KAUPUNKIRAKENNUKSISTA KERÄTYISSÄ PÖLY- JA MATERIAALINÄYTTEISSÄ
TUTKIMUKSEN TOTEUTTAMINEN Kokeellinen suunnittelu
TUTKIMUKSEN TOTEUTTAMINEN Kokeellinen suunnittelu
Keräsimme näytteitä maaseutu- (navetat ja tallit) ja kaupunkirakennusten laskeutuneesta pölystä sekä rakennusmateriaaleista. Tutkimme navetoista, talleista sekä
kaupunkirakennuksista kerättyjä näytteitä; ilmasta laskeutuneesta pölystä ja materiaaleista (Taulukko 1). Vertasimme eri vuosikymmeninä ja eri kohteista kerättyjen näytteiden mikrobi-, endotoksiini- ja β-glukaanipitoisuuksia sekä toksisuuksia. Lisäksi tutkimme mikroskooppisesti bioaerosolien mahdollisia päästölähteitä. Näytteet keräsi ja analysoi mikrobiologi Maria Andersson. Osa tuloksista perustuu aiempien tulosten yhteenvetoon /10/11/12/ ja tulosten uudenlaisesta näkökulmasta tarkasteluun (mm. paaliheinäpölyn ja säilörehupölyn erilliseen käsittelyyn).
Taulukko1. Navetoista, talleista ja kaupunkirakennuksista kerätyt näytteet Näytteet kerätty Päästölähde Näytteet (N)
ilm pöl materiaalit Navetat1 1985-1988 paaliheinä 8 7 2 Tallit2 1993-2014 säilörehu 5 7 1 Kaupunki-rakennukset3 1987-2016 tuntematon 16 14 12
1) Hautjärven koetila Mäntsälä, Vättilän maitotila Joroinen 2) Hautjärven kartanon talli, Moringin ravitalli, Iran talli, Mäntsälässä. 3) Kööpenhamina, Espoo, Helsinki
Pöly-materiaali- ja ilmanäytteiden analysointi ja viljely
Pöly-, ilma- ja materiaalinäytteistä analysoitiin endotoksini- ja glukaanipitoisuudet sekä kineettisellä turbidimetrisella Limulus testillä (Scan Dia Sharlottenlund Tanska) että geelihyytymis modifikattiolla (Pyrogent Biowittaker, Verviers Belgia). Analyysit suoritettiin vuosina 1995 ja 2004 ja menetelmät on kuvattu aikaisemmissa julkaisuissa
Kuva 1. Hufvudstadsbladet 1.2. 1990 . Maanviljelijät todettiin maan
sairaimmaksi ammattikunnaksi.
Kuva 2. Hevosten puhkurilääkkeen mainos. Lääkettä myytiin 1992 - 2017 n.
700 kpl/v. Hevosten määrä on tällä aikavälillä lisääntynyt 25000:lla /5/
/10, 11/. Siansiittiöiden liikkuvuustestillä /10/tehdyt toksisuusanalyysit tehtiin ajanjaksolla1998-2014
Näytteet viljeltiin elvytyksen jälkeen tryptikaasi-soija-agarille (bakteerit) ja mallasuute-aagarille (homeet) /10/, pölyjen viljelmistä mitattiin yhdeltä maljalta kerätyn ja uutetun biomassan toksisuus sian siittiöillä /12/. Elektomimikroskopia-menetelmä on kuvattu aikaisemmassa julkaisussa /10/
TULOKSET
Tulokset taulukossa 2 osoittavat, että navettojen 1980-luvulla kerätyssä olki- ja paaliheinäpölyssä oli keskimäärin eniten sekä endotoksiinia (22 ng mg-1 ) että β-glukaania (13 ng mg-1 ). Eläinsuojien pölyt sisälsivät enemmän endotoksiinia kuin β-glukaania. Kaupunkipölyissä tilanne oli päinvastainen.
Taulukko 2. Eläinsuojien ja kaupunkirakennusten pölyjen endotoksiini ja β-glukaani pitoisuuksia. Navettojen paaliheinä ja -olkipölyjen tulokset ovat 1980- luvulta, tallien säilörehu pölyjen tulokset vuosilta 1998-2014, ja kaupunkirakennuksista vuosina 1987-2016. Muovimatot olivat uusia (suoraan kaupasta), ostettu v. 2000. M = keskiarvo
Endotoksiini β-glucaani Aerobisesti
Pölyt ng mg-1 viljellyt mikrobit*
Päästölähde paaliheinä
*Bakteerien ja homeiden yhteenlaskettu pesäkemäärät. Julkaistu: **/10/,*** /11/
Tulosten mukaan 1990-luvun jälkeen kerätyissä tallien säiliörehupölyissä ja 1980-2016 välillä kerättyjen kaupunkirakennusten pölyissä sekä endotoksiini- että β-glukaani pitoisuudet olivat kymmenesosa 1980 luvun navettapölyjen pitoisuuksista.
