Dissertations in Forestry and Natural Sciences
PAAVO RAUTIAINEN
Päästölähteiden, ilmanvaihdon ja painesuhteiden vaikutukset VOC-yhdisteiden pitoisuuteen sairaalaympäristössä ja henkilöstön oireiluun
PUBLICATIONS OF
THE UNIVERSITY OF EASTERN FINLAND
PPäästölähteiden, ilmanvaihdon ja
painesuhteiden vaikutukset VOC-yhdisteiden pitoisuuteen sairaalaympäristössä ja
henkilöstön oireiluun
Paavo Rautiainen
PPäästölähteiden, ilmanvaihdon ja
painesuhteiden vaikutukset VOC-yhdisteiden pitoisuuteen sairaalaympäristössä ja
henkilöstön oireiluun
Publications of the University of Eastern Finland Dissertations in Forestry and Natural Sciences
No 459
University of Eastern Finland Kuopio
2022
PunaMusta Oy Joensuu 2022
Editor/Sarjan toimittaja: Pertti Pasanen Myynti: Itä-Suomen yliopiston kirjasto
ISBN: 978-952-61-4441-2 (nid.) ISBN: 978-952-61-4442-9 (PDF)
ISSNL: 1798-5668 ISSN: 1798-5668 ISSN: 1798-5676 (PDF)
Tekijän osoite: Itä-Suomen yliopisto
Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta PL1627
70211 KUOPIO, FINLAND email: prautiai@uef.fi
Ohjaajat: Tutkimusjohtaja Pasanen Pertti, FT
Itä-Suomen yliopisto
Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta PL1627
70211 KUOPIO, FINLAND email: pertti.pasanen@uef.fi
Yliopistonlehtori Hyttinen Marko, FT Itä-Suomen yliopisto
Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta PL1627
70211 KUOPIO, FINLAND email: marko.hyttinen@uef.fi
Esitarkastajat: Professori Salonen Heidi, FT Rakennustekniikan laitos, Aalto-yliopisto
PL 12100 00076 AALTO
email: heidi.salonen@aalto.fi
Johtava-asiantuntija Tuomi Tapani, TkT Työterveyslaitos
PL 40
00032 Työterveyslaitos email: tapani.tuomi@ttl.fi
Vastaväittäjä: Scientific officer Järnström Helena, FT Euroopan kemikaalivirasto (ECHA)
Telakkakatu 6
00150 Helsinki
email: helenajarnstrom@gmail.com
7 Rautiainen, Paavo
Effects of emission sources, ventilation and pressure ratio differences on the concentration of VOCs in the hospital environment and staff
symptoms.
University of Eastern Finland, 2020Publications of the University of Eastern Finland
Dissertations in Forestry and Natural Sciences; 459 ISBN: 978-952-61-4441-2 (print)
ISSNL: 1798-5668 ISSN: 1798-5668
ISBN: 978-952-61-4442-9 (PDF) ISSN: 1798-5676 (PDF)
AABSTRACT
The aim of this work was to find similarities in the material and indoor air samples and to find possible causes for staff symptoms. The movement of the compounds in the studied rooms was also monitored and an optimal measuring point for volatile organic compounds in the indoor air was sought.
Ten different hospital wards from Kuopio University Hospital participated in this study. The staff who participated in the survey had a significant number of skin and respiratory symptoms. In the condition survey of the premises, without structural openings, no cause was found for the symptoms of the users of the premises. Concentrations of volatile organic compounds were measured in the premises as material and indoor air samples, and the staff on the wards were surveyed with standardized indoor climate questionnaires (MM-40) by the Finnish Institute of Occupational Health. Volatile organic compounds (VOCs) present in indoor air samples did not correlate with emissions from material samples taken from the same room. Statistical analysis using a linear regression model shows that no correlation is observed between material and air samples.
8
Spreading and distribution of selected VOCs released as point source emissions in a hospital environment were investigated in two office rooms and two patient rooms. The analysis took into account the air flow rates, velocity and direction, the furniture of the room, air temperature, pressure differences between adjacent rooms, and the relative humidity of the air.
The tracer compounds did spread evenly within the room and their concentrations decreased inversely with the distance. In rooms with a good ventilation, the concentrations at the exhaust air terminal units were close to those measured near the source point.
