ZANIECZYSZCZENIE POWIETRZA POMIESZCZEŃ

ZANIECZYSZCZENIE POWIETRZA POMIESZCZEŃ
Józef S. Pastuszka
Śląska Akademia Medyczna, Wydział Zdrowia Publicznego, Zakład Zdrowia Środowiskowego
Pojęcia, definicje, zasady
Przez pomieszczenia rozumiemy pomieszczenia nieprzemysłowe, co odpowiada angielskiej terminologii „indoor”. Nazwą
tą obejmuje się domy mieszkalne, pojedyncze mieszkania w budynkach mieszkalnych, biura, sklepy, obiekty szkolne
(szkoły i przedszkola; zarówno sale dydaktyczne, jak i pomieszczenia towarzyszące), przychodnie lekarskie, szpitale,
apteki, a także muzea, biblioteki itd. Są to więc pomieszczenia, w których mogą występować bardzo różne narażenia.
Podstawowym kryterium jest fakt przebywania w nich ludzi i jednocześnie nie prowadzenie w tych pomieszczeniach
żadnej formy działalności produkcyjnej, przemysłowej ani hodowlanej. Szczególną grupą pomieszczeń
nieprzemysłowych są tzw. pomieszczenia przeznaczone na stały pobyt ludzi. W odniesieniu do tej grupy pomieszczeń
próbuje się wprowadzić formalno-prawne normatywy jakości środowiska wewnętrznego i należy się spodziewać, że w
okresie najbliższych dziesięciu lat zostaną przyjęte pierwsze normy dotyczące zarówno wentylacji jak i stężeń niektórych
zanieczyszczeń powietrza. Aby to nastąpiło, w odniesieniu do czynników szkodliwych, których stężenie / natężenie
proponuje się unormować, muszą zostać przeprowadzone szerokie badania relacji dawka – odpowiedź.
Tymczasem, w przeciągu ostatnich 30 lat problematyka wpływu środowiska pomieszczeń nieprodukcyjnych na szeroko
rozumiane zdrowie ludzi była przedmiotem wielu specjalistycznych badań. W ich trakcie dopiero rozpoznano cały szereg
czynników, które udało się bardziej lub mniej ściśle powiązać z konkretnymi objawami / skutkami zdrowotnymi. Są to
zarówno czynniki fizyczne, takie jak hałas, temperatura i wilgotność powietrza, prędkość cyrkulacji powietrza
w pomieszczeniu, oświetlenie i inne, oraz czynniki chemiczne i biologiczne.
Czynniki szkodliwe w powietrzu pomieszczeń mieszkalnych i budynków użyteczności publicznej
Najczęściej występujące zanieczyszczenia powietrza (czynniki chemiczne i biologiczne) w pomieszczeniach
nieprzemysłowych przedstawia tabela 1.
Tabela 1. Główne zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach nieprzemysłowych i ich podstawowe źródła.
Źródła emisji
Zanieczyszczenia
Wewnętrzne
Zewnętrzne
reakcje metaboliczne (ludzie i zwierzęta), spalanie
Dwutlenek węgla
spalanie paliw
paliw
Tlenek węgla
spalanie paliw
spalanie paliw
wysokotemperaturowe spalanie paliw (kuchenki i
Tlenki azotu
wysokotemperaturowe spalanie paliw
piecyki gazowe)
rozpuszczalniki, kosmetyki, gotowanie i pieczenie,
Lotne związki
spalanie paliw, procesy metaboliczne (zagrzybienie spalanie paliw, rozpuszczalniki petrochemiczne,
organiczne
parowanie ciekłych paliw
mieszkań), niektóre farby, pestycydy, środki
owadobójcze oraz przeciwgrzybicze
meble z płyt wiórowych, niektóre materiały
Formaldehyd
izolacyjne,
Dwutlenek siarki
palenie tytoniu
spalanie paliw
Ozon
reakcje fotochemiczne
spalanie paliw i inne procesy przemysłowe,
motoryzacja, wybuchy wulkanów, erozja wietrzna,
Aerozol pyłowy
palenie tytoniu
pylenie ze składowisk odpadów
produkcja przemysłowa
• ołów*
motoryzacja
• mangan*
motoryzacja, produkcja przemysłowa
• kadm*
Bioaerozol
organizmy ludzi i zwierząt
• bakteryjny
powietrze atmosferyczne (zawierające zarodniki
„zagrzybione” ściany, meble itd.
