Качество воздуха внутри помещений ( IAQ ) – это качество воздуха внутри и вокруг зданий и сооружений . Известно, что IAQ влияет на здоровье, комфорт и благополучие жителей зданий. Плохое качество воздуха в помещениях связано с синдромом больного здания , снижением производительности и ухудшением обучения в школах. К распространенным загрязнителям воздуха в помещениях относятся: пассивный табачный дым , загрязнители воздуха от горения в помещении , радон , плесень и другие аллергены , окись углерода , летучие органические соединения , легионелла и другие бактерии, асбестовые волокна , углекислый газ , [1] озон и твердые частицы . Контроль источника, фильтрация и использование вентиляции для разбавления загрязняющих веществ являются основными методами улучшения качества воздуха в помещении.
IAQ оценивается путем сбора проб воздуха, мониторинга воздействия загрязняющих веществ на человека, анализа поверхностей зданий и компьютерного моделирования воздушных потоков внутри зданий. IAQ является частью качества окружающей среды в помещении (IEQ), наряду с другими факторами, которые оказывают влияние на физические и психологические аспекты жизни внутри помещения (например, освещение, качество изображения, акустика и тепловой комфорт). [2]
К внутренним рабочим местам относятся офисы, магазины розничной торговли, больницы, библиотеки, школы и дошкольные учреждения. Хотя сотрудники на этих рабочих местах могут не подвергаться воздействию опасных веществ или чрезмерному шуму, у них могут проявляться симптомы, связанные с синдромом больного здания. Симптомы могут включать жжение в глазах, першение в горле, заложенность носа и головные боли. Эти недуги часто не могут быть объяснены какой-либо одной причиной. Чтобы определить причину проблемы, следователи могут проанализировать воздух и учесть освещение, шум, температуру и любое ионизирующее излучение. Отчет, подготовленный при содействии Института безопасности и гигиены труда Немецкого социального страхования от несчастных случаев, может помочь в систематическом исследовании индивидуальных проблем со здоровьем, возникающих на рабочих местах в закрытых помещениях, и в поиске практических решений. [3]
Загрязнение воздуха внутри помещений представляет собой серьезную угрозу для здоровья в развивающихся странах , и в этом контексте его обычно называют « загрязнением воздуха в жилых домах ». [4] В основном это касается методов приготовления пищи и отопления путем сжигания топлива из биомассы в виде древесины , древесного угля , навоза и остатков урожая в помещениях, где отсутствует надлежащая вентиляция. Миллионы людей, в первую очередь женщины и дети, сталкиваются с серьезным риском для здоровья. В общей сложности этой проблемой затронуто около трёх миллиардов человек в развивающихся странах. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), загрязнение воздуха в помещениях, связанное с приготовлением пищи, является причиной 3,8 миллионов ежегодных смертей. [5] По оценкам исследования «Глобальное бремя болезней», число смертей в 2017 году составило 1,6 миллиона человек. [6]
Пассивное курение – это табачный дым, который поражает не только «активных» курильщиков, но и других людей. Вторичный табачный дым включает в себя как газообразную фазу , так и фазу частиц , при этом особую опасность представляют уровни угарного газа (как указано ниже) и очень мелкие частицы (мелкие твердые частицы, особенно PM2,5 и PM10 , которые попадают в бронхиолы и альвеолы ). в легких. [7] Единственный надежный метод улучшения качества воздуха в помещении в отношении пассивного курения – это отказ от курения в помещении. [8] Использование электронных сигарет в помещении также увеличивает концентрацию твердых частиц в доме . [9]
Сжигание внутри помещений, например, при приготовлении пищи или обогреве, является основной причиной загрязнения воздуха внутри помещений и причиняет значительный вред здоровью и преждевременную смертность. Углеводородные пожары вызывают загрязнение воздуха. Загрязнение вызывают как биомасса, так и ископаемое топливо различных типов, но некоторые виды топлива более вредны, чем другие. Пожар в помещении может привести к образованию частиц черного углерода , оксидов азота, оксидов серы и соединений ртути, а также других выбросов. [10] Около 3 миллиардов человек готовят на открытом огне или на примитивных кухонных плитах. Топливом для приготовления пищи являются уголь, древесина, навоз животных и остатки сельскохозяйственных культур. [11]
В январе 2023 года в The New York Times были опубликованы способы снижения загрязнения воздуха в помещении при использовании газовой плиты , связанные с повышенным риском астмы и других возможных заболеваний . [12]
Радон — это невидимый радиоактивный атомарный газ, образующийся в результате радиоактивного распада радия , который можно обнаружить в горных породах под зданиями или в самих некоторых строительных материалах. Радон, вероятно, представляет собой наиболее распространенную серьезную опасность для воздуха в помещениях в США и Европе и, вероятно, является причиной десятков тысяч смертей от рака легких каждый год. [13] Существуют относительно простые тестовые наборы для самостоятельного тестирования газа радона, но если дом продается, тестирование должно проводиться лицензированным лицом в некоторых штатах США. Газ радон попадает в здания в виде почвенного газа , является тяжелым газом и поэтому имеет тенденцию накапливаться на самом низком уровне. Радон также может попасть в здание через питьевую воду, особенно из душа в ванной. Строительные материалы могут быть редким источником радона, но испытания изделий из камня, камня или плитки, доставленных на строительные площадки, проводятся мало; Накопление радона больше всего в хорошо изолированных домах. [14] Период полураспада радона составляет 3,8 дня, что указывает на то, что после удаления источника опасность значительно уменьшится в течение нескольких недель. Методы снижения радона включают герметизацию бетонных плит полов, фундаментов подвалов, систем водоотведения или усиление вентиляции . [15] Они обычно экономически эффективны и могут значительно уменьшить или даже устранить загрязнение и связанные с ним риски для здоровья.