In this study, volatile organic compounds (VOCs) were measured from 47 hospital rooms to determine the most suitable sampling location for VOCs indoors. Three samples were taken from each room simultaneously: one from the center of the room from a height of about 1-1.5 meters, one from the floor near the wall, and one from the exhaust air terminal. VOC levels were the same at the different sampling locations when the size of the room was below 10 m². However, field measurements and statistical analyses showed that when the size of the room increased, the most evenly distributed VOCs can be measured most reliably in the vicinity of the exhaust terminal device or in the exhaust air. The choice of measuring points must take into account the size of the room, pressure differences, the intensity of ventilation and the placement of the furniture. When determining material emissions from rooms, VOC measurements should generally be made in the vicinity of the exhaust terminal.
The ideal measuring point contains all the VOCs in the indoor air, regardless of the room conditions, and the method can be used in other locations as well as in a hospital environment. According to the sampling method found in the study, the presence of volatile organic compounds in indoor air is better than the current measurement guideline.
KKeywords: Indoor air quality; Hospitals; Hospital building; Hospital ward;
Patient room; Office; Sampling; Volatile organic compounds; Symptoms; Employee;
Medical personnel; Skin; Respiratory organ; Ventilation; Air flow; Air pressure;
Humidity; Temperature; Furniture; Regression analysis
9 Rautiainen, Paavo
Päästölähteiden, ilmanvaihdon ja painesuhteiden vaikutukset VOC- yhdisteiden pitoisuuteen sairaalaympäristössä ja henkilöstön oireiluun.
University of Eastern Finland, 2020 Publications of the University of Eastern Finland
Dissertations in Forestry and Natural Sciences; 459 ISBN: 978-952-61-4441-2 (nid.)
ISSNL: 1798-5668 ISSN: 1798-5668
ISBN: 978-952-61-4442-9 (PDF) ISSN: 1798-5676 (PDF)
TTIIVISTELMÄ
Tämän työn tavoitteena oli löytää materiaali- ja sisäilmanäytteistä yhteneväisyyksiä sekä löytää mahdollisia syitä henkilöstön oireiluun. Työssä seurattiin myös yhdisteiden liikkumista tutkituissa huoneissa sekä etsittiin optimaalinen mittauspiste sisäilmaan haihtuville orgaanisille yhdisteille.
Tähän tutkimukseen osallistui kymmenen eri osastoa Kuopion yliopistollisesta sairaalasta. Kyselytutkimukseen osallistuneella henkilökunnalla oli huomattava määrä iho- ja hengitystieoireita. Ilman rakenneavauksia tehdyissä tilojen kuntoselvityksessä ei löydetty syytä tilojen käyttäjien oireiluihin. Tiloista mitattiin haihtuvien orgaanisten yhdisteiden pitoisuuksia materiaali- ja sisäilmanäytteinä sekä osastoille tehtiin Työterveyslaitoksen standardoitu sisäilmastokysely (MM-40).
Sisäilmanäytteissä esiintyneiden yhdisteiden pitoisuudet eivät korreloineet samasta tilasta otettujen materiaalinäytteiden päästöjen kanssa.
Tilastollisessa tarkastelussa lineaarisella regressiomallilla nähdään, että materiaali- ja ilmanäytteillä ei ole havaittavissa korrelaatiota.
Tutkimuksessa seurattiin pistemäisistä päästölähteistä vapautuvien malliaineiksi valittujen VOC-yhdisteiden leviämistä kahdesta toimisto- ja potilashuoneesta. Tarkastelussa otetiin huomioon päätelaitteiden tuloilmavirtaukset ja niiden suunta ja voimakkuus, tilan kalustus, lämpötila, paineolosuhteet sekä ilman suhteellisen kosteus. Tutkimuksessa havaittiin
10
malliaineina toimineiden VOC-yhdisteiden pitoisuuksien suuret vaihtelut tutkittavan tilan sisällä. Malliaineet eivät liikkuneet kaikissa tapauksissa ilmavirran mukaisesti, vaan jakautuivat tasaisesti huoneeseen pitoisuuden vähetessä, kun etäisyys päästölähteestä kasvoi. Huoneet, joissa oli hyvä ilmanvaihto, poistopäätelaitteelta mitatut pitoisuudet olivat lähes samat, kuin päästölähteen läheisyydestä otetuissa näytteissä.
