厂家是有动机这么说的,但是我想真正测试活性炭到底能不能去除甲醛。

另外我还看到过有公司说卖“分解甲醛喷雾”。这个听起来像万金油,所以更需要科学测试来确认。

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测试

做这种测试有一个障碍:测到甲醛。如果你上淘宝搜索,你会以为测到甲醛很容易。很多淘宝店卖“甲醛检测仪”,但是这些是广泛VOC检测仪,并不是专门测甲醛的。所以就算机器显示有甲醛,我们也无法知道测到的是甲醛还是其它的VOC。

所以为了保证我测到的是甲醛,我买了甲醛溶液–为了科学牺牲我们的身体健康!

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为了散发这个甲醛,我们在电饭锅里放了100ml甲醛和250ml水。测试房间是4.14m²的阳台(容量10.35m3)。

我的Industrial Scientific MX6检测仪能测到VOC,而且在这种情况我们知道这个VOC指的是甲醛。

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为了针对甲醛,我在大炮身上系上了复合材料活性炭滤网。我们同时开了电饭锅和风扇,然后一直开到检测仪上的数据回到0。在控制条件测试时,我们只开了风扇(没有滤网)。一共做了三次活性炭测试,两次控制条件测试。

结果

测试数据是这样的,从甲醛最高值开始:

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但是我们需要确保这个效果是来自活性炭,而不是甲醛自然散发掉的,所以要跟只有风扇的测试数据比较。这是两种测试对比:

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我算了所有的测试平均值,然后分别算了用活性炭和只用风扇的区别。平均来说,活性炭在最高值之后15分钟内减少了50%甲醛,然后在25分钟内减少了100%。

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结论

这种复合材料活性炭滤网能去除甲醛。我之前做的测试显示也能去除其它种类的VOC

所有的人都需要活性炭吗?

科学研究发现新盖的房子和最近装修的房子的甲醛含量比其它的房子要高,所以如果你的房子是新装修的,最好用活性炭。

如果最近没有新装修,还需要活性炭吗?我用了MX6检测仪测试很多没有最近装修的房子,结果每次显示0。这个不一定是说明真的完全没有VOC。有可能房子里有VOC,但是低于MX6检测仪能测到的范围。不过,我觉得可以说在没有明显的VOC来源的房子里,活性炭是可选的。

还需要HEPA吗?

活性炭是针对异味和几种有害气体,而不是广泛针对颗粒污染(比如PM 2.5)。而且活性炭的工作原理就是让很多空气穿过,而不是挡住颗粒。我试过光用活性炭滤网,结果减少房间里面的颗粒污染效果并不好。所以还是需要HEPA。

公开数据

为了其他的书呆子同胞,我发布原始数据和测试方法。

数据

数据文件很大,所以我以下载格式提供。这是数据总结:

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测试方法

为了看MX6检测仪的细节、检测仪位置和只有风扇的控制条件测试,请看我之前做的VOC测试。除了污染来源以外,其他的条件都是一样的。

怎么知道检测仪真的是测到甲醛?

我想确认MX6真的是测到甲醛,而不是弄混了电饭锅发出的热气和水汽。所以我做了测试,在电饭锅里只加水,不加甲醛。在这个测试当中,MX6一直显示0:

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这个结果告诉我们MX6检测仪不会把水汽/热气和甲醛弄混了。

测试缺点

我之前做的VOC测试一样,一个缺点是甲醛不是自然存在的甲醛。最理想是找到一个最近装修的房子,已经有甲醛的房子作为测试地点。这样的情况会更接近大多数人用活性炭的情况。

不过,做那种测试有一个问题:在那种情况下,我们用手提VOC检测仪无法知道测到的VOC是甲醛还是其它的VOC。从一个角度来看,这不是很大的问题,因为任何VOC我们都想减少。不过,另一个角度是还有很多人特别关心甲醛。为了做那种测试,我们需要采样,然后寄到实验室(如果有人知道更简单的测试方式,请告诉我!)。