Радон измеряется в пикокюри на литр воздуха (пКи/л), что является показателем радиоактивности. В Соединенных Штатах средний уровень радона в помещении составляет около 1,3 пКи/л. Средний уровень на открытом воздухе составляет около 0,4 пКи/л. Главный хирург США и Агентство по охране окружающей среды рекомендуют ремонтировать дома с уровнем радона 4 пКи/л или выше. Агентство по охране окружающей среды также рекомендует людям подумать об обеспечении своих домов уровнем радона от 2 до 4 пКи/л. [16]
Эти биологические химические вещества могут возникать множеством способов, но есть два общих класса: (а) рост колоний плесени, вызванный влагой, и (б) природные вещества, выбрасываемые в воздух, такие как перхоть животных и пыльца растений. Плесень всегда связана с влажностью [17] , и ее рост можно остановить, поддерживая уровень влажности ниже 50%. Накопление влаги внутри зданий может возникнуть из-за проникновения воды в поврежденные участки ограждающих конструкций или обшивки здания, из-за протечек водопровода, из-за конденсации из-за неправильной вентиляции или из-за проникновения грунтовой влаги в часть здания. Даже такая простая вещь, как сушка одежды в помещении на батареях , может увеличить риск заражения (помимо прочего) Aspergillus – очень опасной плесенью, которая может быть смертельной для астматиков и пожилых людей. В местах, где целлюлозные материалы (бумага и дерево, включая гипсокартон) становятся влажными и не высыхают в течение 48 часов, плесень может размножаться и выделять в воздух аллергенные споры.
Во многих случаях, если материалы не высохли через несколько дней после предполагаемого воздействия воды, можно предположить рост плесени в полостях стен, даже если она не заметна сразу. Посредством исследования плесени, которое может включать деструктивный осмотр, можно определить наличие или отсутствие плесени. В ситуации, когда есть видимая плесень и качество воздуха в помещении может быть ухудшено, может потребоваться устранение плесени. Испытания и проверки плесени должны проводиться независимым исследователем, чтобы избежать конфликта интересов и обеспечить точные результаты.
Существуют некоторые разновидности плесени, содержащие токсичные соединения (микотоксины). Однако в большинстве случаев воздействие опасных уровней микотоксина при вдыхании невозможно, поскольку токсины вырабатываются грибковым организмом и не находятся в значительных количествах в высвобождаемых спорах. Основная опасность роста плесени, связанная с качеством воздуха в помещении, связана с аллергенными свойствами клеточной стенки спор. Более серьезной, чем большинство аллергенных свойств, является способность плесени вызывать приступы астмы у людей , страдающих серьезным респираторным заболеванием.
Избыточная влажность в зданиях подвергает жильцов воздействию грибковых спор, фрагментов клеток или микотоксинов . [18] Младенцы в домах с плесенью имеют гораздо больший риск развития астмы и аллергического ринита . [18] Более половины взрослых работников, работающих в заплесневелых/влажных зданиях, страдают от симптомов в носу или пазухах из-за воздействия плесени. [18]
Одним из наиболее токсичных загрязнителей воздуха в помещениях является окись углерода (CO), бесцветный газ без запаха, являющийся побочным продуктом неполного сгорания . Распространенными источниками угарного газа являются табачный дым, обогреватели, работающие на ископаемом топливе , неисправные печи центрального отопления и выхлопные газы автомобилей. Лишая мозг кислорода, высокий уровень угарного газа может привести к тошноте, потере сознания и смерти. По данным Американской конференции правительственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH), средневзвешенный по времени предел содержания угарного газа (TWA) составляет 25 частей на миллион .
