Качество воздуха в помещении ( IAQ ) — это качество воздуха в зданиях и сооружениях . Известно, что плохое качество воздуха в помещении из-за загрязнения воздуха в помещении влияет на здоровье, комфорт и благополучие людей, находящихся в здании. Его также связывают с синдромом больного здания , респираторными проблемами, снижением производительности и ухудшением обучения в школах. К распространенным загрязнителям воздуха в помещении относятся: пассивное курение , загрязнители воздуха от сжигания в помещении , радон , плесень и другие аллергены , оксид углерода , летучие органические соединения , легионелла и другие бактерии, асбестовые волокна , диоксид углерода , [1] озон и твердые частицы .
Контроль источника, фильтрация и использование вентиляции для разбавления загрязняющих веществ являются основными методами улучшения качества воздуха в помещении. Хотя вентиляция является неотъемлемым компонентом поддержания хорошего качества воздуха в помещении, она сама по себе может быть недостаточной. [2] В сценариях, где наружное загрязнение ухудшает качество воздуха в помещении, могут также потребоваться другие устройства для обработки, такие как фильтрация . [3]
IAQ оценивается посредством сбора проб воздуха, мониторинга воздействия загрязняющих веществ на человека, анализа поверхностей зданий и компьютерного моделирования воздушного потока внутри зданий. IAQ является частью качества внутренней среды (IEQ), наряду с другими факторами, которые оказывают влияние на физические и психологические аспекты жизни в помещении (например, освещение, визуальное качество, акустика и тепловой комфорт). [4]
Загрязнение воздуха внутри помещений представляет собой серьезную опасность для здоровья в развивающихся странах и в этом контексте обычно упоминается как « загрязнение воздуха в домашних условиях ». [5] В основном это касается методов приготовления пищи и отопления путем сжигания биотоплива в виде древесины , древесного угля , навоза и остатков урожая в помещениях, в которых отсутствует надлежащая вентиляция. Миллионы людей, в первую очередь женщины и дети, сталкиваются с серьезными рисками для здоровья. В общей сложности около трех миллиардов человек в развивающихся странах страдают от этой проблемы. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) оценивает, что загрязнение воздуха внутри помещений, связанное с приготовлением пищи, является причиной 3,8 миллиона ежегодных смертей. [6] Исследование «Глобальное бремя болезней» оценило число смертей в 2017 году в 1,6 миллиона. [7]
Для здоровья крайне важно дышать чистым воздухом, свободным от химикатов и токсинов, насколько это возможно. По оценкам, люди проводят около 90% своей жизни в помещении [8] и что загрязнение воздуха в помещениях в некоторых местах может быть намного сильнее, чем загрязнение окружающего воздуха. [9] [10]
Различные факторы способствуют высокой концентрации загрязняющих веществ в помещении, начиная от притока загрязняющих веществ из внешних источников, выделения газов мебелью, обстановкой, включая ковры, деятельностью в помещении (приготовление пищи, уборка, покраска, курение и т. д. в домах до использования офисного оборудования в офисах), параметрами теплового комфорта, такими как температура, влажность, воздушный поток и физико-химические свойства воздуха в помещении. [ необходима цитата ] Загрязнители воздуха могут проникать в здание разными путями, в том числе через открытые двери или окна. Плохо обслуживаемые кондиционеры/системы вентиляции могут содержать плесень, бактерии и другие загрязняющие вещества, которые затем циркулируют по внутренним помещениям, способствуя возникновению респираторных заболеваний и аллергии.
Среди специалистов по качеству воздуха в помещениях ведутся многочисленные споры о правильном определении качества воздуха в помещениях и, в частности, о том, что представляет собой «приемлемое» качество воздуха в помещениях.
IAQ имеет важное значение для здоровья человека, поскольку люди проводят большую часть своего времени в помещениях. Американцы и европейцы в среднем проводят около 90% своего времени в помещении. [11] [12]
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) подсчитала, что 3,2 миллиона человек умирают преждевременно каждый год от болезней, связанных с загрязнением воздуха в помещениях, вызванным приготовлением пищи в помещении, причем более 237 тысяч из них — дети в возрасте до 5 лет. К ним относятся около восьмой части всех случаев смерти от ишемической болезни сердца , инсульта и рака легких в мире . В целом ВОЗ подсчитала, что плохое качество воздуха в помещениях привело к потере 86 миллионов лет здоровой жизни в 2019 году. [13]
Исследования, проведенные в Великобритании и Европе, показывают, что воздействие загрязняющих веществ, химических веществ и биологического загрязнения в помещениях может раздражать верхние дыхательные пути, вызывать или усугублять астму и другие респираторные или сердечно-сосудистые заболевания, а также может иметь канцерогенные эффекты. [14] [15] [16] [17] [18] [19]
Плохое качество воздуха в помещении может вызвать синдром больного здания . Симптомы включают жжение глаз, першение в горле, заложенность носа и головные боли. [20]
Сжигание в помещении, например, для приготовления пищи или отопления, является основной причиной загрязнения воздуха в помещении и наносит значительный вред здоровью и приводит к преждевременной смерти. Углеводородные пожары вызывают загрязнение воздуха. Загрязнение вызывается как биомассой , так и ископаемым топливом различных типов, но некоторые виды топлива более вредны, чем другие.