Kaupunkipölyissä ja materiaaleissa oli enemmän β-glukaania suhteessa endotoksiiniin kuin eläisuojien näytteissä. Kaupunkirakennusten kostuneet kipsilevyt sisälsivät
enemmän endotoksiinia ja β-glukaania ja olivat myös toksisempia kuin kuivina säilyneet materiaalit. Uudet muovimatot olivat yhtä toksisia siittiöille kuin homeisin kipsilevy.
Tämä osoittaa, että kaupunkien rakennuksissa voi olla muitakin haitta-ainelähteitä kuin homeiset rakennusmateriaalit.
Esimerkkejä mikrobiaerosolien mahdollisista päästölähteistä kaupunkirakennuksissa ja eläinsuojissa on esitetty kuvassa 4. Kuva 4 osoittaa että aktiiviset homekasvustot kosteissa materiaaleissa saattavat erittää exudatteja sisältäviä eksosomeja, säilörehun korret saattavat olla sauvamaisten tod. näk. maitohappobakteerien peitossa (B) ja paaliheinäpöly saattaa sisältää aktinobakteereiden muotoisia partikkeleita (D).
Kuva 4. Mikroskooppikuvia bioaerosolien komponenteistä ja päästölähteistä. Kuvat stereomikroskooppilla esittävät homekasvustoja (A,C) ja kuvat
pyyhkäisyelektronimikroskooppilla bakteeripartikkeleita (B,D). Kipsilevylla kasvava Trichoderma atroviride kannan exosomeja näkyy panelissa A, ja Acrostalagmus luteoalbus kannan erittämiä exosomeja mallasuutemaljalla panelissa C. Panelissa B näkyy säilörehun korren pinnalla sauvabakteerien, mahdollisesti
maitohappobakteeerien muodostama biofilmi. Paneelissa D näkyy paaliheinäpölyn bakteereita nucleopore filtterillä, mm. v-muotoisia aktinobakteereita.
Tulokset taulukossa 3 osoittavat että eläinsuojien ilman pölypitoisuudet ja aerobisesti viljeltävien mikrobien pesäkemäärät olivat 100-1000 kertaisia kaupunkirakennuksiin verrattuina, ja että kaupunkirakennusten pölyt sekä viljelymaljojen mikrobimassat olivat
toksisempia kuin vastaavat eläisuojien näytteet. Toksisia pölyjä ja mikrobibiomassoja löytyi sekä kostuneista että kuivista taloista.
Taulukko 3. Eläinsuojien ja kaupunkirakennusten ilman pölypitoisuus, laskeutuneiden pölyjen toksisuudet sekä pölyjen mikrobien viljelymaljan koko biomassan toksisuudet ja ilman viljekelpoisten mikrobien määrät. M=keskiarvo
EC50 μg ml-1 Viljellyt*
Osoitimme laadullisia ja määrällisiä eroja eri sisäilmaympäristöjen bioaerosolien välillä.
Näytemäärät olivat pieniä ja tulokset ovat lähinnä kysymyksiä herättäviä. Säilörehupöly ja kaupunkiasuntojen pölyt sisälsivät vähemmän endotoksiineja ja β-glukaania kuin paaliheinä- ja olkipöly, ja säiliörehusta vapautui vähemmän aerobisesti viljeltäviä mikrobeja ja pölyä ilmaan.
Kaupunki rakennusten sisäilman pölypitoisuudet ja mikrobien pesäkeluvut ovat eläinsuojiin verrattuna oletettavasti liian matalia altistamaan homeherkistyssairauksille.
Kaupunki-ihmisten monimuotoisiin sisäilmaperäisiin herkistyssairauksiin altistavat tekijät ovat tuntemattomia eikä niitä osata mitata. Muovimattojen ja sisätilapölyjen korkea toksisuus osoittavat, että kaupunkirakennuksissa saattaa olla muitakin haitta-ainelähteitä kuin homehtuneet rakennusmateriaalit ja/tai myös tekijöitä jotka suosivat toksigeenisiä mikrobeja. Mikrobeja, myrkyllisiä kemikaaleja sekä muovisten
rakennusmateriaalien päästöjä on epäilty altistaviksi tekijöiksi /13/14/. Urbaanin elinympäristön mikrobiköyhyyden ja mikrobiomin kapenevan diversiteetin on myös todettu heikentävän immunotoleranssia ja altistavan astmalle ja allergialle /7/15/
Rakennuksissa rakenteiden metabolisesti aktiivisten mikrobiomien metaboliatuotteet saattavat erittyä nestepitoisina eksosomeina sisäilmaan /17/ ja altistaa tilankäyttäjiä ko.