Летучие органические соединения (ЛОС) включают в себя множество химических веществ, некоторые из которых могут иметь краткосрочные и долгосрочные неблагоприятные последствия для здоровья. Концентрации многих ЛОС в помещении постоянно выше (до десяти раз выше), чем на открытом воздухе. ЛОС выделяются тысячами продуктов. Примеры включают: краски и лаки, средства для снятия краски, чистящие средства, пестициды, строительные материалы и мебель, офисное оборудование, такое как копировальные аппараты и принтеры, корректирующие жидкости и безуглеродную копировальную бумагу , графические материалы и материалы для рукоделия, включая клеи и адгезивы, перманентные маркеры и фотографические растворы. . [19]
Хлорированная питьевая вода выделяет хлороформ при использовании горячей воды в доме. Бензол выделяется из топлива, хранящегося в пристроенных гаражах. Перегретые кулинарные масла выделяют акролеин и формальдегид. Метаанализ 77 исследований содержания ЛОС в домах в США показал, что в десятку самых опасных ЛОС в воздухе помещений вошли акролеин, формальдегид, бензол, гексахлорбутадиен, ацетальдегид, 1,3-бутадиен, бензилхлорид, 1,4-дихлорбензол, четыреххлористый углерод. , акрилонитрил и винилхлорид. Эти соединения превышали санитарные стандарты в большинстве домов. [20]
Органические химикаты широко используются в качестве ингредиентов в бытовой химии. Краски, лаки и воск содержат органические растворители, как и многие чистящие, дезинфицирующие, косметические, обезжиривающие средства и товары для хобби. Топливо состоит из органических химикатов. Тестирование выбросов от строительных материалов, используемых внутри помещений, становится все более распространенным явлением для напольных покрытий, красок и многих других важных строительных материалов и отделки помещений. [21]
Внутренние материалы, такие как гипсокартон или ковровое покрытие, действуют как «поглотители» ЛОС, удерживая пары ЛОС на длительное время и высвобождая их путем выделения газа . Это может привести к хроническому и незначительному воздействию ЛОС. [22]
Несколько инициатив предусматривают снижение загрязнения воздуха в помещениях за счет ограничения выбросов ЛОС из продуктов. Во Франции и Германии действуют нормативные акты, а также многочисленные добровольные экологические маркировки и системы рейтингов, содержащие критерии низкого уровня выбросов ЛОС, такие как EMICODE, [23] M1, [24] Blue Angel [25] и Indoor Air Comfort [26] в Европе, а также как Калифорнийский стандарт CDPH, раздел 01350 [27] и некоторые другие в США. Эти инициативы изменили рынок, на котором стало доступно все больше продуктов с низким уровнем выбросов.
Охарактеризовано как минимум 18 микробных ЛОС (МЛОС) [28] [29] , включая 1-октен-3-ол , 3-метилфуран, 2-пентанол , 2-гексанон , 2-гептанон , 3-октанон , 3-октанол , 2-октен-1-ол, 1-октен , 2-пентанон , 2-нонанон, борнеол , геосмин , 1-бутанол , 3-метил-1-бутанол , 3-метил-2-бутанол и туйопсен . Первое из этих соединений называется грибным спиртом. Последние четыре являются продуктами Stachybotryschartarum , который связан с синдромом больного здания . [28]
Болезнь легионеров вызывается передающейся через воду бактерией Legionella , которая лучше всего растет в медленно текущей или стоячей теплой воде. Основной путь воздействия – создание аэрозольного эффекта, чаще всего из испарительных градирен или душевых насадок. Распространенным источником легионеллы в коммерческих зданиях являются плохо расположенные или плохо обслуживаемые испарительные градирни, которые часто выделяют воду в виде аэрозоля, который может попасть в близлежащие вентиляционные воздухозаборники. Наиболее часто регистрируемыми случаями легионеллеза являются вспышки в медицинских учреждениях и домах престарелых, где у пациентов наблюдается иммуносупрессия или ослабление иммунитета. Не один случай был связан с уличными фонтанами в общественных достопримечательностях. О присутствии легионеллы в системах водоснабжения коммерческих зданий очень занижено, поскольку для заражения здоровым людям требуется сильный контакт.
Тестирование на легионеллу обычно включает сбор проб воды и мазков с поверхности из бассейнов с испарительным охлаждением, душевых насадок, смесителей/кранов и других мест, где собирается теплая вода. Затем образцы культивируют и количественно определяют колониеобразующие единицы (КОЕ) легионеллы в КОЕ/литр.