Внутреннее пламя может производить частицы черного углерода , оксиды азота , оксиды серы и соединения ртути , среди прочих выбросов. [21] Около 3 миллиардов человек готовят пищу на открытом огне или на примитивных кухонных плитах. Топливом для приготовления пищи являются уголь, древесина, навоз животных и остатки урожая. [22] Качество воздуха в помещении вызывает особую озабоченность в странах с низким и средним уровнем дохода , где такая практика распространена. [23]
Приготовление пищи с использованием природного газа (также называемого ископаемым газом, метановым газом или просто газом) связано с ухудшением качества воздуха в помещении. Сгорание газа приводит к образованию диоксида азота и оксида углерода, а также может привести к повышению концентрации диоксида азота в домашней среде, что связано с респираторными проблемами и заболеваниями . [24] [25]
Одним из наиболее токсичных загрязнителей воздуха в помещениях является оксид углерода (CO), бесцветный и не имеющий запаха газ, который является побочным продуктом неполного сгорания . Окись углерода может выделяться из табачного дыма и образовываться из-за неисправных печей, работающих на топливе (дрова, керосин, природный газ, пропан), и систем отопления, работающих на топливе (дрова, нефть, природный газ), а также из-за засоренных дымоходов, подключенных к этим приборам. [26] В развитых странах основными источниками выбросов CO в помещениях являются устройства для приготовления пищи и отопления, работающие на ископаемом топливе , которые неисправны, неправильно установлены или плохо обслуживаются. [27] Неисправность приборов может быть вызвана неправильной установкой или отсутствием обслуживания и правильного использования. [26] В странах с низким и средним уровнем дохода наиболее распространенными источниками CO в домах являются сжигание биотоплива и сигаретный дым. [27]
Последствия отравления CO для здоровья могут быть острыми или хроническими и могут возникать непреднамеренно или преднамеренно ( самоповреждение ). Лишая мозг кислорода, острое воздействие монооксида углерода может иметь последствия для нервной системы (головная боль, тошнота, головокружение, изменение сознания и субъективная слабость), сердечно-сосудистой и дыхательной систем ( инфаркт миокарда , одышка или учащенное дыхание, дыхательная недостаточность ). Острое воздействие может также привести к долгосрочным неврологическим эффектам, таким как когнитивные и поведенческие изменения. Тяжелое отравление CO может привести к потере сознания, коме и смерти. Хроническое воздействие низких концентраций монооксида углерода может привести к летаргии, головным болям, тошноте, гриппоподобным симптомам и нейропсихологическим и сердечно-сосудистым проблемам. [28] [26]
Рекомендуемый ВОЗ уровень воздействия CO в помещениях за 24 часа составляет 4 мг/м 3 . [29] Острое воздействие не должно превышать 10 мг/м 3 за 8 часов, 35 мг/м 3 за один час и 100 мг/м 3 за 15 минут. [27]
Пассивное курение — это табачный дым, который влияет на людей, не являющихся «активными» курильщиками. Он состоит из выдыхаемого дыма (15%) и в основном из дыма, исходящего от горящего конца сигареты, известного как побочный дым (85%). [30]
Пассивное курение содержит более 7000 химических веществ, сотни из которых вредны для здоровья. [30] Пассивное курение включает в себя как газообразные , так и твердые вещества, которые, с особой опасностью, возникающей из-за уровней окиси углерода и очень мелких частиц (мелкие частицы, особенно PM2.5 и PM10 ), которые попадают в бронхиолы и альвеолы в легких. [31] Вдыхание вторичного дыма многократно может вызвать астму , пневмонию , рак легких и синдром внезапной детской смерти , среди других состояний. [32]
Третий дым (THS) относится к химическим веществам, которые оседают на предметах и телах в помещении после курения. Воздействие третьего дыма может происходить даже после того, как сам сигаретный дым больше не присутствует, и влиять на тех, кто входит в помещение гораздо позже. Токсичные вещества THS могут реагировать с другими химическими веществами в воздухе и производить новые токсичные химические вещества, которые в противном случае не присутствуют в сигаретах. [33]
Единственный надежный способ улучшить качество воздуха в помещении в отношении пассивного курения — это исключить курение в помещении. [34] Использование электронных сигарет в помещении также увеличивает концентрацию твердых частиц в воздухе . [35]
Твердые частицы в атмосфере, также известные как твердые частицы , могут находиться в помещении и могут влиять на здоровье жильцов. Твердые частицы в помещении могут поступать из различных внутренних источников или образовываться в виде вторичных аэрозолей в результате реакций газ-частица в помещении. Они также могут быть наружными частицами, которые попадают в помещение. Эти внутренние частицы сильно различаются по размеру, от нанометов (наночастицы/ультратонкие частицы, выделяемые источниками сгорания) до микрометов (повторно взвешенная пыль). [36] Твердые частицы также могут образовываться в процессе приготовления пищи. Жарка дает более высокие концентрации, чем кипячение или приготовление на гриле, а приготовление мяса дает более высокие концентрации, чем приготовление овощей. [37] Приготовление ужина на День благодарения может привести к очень высоким концентрациям твердых частиц, превышающим 300 мкг/м 3 . [38]