Kuopion yliopistollisen sairaalan VOC-yhdisteiden pitoisuuksia mitattiin 47 huoneesta. Mittaukset tehtiin huoneen sisällä samanaikaisesti poistoilmapäätelaitteen läheisyydestä, lattian ja seinän rajapinnan läheisyydestä sekä keskeltä huonetta n. 1–1,5 metrin korkeudelta. Mitatut pitoisuudet olivat kaikissa mittauspisteissä samalla tasolla, kun huoneiden ala oli alle 10 m², mutta huonekoon kasvaessa suurimmat VOC-pitoisuudet mitattiin poistopäätelaitteelta. Mittauspisteiden valinnassa on huomioitava tilan koko, ilmanvaihto, paine-erot ja kalusteiden sijoittelu. Selvitettäessä huoneiden materiaaliemissiopäästöjä rakenteita rikkomattomilla menetelmillä tulisi VOC-mittaukset tehdä poistopäätelaitteen läheisyydestä.
Ihanteellisesta mittauspisteestä löytyy kaikki sisäilmassa olevat VOC- yhdisteet, huoneen olosuhteista huolimatta ja menetelmää voidaan hyödyntää myös muissa kohteissa eikä vain sairaalaympäristössä.
Tutkimuksessa todetun näytteenottotavan mukaan todetaan sisäilmassa olevien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden esiintyminen nykyistä mittausohjetta paremmin.
AAvainsanat: Ilmanlaatu; sisäilma; sairaala; sairaalarakennus; huone;
näytteenotto; haihtuvat orgaaniset yhdisteet; oireet; henkilöstö; iho; hengityselimet;
ilmanvaihto; ilmanpaine; kosteus; lämpötila; kalusteet; huonekalut;
regressioanalyysi
11
EESIPUHE
Lähtökohdan tutkimukselle antoivat sisäilmanäytteiden tulokset, jotka eivät mitenkään osoittaneet materiaalinäytteissä olevia suuria VOC pitoisuuksia. Tuloksista tuli vääriä tulkintoja sisäilman puhtaudesta ja hyvä käsitys lattiapinnoitteena olevien muovimattojen alla olevien kaasujen läpäisemättömyydestä. Kun näyte otetaan ohjeiden mukaisesti pienestä toimisto huoneesta (12 m²) metri seinästä, eikä tuloilmapäätelaitteen alta niin mittauspaikkoja ei ole runsaasti. Mittaus on tehtävä keskeltä huonetta.
Koneellisen ilmastoinnin huuhdellessa huoneen hyvin, huuhtelee tuloilmavirta myös näytteenottokohdan. Kun näyte otetaan poistopäätelaitteelta, saada näyteputkeen kaikki yhdisteet, joita huoneessa esiintyy, ilman että suora tuloilmavirta väärentää tuloksia. Tutkimusmatkalla tarttui myös muutakin tutkittavaa, mutta tämä oli alkuperäinen ajatus.
Sain tehdä tutkimustani Luonnontieteiden ja metsätietieteiden tiedekunnassa vuosina 2014–2021. Tästä suurkiitokset tutkimustyötä ohjaaville tutkimusjohtaja Pertti Pasaselle ja yliopistolehtori Marko Hyttiselle sekä tutkimustyössä suurena apuna kaikilla osa-alueilla olleelle Joonas Ruokolaiselle. Virallisina esitarkastajina olivat professori Heidi Salonen ja johtava-asiantuntija Tapani Tuomi. Heille myös suuret kiitokset tarkastuksesta ja kommenteista. Kiitän myös Pekka Saarelaista loistavista mallinnustöistä ja pohjapiirustuksista, joita on myös tässä työssä hyödynnetty sekä Juoni Sorvaria, jolta on saatu tilastolliset tarkennukset.
Kiitokset ansaitsevat myös työpaikkani kiinteistöyksikön henkilöstö ja silloinen kiinteistöjohtaja Pekka Turunen, myönteisestä suhtautumisesta tutkimukseeni ja kaikesta avusta, joka mahdollistivat tutkimukseni teon.
Kiitokset saa myös entinen työtoverini Ritva Jauhiainen, joka seurasi tutkimusta koko prosessin ajan. Kiitokset myös muille tutkimuksen tai väitöskirjan viimeistelyyn osallistuneille henkilöille.
Kiitos myös sairaalan tutkimuksessa olleiden yksikköjen henkilökunnalle joustavuudesta tutkimusta kohtaan. Erityiskiitokset kummitytölleni Annamarille käännöstyöstä.
12
Suurimmat kiitokset pitää tietenkin antaa vaimolleni Sailalle, pojilleni Laurille ja Eerolle sekä heidän Kaapo-kissalle ja Simba-koiralle.
Eläinystävämme huolehtivat, ettei yöt ole nukkumista eikä opiskelua varten ja muistuttivat, että elämä ei ole pelkkää silkkiä vaan myös ruusuilla tanssimista.