Легионелла является паразитом простейших, таких как амеба , и поэтому требует условий, подходящих для обоих организмов. Бактерия образует биопленку , устойчивую к химической и противомикробной обработке, включая хлор. Меры по устранению вспышек легионеллы в коммерческих зданиях различаются, но часто включают промывку очень горячей водой (160 ° F; 70 ° C), стерилизацию стоячей воды в испарительных охлаждающих бассейнах, замену душевых насадок и в некоторых случаях смывы солей тяжелых металлов. Профилактические меры включают в себя корректировку нормального уровня горячей воды, чтобы обеспечить температуру в кране 120 °F (50 °C), оценку планировки объекта, снятие аэраторов из кранов и периодические испытания в подозрительных зонах.
В воздухе помещений и на поверхностях помещений обнаружено множество бактерий , имеющих значение для здоровья. Роль микробов во внутренней среде все чаще изучается с использованием современного генного анализа проб окружающей среды. В настоящее время предпринимаются усилия по объединению микробных экологов и ученых, изучающих воздух в помещениях, для разработки новых методов анализа и лучшей интерпретации результатов. [30]
_Airborne_microbes.jpg/1280px-Bacteria_(26_2_27)_Airborne_microbes.jpg)
«В человеческой флоре примерно в десять раз больше бактериальных клеток, чем человеческих клеток в организме, причем большое количество бактерий находится на коже и в кишечной флоре». [31] Большая часть бактерий, содержащихся в воздухе и пыли помещений, передается от людей. Среди наиболее важных бактерий, которые, как известно, встречаются в воздухе помещений, являются Mycobacterium Tuberculosis , Staphylococcus aureus , Streptococcus pneumoniae .
Многие распространенные строительные материалы, использовавшиеся до 1975 года, содержат асбест , например, некоторые напольные плитки, потолочные плитки, черепица, противопожарные материалы, системы отопления, обертка для труб, клейкая грязь, мастики и другие изоляционные материалы. Обычно значительных выбросов асбестового волокна не происходит, если строительные материалы не подвергаются воздействию, например, в результате резки, шлифования, сверления или реконструкции здания. Удаление асбестосодержащих материалов не всегда оптимально, поскольку в процессе удаления волокна могут разлететься в воздух. Вместо этого часто рекомендуется программа управления неповрежденными асбестосодержащими материалами.
Когда асбестсодержащий материал повреждается или распадается, микроскопические волокна рассеиваются в воздухе. Вдыхание волокон асбеста при длительном воздействии связано с увеличением заболеваемости раком легких , мезотелиомой и асбестозом . Риск рака легких от вдыхания асбестовых волокон значительно выше для курильщиков. Симптомы заболевания обычно появляются не раньше, чем через 20–30 лет после первого контакта с асбестом.
Хотя весь асбест опасен, рыхлые продукты, например напыляемые покрытия и изоляция, представляют значительно более высокую опасность, поскольку они с большей вероятностью выделяют волокна в воздух. Федеральное правительство США и некоторые штаты установили стандарты приемлемого уровня содержания асбестовых волокон в воздухе помещений. К школам применяются особенно строгие правила. [32]
По данным ASHRAE , «Существующие доказательства прямого воздействия углекислого газа (CO 2 ) на здоровье, благополучие, результаты обучения и производительность труда при обычно наблюдаемых концентрациях в помещении противоречивы и, следовательно, в настоящее время не оправдывают изменений в стандартах вентиляции и IAQ. , правила или руководства». [33] НАСА отметило, что исследования уровней CO 2 , обнаруженных на подводных лодках или космических кораблях (3000–7000 ppm), показали, что он не влияет на работоспособность астронавтов или офицеров подводных лодок. [34] Однако они решили ограничить его до 5000 ppm, чтобы избежать головной боли. [35] В то время как среди неспециализированных групп населения было обнаружено, что чистый CO 2 в концентрации, обычной для помещений, влияет на принятие решений на высоком уровне. [36]
Более того, его относительно легко измерить суррогатом загрязняющих веществ внутри помещений, выбрасываемых людьми, и он коррелирует с метаболической активностью человека. Люди являются основным источником углекислого газа в большинстве зданий. Уровни CO 2 в помещении являются показателем адекватности вентиляции наружного воздуха относительно плотности находящихся в помещении людей и метаболической активности. Чтобы устранить большинство жалоб, общий уровень CO 2 в помещении должен быть снижен до разницы не более 700 ppm над уровнями на открытом воздухе. [37] Национальный институт безопасности и гигиены труда США (NIOSH) считает, что концентрация углекислого газа в воздухе помещений, превышающая 1000 частей на миллион , является показателем недостаточной вентиляции. [38] Школьные стандарты Великобритании гласят, что содержание углекислого газа во всех учебных и учебных помещениях, измеренное на высоте головы сидящего человека и усредненное за весь день, не должно превышать 1500 частей на миллион. [39] Полный день относится к обычным школьным часам (т.е. с 9:00 до 15:30) и включает незанятые периоды, такие как обеденные перерывы. В Гонконге EPD установило целевые показатели качества воздуха в офисных зданиях и общественных местах, в которых уровень углекислого газа ниже 1000 ppm считается хорошим. [40] Европейские стандарты ограничивают содержание углекислого газа до 3500 частей на миллион. OSHA ограничивает концентрацию углекислого газа на рабочем месте до 5000 частей на миллион в течение длительного времени и 35000 частей на миллион в течение 15 минут.