Частицы могут проникать глубоко в легкие и мозг из кровотока, вызывая проблемы со здоровьем, такие как болезни сердца , заболевания легких , рак и преждевременные роды . [39]
Летучие органические соединения (ЛОС) включают в себя различные химические вещества, некоторые из которых могут иметь краткосрочные и долгосрочные неблагоприятные последствия для здоровья. В помещении существует множество источников ЛОС, что означает, что их концентрации постоянно выше в помещении (до десяти раз выше), чем на открытом воздухе. [41] Некоторые ЛОС выбрасываются непосредственно в помещении, а некоторые образуются в результате последующих химических реакций, которые могут происходить в газовой фазе или на поверхностях. [42] [43] ЛОС, представляющие опасность для здоровья, включают бензол , формальдегид , тетрахлорэтилен и трихлорэтилен . [44]
ЛОС выделяются тысячами внутренних продуктов. Примерами являются: краски, лаки, воски и политуры, средства для снятия краски, чистящие средства и средства личной гигиены, пестициды, строительные материалы и мебель, офисное оборудование, такое как копировальные аппараты и принтеры, корректирующие жидкости и безуглеродная копировальная бумага , графические и ремесленные материалы, включая клеи и адгезивы, перманентные маркеры и фотографические растворы. [45] Хлорированная питьевая вода выделяет хлороформ, когда дома используется горячая вода. Бензол выделяется из топлива, хранящегося в пристроенных гаражах.
Человеческая деятельность, такая как приготовление пищи и уборка, также может выделять ЛОС. [46] [47] Приготовление пищи может высвобождать длинноцепочечные альдегиды и алканы при нагревании масла, а терпены могут выделяться при приготовлении и/или приготовлении специй. [46] Утечки природного газа из кухонных приборов были связаны с повышенным уровнем ЛОС, включая бензол, в домах в США. [48] Чистящие средства содержат ряд ЛОС, включая монотерпены , сесквитерпены , спирты и эфиры . После попадания в воздух ЛОС могут вступать в реакции с озоном и гидроксильными радикалами с образованием других ЛОС, таких как формальдегид. [47]
Последствия для здоровья включают раздражение глаз, носа и горла ; головные боли , потерю координации, тошноту ; а также повреждение печени , почек и центральной нервной системы . [49]
Тестирование выбросов из строительных материалов, используемых в помещении, становится все более распространенным для напольных покрытий, красок и многих других важных внутренних строительных материалов и отделок. [50] Внутренние материалы, такие как гипсокартон или ковры, действуют как «поглотители» ЛОС, задерживая пары ЛОС в течение длительных периодов времени и выделяя их путем дегазации . ЛОС также могут претерпевать трансформацию на поверхности посредством взаимодействия с озоном. [43] В обоих случаях эти отсроченные выбросы могут привести к хроническому и низкоуровневому воздействию ЛОС. [51]
Несколько инициатив направлены на снижение загрязнения воздуха в помещениях путем ограничения выбросов ЛОС от продуктов. Во Франции и Германии существуют правила, а также многочисленные добровольные экологические маркировки и рейтинговые системы, содержащие критерии низкого уровня выбросов ЛОС, такие как EMICODE, [52] M1, [53] Blue Angel [54] и Indoor Air Comfort [55] в Европе, а также California Standard CDPH Section 01350 [56] и несколько других в США. Благодаря этим инициативам все большее количество продуктов с низким уровнем выбросов стало доступно для покупки.
Было охарактеризовано не менее 18 микробных ЛОС (MVOC) [57] [58] , включая 1-октен-3-ол (грибной спирт), 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 . Последние четыре являются продуктами Stachybotrys chartarum , который был связан с синдромом больного здания . [57]
Многие обычные строительные материалы, использовавшиеся до 1975 года, содержат асбест , например, некоторые напольные плитки, потолочные плитки, черепица, огнезащита, системы отопления, обмотка труб, клейкие растворы, мастики и другие изоляционные материалы. Обычно существенные выбросы асбестового волокна не происходят, если строительные материалы не нарушаются, например, при резке, шлифовке, сверлении или перепланировке здания. Удаление асбестосодержащих материалов не всегда является оптимальным, поскольку волокна могут распространяться в воздухе во время процесса удаления. Вместо этого часто рекомендуется программа управления для неповрежденных асбестосодержащих материалов.
Когда асбестсодержащий материал повреждается или распадается, микроскопические волокна рассеиваются в воздухе. Вдыхание волокон асбеста в течение длительного времени воздействия связано с увеличением заболеваемости раком легких , мезотелиомой и асбестозом . Риск рака легких от вдыхания волокон асбеста значительно выше у курильщиков. Симптомы заболевания обычно проявляются не раньше, чем через 20–30 лет после первого воздействия асбеста.