• grzybowy
grzybów z naturalnych kolonii)
rośliny doniczkowe
trawy, drzewa, krzewy
• pyłkowy
izolacja termiczna budynków płytami cementowoAzbest
materiały ognioodporne
azbestowymi
Radon i pochodne
niektóre materiały budowlane, woda z instalacji
skorupa ziemska
jego rozpadu
wodociągowych
* jako aerozol
Jak widać, dominujące są zanieczyszczenia typowe dla powietrza atmosferycznego. Wyjątkami są
formaldehyd i aerozol bakteryjny, związki rzadko występujące w większych stężeniach w środowisku
zewnętrznym. Większość zanieczyszczeń obecnych w powietrzu pomieszczeń nieprzemysłowych jest
emitowana zarówno ze źródeł wewnętrznych, jak i zewnętrznych, a zatem przenikanie (migracja)
zanieczyszczeń ze środowiska zewnętrznego do pomieszczeń odgrywa poważną rolę w całkowitym
bilansie narażenia.
Skutki zdrowotne zanieczyszczenia powietrza pomieszczeń
Obecnie wciąż rośnie liczba ludzi na świecie, którzy doświadczają pogorszenia stanu zdrowia w efekcie
przebywania w pomieszczeniach mieszkalnych i biurowych. Towarzyszy temu całe spektrum objawów od złego samopoczucia do poważnych, niekiedy nawet śmiertelnych chorób. Choroby pojawiające się w
następstwie przebywania w nadmiernie zanieczyszczonym środowisku wewnętrznym nazywa się
chorobami związanymi z budynkiem (BRI - Building Related Illness), spośród których najbardziej
powszechnymi są z pewnością zatrucie tlenkiem węgla i astma, a także stosunkowo niedawno
zbadana tzw. choroba legionistów (wywoływana zakażeniem bakterią Legionella) oraz gorączka
„klimatyzacyjna” (humidifier fever). Do grupy chorób związanych z budynkiem należy także zaliczyć
choroby nowotworowe będące następstwem narażenia na takie substancje rakotwórcze, jak dym
tytoniowy czy też radon i produkty jego rozpadu. Znacznie mniej poważną w skutkach zdrowotnych,
lecz bardzo uciążliwą i często występującą chorobą jest tzw. syndrom chorego budynku (SBS - Sick
Building Syndrome), który charakteryzuje się zespołem niespecyficznych objawów oraz
zróżnicowanymi, jak dotąd niezbyt dobrze poznanymi problemami zdrowotnymi. Objawy zdrowotne
syndromu chorego budynku można podzielić następująco:
objawy ogólne (ból głowy, nienaturalne zmęczenie, przygnębienie, zawroty głowy),
podrażnienie błon śluzowych (suchość lub podrażnienie oczu, nosa, gardła),
objawy skórne (przesuszenie, zaczerwienienie, złuszczanie naskórka - na twarzy, rękach,
uszach).
Przykładową częstotliwość występowania różnych objawów SBS w krajach skandynawskich zawiera
tabela 2. Jak widać, omawiane objawy częściej występują w pomieszczeniach biurowych niż
w mieszkaniach i wyraźnie częściej są odnotowywane przez kobiety niż przez mężczyzn. Należy
zwrócić, uwagę, że najmniejsza częstość objawów w pomieszczeniach biurowych wynosi 5% dla
mężczyzn i 15 % dla kobiet.
Tabela 2. Średnia częstość występowania objawów SBS w pomieszczeniach mieszkalnych i biurowych.
Objawy
Rodzaj
Częstość występowania [%]
Natężenie
Pomieszczenia biurowe
Mieszkania
mężczyźni
kobiety
mężczyźni
kobiety
Objawy ogólne
średnio
minimum
15 –20
5
25 – 35
15
8 – 12
15 – 20
Podrażnienia błon
śluzowych
średnio
minimum
15 – 20
5
25 – 35
15
5 – 10
10 – 15
Objawy skórne
średnio
minimum
10 – 15
5
25 – 35
15
5
10
Źródło: dane z krajów skandynawskich wg Kukkonen i wsp., 1993.
