Воздух в помещениях
Как говорится в последнем докладе Европейского отделения Всемирной организации здравоохранения за 2010 год «Руководство ВОЗ для качества внутреннего воздуха: отобранные загрязнители», несмотря на то, что воздействие загрязнителей воздуха в помещениях вызывает очень значительные нарушения здоровья во всем мире, особенно в развивающихся странах, информированность общества о степени загрязненности воздуха внутри помещений меньше, чем знание о загрязненности атмосферного воздуха.
Большинство людей думает, что закрытые пространства могут спасти их от вреда воздушных загрязнений. Во время смога, который наблюдался в 1960-1970-е годы в развитых европейских странах, а также в США, Японии, и сильного задымления, которое было в ряде регионов европейской части России в августе 2010 года, рекомендовалось оставаться дома, реже выходить на улицу.
Однако современные научные данные показывают, что внутри помещений загрязненность воздуха может быть в десятки раз выше, чем вовне. Многие знают, что угарный газ, если им дышать в замкнутом пространстве, может убить человека, но, будучи смешанным с атмосферным воздухом, он становится намного менее опасным. В начале 1950-х годов американский врач Т. Рандольф (T. G. Randolph) обнаружил, что аллергия и другие хронические заболевания связаны с загрязнением воздуха внутри помещений. Американское агентство по защите окружающей среды (ЕРА) считает, что загрязнение воздуха помещений является одной из пяти главных угроз здоровью. Однако миллионы людей не понимают серьезность этой проблемы или, что еще хуже, не признают ее существования.
Сегодня люди, живущие в городах развитых стран мира – США, Канаде, Японии, Западной Европе и даже России, проводят около 90 % всей своей жизни в помещениях. Поэтому увеличение времени воздействия загрязнителей воздуха вызывает увеличение числа и тяжести протекания аллергических реакций.
В развитых западноевропейских странах и США проблема качества воздуха в помещениях возникла после энергетического кризиса в 1973–1974 гг., когда в целях максимального энерго-и тепло-сбережения, с целью компенсации растущих цен на нефть строительная индустрия начала возводить герметически изолированные здания. При этом снижался приток свежего воздуха. В США также рекомендовалось каждому изолировать свои дома старой постройки и предлагались существенные налоговые льготы тем домовладельцам, которые добавочно изолировали свои дома в целях уменьшения расхода топлива на отопление и кондиционирование воздуха.
В России аналогичная ситуация произошла несколько позже. В конце двадцатого века мода на пластиковые окна, красивые металлические двери обернулась тем, что в домах резко ухудшилась естественная вентиляция, в комнатах становится душно, жарко и некомфортно.
В воздушной среде московских жилых и общественных зданий обнаружено около ста неорганических и органических химических соединений, относящихся к различным классам опасности. Среди летучих химических соединений, обнаруживаемых в воздухе чаще других, наиболее токсичны формальдегид, фенол, бензол, стирол, этилбензол, толуол, ксилол, альдегиды, ацетон, аммиак, этилацетат, оксиды азота, оксиды углерода. Кроме того, в воздухе зданий Москвы содержатся аэрозоли тяжелых металлов: свинца, кадмия, ртути, цинка, никеля, магния, хрома и др.
Исследования, проведенные в школах Москвы, показали, что в воздухе учебных заведений содержится около сорока восьми химических веществ. Среди летучих химических соединений, наиболее часто обнаруживаемых в воздухе помещений, наибольшую опасность представляют формальдегид, фенол, бензол, стирол, этилбензол, толуол, ксилол, альдегиды, ацетон, аммиак, этилацетат, оксиды азота, оксиды углерода. Кроме того, в воздухе зданий содержатся и аэрозоли тяжелых металлов: свинца, кадмия, ртути, цинка, никеля, магния, хрома и др. Причем концентрация формальдегида превышала ПДК в 4-10 раз, этилбензола в 1,5–2 раза, диоксида азота – до 2,7 раз. Установлено, что практически здоровых детей в состоянии удовлетворительной адаптации осталось исключительно мало даже в наиболее чистых районах.