Хотя весь асбест опасен, сыпучие продукты, например, напыляемые покрытия и изоляция, представляют значительно большую опасность, поскольку они с большей вероятностью выделяют волокна в воздух. [59]
Озон (O 3 ) в помещении вырабатывается некоторыми высоковольтными электрическими устройствами (такими как ионизаторы воздуха ), а также как побочный продукт других типов загрязнения. В помещении он появляется в более низких концентрациях, чем на открытом воздухе, обычно в 0,2-0,7 от наружной концентрации. [60] Обычно большая часть озона теряется в поверхностных реакциях в помещении, а не в реакциях в воздухе из-за больших соотношений поверхности к объему, обнаруженных в помещении. [61]
Наружный воздух, используемый для вентиляции, может содержать достаточно озона для реакции с обычными загрязнителями в помещении, а также с кожными маслами и другими обычными химикатами или поверхностями в воздухе помещений. Особое беспокойство оправдано при использовании «зеленых» чистящих средств на основе экстрактов цитрусовых или терпенов, поскольку эти химикаты очень быстро реагируют с озоном, образуя токсичные и раздражающие химикаты [47], а также мелкие и сверхмелкие частицы . [62] Вентиляция наружным воздухом, содержащим повышенные концентрации озона, может усложнить попытки восстановления. [63]
Стандарт ВОЗ для концентрации озона составляет 60 мкг/м 3 для долгосрочного воздействия и 100 мкг/м 3 как максимальное среднее значение за 8-часовой период. [29] Стандарт Агентства по охране окружающей среды для концентрации озона составляет 0,07 частей на миллион в среднем за 8-часовой период. [64]
Микропластиковая пыль, переносимая по воздуху, образуется во время реконструкции , «строительства, реконструкции мостов и дорог» [65] и использования электроинструментов . [66]
Жильцы зданий могут подвергаться воздействию спор грибков, фрагментов клеток или микотоксинов , которые могут возникать по целому ряду причин, но есть два общих класса: (a) рост колоний плесени , вызванный избыточной влажностью , и (b) природные вещества, выбрасываемые в воздух, такие как перхоть животных и пыльца растений. [67]
Хотя рост плесени связан с высоким уровнем влажности, [68] она, скорее всего, будет расти, когда возникает сочетание благоприятных условий. Помимо высокого уровня влажности, эти условия включают в себя подходящие температуры, pH и источники питательных веществ. [69] Плесень растет в основном на поверхностях и размножается, выпуская споры, которые могут перемещаться и оседать в разных местах. Когда эти споры попадают в подходящие условия, они могут прорастать и приводить к росту мицелия . [70] Различные виды плесени предпочитают разные условия окружающей среды для прорастания и роста, некоторые из них более гидрофильны (растут при более высоких уровнях относительной влажности), а другие более ксерофильны (растут при уровнях относительной влажности всего 75–80%). [70] [71]
Рост плесени можно подавить, поддерживая поверхности в условиях, которые дальше от конденсации, с относительной влажностью ниже 75%. Обычно это означает относительную влажность воздуха в помещении ниже 60%, в соответствии с руководящими принципами теплового комфорта, которые рекомендуют относительную влажность в пределах 40–60%. Накопление влаги в зданиях может возникнуть из-за проникновения воды в области оболочки здания или ткани, из-за протечек в водопроводе, проникновения дождевой воды или грунтовых вод или из-за конденсации из-за неправильной вентиляции, недостаточного отопления или плохого теплового качества оболочки здания. [72] Даже что-то такое простое, как сушка одежды в помещении на батареях, может увеличить риск роста плесени, если образующаяся влажность не может выйти из здания через вентиляцию. [73]
Плесень преимущественно поражает дыхательные пути и легкие. Известные последствия воздействия плесени на здоровье включают развитие и обострение астмы , [74] при этом дети и пожилые люди подвергаются большему риску более серьезных последствий для здоровья. [75] Младенцы в домах с плесенью имеют гораздо больший риск развития астмы и аллергического ринита . [76] [67] Более половины взрослых работников в заплесневелых или влажных зданиях страдают от симптомов носа или придаточных пазух носа из-за воздействия плесени. [67] Некоторые разновидности плесени содержат токсичные соединения ( микотоксины ). Однако воздействие опасных уровней микотоксинов через вдыхание в большинстве случаев невозможно, поскольку токсины вырабатываются грибковым телом и не находятся в значительных количествах в выделяемых спорах.
Болезнь легионеров вызывается водной бактерией Legionella , которая лучше всего растет в медленно текущей или стоячей теплой воде. Основной путь воздействия — через создание эффекта аэрозоля, чаще всего из испарительных градирен или душевых лей. Распространенным источником легионеллы в коммерческих зданиях являются плохо расположенные или обслуживаемые испарительные градирни, которые часто выпускают воду в виде аэрозоля, который может попасть в близлежащие вентиляционные отверстия. Вспышки в медицинских учреждениях и домах престарелых, где у пациентов ослаблен иммунитет и иммунитет ослаблен, являются наиболее часто регистрируемыми случаями легионеллеза. Более одного случая было связано с уличными фонтанами на общественных аттракционах. Наличие легионеллы в системах водоснабжения коммерческих зданий сильно занижено, поскольку здоровым людям требуется сильное воздействие, чтобы заразиться.