Lopuksi kiitokset tutkimusta tukeneille Työsuojelurahastolle ja Kuopion yliopistolliselle sairaalalle.
Kuopiossa 20.12.2022 Paavo Rautiainen
13 LYHENNYSLUETTELO
MVOC Microbial volatile organic compounds.
Mikrobien aineenvaihdunnan aikana tuottamat yhdisteet.
POM Particulate Organic Matter. Hiukkasiin
sitoutuneet yhdisteet, kiehumispiste
>380 C, (mm. pestisidit eli torjunta- aineet).
PVC Polyvinyylikloridi, mm.
rakennusteollisuudessa laajalti käytetty muovi.
R Korrelaatio, joka kuvaa kahden
muuttujan välistä riippuvuutta
R² Korrelaatiokerroin on numeerinen
mitta satunnaismuuttujien väliselle lineaariselle riippuvuudelle.
SBS Sick building syndrome. ”Sairas
rakennus”-oireyhtymä.
SVOC Semivolatile organic compound.
Puolihaihtuva orgaaninen yhdiste, jonka kiehumispiste on 240 – 260...380 –400°C (mm.
palonestoaineet ja ftalaatit).
TVOC Total volatile organic compound.
Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden kokonaismäärä.
VOC Volatile organic compound. Haihtuva
orgaaninen yhdiste, jonka
kiehumispiste on 50–100...240 –260°C (mm. styreeni, tolueeni, ksyleeni).
VVOC Very volatile organic compound.
Erittäin haihtuva orgaaninen yhdiste, jonka kiehumispiste on <0...50–100°C (mm. formaldehydi).
14
15 JULKAISUT
I Rautiainen P, Hyttinen M, Ruokolainen J, Saarinen P, Timonen J, Pasanen P. (2018). Indoor air-related symptoms and volatile organic compounds in materials and air in the hospital environment.
International Journal of Environmental Health research Published online 26 Nov 2018. Volume 29 Issue 5, Pages 479-488.
II Rautiainen P, Ruokolainen J, Saarinen P, Pasanen P, Hyttinen M. (2019).
Emissions, airflow patterns and modeling of test compounds in controlled hospital environments. International Journal of Environmental Health research Published online 27 Aug 2019.
III Hyttinen M, Rautiainen P, Ruokolainen J, Sorvari J, Pasanen P. (2021).
VOCs concentrations and emission rates in hospital environment and the impact of sampling locations. Science and Technology for Built Environment Published online 1 Jun 2021.
Artikkelit on julkaistu tekijänoikeuksien omistajan luvalla (Taylor and Francis).
16
TEKIJÄN OSUUS
I) Kirjoittaja on suunnitellut tutkimuksen, koostanut ja käsitellyt materiaali- ja sisäilma VOC mittausten tulokset sekä oirekyselyn tulokset. Kirjoittaja on tehnyt artikkelin sisällön, lukuun ottamatta tilastollista vertailua.
II) Kirjoittaja on suunnitellut tutkijoiden kanssa malliaineiden päästölähteiden sijainnit sekä mittauspisteet ja osallistunut kenttätutkimukseen. Artikkelin sisältö on kirjoittajan tekemä, lukuun ottamatta VOC yhdisteiden kulkeutumisen mallintamista.
III) Kirjoittaja on suunnitellut ja toteuttanut kenttätutkimuksen yhteistyössä tutkimusryhmän kanssa. Mittauksen suunnittelu ja toteutus on tehty yhdessä tutkijoiden kanssa. Kirjoittaja on osallistunut artikkelin kirjoittamiseen ja tulosten käsittelyyn. Lukuun ottamatta tilastollista tarkastelua.