Концентрация ряда веществ внутри зданий по сравнению с улицей может быть ниже (оксиды серы, озон и свинец). Другие (оксид и диоксид азота, оксид углерода, пыль) находятся на одном уровне, кроме тех случаев, когда имеются внутренние источники загрязнений. В то же время концентрация летучих органических веществ внутри помещений значительно превышает их концентрацию в атмосферном воздухе. Так, концентрации ацетальдегида, ацетона, бензола, этанола, толуола, этилацетата, фенола, ряда предельных углеродов в воздушной среде помещений превышала их концентрацию в атмосферном воздухе более чем в 10 раз.
Общий уровень загрязнения воздуха внутри зданий превосходит уровень загрязнения атмосферного воздуха в 1,5–4 раза в зависимости от степени загрязнения последнего, района размещения и интенсивности внутренних источников загрязнения.
В результате исследований установлено, что источниками 80 % химических веществ, обнаруженных в воздухе квартир, являются строительные и отделочные материалы.
Проблема экологической безопасности строительных материалов, конструкций и изделий в России является на сегодняшний день одной из самых острых, стоящих в одном ряду с проблемой безопасности продуктов питания. Из-за обилия источников загрязнения в воздух помещений поступают сотни соединений. И если в 1986 году только летучих соединений было обнаружено более трехсот, то в настоящее время их более тысячи. Именно закрытые помещения вносят основной вклад в химическую нагрузку на организм человека.
Тяжелые металлы могут содержаться в красках, хлорорганические соединения – в полимерах, ароматические соединения – в гидроизоляционных материалах, фенол и формальдегид – в теплоизоляционных материалах, древесно-стружечных изделиях, обработанной древесине. Практически все материалы, изготовленные в процессе глубокой переработки сырья или подвергшиеся обработке, обладают токсическими свойствами.
Негативные факторы воздушной среды в жилых и общественных зданиях вызывают неспецифические, но массовые нарушения здоровья: общее недомогание, снижение работоспособности, повышенную утомляемость, также они обуславливают рост аллергической заболеваемости в быту.
Бытовая пыль является сорбентом и накопителем химических веществ, загрязняющих воздух помещений. Комплекс химических соединений, загрязняющих воздушную среду жилых и общественных зданий, является активным стимулятором аллергенных свойств домашней пыли. В 1 грамме пыли может содержаться до 1 млн микроорганизмов.
Основными источниками грибкового загрязнения воздуха помещений являются: пораженные плесенью стеновые панели жилых домов, ванные комнаты с неработающей системой вентиляции и высокой влажностью воздуха, домашняя пыль, атмосферный воздух. Также для замкнутых помещений характерно отсутствие или ограниченность действия естественных факторов подавления патогенной, воздушной микрофлоры, а присутствие большого количества людей в школах, вузах, детских садах, поликлиниках и т. п., ускоряет рост численности микроорганизмов в воздухе.
Вентиляция
Вентиляция помогает контролировать загрязнение воздуха внутри помещений путем перемешивания его со свежим наружным воздухом. Конечно, это возможно в том случае, если наружный воздух является чистым. Определенные уровни вентиляции являются необходимым условием для комфорта людей. Всемирная организация здравоохранения рекомендует, чтобы воздух в жилых помещениях полностью сменялся каждые два часа. Добавочная вентиляция необходима для удаления излишней влажности, тепла, запахов.
Норвежские ученые во время проведения исследований в 35 классах восьми школ выявили, что реакция учащихся была на 5,4 % быстрее при вентиляции 44,2 м3 воздуха в час на человека по сравнению с 13,6 м3/ час на человека. Аналогичные данные привели и исследователи США в 54 школах, используя стандартные академические тесты измерения успеваемости. Наблюдалось увеличение скорости решения математических задач на 8 % и скорости чтения на 13 % с удвоением вентиляции с 7,6 м3/час на одного студента до 15,2 м3/час на одного учащегося.
В среднем в офисах с увеличением интенсивности вентиляции от 42,5 м3/час до 85 м3/час наблюдается снижение заболеваемости сотрудников на 35 %.
Многие исследования показали, что в офисных зданиях с повышенным уровнем вентиляции (до 68 м3/час на человека) наблюдается снижение симптомов синдрома больного здания (SBS) от 10 % до 80 %. Доказано, что распространение симптомов синдрома больного здания при уменьшении уровня вентиляции с 28,9 м3/час до 17 м3/час на человека увеличивается на 15 %, а увеличение вентиляции с 28,9 м3/час до 85 м3/час снижает распространение симптомов на 33 %.