Тестирование на легионеллу обычно включает сбор образцов воды и поверхностных мазков из испарительных охлаждающих бассейнов, душевых головок, кранов и других мест, где скапливается теплая вода. Затем образцы культивируются, и колониеобразующие единицы (КОЕ) легионеллы количественно определяются как КОЕ/литр.
Легионелла является паразитом простейших, таких как амеба , и поэтому требует условий, подходящих для обоих организмов. Бактерия образует биопленку , которая устойчива к химической и антимикробной обработке, включая хлор. Меры по устранению вспышек легионеллеза в коммерческих зданиях различаются, но часто включают промывку очень горячей водой (160 °F (71 °C)), стерилизацию стоячей воды в испарительных охлаждающих бассейнах, замену душевых головок и, в некоторых случаях, промывку солей тяжелых металлов. Профилактические меры включают регулировку нормального уровня горячей воды, чтобы обеспечить 120 °F (49 °C) в кране, оценку планировки объекта, удаление аэраторов кранов и периодическое тестирование в подозрительных зонах.
В воздухе и на поверхностях помещений обнаружено множество бактерий, имеющих значение для здоровья. Роль микробов в среде помещений все чаще изучается с использованием современного анализа образцов окружающей среды на основе генов. В настоящее время предпринимаются усилия по объединению микробных экологов и ученых, изучающих воздух помещений, для разработки новых методов анализа и лучшей интерпретации результатов. [77]
Большая часть бактерий, находящихся в воздухе и пыли помещений, выделяется людьми. Среди наиболее важных бактерий, которые, как известно, встречаются в воздухе помещений, — Mycobacterium tuberculosis , Staphylococcus aureus , Streptococcus pneumoniae . [ требуется ссылка ]
Вирусы также могут быть проблемой для качества воздуха в помещении. Во время вспышки атипичной пневмонии в 2002–2004 годах было обнаружено, что аэрозоли, содержащие вирусы, просачивались в ванные комнаты из стоков в полу в ванной комнате, что усугублялось работой вытяжных вентиляторов в ванной комнате, что привело к быстрому распространению атипичной пневмонии в Amoy Gardens в Гонконге . [78] [79] В другом месте в Гонконге РНК SARS CoV была обнаружена на ковре и в воздухозаборниках отеля Metropole, что показало, что вторичное загрязнение окружающей среды может приводить к образованию инфекционных аэрозолей и приводить к событиям сверхраспространения. [80]
Люди являются основным источником углекислого газа (CO 2 ) в помещении в большинстве зданий. Уровни CO 2 в помещении являются индикатором адекватности вентиляции наружного воздуха относительно плотности людей в помещении и метаболической активности.
Уровень CO 2 в помещении выше 500 ppm может привести к повышению артериального давления и частоты сердечных сокращений, а также к увеличению периферического кровообращения. [81] При концентрации CO 2 выше 1000 ppm может пострадать когнитивная деятельность, особенно при выполнении сложных задач, что делает принятие решений и решение проблем более медленными, но не менее точными. [82] [83] Однако данные о влиянии CO 2 на здоровье при более низких концентрациях противоречивы, и трудно связать CO 2 с воздействием на здоровье при воздействии ниже 5000 ppm — сообщаемые последствия для здоровья могут быть связаны с наличием человеческих биологических отходов и других загрязнителей воздуха в помещениях, связанных с недостаточной вентиляцией. [84]
Концентрация углекислого газа в помещении может использоваться для оценки качества вентиляции помещения или здания. [85] Чтобы устранить большинство жалоб, вызванных CO 2 , общий уровень CO 2 в помещении должен быть снижен до разницы не более 700 ppm по сравнению с наружными уровнями. [86] Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) считает, что концентрация углекислого газа в воздухе помещения, превышающая 1000 ppm, является маркером, указывающим на недостаточную вентиляцию. [87] Стандарты Великобритании для школ гласят, что уровень углекислого газа 800 ppm или ниже указывает на то, что помещение хорошо проветривается. [88] Правила и стандарты со всего мира показывают, что уровень CO 2 ниже 1000 ppm представляет собой хорошее качество воздуха в помещении, от 1000 до 1500 ppm представляет собой умеренное качество воздуха в помещении, а более 1500 ppm представляет собой плохое качество воздуха в помещении. [84]
Концентрация углекислого газа в закрытых или ограниченных помещениях может увеличиться до 1000 ppm в течение 45 минут после изоляции. Например, в офисе размером 3,5 на 4 метра (11 футов × 13 футов) концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась с 500 ppm до более 1000 ppm в течение 45 минут после прекращения вентиляции и закрытия окон и дверей. [89]
Радон — невидимый радиоактивный атомарный газ, образующийся в результате радиоактивного распада радия , который можно обнаружить в скальных образованиях под зданиями или в самих некоторых строительных материалах.