17
SSisällys
$%675$&7 7,,9,67(/0b
1 JOHDANTO ... 21
2 KIRJALLISUUSKATSAUS ... 23
2.1 Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) ja niiden lähteet ... 23
2.1.1 Materiaaliemissiot ... 27
2.1.2 Ihmisperäiset emissiot ... 29
2.1.3 VOC yhdisteet sairaalaympäristössä ... 31
2.2 VOC pitoisuuksiin vaikuttavat tekijät ... 34
2.2.1 Diffuusio ... 35
2.2.2 Ilmanvaihto ... 36
2.3 VOC mittaukset ja viitearvot... 38
2.4 Terveysvaikutukset ... 40
3 TAVOITTEET ... 43
4 MENETELMÄT ... 44
4.1 Tutkimuskohde ... 44
4.2 Oireilu ja VOC pitoisuudet ... 44
4.2.1 Materiaali- ja ilmanäytteet ... 44
4.2.2 Henkilökunnan oireilu ... 45
4.3 Malliainetutkimus ... 46
4.3.1 Tutkittavien huoneiden pohjakuvat, malliaineiden päästölähdepaikat ja mittauspisteet ... 46
4.3.2 Olosuhdemittaukset ... 51
4.3.3 Ilmanvaihtuvuus ... 52
4.3.4 Epäpuhtauksien kulkeutuminen huonetilassa ... 53
4.3.5 Savukokeet ... 53
4.3.6 Huonevirtausten ja yhdisteiden kulkeutumisen mallinnus ... 54
4.4 Kenttäkokeet ... 55
4.5 Tilastollinen tarkastelu... 55
5 TULOKSET ... 57
18
5.1 Materiaali- ja sisäilmanäytteiden vertailu ... 57
5.2 Oirekyselyt ... 59
5.3 Malliainemittaukset ... 61
5.3.1 Sisäilman olosuhdemittausten tulokset ... 67
5.3.2 Mallinnustuloksien tarkennus savukokein ... 67
5.4 Kenttäkokeet ... 69
5.5 Tilastollinen tarkastelu... 72
66 TULOSTEN TARKASTELU ... 75
6.1 Materiaali- ja sisäilmanäytteiden vertailu ... 75
6.2 Oireet ... 77
6.3 Malli- ja merkkiaineiden käyttäytyminen ... 79
6.4 Kenttäkokeet ... 82
7 JOHTOPÄÄTÖKSET ... 84
8 LÄHDELUETTELO ... 85
19 TTAULUKOT
Taulukko 1. Haihtuvat orgaaniset yhdisteet ... 23
Taulukko 2. Tyypillisimmät sisäilman yhdisteet ja niiden mahdolliset päästölähteet (Salthammer ja Uhde 2009 sekä Salonen ym. 2011). ... 24
Taulukko 3. M1-luokan kriteerit (sisäilmastoluokitus 2018) ... 28
Taulukko 4. Ihmisestä lähtöisin olevat yhdisteet (Bluyssen 1990). ... 30
Taulukko 5. Sairaalassa esiintyvää kemikaalipitoisuutta lisääviä aineita . ... 32
Taulukko 6. VOC ohjearvoja.. ... 40
Taulukko 7. Oireilu ja samaan aikaan tunnistetut yksittäiset yhdisteet sekä tutkimuksiin osallistuneiden lukumäärä... 42
Taulukko 8. Tutkittavien tilojen yleistiedot ... 46
Taulukko 9. Malliaineiden tiedot... 47
Taulukko 10. Materiaalinäytteistä (n=61) (μg/m³g) ja sisäilmanäytteissä (n=49) (μg/m³) esiintyneet yleisimmät yhdisteet ja niiden keskimääräiset pitoisuudet. .... 58
Taulukko 11. Kymmenen osaston henkilökunnan oireilun keskiarvo prosentteina. ... 60
Taulukko 12. Toimisto 1. Ovi kiinni, yhdisteiden pitoisuudet μg/m³. ... 62
Taulukko 13. Toimisto 1. Ovi auki, yhdisteiden pitoisuudet μg/m³. ... 63
Taulukko 14. Toimisto 2. Ovi kiinni, yhdisteiden pitoisuudet μg/m³. ... 64
Taulukko 15. Toimisto 2. Ovi auki, yhdisteiden pitoisuudet μg/m³. ... 65
Taulukko 16. Potilashuone 1, yhdisteiden pitoisuudet μg/m³. ... 65
Taulukko 17. Potilashuone 2, yhdisteiden pitoisuudet μg/m³. ... 66
Taulukko 18. Tutkittavien tilojen paine-ero, lämpötila, suhteellinen kosteus ja ilman-vaihtokertoimet. ... 67
Taulukko 19. Yhdisteiden pitoisuusmittaustuloksia. ... 69
Taulukko 20. Taulukossa on esitetty näytteenottokohdat, TVOC-pitoisuus, mitatut ja suunnitellut ilmamäärät, tilojen koko ja tilavuus sekä lasketut ilmanvaihtokertoimet. ... 72
Taulukko 21. Materiaali- ja sisäilmanäytteiden korrelaatiokertoimet yhdisteittäin. ... 73