Концентрация углекислого газа увеличивается в результате присутствия человека, но отстает во времени от совокупного пребывания и поступления свежего воздуха. Чем ниже скорость воздухообмена, тем медленнее происходит накопление углекислого газа до квази «стационарных» концентраций, на которых основаны рекомендации NIOSH и Великобритании. Таким образом, измерения содержания углекислого газа в целях оценки адекватности вентиляции необходимо проводить после длительного периода постоянного пребывания и вентиляции – в школах не менее 2 часов, а в офисах не менее 3 часов – чтобы концентрации были разумным индикатором. достаточности вентиляции. Портативные приборы, используемые для измерения углекислого газа, следует часто калибровать, а измерения на открытом воздухе, используемые для расчетов, должны проводиться близко по времени к измерениям в помещении. Также могут потребоваться поправки на температурные воздействия при измерениях, проводимых на открытом воздухе.
Концентрация углекислого газа в закрытых или закрытых помещениях может увеличиться до 1000 частей на миллион в течение 45 минут после помещения. Например, в офисе размером 3,5 на 4 метра (11 футов × 13 футов) содержание углекислого газа в атмосфере увеличилось с 500 частей на миллион до более чем 1000 частей на миллион в течение 45 минут после прекращения вентиляции и закрытия окон и дверей. [41]
Озон образуется в результате попадания ультрафиолетового света Солнца на атмосферу Земли (особенно в озоновый слой ), молнии , некоторых высоковольтных электрических устройств (таких как ионизаторы воздуха ), а также в качестве побочного продукта других типов загрязнения.
Озон существует в больших концентрациях на высотах, на которых обычно летают пассажирские самолеты. Реакции между озоном и бортовыми веществами, включая масла для кожи и косметику, могут привести к образованию токсичных химикатов в качестве побочных продуктов. [42] Сам озон также раздражает легочную ткань и вреден для здоровья человека.
Наружный воздух, используемый для вентиляции, может содержать достаточное количество озона для реакции с обычными загрязнителями внутри помещений, а также с кожными жирами и другими обычными химическими веществами в воздухе или на поверхностях помещений. Особое беспокойство оправдано при использовании «зеленых» чистящих средств на основе экстрактов цитрусовых или терпенов, поскольку эти химические вещества очень быстро реагируют с озоном, образуя токсичные и раздражающие химические вещества [43] , а также мелкие и сверхмелкие частицы . [44] Вентиляция наружным воздухом, содержащим повышенные концентрации озона, может затруднить попытки восстановления. [45]
Закон о чистом воздухе 1990 года потребовал от Агентства по охране окружающей среды США установить национальные стандарты качества окружающего воздуха (NAAQS) для шести критериев загрязнителей воздуха, вредных для здоровья человека. [46] Озон является одним из критериев загрязнения воздуха. Другие организации разработали стандарты воздуха, такие как Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA), Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). Стандарт OSHA для концентрации озона на рабочем месте составляет 0,1 ppm в среднем за 8-часовой период. [47] Стандарт EPA для концентрации озона составляет 0,07 частей на миллион в среднем за 8-часовой период. [48]
Атмосферные твердые частицы, также известные как твердые частицы , могут находиться внутри помещений и могут влиять на здоровье находящихся в них людей. Власти установили стандарты максимальной концентрации твердых частиц для обеспечения качества воздуха в помещениях. [40]
Среднестатистический взрослый человек вдыхает около 11 000 литров воздуха в день. [49] По соображениям здоровья крайне важно дышать чистым воздухом, свободным от химикатов и токсикантов , насколько это возможно. Подсчитано, что люди проводят около 90% своей жизни в помещении [50] и что загрязнение воздуха внутри помещений может быть намного хуже, чем загрязнение окружающего воздуха. [51] [52] Существуют различные факторы, которые способствуют высокой концентрации загрязняющих веществ в помещении: от выделения газов через мебель, предметы интерьера, включая ковры, деятельность в помещении (приготовление пищи, уборка, покраска, курение и т. д. в домах до использования офиса). оборудование в офисах), параметры теплового комфорта, такие как температура, влажность, расход воздуха и физико-химические свойства воздуха в помещении.