Strategie poprawy jakości powietrza pomieszczeń∗
Aby zmniejszyć występujące narażenie należałoby zmniejszyć stężenie (C), lub czas (t) przebywania w
analizowanym pomieszczeniu. W pomieszczeniach nieprodukcyjnych skrócenie czasu narażenia jest
zwykle nierealne, chociaż w niektórych przypadkach można doradzać osobom szczególnie wrażliwym, na
∗
W niniejszym tekście zostały wykorzystane fragmenty pracy: J.S. Pastuszki „Higiena pracy w pomieszczeniach
nieprzemysłowych” W: „Higiena Pracy” pod redakcją J.A. Indulskiego, Oficyna Wydawnicza IMP w Łodzi,
1999 r.
występujące, specyficzne zanieczyszczenie zmianę pracy (biura) szkoły, przedszkola czy też mieszkania.
Praktycznie, najczęściej pozostaje opracowanie programu zmniejszenia występujących stężeń. Jest to z
reguły także niełatwe, ponieważ trudno jest redukować względnie niskie (co nie oznacza, że bezpieczne !)
stężenia. Trzeba mieć na uwadze fakt, że poziomy występujących stężeń, nawet gdy kilkakrotnie
przekraczają stężenia dopuszczalne dla powietrza atmosferycznego, to są zwykle o jeden albo dwa rzędy
mniejsze od odpowiednich wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń (NDS) na stanowiskach pracy.
Jak wiadomo, stężenie (C) jest ilorazem
C=
N
V
gdzie (N) oznacza iloraz lub masę konkretnego zanieczyszczenia zawieszonego w powietrzu oobjętości
(V). Zatem aby obniżyć stężenie należy zmniejszyć N lub zwiększyć V. Redukcję N można osiągnąć
przede wszystkim poprzez zmniejszenie emisji zanieczyszczenia. Gdy obniżenie poziomu emisji jest
niemożliwe, lub bardzo ograniczone, można zmniejszyć N stosując oczyszczacze powietrza. Są to
urządzenia zasysające powietrze, które przechodzi następnie przez system filtrów i / lub absorberów,
gdzie następuje wychwytywanie zanieczyszczeń, a oczyszczone powietrze wylatuje z urządzenia.
Obecnie na rynku są dostępne różnej klasy oczyszczacze, od stacjonarnych do niewielkich, przenośnych
aparatów. Na podstawie przeprowadzonych badań (w tym badań własnych autora) można stwierdzić, że
praktycznie wszystkie aktualnie produkowane oczyszczacze znacząco, choć z różną efektywnością,
obniżają N w przypadku różnego typu zanieczyszczeń aerozolowych tj. pyłów, włókien i bioaerozoli (z
wyjątkiem wirusów). Niestety, większość oczyszczaczy nie jest przewidziana do redukcji stężeń substancji
gazowych, a w zaprojektowanych do tego celu urządzeniach skuteczność obniżania N jest niewielka.
Zatem, oczyszczanie powietrza z zanieczyszczeń gazowych jest praktycznie nieskuteczne.
Zmniejszenie stężenia w wyniku wzrostu V można osiągnąć projektując dopływ powietrza z zewnątrz,
bądź też zwiększając natężenie dopływu powietrza. Ten typ wentylacji powoduje "rozcieńczenie"
zanieczyszczeń. Stosowana niekiedy wentylacja odciągowa obniża stężenie poprzez zmniejszanie N i
może być również stosowana w mieszkaniach i w biurach ale raczej w powiązaniu z wentylacją
nadmuchową. W przeciwieństwie do stanowisk pracy, środek ciężkości w systemach wentylacyjnych
musi zostać przesunięty na doprowadzanie świeżego powietrza. Tego typu urządzenia wentylacyjne lub
wentylacyjno-klimatyzacyjne stosowane są powszechnie w dużych biurowcach. Są one również bardzo
popularne w domach mieszkalnych w USA. Generalnie, na podstawie przeprowadzonych w USA badań
zaleca się aby dostarczać do pomieszczeń nieprzemysłowych powietrze w ilości nie mniejszej niż 20 stóp
sześciennych na minutę - na jedną osobę, czyli około 0,6 m3/min na osobę. Oznacza to, że gdy w
pomieszczeniu przebywają np. cztery osoby, to należy tam dostarczać powietrze w ilości co najmniej
2,4 m3/min. Tymczasem, w wielu starych budynkach biurowych, wybudowanych lub wyremontowanych
w okresie kryzysu energetycznego systemy wentylacyjne zapewniają czterokrotnie mniejszy dopływ
świeżego powietrza.