Существует доказательства того, что жители домов с более высоким уровнем вентиляции реже отсутствуют на работе или в школе по причине болезни. Высокая степень увеличения распространенности респираторных заболеваний (на 50– 370 %) наблюдается в зданиях с высокой
скученностью людей (казармах, тюрьмах, домах престарелых и учреждениях здравоохранения), что связано с очень низким уровнем вентиляции.
При кашле и чихании множество бактерий и вирусов появляется в воздухе внутри помещений. При некоторых типах распространенных респираторных заболеваний ингаляция этих бактерий или вирусов может привести к инфекции и болезни. Эти болезни могут также быть переданы при прямых контактах. При повышении вентиляции можно уменьшить уровень респираторных заболеваний за счет снижения внутренней концентрации этих бактерий и вирусов в воздухе.
Также при плохой вентиляции увеличивается возможность заболеваний, связанных с сыростью или выбросами загрязняющих веществ в помещениях.
Шведские исследования 390 частных домов обнаружили, что дети в домах с очень низким уровнем вентиляции (0,34 м3/час до 1,02 м3/час) имели в два раза больше аллергических симптомов по сравнению с детьми в домах с более высокими показателями вентиляции (1,9 м3/час до 6,1 м3/час).
Хорошо известно, что респираторные заболевания являются следствием плохого содержания систем воздушного кондиционирования. В больших зданиях проблемы качества воздуха помещений чаще всего связаны с охлаждающими градирнями, размещениями воздухозаборных отверстий и плохим обслуживанием систем вентиляции, воздуховодов и т. п.
Бактерия легионелла (Legionella pneumophila), вызывающая довольно серьезное заболевание – болезнь легионеров (или легионеллезную пневмонию), была найдена в охлаждающих градирнях и других стоячих резервуарах воды, в т. ч и в камерах орошения кондиционеров. Эта болезнь была впервые отмечена в 1976 г. на конференции Американского легиона в Филадельфии, когда двумстам двадцати одному делегату стало очень плохо: они заболели пневмонией, а тридцать четыре человека даже умерли. Это недомогание и вызвала бактерия легионелла, найденная потом в воздухе здания и в тканях легких умерших людей. В России вспышка легионеллезной пневмонии наблюдалась в Свердловской области, она началась в конце июля 2007 г. и унесла четыре жизни. Кстати, эта бактерия может вызвать и лихорадку Понтиак.
Можно подумать, что кондиционирование может спасти эту трудную ситуацию, но это только кажется, и далее мы рассмотрим почему.
Влажность
Низкая относительная влажность воздуха также связана с плохим качеством воздуха помещений. Влажность воздуха, оптимальная для здоровья человека, находится, по мнению одних исследователей, в пределах 35–65 %, а других – 30–60 %. Часто, особенно в зимние месяцы, наблюдаемая влажность снижается ниже необходимого уровня. Холодный зимний воздух является сухим. Когда работают системы отопления в помещениях, воздух становится слишком сухим. Сухие, безводные условия раздражают слизистые оболочки носа, увеличивая чувствительность к нападению воздушных химических соединений, вирусов и аллергенов. Частые простуды, аллергические проявления, астма в течение зимы нередко являются следствием низкой относительной влажности воздуха.
Влажность свыше 70 % также приводит к ухудшению качества воздуха в помещениях. Когда стены, пол, строительные материалы или мебель бывают влажными в течение длительного времени, на них часто развиваются плесени (т. е. различные виды грибков) и бактерии. Грибки (плесени) и бактерии выбрасывают в воздух микроскопические частицы, споры, а также фрагменты самих грибков и бактерий, которые поступают в воздух, возможно, в гораздо большем количестве, чем споры. Эти частицы вначале оседают на поверхности предметов в помещении, а затем поднимаются воздушными потоками в результате деятельности человека или сквозняков. При их вдыхании они, как содержащие аллергены или химические вещества, способны вызвать воспаление дыхательных путей, ингибировать функцию иммунной системы и воздействовать на центральную нервную систему. Плесени и бактерии являются также источниками пахучих летучих органических соединений в воздухе внутри помещений. Эти соединения являются источником специфического запаха сырых и заплесневелых зданий. Во влажном здании наблюдается более высокая концентрация плесневых грибков, бактерий и продуктов их жизнедеятельности, чем снаружи.