Поскольку загрязнители воздуха в помещениях могут отрицательно влиять на здоровье человека, поэтому очень важно иметь систему оценки/мониторинга качества воздуха в помещении в режиме реального времени, которая может помочь не только в улучшении качества воздуха в помещении, но также помочь в обнаружении утечек и разливов воздуха в помещениях. рабочую среду и повысить энергоэффективность зданий, обеспечивая обратную связь в режиме реального времени с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). [53] Кроме того, было проведено достаточно исследований, которые подчеркивают взаимосвязь между плохим качеством воздуха в помещениях и потерей работоспособности и производительности работников в офисах. [54]
Сочетание технологии Интернета вещей (IoT) с системами мониторинга IAQ в реальном времени приобрело огромную популярность и популярность, поскольку вмешательства могут осуществляться на основе данных датчиков в реальном времени и, таким образом, способствовать улучшению IAQ. [55]
В 2015 году экспериментальные исследования сообщили об обнаружении значительных эпизодических (ситуативных) когнитивных нарушений от примесей в воздухе, которым дышат испытуемые, не информированные об изменениях качества воздуха. Исследователи из Гарвардского университета, Медицинского университета штата Нью-Йорк и Сиракузского университета измерили когнитивные способности 24 участников в трех различных контролируемых лабораторных условиях, имитирующих атмосферу в «обычных» и «зеленых» зданиях, а также в зеленых зданиях с усиленной вентиляцией. Эффективность оценивалась объективно с использованием широко используемого программного обеспечения для моделирования стратегического управления, которое представляет собой хорошо проверенный оценочный тест для принятия исполнительных решений в неограниченной ситуации, допускающей инициативу и импровизацию. Значительные недостатки наблюдались в показателях производительности, достигнутых при увеличении концентрации ЛОС или углекислого газа при сохранении других факторов постоянными. Достигнутые самые высокие уровни примесей нередки в некоторых классах или офисах. [56] [57]
Комнатные растения вместе со средой, в которой они выращиваются, могут снизить содержание компонентов загрязнения воздуха в помещении, особенно летучих органических соединений (ЛОС), таких как бензол , толуол и ксилол . Растения удаляют CO 2 и выделяют кислород и воду, хотя количественное воздействие на комнатные растения невелико. Интерес к использованию горшечных растений для удаления ЛОС был вызван исследованием НАСА 1989 года, проведенным в герметичных камерах, предназначенных для имитации окружающей среды на космических станциях . Однако эти результаты плохо воспроизводились [58] и неприменимы к типичным зданиям, где воздухообмен снаружи и внутри помещения уже удаляет летучие органические соединения со скоростью, которую можно было бы достичь только при размещении 10–1000 растений на м 2 площадь здания. [59]
Растения также уменьшают количество переносимых по воздуху микробов и плесени и повышают влажность . [60] Однако повышенная влажность сама по себе может привести к повышению уровня плесени и даже летучих органических соединений. [61]
Когда концентрация углекислого газа в помещении повышена по сравнению с концентрацией на открытом воздухе, это всего лишь показатель того, что вентиляция недостаточна для удаления продуктов метаболизма, связанных с пребыванием людей. Растениям необходим углекислый газ для роста и выделения кислорода, когда они потребляют углекислый газ. В исследовании, опубликованном в журнале Environmental Science & Technology, Акира Тани и К. Николас Хьюитт рассмотрели скорость поглощения кетонов и альдегидов мирной лилией ( Spathiphyllum clevelandii ) и золотым потосом ( Epipremnum aureum ). Количество поглощенного углерода было в 30–100 раз больше, чем количество, растворенное в листе, что позволяет предположить, что летучие органические углероды метаболизируются в листе и/или перемещаются через черешок » . [62] Стоит отметить, что исследователи запечатали растения в тефлоновые пакеты. «В мешке не было обнаружено потерь ЛОС, когда растения отсутствовали. Однако, когда растения находились в мешке, уровни альдегидов и кетонов снижались медленно, но непрерывно, что указывает на их удаление растениями». [63] Исследования, проведенные в запечатанных пакетах, не воспроизводят точно условия в интересующем помещении. Необходимо изучить динамические условия с вентиляцией наружного воздуха и процессы, связанные с поверхностями самого здания и его содержимым, а также с людьми, находящимися в нем.
Поскольку чрезвычайно высокая влажность связана с повышенным ростом плесени, аллергическими реакциями и респираторными реакциями, присутствие дополнительной влаги от комнатных растений может быть нежелательным во всех помещениях, если полив осуществляется ненадлежащим образом. [64]
Концепции экологически устойчивого проектирования также включают аспекты, связанные с коммерческими и жилыми системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Среди ряда соображений одной из тем, на которую было обращено внимание, является вопрос качества воздуха в помещении на всех этапах проектирования и строительства.