Przedstawiona wyżej analiza wskazuje, że wszystkie istniejące metody i sposoby poprawy jakości stanu
środowiska w pomieszczeniach nieprzemysłowych mają ograniczenia i wady. Przygotowanie projektu
poprawy sytuacji wymaga więc w każdym przypadku oddzielnej analizy z zastosowaniem procedury
optymalizacji. Często opracowanie stosownych zaleceń będzie wymagało połączenia różnych metod i
technik. Z tego względu konieczne są badania kontrolne, przeprowadzane po wdrożeniu projektu
naprawczego.
Programy prewencyjne
Prewencja powinna obejmować:
a)
Działania z zakresu higieny środowiskowej:
zabezpieczanie pomieszczeń przed emisją zanieczyszczeń,
zabezpieczanie pomieszczeń przed przenikaniem zanieczyszczeń ze środowiska zewnętrznego,
usuwanie istniejących zanieczyszczeń,
zapewnienie odpowiedniej wentylacji.
Należy pamiętać, że jednym z istotnych czynników mających wpływ na poziom narażenia
w mieszkaniach jest wiek budynków. Z jednej strony z upływem czasu zmniejszają się emisje
zanieczyszczeń z materiałów budowlanych oraz z mebli, lecz z drugiej strony pogarsza się jakość
budynku. Dywany i wykładziny podłogowe akumulują coraz większą ilość pyłu i innych
zanieczyszczeń, które łatwo mogą być reemitowane do powietrza. Instalacje wentylacyjne zapychają
się, co zmniejsza stopień wentylacji a w dłuższym okresie czasu generuje dodatkową emisję
zanieczyszczeń z tych instalacji (przede wszystkim z nadmiernie zapylonych filtrów). Niszczeje
struktura wewnętrznych i zewnętrznych elewacji, które tym samym stają się kolejnymi, dodatkowymi
źródłami emisji zanieczyszczeń. Bardzo trudno jest jednak opisać ten proces w sposób ilościowy.
Można to zrobić w sposób uproszczony, np. mierząc skutki zdrowotne złej jakości środowiska
wewnętrznego liczbą skarg mieszkańców / pracowników na zły stan swojego zdrowia (wyrażanych np.
podczas ankietyzacji). Jest to obecnie jeden ze sposobów badania dynamiki zmian oddziaływania
pomieszczenia na zdrowie ludzi. Badania tego typu przeprowadzone w wielu krajach pozwalają
przyjąć, że liczba skarg wynikających z emisji zanieczyszczeń z materiałów budowlanych maleje
wykładniczo z wiekiem budynku. Jednocześnie wzrasta liniowo z wiekiem budynku ilość skarg na zły
stan zdrowia na skutek nieprawidłowej eksploatacji oraz powstających na skutek procesu starzenia
defektów różnych elementów pomieszczenia (włączając w to infrastrukturę). Suma skarg (będąca jak
sama nazwa wskazuje sumą obu zależności) jest funkcją czasu posiadającą łagodne minimum. Na
podstawie badań własnych można przyjąć, że w Polsce owo minimum wynosi 5 lat.
b)
Szkolenia
Konieczne jest okresowe szkolenie pracowników w zakresie higieny środowiskowej, szczególnie
w odniesieniu do wszelkiego typu pomieszczeń pracy. W przekroju całego problemu szkodliwości
zawodowych oświata zdrowotna jest najtańszym, a zarazem skutecznym środkiem profilaktycznym.
