Jakość powietrza wewnętrznego – czyli czym oddychamy wewnątrz budynków i środków transportu

O zanieczyszczeniach powietrza atmosferycznego wiemy dość dużo. Tak samo wiele mówi się o bezpieczeństwie atmosfery na stanowiskach pracy.
Ale czy w domu również powinniśmy się zastanawiać, czym oddychamy i jaka jest jakość powietrza wewnątrz budynków?

Powietrze, którym oddycha człowiek podzielić można na:

• atmosferę specjalną, z którą możemy mieć do czynienia na przykład w komorach barycznych, kapsułach ratunkowych czy łodziach podwodnych,
• powietrze atmosferyczne, czyli powietrze zewnętrzne,
• powietrze na stanowiskach pracy
• powietrze wewnętrzne – które z kolei podzielić można na:
  • powietrze w pomieszczeniach mieszkalnych,
  • powietrze w budynkach nieprzemysłowych, takich jak szpitale, szkoły, biura, urzędy czy obiekty sakralne
  • powietrze w zamkniętych przestrzeniach środków transportu – samochodów, pociągów, samolotów czy statków).

Dorosły człowiek około 88% swojego czasu spędza w pomieszczeniach różnego typu, a tylko około 5% swojego czasu – w otwartych przestrzeniach.
O ile większość z ludzi jest świadoma wpływu powietrza atmosferycznego na komfort życia (coraz więcej się przecież mówi o tym, jaki wpływ na zdrowie ma smog, zanieczyszczenia spowodowane działalnością przemysłową człowieka czy też użytkowaniem pojazdów) to wskazane wcześniej zestawienie pokazuje,
jak ważna jest jakość powietrza wewnętrznego i dbałość o to, czym oddychamy nie tylko na zewnątrz.

Mimo, że w ciągu jednej doby przez płuca dorosłego człowieka przepływa od 8 do 12 m³ powietrza – prawodawstwo naszego kraju reguluje monitorowanie jakości powietrza atmosferycznego oraz jakości powietrza w środowisku pracy, brak jest natomiast odpowiednich aktów prawnych, związanych z jakością powietrza wewnętrznego. Podobnie jak w Polsce – również na terenie Unii Europejskiej – brak jest ogólnych przepisów regulujących zagadnienie zintegrowanej polityki w zakresie jakości powietrza wewnętrznego i wymagań z tym związanych. Niektóre z państw członkowskim określiły jednakże w swoich wewnętrznych uregulowaniach wartości orientacyjne niektórych związków, które mogą być obecne w powietrzu pomieszczeń, opierając się na wytycznych WHO (Światowej Organizacji Zdrowia) i tworząc plany krajowe, dotyczące jakości powietrza wewnętrznego.

Również Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) w porozumieniu z Europejskim Komitetem Normalizacyjnym (CEN) opublikowała szereg norm, dotyczących monitorowania poszczególnych zanieczyszczeń w powietrzu wewnętrznym, łącznie ze strategią pobierania próbek oraz ogólnymi wytycznymi. Seria norm EN ISO 16000 to w chwili obecnej 40 poszczególnych części, obejmujących zagadnienia związane z pobieraniem próbek i oznaczaniem – między innymi pleśni i drobnoustrojów, lotnych związków organicznych, plastyfikatorów, bromowanych eterów, pyłu zawieszonego, dioksyn i polichlorowanych bifenyli, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, formaldehydu czy też amin.

Związki chemiczne, które są obecne w powietrzu wewnętrznym nie stanowią stałej kompozycji, ani też nie są na stałym i jednakowym poziomie stężeń.
Zmiany ilościowe i jakościowe mogą zachodzić zarówno w cyklu dziennym, miesięcznym jak i rocznym, a nawet mogą dotyczyć całych dekad.

Początkowo, badając jakość powietrza wewnętrznego największą uwagę zwracano na związki chemiczne, uznane za groźne dla zdrowia człowieka, których źródłem było powietrze atmosferyczne. Były to tlenki azotu, ozon, ditlenek siarki oraz pył zawieszony. W kolejnych latach, uwagę kierowano w stronę zanieczyszczeń, których pochodzenie związane było z budynkiem – głównie były to takie zanieczyszczenia jak formaldehyd, radon, azbest, dym tytoniowy
oraz różnego rodzaju związki organiczne. Miało to związek zarówno z unowocześnieniem metod badawczych, jak i coraz większą świadomością człowieka dotyczącą szerokiego spektrum związków, mogących mieć wpływ na zdrowie.