Taulukko 22. Tukeyn testi ja p-arvo ... 73
20 KKUVAT
Kuva 1. Sisäilman epäpuhtauksien lähteitä ja ilman laatuun vaikuttavia tekijöitä (Sandberg 2014). ... 35
Kuva 2. Toimistohuoneen 1 malliaineiden päästölähteet ja mittauspisteet. ... 48 Kuva 3. Toimistohuoneen 2 malliaineiden päästölähteet ja mittauspisteet. ... 49 Kuva 4. Potilashuoneen 1 malliaineiden päästölähteet ja mittauspisteet. ... 50 Kuva 5. Potilashuoneen 2 malliaineiden päästölähteet ja mittauspisteet. ... 51 Kuva 6. Jatkuvaseuranteinen paine-eromittaus. ... 52 Kuva 7. Merkkiainelaitteisto Innova 1303 ja 1412. ... 53 Kuvat 8 ja 9. Näytteenottokohdat ovat seinän ja lattian rajapinnasta/ nurkasta (vasemmalla) sekä poistoilmapäätelaitteen läheisyydestä (oikealla). ... 55
Kuva 10. Potilashuoneen 2 tuloilmavirta suuntautui kartionmuotoisesti kohti lattiaa. ... 69
Kuva 11. Ennustetut TVOC pitoisuudet (μg/h/m²) mittauspisteissä verrattuna huoneen lattiapinta-alaan. ... 74
21
11 JOHDANTO
Sisäilma on yksi suosituista puheenaiheista useilla työpaikoilla. Käyttäjien kokemukset määrittävät osaltaan sisäilman laadun, kuten Haahtela ja Reijula 1997 määrittelivät sen seuraavasti:” Sisäilma on laadullisesti hyvä, kun tilaa käyttävät ovat sisäilmaan tyytyväisiä eikä siitä aiheudu terveyshaittoja”.
Sisäilmaongelmat ja oireilut ovat kuitenkin monissa julkisissa rakennuksissa yleisiä ja ne harvoin rajoittuvat vain kosteuden aiheuttamiin vaurioihin, kosteusvauriomikrobeihin tai materiaaleista vapautuvien kemiallisten yhdisteiden päästöihin. Kouluissa, terveydenhuoltoalalla ja sairaaloissa yleisimpiä koettuja sisäilmahaittoja ovat kuiva ja tunkkainen ilma, riittämätön ilmanvaihto, lämpötilaongelmat, veto, melu ja hajut sekä pölyt ja kuidut (Reijula 2005, Reijula ym. 2012, OAJ ja Turun yliopisto 2017, Putus ja Vilen ym. 2017).
Reijulan (2005) tutkimuksen mukaan kymmenen sairaanhoitopiirin sairaalarakennuksien pohjapinta-alasta 15 % on välittömän korjauksen tarpeessa. Keskeisin syy korjaustarpeeseen on kosteus- ja homevauriot.
Tähän tietoon on reagoitu ja sairaalakorjaushankkeita oli menossa tai alkamassa 76 hanketta vuonna 2018 (SSTY 2018). Näihin oli kirjattu uudis-, peruskorjaus- ja saneerauskohteet.
Sairaalaympäristössä on useita erilaisia ja eri puhtaustason tiloja, kuten leikkaus- ja toimenpidesalit, toimistot ja potilashuoneet, jotka voivat olla usealle henkilölle varustettuja huoneita tai yhdenhengen eristyshuoneita sekä lukuisia käytäviä ja kahvila / ruokalatiloja. Sairaaloiden sisäilmanlaatu pitäisi olla korkealla tasolla, koska monet potilaat ovat alttiina tavallisille ilmassa liikkuville terveyttä heikentäville tekijöille ja ilman epäpuhtauksille.
Kuitenkin usein sairaalan sisäilma koetaan ongelmalliseksi (Takigawa ym.
2004, Hellgren ja Reijula 2011, Bessonneau ym. 2013). Yhtenä syynä on sairaalarakennusten ikä ja niissä olevat jatkuvat korjaukset. Reijulan (2005)
22
tutkimuksien mukaan syyt sisäilman heikkouteen suomalaisissa sairaaloissa ovat puutteellisessa ilmanvaihdossa ja rakennusten kosteusvaurioissa.
Aikaisemmin tehtyjen tutkimusten mukaan sairaalatyöntekijöiden oireilun on havaittu olevan suurempaa kuin esimerkiksi toimistotyöntekijöiden (Hellgren ym. 2008, Hellgren ym. 2011, Hellgren ja Reijula 2011 ja Bessonneau ym. 2013).
Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) ovat nousseet esille yhtenä mahdollisena sisäilmasta koettujen oireiden aiheuttajana (Bessonneau 2013, Schripp ym. 2007). Vaikka sairaalaympäristössä esiintyy vain niille tunnusomaisia yhdisteitä, niin usein sielläkin ongelmia aiheuttavat yhdisteet ovat samoja kuin muissakin sisäympäristöissä (Järnström ym. 2007). Kuten esimerkiksi Norrbäck kollegoineen (2000) sairaaloissa tehdyissä tutkimuksissaan yhdistivät astmaoireet 2-etyyli-1-heksanoliin, jota muodostui rakenteissa olevan kosteuden, lattiapinnoitteessa olevan pehmentimen (DEHP) sekä emäksisen betonin aiheuttamassa reaktiossa.
(Wolkoff 1998, Metiäinen ym. 2003, Uhde ja Salthammer 2007).
Sisäilmasta mitattujen VOC-yhdisteiden näytteistä osa voi antaa virheellisen tuloksen sisäilman laadusta, jos mitattu tulos jää matalaksi tuloilman sekoittumisen vaikutuksesta. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää materiaalinäytteiden ja sisäilmasta mitattujen haihtuvien orgaanisten yhdisteiden välinen yhteys. Henkilöstön oireilua selvitettiin sisäilmastokyselyllä ja pyrittiin löytämään VOC-tuloksista mahdollisia oireilua selittäviä tekijöitä. Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden leviämistä ja pitoisuuksia selvitettiin testihuoneissa malliaineiden avulla.
Tietokoneavusteista mallinnusta käytettiin osoittamaan, miten malliaineet jakaantuivat tutkittuihin huoneisiin. Tavoitteena oli myös löytää edustavin näytteenottopaikka kemialliselle epäpuhtauksille huoneessa ja selvittää tekijöitä, jotka vaikuttavat huoneen VOC-pitoisuuksiin. Sisäilman VOC pitoisuuksia selvitettiin huonetilasta samanaikaisesti tapahtuvilla VOC- mittauksilla (kolme eri mittauspistettä) ottaen huomioon ilmamäärien ja tilakoon vaikutukset. Tutkimuksen aineisto kerättiin Kuopion yliopistollisen sairaalan tiloista vuosina 2009–2014 ja tarkentavat kenttäkokeet tehtiin vuonna 2015.
23
22 KIRJALLISUUSKATSAUS
2.1 Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) ja niiden lähteet
VOC- yhdisteet kuuluvat normaaliin elinympäristöön. Niitä haihtuu sisäilmaan kalusteista, rakennusmateriaaleista, tilojen käyttäjistä ja toiminnasta, jota tiloissa tehdään. Noin puolet rakennuksen VOC-päästöistä aiheutuu rakennusmateriaaleista ja toinen puoli käyttäjän tarvikkeista kuten huonekaluista, sisustusmateriaaleista, tekstiileistä sekä pesu- ja puhdistusaineista, kosmetiikkatuotteista jne. (Schlink ym. 2016, Marć ym.
2018, Castagnoli ym. 2019). Esimerkkinä mainiten poikkeuksetta kaikki orgaaniset liuottimet (asetoni, alkoholit, alifaattiset ja aromaattiset hiilivedyt, ym.) ovat VOC-yhdisteitä. Haihtuvat orgaaniset yhdisteet jaotellaan tavallisesti kiehumispisteen perusteella eri ryhmiin (WHO 1989) (Taulukko 1).
Taulukko 1. Haihtuvat orgaaniset yhdisteet
Sisäilmatutkimuksissa tutkitaan yleensä VOC yhdisteitä, joiden kiehumispiste on alueella 50–260°C. Normaalisti sisäilmassa voi esiintyä useita satoja VOC-yhdisteitä, joiden kokonaispitoisuus TVOC (total volatile organic compounds) on yleensä verrattain pieni (Wolkoff 2013), tavallisesti
Lyhenne Määrittely Kiehumispistealue
((ºC)
Höyrynpaine (kPa)
VVOC hyvin haihtuvat <0 – 100 15
VOC haihtuvat 50 – 260 10-2
SVOC puolihaihtuvat 240 – 400 10-2…10-8
POM
hiukkasmaiset tai hiukkasiin sitoutuneet yhdisteet
>360
24
10–400 μg/m³ (Wallius ym. 2021). Taulukossa 2 on tyypillisimpiä sisäilmassa esiintyviä yhdisteitä ja niiden mahdollisia päästölähteitä (Salthammer ja Uhde 2009, Salonen ym. 2011). Yksittäisen yhdisteen pitoisuus on tavallisesti alle 10 μg/m³ ja usein alle 5 μg/m³ (Valtanen ym. 2016). TVOC-pitoisuuksille on annettu ohjearvot Suomessa, mutta ohjearvot eivät ole terveysperustaisia, vaan yleistä sisäilman laatua kuvaavia indikaattoreita.