Одним из методов снижения энергопотребления при сохранении надлежащего качества воздуха является вентиляция по потребности . Вместо установки пропускной способности на фиксированной скорости замещения воздуха используются датчики углекислого газа для динамического контроля скорости на основе выбросов фактических жителей здания.
В течение последних нескольких лет среди специалистов по качеству воздуха в помещениях велось много споров о правильном определении качества воздуха в помещении и, в частности, о том, что представляет собой «приемлемое» качество воздуха в помещении.
Одним из способов количественного обеспечения здоровья воздуха в помещении является частота эффективного оборота внутреннего воздуха путем замены наружным воздухом. В Великобритании, например, в классах требуется 2,5 смены наружного воздуха в час . В холлах, спортивных залах, столовых и физиотерапевтических помещениях вентиляция должна быть достаточной для ограничения содержания углекислого газа до 1500 частей на миллион. В США, в соответствии со стандартами ASHRAE, вентиляция в классных комнатах рассчитывается на основе количества наружного воздуха на одного человека плюс количество наружного воздуха на единицу площади пола, а не воздухообмена в час. Поскольку углекислый газ в помещении поступает из жильцов и наружного воздуха, достаточность вентиляции на одного человека определяется концентрацией в помещении минус концентрация на открытом воздухе. Значение на 615 частей на миллион выше концентрации на открытом воздухе означает примерно 15 кубических футов в минуту наружного воздуха на одного взрослого пассажира, выполняющего сидячую офисную работу, где наружный воздух содержит 385 частей на миллион, текущую среднюю глобальную концентрацию CO 2 в атмосфере . В классах требования стандарта ASHRAE 62.1 «Вентиляция для обеспечения приемлемого качества воздуха в помещении» обычно приводят к примерно 3 сменам воздуха в час, в зависимости от плотности находящихся в помещении людей. Поскольку жильцы не являются единственным источником загрязняющих веществ, вентиляция наружного воздуха может потребоваться усилить, если в помещении существуют необычные или сильные источники загрязнения.
Когда наружный воздух загрязнен, приток большего количества наружного воздуха может фактически ухудшить общее качество воздуха в помещении и усугубить некоторые симптомы у пассажиров, связанные с загрязнением наружного воздуха. Как правило, сельский воздух на открытом воздухе лучше, чем городской воздух в помещении. Утечки выхлопных газов могут возникать из металлических выхлопных труб печи, ведущих в дымоход, когда в трубе есть негерметичность и диаметр проходного сечения трубы уменьшен. [ нужны разъяснения ]
Использование воздушных фильтров может улавливать некоторые загрязнители воздуха. Совет по экологическому строительству США предлагает «использовать переносные комнатные воздухоочистители с фильтрами HEPA, особенно если вентиляция плохая или наружный воздух имеет высокий уровень твердых частиц 2,5». [3] Воздушные фильтры используются для уменьшения количества пыли, попадающей во влажные змеевики. Пыль может служить пищей для роста плесени на влажных змеевиках и воздуховодах и снижать эффективность змеевиков.
Управление влажностью и контроль влажности требуют правильной эксплуатации систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Управление влажностью и контроль влажности могут противоречить усилиям по экономии энергии. Например, управление влажностью и контроль влажности требуют, чтобы системы были настроены на подачу подпиточного воздуха при более низких температурах (расчетные уровни), а не на более высокие температуры, которые иногда используются для экономии энергии в климатических условиях с преобладанием охлаждения. Однако на большей части территории США, а также во многих частях Европы и Японии в течение большей части времени температура наружного воздуха достаточно низкая, поэтому воздух не нуждается в дальнейшем охлаждении для обеспечения теплового комфорта в помещении. Однако высокая влажность на открытом воздухе требует тщательного внимания к уровню влажности в помещении. Высокая влажность приводит к росту плесени, а влажность в помещении связана с более высокой распространенностью респираторных заболеваний у жильцов.
«Температура точки росы» является абсолютной мерой влажности воздуха. Некоторые объекты проектируются с расчетной точкой росы ниже 50 °F, а некоторые — выше и ниже 40 °F. Некоторые объекты проектируются с использованием осушающих колес с газовыми нагревателями, чтобы осушить колесо настолько, чтобы получить необходимую точку росы. В этих системах после удаления влаги из подпиточного воздуха используется охлаждающий змеевик для снижения температуры до желаемого уровня.
Коммерческие здания, а иногда и жилые, часто поддерживаются под слегка положительным давлением воздуха по сравнению с атмосферным воздухом, чтобы уменьшить проникновение воздуха . Ограничение инфильтрации помогает управлять влажностью и контролировать ее.