Радон, вероятно, является наиболее распространенной серьезной опасностью для воздуха в помещениях в Соединенных Штатах и Европе. Он является основной причиной рака легких , ответственной за 3–14% случаев в странах, что приводит к десяткам тысяч смертей. [90]
Радоновый газ проникает в здания в виде почвенного газа . Поскольку это тяжелый газ, он будет накапливаться на самом низком уровне. Радон также может попадать в здание через питьевую воду, особенно из душевых кабин в ванной. Строительные материалы могут быть редким источником радона, но мало испытаний проводится для изделий из камня, скалы или плитки, привезенных на строительные площадки; накопление радона больше всего в хорошо изолированных домах. [91] Существуют простые наборы для самостоятельного тестирования радонового газа, но лицензированный специалист также может проверить дома.
Период полураспада радона составляет 3,8 дня, что указывает на то, что после удаления источника опасность значительно снизится в течение нескольких недель. Методы снижения радона включают герметизацию бетонных плит полов, фундаментов подвалов, систем водоотвода или путем увеличения вентиляции . [92] Они обычно экономически эффективны и могут значительно снизить или даже устранить загрязнение и связанные с ним риски для здоровья. [ необходима цитата ]
Радон измеряется в пикокюри на литр воздуха (пКи/л) или беккерелях на кубический метр (Бк м -3 ) . Оба являются единицами измерения радиоактивности. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) устанавливает идеальный уровень радона в помещении на уровне 100 Бк/м -3 . [93] В Соединенных Штатах рекомендуется ремонтировать дома с уровнем радона на уровне или выше 4 пКи/л. В то же время людям также рекомендуется подумать о ремонте своих домов для уровней радона между 2 пКи/л и 4 пКи/л. [94] В Соединенном Королевстве идеальным считается наличие радона в помещении на уровне 100 Бк/м -3 . Необходимо принять меры в домах с 200 Бк/м -3 или более. [95]
Интерактивные карты территорий, пораженных радоном, доступны для различных регионов и стран мира. [96] [97] [98]
Качество воздуха в помещении неразрывно связано с качеством наружного воздуха . Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) предлагает различные сценарии, которые предсказывают, как климат изменится в будущем. [99] Изменение климата может повлиять на качество воздуха в помещении, увеличив уровень загрязняющих веществ наружного воздуха, таких как озон и твердые частицы. [100] Было сделано множество прогнозов относительно того, как изменятся загрязняющие вещества в помещении, [101] [102] [103] [104] и были предприняты попытки с помощью моделей предсказать, как прогнозируемые сценарии МГЭИК изменят качество воздуха в помещении и параметры комфорта в помещении, такие как влажность и температура. [105]
Задача чистого нуля требует существенных изменений в производительности как новых, так и модернизированных зданий. Однако наше жилье с повышенной энергоэффективностью будет задерживать загрязняющие вещества внутри себя, независимо от того, производятся ли они внутри или снаружи, и приводить к увеличению воздействия на человека. [106] [107]
Что касается профессионального воздействия, то существуют стандарты, которые охватывают широкий спектр химических веществ и применяются к здоровым взрослым людям, которые подвергаются воздействию вредных веществ в течение длительного времени на рабочих местах (обычно в промышленных условиях). Они публикуются такими организациями, как Управление по охране труда (OSHA), Национальный институт охраны труда (NIOSH), Управление по охране труда и промышленной безопасности Великобритании (HSE).
В мире нет единого мнения о стандартах качества воздуха в помещениях или рекомендациях, основанных на здравоохранении. Однако существуют правила некоторых отдельных стран и организаций здравоохранения. Например, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) опубликовала рекомендации по качеству воздуха в помещениях для населения в целом, которые применимы как к воздуху на открытом воздухе, так и к воздуху в помещениях [29], а также рекомендации ВОЗ по качеству воздуха в помещениях для отдельных соединений [108] , тогда как Агентство по безопасности в области здравоохранения Великобритании опубликовало рекомендации по качеству воздуха в помещениях для отдельных ЛОС [109] . Научно-технический комитет (STC34) Международного общества по качеству воздуха и климату в помещениях (ISIAQ) создал открытую базу данных, которая собирает рекомендации по качеству окружающей среды в помещениях по всему миру [110] . База данных ориентирована на качество воздуха в помещениях (IAQ), но в настоящее время расширена и включает стандарты, правила и рекомендации, касающиеся вентиляции, комфорта, акустики и освещения [111] [112] .