Высокая относительная влажность помещений в зданиях также может увеличить число клещей домашней пыли, которые являются одним из важных источников аллергенов внутри помещений.
Сырость может увеличить выбросы иных, немикробных газообразных химических веществ в воздух внутри помещений. Так, скорость выделения формальдегида из деревянных изделий, содержащих карбамидо-формальдегидные смолы, увеличивается с влажностью. Спирты и продукты распада из смягчающих средств, использующихся во многих
пластмассах, также могут улетучиваться, когда изделия, содержащие поливинилхлорид (ПВХ), настилаются на влажный бетон. У людей, проживающих в сырых домах, наблюдается усиление кашля в верхних дыхательных путях, хрипов, симптомов астмы. У сенсибилизированных астматиков усиливается кашель и одышка, у предрасположенных к пневмонии лиц наблюдаются затрудненное дыхание и лихорадка, развитие астмы, у здоровых детей могут развиться заболевания нижних дыхательных путей.
В США доля текущих случаев астмы, связанных с воздействием сырости и плесени, равна 21 %. Т. е. около 4,6 миллионов заболевает астмой вследствие сырости в домах, а ежегодные расходы на ее лечение оценивается в 3,5 млрд долл. США.
Современные материалы: эмиссия
Повышенные уровни летучих органических соединений (ЛОС) в воздухе помещений связаны с двумя факторами. Первый мы рассмотрели выше: в результате «дефицита нефти» в 1970-х годах технология строительства зданий была изменена, чтобы усилить их герметичность и энергосберегаемость. Новые методы возведения зданий сильно сократили случайный обмен внутреннего и наружного воздуха. Как следствие снижения обмена воздуха, новые дома сохраняют газообразные ЛОС на более высоком уровне, чем старые, менее герметичные дома.
Во-вторых, примерно с того же времени отмечается значительный рост использования ЛОС-содержащих соединений в строительных материалах, тканях и предметах для дома. Использование стандартной фанеры уступило место менее дорогостоящим плитам ДСП с более высоким содержанием формальдегида и ЛОС. Фанерные ламинатные плиты с немалым содержанием формальдегида заменили твердые деревянные паркетные дощечки. Вместо деревянных полов стали использовать полы на фанерном основании с ковровым покрытием, которое выделяет ЛОС.
Семидесятые годы за рубежом и девяностые в России также характеризовались изменением в составе отделочных материалов, которые выделяют ЛОС в воздух внутри помещений. Полиуретановые пены и полиэфирные волокнистые наполнители заменили традиционные наполнители обивки диванов и стульев, синтетические ткани заменили хлопок, вискозу, шелк в драпировке и в обивке. Мебельные ткани содержат формальдегид, который предотвращает их сморщивание, когда на них сидят.
Пластиковые предметы, которые широко распространены в доме, выделяют газообразные фталаты. Распространенность домашних офисов с компьютерами, факсами, копирами привела к увеличению количества озона, ЛОС в домах. Эти элементы, в дополнение к краскам, клеям, газовому отоплению, газовым плитам и колонкам, пристроенному гаражу с хранением красок, растворителей, бензина, пестицидов и гербицидов, а также биологических загрязнителей, плесени и бактерий способствовала все большей токсичности домашней обстановки.
Где бы мы ни находились – на работе, где мы проводим каждый день по восемь-десять часов, или дома, где живем, мы, к сожалению, дышим загрязненным воздухом.
Исследователи из Бристонского университета (Великобритания) при изучении 14 тысяч детей и их матерей, выяснили, что даже умеренное использование освежителей воздуха и других похожих пахнущих продуктов может вызвать болезни у беременных женщин и маленьких детей. В домах, где применялись аэрозольные и неаэрозольные освежители воздуха ежедневно, от диареи страдало на 31 % детей больше чем в домах, где освежители применялись раз в неделю. Также в сильно пахнущих домах было больше младенцев, испытывающих боль в ушах. Матери этих младенцев испытывали головную боль на 10 % чаще. В домах, где такие продукты применялись ежедневно, были обнаружены более высокие уровни раздражающих газообразных веществ или летучих органических соединений.