epäpuhtauksille rakennuksen ilmapaineen vaihteluiden seurauksena/18/. Sisäilmassa nestemäiset eksosomit saattavat muodostaa nanoaerosoleja, jotka liikkuvat sisäilmassa vesihöyryn kuljettamina. Tällaisten nanoaerosolien systemaattiseen keräämiseen ei ole kuitenkaan vielä keksitty keräintä, joka mahdollistaisi edustavien näytteiden saamisen pitkäaikaisen altistumisen arvioimiseksi. Nanoaerosolit eivät laskeudu vaakapinnoille, ja ne saattavat jäädä havaitsematta tällä hetkellä käytössä olevilla menetelmillä
(kasvatukseen ja DNA-teknologiaan perustuvat menetelmät sekä toksisuustestit).
Lisätutkimusta tarvittaisiin sekä isommilla näytemäärillä että erilaisilla uusilla keräys- ja analyysimenetelmillä.
KIITOKSET
Suomen Akatemia (TOXICPM 289161).
LÄHDELUETTELO
1. Mair T.S. , Derksen F.T. (2000) Chronic obstructive pulmonary disease: a review.
Equine Vet Ed. 12(1) s. 35-44.
2. Notkola V., Husman K., Laukkanen V. (1987). Mortality among male finnish farmers 1979-1983. Scand J . Work Environ Health 13, s. 124-128.
3. Muhonen, S. , Julliand V, . Lindberg, J., Bertilsson J., Jansson A. (2009). Effects on the equine colon ecosystem of grass silage and haylage diets after an abrupt change from hay. J Anim Sci, 87: 2291-2298.
4. Keskinen H, Työterveyslaitoksen tilasto vuodelta 2002
5. Kalevi Heinonen ELT. Vetcare Oy, henkilökohatinen tiedonanto
6. Fogelmark B., Sjöstrand M., Rylander R. (1994) Pulmonary inflammation induced by repeated inhalations of β -glucan and endotoxin. In J. Exp. Path. 75:85-90.
7. Kline J. N. (2007) Immunotherapy of asthma using CpG Oligodeoxynucleotides.
Immunol Res. 39:279–86.
8. Adams R, Bhangar S,. Dannemiller K. ym. (2016) Ten questions concerning the microbiomes of buildings Building and Environment 109:224-234.
9. Valtonen V. (2017). Clinical Diagnosis of the Dampness and Mold Hypersensitivity Syndrome:Review of the Literature and Suggested Diagnostic Criteria. Frontiers in Immunology, 8:1-6.
10. Andersson M., Weiss,N.,Rainey F., Salkioja-Salonen M. Dustborne bacteria in animal sheds and childrens day care centers. J Appl Microbiol. 86, 622-634, 1999.
11. Alenius H., Pakarinen J., Saris O., Andersson M.A.,ym. (2009) Contrasting Immunological Effects of Two Disparate Dusts – Preliminary Observations. Int.
Arch. Allergy. Immunol. 12/ 149:81-90.
12. Andersson M., Nikulin M., U. Köljalg U. ym. M. Bacteria, molds, and toxins in water-damaged building materials. (1997). Appl Environl Microbiol 63:387-393.
13. Bornehag C-G., Lundgren B.,Charles J. ym (2005). Phalates in indoor dust and their association with building characteristics. Environ Health Persp 113:1399-1404, 14. Mitro M. Dodson E., Singla V.,ym. (2016) Consumer Product Chemicals in Indoor
Dust: A Quantitative Metaanalysis of U.S. Studies Environ. Sci. Technol. 50:
10661−10672.
15. Haahtela T, Hanski I, von Hertzen L, ym. (2017). Luontoaskel tarttumattomien tulehdustautien torjumiseksi. Duodecim.133:19-26.
16. Salo J, Andersson MA, Mikkola R, Kredics L ym. (2015). Vapor as a carrier of toxicity in a health troubled building. Healthy Buildings 2015 ¬ Europe (ISIAQ International), Eindhoven, The Netherlands 2015/05.
17. Vornanen-Winqvist C, Järvi K. Toomla S. ym (2018). Ventilation Positive Pressure Intervention Effect on Indoor Air Quality in a School Building with Moisture Problems. Int. J. Environ. Res. Public Health 15 (230): 1-23