Поскольку загрязнители воздуха в помещениях могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека, важно иметь систему оценки/мониторинга качества воздуха в помещениях в режиме реального времени, которая может помочь не только улучшить качество воздуха в помещениях, но и обнаружить утечки, разливы в рабочей среде и повысить энергоэффективность зданий, предоставляя обратную связь в режиме реального времени для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). [113] Кроме того, было проведено достаточно исследований, которые подчеркивают взаимосвязь между плохим качеством воздуха в помещениях и потерей производительности и продуктивности работников в офисных помещениях. [114]
Объединение технологий Интернета вещей (IoT) с системами мониторинга качества воздуха в помещении в режиме реального времени получило огромную популярность и популярность, поскольку вмешательства могут осуществляться на основе данных датчиков в режиме реального времени и, таким образом, способствовать улучшению качества воздуха в помещении. [115]
Качество воздуха в помещении может быть решено, достигнуто или сохранено во время проектирования новых зданий или в качестве мер по смягчению последствий в существующих зданиях. Институт управления качеством воздуха предложил иерархию мер . Она подчеркивает удаление источников загрязняющих веществ, сокращение выбросов из любых оставшихся источников, разрушение путей между источниками и людьми, подвергающимися воздействию, защиту людей от воздействия загрязняющих веществ и удаление людей из зон с плохим качеством воздуха. [116]
Отчет, подготовленный при поддержке Института охраны труда и здоровья Немецкого социального страхования от несчастных случаев, может оказать поддержку в систематическом исследовании индивидуальных проблем со здоровьем, возникающих на рабочих местах в закрытых помещениях, а также в определении практических решений. [117]
Экологически устойчивые концепции дизайна включают аспекты коммерческих и жилых технологий отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Среди нескольких соображений, одной из тем, которые были рассмотрены, является проблема качества воздуха в помещении на этапах проектирования и строительства здания. [ необходима цитата ]
Одним из методов снижения потребления энергии при сохранении надлежащего качества воздуха является вентиляция с регулируемой потребностью . Вместо установки пропускной способности на фиксированной скорости замены воздуха, датчики углекислого газа используются для динамического управления скоростью на основе выбросов фактических жильцов здания. [ необходима цитата ]
Одним из способов количественного обеспечения здоровья воздуха в помещении является частота эффективного оборота внутреннего воздуха путем замены наружным воздухом. Например, в Великобритании классы должны иметь 2,5 смены наружного воздуха в час . В холлах, спортзалах, столовых и помещениях для физиотерапии вентиляция должна быть достаточной для ограничения содержания углекислого газа до 1500 ppm. В США вентиляция в классах основана на количестве наружного воздуха на одного человека плюс количество наружного воздуха на единицу площади пола, а не на воздухообмене в час. Поскольку углекислый газ в помещении поступает от людей и наружного воздуха, достаточность вентиляции на одного человека указывается концентрацией в помещении за вычетом концентрации на открытом воздухе. Значение 615 ppm выше концентрации на открытом воздухе указывает примерно на 15 кубических футов в минуту наружного воздуха на одного взрослого человека, выполняющего сидячую работу в офисе, где наружный воздух содержит более 400 ppm [118] (средний мировой показатель по состоянию на 2023 год). В классах требования стандарта ASHRAE 62.1 «Вентиляция для приемлемого качества воздуха в помещении» обычно приводят к 3 сменам воздуха в час в зависимости от плотности людей. Поскольку люди не являются единственным источником загрязняющих веществ, может потребоваться более интенсивная вентиляция наружного воздуха, если в помещении имеются 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 жильцов, связанные с загрязнением наружного воздуха. Как правило, наружный воздух в сельской местности лучше, чем городской воздух в помещении. [ необходима цитата ]
Использование воздушных фильтров может задерживать некоторые загрязняющие воздух вещества. Переносные комнатные воздухоочистители с фильтрами HEPA могут использоваться, если вентиляция плохая или наружный воздух имеет высокий уровень PM 2.5. [117] Воздушные фильтры используются для уменьшения количества пыли, которая достигает влажных змеевиков. [ необходима цитата ] Пыль может служить пищей для роста плесени на влажных змеевиках и воздуховодах и может снизить эффективность змеевиков. [ необходима цитата ]
Использование капельных вентиляционных отверстий на окнах также полезно для поддержания постоянной вентиляции. Они могут помочь предотвратить образование плесени и аллергенов в доме или на рабочем месте. Они также могут уменьшить распространение некоторых респираторных инфекций. [119]
Управление влажностью и контроль влажности требуют эксплуатации систем HVAC в соответствии с проектом. Управление влажностью и контроль влажности могут конфликтовать с усилиями по экономии энергии. Например, управление влажностью и контроль влажности требуют, чтобы системы были настроены на подачу подпиточного воздуха при более низких температурах (проектные уровни), а не на более высоких температурах, которые иногда используются для экономии энергии в условиях преобладания охлаждения. Однако для большей части США и многих частей Европы и Японии в течение большей части часов года температура наружного воздуха достаточно низкая, чтобы воздух не нуждался в дальнейшем охлаждении для обеспечения теплового комфорта в помещении. [ необходима цитата ] 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. [ необходима цитата ]
« Температура точки росы » — это абсолютная мера влажности воздуха. Некоторые объекты проектируются с точками росы в нижних 50 °F, а некоторые — в верхних и нижних 40 °F. [ требуется цитата ] Некоторые объекты проектируются с использованием осушительных колес с газовыми нагревателями для достаточного высушивания колеса для получения требуемых точек росы. [ требуется цитата ] В этих системах после удаления влаги из подпиточного воздуха используется охлаждающий змеевик для снижения температуры до желаемого уровня. [ требуется цитата ]
Коммерческие здания, а иногда и жилые, часто находятся под слегка положительным давлением воздуха относительно наружного воздуха, чтобы уменьшить инфильтрацию . Ограничение инфильтрации помогает управлять влажностью и контролировать ее.