Здоровье и загрязнение внутреннего воздуха
Начиная с начала 1980-х годов в Западной Европе, США и Канаде, где здания были герметически изолированы в целях лучшего энергосбережения, стало появляться большее число заболеваний. С этого периода загрязнение воздуха помещений широко распространилось и стало называться как синдром больного здания (Sick Building Syndrome – SBS).
Этот термин используется для описания ситуации, при которой люди, находящиеся в таких зданиях, испытывают проблемы со здоровьем и определенный дискомфорт во время пребывания в здании. При этом никакая конкретная болезнь или причины дискомфорта не могут быть идентифицированы. Жалобы могут быть локализованы, в частности, как в отдельном помещении или зоне, так и могут быть широко распространены по всему зданию.
Симптомы SBS
Симптомами SBS являются головная боль, воспаления глаз, носа или горла, сухой кашель, сухая или зудящая кожа, головокружение и тошнота, трудности с концентрацией внимания, усталость и чувствительность к запахам.
Как уже сообщалось выше, причина этих симптомов неизвестна. Кроме того, у большинства жалующихся людей симптомы пропадают вскоре после выхода из здания.
Причинами появления синдрома больного здания являются: недостаточная вентиляция, химические загрязняющие вещества из внутренних источников, химические загрязняющие вещества из наружных источников, биологические загрязнители (бактерии, грибки, пыльца, вирусы).
Агентство охраны окружающей среды сообщает, что синдром больного здания является причиной потери в США около 61 млрд долларов в год в результате болезни сотрудников, расходов на медицинское обслуживание, снижение производительности труда и более низкие доходы.
В противоположность SBS термин «болезни, связанные со зданием» (building related illness – BRI) используется, когда симптомы (источники, возбудители) диагностируемых заболеваний идентифицированы и могут быть отнесены непосредственно к веществам, загрязняющим воздух здания.
Индикаторы BRI
Симптомами BRI являются кашель, стеснение в груди, лихорадка, озноб, боль в мышцах.
Могут быть определены и клинически четко идентифицированы причины, вызывающие эти симптомы. Людям требуется длительное время на восстановление здоровья после выхода из здания.
В докладе Всемирной организации здравоохранения в 1984 г. отмечалось, что до 30 % новых и перестроенный зданий во всем мире могут вызывать нарекания, связанные с качеством воздуха внутри помещений. Интересный случай произошел в самом Агентстве по охране окружающей среды (ЕРА) США после завершения строительства нового здания штаб-квартиры в Вашингтоне в 1988 году. После новоселья многие сотрудники EPA стали жаловаться на неблагоприятные симптомы; воздух был проанализирован на содержание стандартных известных химических газообразных соединений, но содержание всех этих веществ оказалось в норме. И только когда несколько десятков служащих Агентства начали пикетирование здания, утверждая, что их проблемы со здоровьем связаны с самим зданием, Агентство отнеслось к их словам всерьез. Затем через некоторое время EPA выпустило брошюру, озаглавленную: «Взгляд изнутри: Руководство по качеству воздуха в помещениях» (сентябрь 1988 года, EPA).
В 1989 г. агентство по защите окружающей среды представило в конгресс США доклад о качестве воздуха в десяти энергосберегающих общественных зданиях. Концентрация некоторых химических веществ в воздухе превышала более чем в сто раз нормальные фоновые значения. В этом докладе говорится: «Существует достаточно доказательств, чтобы сделать вывод, что загрязнение воздуха внутри помещений представляет значительную часть общего воздействия загрязненного воздуха и может представлять серьезную острую и хроническую опасность для здоровья. Внутреннее загрязнение воздуха может даже принести больший вред, чем наружный загрязненный воздух, в первую очередь из-за более длительного периода воздействия на человека».
В помещениях, где находится много людей и компьютеров, к концу дня в воздухе наблюдается увеличение концентрации фенола, 1,3-диэтилбензола, тетраметилбензола, нафталина, гексанала и октанала в количествах, превышающих суточные ПДК в 1,5–2 раза.