Разбавление загрязняющих веществ внутри помещений наружным воздухом эффективно при условии, что наружный воздух не содержит вредных загрязняющих веществ. Озон в наружном воздухе содержится в помещении в пониженных концентрациях, поскольку озон очень вступает в реакцию со многими химическими веществами, обнаруженными в помещении. Продукты реакции между озоном и многими распространенными загрязнителями помещений включают органические соединения, которые могут быть более пахучими, раздражающими или токсичными, чем те, из которых они образуются. Эти продукты химии озона включают, среди прочего, формальдегид, альдегиды с более высокой молекулярной массой, кислотные аэрозоли, а также мелкие и сверхмелкие частицы. Чем выше скорость наружной вентиляции, тем выше концентрация озона в помещении и тем больше вероятность возникновения реакций, но даже при низких уровнях реакции будут иметь место. Это говорит о том, что озон следует удалять из вентиляционного воздуха, особенно в районах, где уровень озона на открытом воздухе часто бывает высоким. Недавние исследования показали, что смертность и заболеваемость среди населения в целом увеличиваются в периоды повышенного содержания озона на открытом воздухе и что порог этого эффекта составляет около 20 частей на миллиард (млрд).
Многие люди предполагают, что здания представляют собой простые физические объекты, относительно стабильные во времени и практически не взаимодействующие между зданием, тем, что в нем находится (жители и содержимое), и тем, что находится вокруг него (более крупная окружающая среда). Фактически, истинную природу зданий можно рассматривать как результат сложного набора динамических физических, химических и биологических взаимодействий. Здания можно описать и понять как сложные системы. Исследования, применяющие подходы, которые экологи используют для понимания экосистем, могут помочь улучшить наше понимание. «Строительная экология» предлагается как применение этих подходов к искусственной среде с учетом динамической системы зданий, их обитателей и окружающей среды в целом. [65]
Здания постоянно развиваются в результате изменений окружающей среды, а также людей, материалов и деятельности внутри них. Поверхности и воздух внутри здания постоянно взаимодействуют, и это взаимодействие приводит к изменениям в каждой из них. Например, мы можем видеть, что окно со временем слегка меняется: оно загрязняется, затем очищается , снова накапливает грязь , снова очищается и так далее на протяжении всей своей жизни. Фактически, «грязь», которую мы видим, может развиваться в результате взаимодействия влаги, химикатов и биологических материалов, находящихся там.
Здания спроектированы или предназначены для активного реагирования на некоторые из этих изменений внутри и вокруг них с помощью систем отопления, охлаждения, вентиляции , очистки воздуха или освещения. [66] Мы чистим, дезинфицируем и обслуживаем поверхности, чтобы улучшить их внешний вид, производительность или долговечность. Такие изменения изменяют здания таким образом, что это может быть важно для их собственной целостности или их воздействия на жителей зданий посредством физических, химических и биологических процессов.
.jpg/1280px-ELIMINATE_TRIGGERS_(14305286383).jpg)
Тема IAQ стала популярной благодаря повышению осведомленности о проблемах со здоровьем, вызванных плесенью и провоцирующих астму и аллергию . В США осведомленность также повысилась благодаря участию Агентства по охране окружающей среды США (EPA), которое разработало программу «Инструменты IAQ для школ», чтобы помочь улучшить условия окружающей среды в учебных заведениях. Национальный институт безопасности и гигиены труда проводит оценку опасности для здоровья (HHE) на рабочих местах по запросу сотрудников, уполномоченных представителей сотрудников или работодателей, чтобы определить, оказывает ли какое-либо вещество, обычно обнаруживаемое на месте работы, потенциально токсическое воздействие, в том числе внутри помещений. качество воздуха. [67]
Над качеством воздуха в помещениях работают самые разные учёные, в том числе химики, физики, инженеры-механики, биологи, бактериологи и компьютерщики. Некоторые из этих специалистов сертифицированы такими организациями, как Американская ассоциация промышленной гигиены, Американский совет по качеству воздуха в помещениях и Совет по качеству воздуха в помещениях.
На международном уровне Международное общество по качеству воздуха и климата в помещениях (ISIAQ), созданное в 1991 году, организует две крупные конференции: «Воздух в помещениях» и «Здоровые здания». [68]
По данным исследования «Глобальное бремя болезней», в 2017 году в результате загрязнения воздуха в помещениях преждевременно умерли 1,6 миллиона человек... Но стоит отметить, что ВОЗ публикует значительно большее число случаев смерти от загрязнения воздуха в помещениях.
Сжигание природного газа не только приводит к образованию различных газов, таких как оксиды серы, соединения ртути и твердые частицы, но также приводит к образованию оксидов азота, в первую очередь диоксида азота... Сжигание топлива из биомассы или любого другого ископаемого топлива. топливо увеличивает концентрацию черного углерода в воздухе
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)