Разбавление загрязняющих веществ в помещении наружным воздухом эффективно в той степени, в которой наружный воздух свободен от вредных загрязняющих веществ. Озон в наружном воздухе содержится в помещении в пониженных концентрациях, поскольку озон обладает высокой реакционной способностью по отношению ко многим химическим веществам, содержащимся в помещении. Продукты реакций между озоном и многими распространенными загрязняющими веществами в помещении включают органические соединения, которые могут быть более пахучими, раздражающими или токсичными, чем те, из которых они образованы. К этим продуктам химии озона относятся формальдегид, альдегиды с более высоким молекулярным весом, кислотные аэрозоли, а также мелкие и сверхмелкие частицы и другие. 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 областях, где уровни озона на открытом воздухе часто бывают высокими.
Комнатные растения вместе со средой, в которой они выращиваются, могут уменьшить компоненты загрязнения воздуха в помещении, в частности, летучие органические соединения (ЛОС), такие как бензол , толуол и ксилол . Растения удаляют CO2 и выделяют кислород и воду, хотя количественное воздействие для комнатных растений невелико. Интерес к использованию горшечных растений для удаления ЛОС возник в результате исследования НАСА 1989 года, проведенного в герметичных камерах, разработанных для воспроизведения среды на космических станциях . Однако эти результаты страдали от плохой воспроизводимости [120] и неприменимы к типичным зданиям, где обмен воздуха снаружи в помещении уже удаляет ЛОС со скоростью, которую можно было бы сравнить только с размещением 10–1000 растений/м2 площади пола здания. [121]
Растения также, по-видимому, уменьшают количество микробов и плесени в воздухе , а также повышают влажность . [122] Однако повышенная влажность сама по себе может привести к повышению уровня плесени и даже ЛОС. [123]
Поскольку чрезвычайно высокая влажность воздуха 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 неправильно. [124]
Тема качества воздуха в помещении стала популярной в связи с ростом осведомленности о проблемах со здоровьем, вызванных плесенью и факторами, вызывающими астму и аллергию .
В США Агентство по охране окружающей среды (EPA) разработало программу «Инструменты качества воздуха в помещениях для школ», чтобы помочь улучшить условия внутренней среды в учебных заведениях. Национальный институт охраны труда и здоровья проводит оценки опасности для здоровья (HHE) на рабочих местах по запросу сотрудников, уполномоченных представителей сотрудников или работодателей, чтобы определить, имеет ли какое-либо вещество, обычно встречающееся на рабочем месте, потенциально токсичные эффекты, включая качество воздуха в помещениях. [125]
В области качества воздуха в помещениях работают самые разные ученые, в том числе химики, физики, инженеры-механики, биологи, бактериологи, эпидемиологи и специалисты по информатике. 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.
В Великобритании при Министерстве охраны окружающей среды , продовольствия и сельского хозяйства Группа экспертов по качеству воздуха рассматривает текущие знания о качестве воздуха в помещениях и предоставляет рекомендации правительству и министрам автономных администраций. [126]
На международном уровне Международное общество по качеству воздуха и климату в помещениях (ISIAQ), созданное в 1991 году, организует две крупные конференции: серии «Воздух в помещениях» и «Здоровые здания». [127]
Согласно исследованию «Глобальное бремя болезней», в 2017 году 1,6 миллиона человек преждевременно умерли из-за загрязнения воздуха внутри помещений... Но стоит отметить, что ВОЗ публикует существенно большее число случаев смерти из-за загрязнения воздуха внутри помещений..
... Сжигание топлива из биомассы или любого другого ископаемого топлива увеличивает концентрацию черного углерода в воздухе.
{{cite book}}
: CS1 maint: date and year (link)загрязнение окружающей среды РНК SARS CoV было выявлено на ковре перед комнатой пациента с индексным случаем и в 3 соседних комнатах (и на их дверных рамах, но не внутри комнат), а также в вентиляционных отверстиях воздухозаборников возле центрально расположенных лифтов... вторичные инфекции произошли не в гостевых комнатах, а в общих зонах девятого этажа, таких как коридор или лифтовой холл. Эти зоны могли быть загрязнены через биологические жидкости (например, рвотные массы, отхаркиваемая мокрота), респираторные капли или взвешенные мелкие аэрозоли, образованные пациентом с индексным случаем; другие гости затем были инфицированы фомитами или аэрозолями, проходя через эти же зоны. Эффективное распространение SARS CoV через мелкие аэрозоли наблюдалось в нескольких случаях суперраспространения в медицинских учреждениях, во время полета на самолете и в многоквартирном комплексе (12–14,16–19). Этот процесс загрязнения окружающей среды, в результате которого образовались инфекционные аэрозоли, вероятно, лучше всего объясняет характер передачи заболеваний в отеле «Метрополь».
{{cite journal}}
: CS1 maint: numeric names: authors list (link)