Według doniesień światowej literatury w powietrzu wewnętrznym zidentyfikowano około 500 związków, należących do grupy lotnych związków organicznych (VOC). Niektórym z tych związków przypisuje się (lub mają udowodnione działanie mutagenne albo kancerogenne), ale wiele z nich podejrzewanych jest
o wywoływanie różnego rodzaju niespecyficznych objawów takich jak bóle głowy, suchość oczu, gardła i skóry, czasami łzawienie oczu, wywoływanie trudności koncentracji. Wszystkie te niespecyficzne objawy określane są nazwą Syndromu Chorych Budynków.

Lotne związki organiczne uwalniane są do powietrza wewnętrznego z wielu źródeł zgodnie z danymi literaturowymi prawie połowa tych związków pochodzi z emisji z materiałów budowlanych i wykończeniowych (wykładziny, farby, kleje, pokrycia ścian i podłóg). Materiały te są odpowiedzialne za wysoką i długotrwałą emisję, ale także – zwłaszcza w pomieszczeniach starszych – mogą stanowić również sorbent dla związków emitowanych z innych źródeł endogennych. Jest to jedna z przyczyn, dla wspomnianej wyżej zmienności kompozycji związków chemicznych w powietrzu wewnętrznym.

W pomieszczeniach wewnętrznych obecny może być również ozon, szereg związków nieorganicznych, łącznie z metalami ciężkimi, pył zawieszony oraz cała gama mikroorganizmów. Ich źródłem są materiały budowlane i wykończeniowe, a także sam grunt, na którym posadowiony jest budynek (tak jest np. dla obecności radonu), w przypadku drobnoustrojów – niejednokrotnie niewłaściwe użytkowanie pomieszczenia, związane z brakiem odpowiedniej wentylacji.

Analityka i monitoring zanieczyszczeń powietrza wewnętrznego jest wyzwaniem, między innymi z uwagi na różnorodność związków oraz zróżnicowany poziom stężeń na którym związki te występują. Istotna jest również zmienność poziomu stężenia danego zanieczyszczenia w czasie i  przestrzeni, nawet
w obrębie tego samego pomieszczenia. Niezależnie od sposobu podejścia do problemu monitoringu i analityki zanieczyszczeń powietrza wewnętrznego zawsze ważnym zagadnieniem jest wybór odpowiedniej techniki pobierania próbek powietrza (zapewniającej pobranie próbki reprezentatywnej) oraz wybór odpowiedniej techniki oznaczeń końcowych.

Podczas pobierania próbek stosowane są zarówno techniki pasywne, jak i dynamiczne. Techniki pasywne wykorzystują samorzutny ruch cząsteczek analitów
w kierunku do powierzchni medium zatrzymującego. Są one zalecane do długoterminowego monitorowania powietrza i pozwalają na wyznaczenie średniego ważonego w czasie stężenia związków (Time Weighted Avarage – TWA) w okresie ekspozycji próbników. Techniki dynamiczne oparte są na przepuszczaniu określonej objętości powietrza przez odpowiednią pułapkę (medium sorpcyjne). Dzięki technikom dynamicznym próbka pobrana jest szybciej, a poprzez cykliczne obserwacje można obserwować fluktuację stężeń oznaczanych związków w monitorowanym powietrzu.

W zależności od informacji końcowej, jaka ma zostać uzyskana (dla laboratorium oznacza to po prostu określenie, jakie anality wskazywane są do oznaczenia)
– wykorzystywane są różne techniki oznaczeń końcowych. Począwszy od technik chromatograficznych – chromatografii gazowej (z różnymi sposobami przygotowania próbek oraz wprowadzania do kolumny chromatograficznej – może to być technika desorpcji termicznej, desorpcji przy zastosowaniu rozpuszczalnika lub też analiza fazy nadpowierzchniowej), poprzez chromatografię cieczową i jonową, aż na technikach spektralnych (ICP-MS lub ICP-OES) kończąc. Oczywiście – wykorzystywane są również techniki klasyczne – np. wagowe – w przypadku pomiaru pyłu zawieszonego lub też mikroskopowe
– w przypadku oznaczania włókien azbestu.

Zagadnienie jakości powietrza wewnętrznego jest coraz istotniejszym zagadnieniem, coraz szerszym i wiąże się z koniecznością stosowania różnych technik. Istotny w tym jest również fakt, że w monitoringu jakości powietrza wewnętrznego stosować można analogiczne sposoby i techniki (zarówno pobierania próbek, jak i oznaczeń końcowych), jak w przypadku monitorowania immisji czy też emisji lub też monitorowania środowiska pracy.