c)
Badania medyczne
W biurach i w innych pomieszczeniach będących stanowiskami pracy pracownicy powinni mieć
zapewnioną stałą i fachową opiekę ze strony lekarzy podstawowej opieki zdrowotnej i lekarzy
przemysłowych, znających problematykę medycyny środowiskowej. Pracownicy narażeni na alergeny
powinni być poddawani badaniom wstępnym, okresowym (przesiewowym), i bieżącym (okazyjnym),
obejmującym ukierunkowany wywiad oraz badania laryngologiczne, dermatologiczne i testy
immunodiagnostyczne. W szczególności każdy przypadek zachorowań, w którym podejrzewa się
udział czynników biologicznych występujących w miejscu pracy, powinien być ewidencjonowany
i rozpatrywany zgodnie z obowiązującymi przepisami dotyczącymi orzecznictwa chorób zawodowych.
d)
Monitoring środowiskowy pomieszczeń
Realizacja wielkich (np. regionalnych) programów prewencyjnych, zwłaszcza nakierowanych na
eliminację zagrożeń wynikających z konkretnych czynników szkodliwych, obejmujących duże zespoły
pomieszczeń, powinna być powiązana z monitoringiem tych czynników.
Kluczową kwestią jest ustalenie rodzaju oczekiwanej informacji, której ma dostarczyć monitoring. Celem
monitoringu może być wyznaczenie narażenia określonej populacji na czynniki szkodliwe w
pomieszczeniach albo tylko rozpoznanie objawów chorobowych badanej populacji. Pomieszczenia mogą
też być monitorowane w celach kontrolnych. Odpowiednia strategia pomiarów może być opracowana w
oparciu o macierz zależności między celem monitoringu a różnymi parametrami pomiarowymi. Jeśli
celem monitoringu jest badanie objawów chorobowych informacje przedstawione w tabeli 4 mogą
posłużyć do wyboru warunków i rodzaju pomiarów.
Tabela 3. Główne zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach nieprzemysłowych i ich podstawowe
źródła emisji.
Potencjalny efekt
zdrowotny
Wymagana
informacja o
ekspozycji
Rodzaj pomiaru
Warunki pomiaru
Podrażnienie
przeciętna ekspozycja
długotrwały
normalne
krótkotrwały
najgorsze
powtarzany
krótkotrwały
normalne
ciągły monitoring:
dwutlenek azotu
powtarzany
krótkotrwały
normalne
ciągły (osobisty) monitoring
tlenek węgla
długotrwały
normalne
długotrwały
normalne
Efekt toksyczny
Efekt kancerogenny
maksymalna
ekspozycja
ekspozycja powyżej
poziomu
wyznaczonego
ekspozycja
powyżej poziomu
wyznaczonego
przeciętna ekspozycja
przeciętna ekspozycja
Przykłady
pomiar pasywny:
formaldehyd, dwutlenek azotu
pomiar aktywny (ciągły monitoring):
formaldehyd, dwutlenek azotu
aktywny lub pasywny
pomiar: pestycydy
aktywny lub pasywny pomiar:
radon, benzen
Przy planowaniu pomiarów monitoringowych należy uwzględnić fakt, że poszczególne
zanieczyszczenia mogą pochodzić nie z jednego ale z różnych źródeł emisji. Ważne jest także, czy
emisja ma charakter ciągły czy nieciągły (chwilowy). Znaczenie ma również lokalizacja podstawowych
(dla danego zanieczyszczenia) źródeł emisji. Przede wszystkim to, czy podstawowe emitory są
związane z samym budynkiem, bądź z aktywnością mieszkańców, czy też są pochodzenia
zewnętrznego. Należy również wziąć pod uwagę tzw. „ujemne źródła”, tj. np. wentylację odciągową
oraz depozycję zanieczyszczeń.
Poprawnie zaplanowany monitoring powinien mieć miejsce w wytypowanych pomieszczeniach i mieć
ustalony zarówno czas trwania, jak i porę pomiaru. Należy również określić częstość pomiaru.
Analizowane wyżej cechy pomiaru należałoby jeszcze uzupełnić o takie parametry jak warunki
pomiaru oraz wymagana najmniejsza liczba prób i wymagana najmniejsza ilość punktów pomiarowych
w jednym pomieszczeniu. Parametry pomiaru są jednak nie tylko uzależnione od charakterystyki
(statycznej i dynamicznej) badanego pomieszczenia, lecz są także funkcją założonego celu
monitoringu.