TVOC-pitoisuuden ohjearvon ylittyminen viittaa epätavanomaiseen kemialliseen epäpuhtauslähteeseen ja lähteen alkuperä täytyy selvittää tekemällä lisätutkimuksia. Yksi yleisimmistä kaasumaisten epäpuhtauksien lähteistä ovat lattiapäällysteet. (Aikivuori 2001). Työpaikkailmassa, jossa käytetään liuottimia, VOC-pitoisuustasot ovat useita kertaluokkia suurempia. Myös ulkoilmasta voi kulkeutua sisäilmaan VOC yhdisteitä, mutta niiden merkitys on yleensä pieni. Jotkut VOCit voivat olla haitallisia jo hyvin alhaisissa pitoisuuksissa (Mayer ja Breuer 2006, Järnström ym. 2007, Burdack-Freitag ym. 2008, EU-LCI).
TTaulukko 2. Tyypillisimmät sisäilman yhdisteet ja niiden mahdolliset päästölähteet (Salthammer ja Uhde 2009 sekä Salonen ym. 2011).
Yhdisteryhmä ja yleisimmät
yksittäiset yhdisteet Mahdollinen päästölähde Aldehydit
Bentsaldehydi pakokaasut, lastu- ja kuitulevyt, värit, hajusteet, tietokoneet, kopiokoneet, linoleum
Dekanaali
tasoiteaineet, betonit, maalituotteet, lattiapäälysteet (linoleum, PVC-matot), liimat, puupohjaiset
rakennusmateriaalit, kuitulevyt, tietokoneet, ilmanraikastimet
Formaldehydi
puutuotteet, eristemateriaalit, kulutustuotteet, pintakäsittelyaineet, kankaat, tupakointi, toimistolaitteet, otsonin ja terpeenien reaktiot, tietokoneet
Heksanaali
puutuotteet, lastulevy, kuitulevy, tapetit, lattiavahat, hajusteet, linoleum, kostea mineraalivilla, kopiokoneet, hartsit, vesieristeet
25 Nonanaali, oktanaali, pentanaali lastulevy, puutuotteet, vahat, kostea mineraalivilla,
tapetit, hajusteet, kopiokoneet, tietokoneet, linoleum Alifaattiset hiilivedyt
Dekaani
maalit, liimat, tiivisteet, bensiini, palamislähteet, kopiokoneet, tietokoneet, linoleum,
kosmetiikkatuotteet, puun uuteaineet, tekstiilit Dodekaani, nonaani,
pentadekaani, tetradekaani, undekaani
bensiini, palamislähteet, maalit, liimat, tiivisteet, limoleum, kopiokoneet, tietokoneet,
kosmetiikkatuotteet, puun uuteaineet
Heksaani liimat, bensiini, pakokaasut, liuottimet, polyuretaani
Heksadekaani, tridekaani
bensiini, palamislähteet, maalit, liimat, tiivisteet, limoleum, kopiokoneet, tietokoneet,
kosmetiikkatuotteet
Heptaani liimat, bensiini, pakokaasut, liuottimet, polyuretaani, seinä- ja lattiapäällysteet, kopiokoneet, linoleum, Oktaani liimat, bensiini, pakokaasut, liuottimet, polyuretaani,
painetut puutuotteet, kopiokoneet, linoleum, Alkoholit
1-butanoli liuottimet, puhdistusaineet, maalit, liimat, tasoitteet, laastit, kosmetiikkatuotteet, kuitulevyt
2-etyyli-1-heksanoli muovimatot, tulostimet, kopiokoneet, liimat, tietokoneet
2-metyyli-1-propanoli puun uuteaineet, liuottimet, puhdistusaineet, maalit, liimat, tasoitteet, laastit, pehmitinaineet
Fenoli
liuottimet, puhdistusaineet, maalit, liimat, tasoitteet, laastit, tietokoneet, tupakointi, PVC-pohjaiset pinnoitteet
Aromaattiset hiilivedyt
Bentseeni
maalit, lakat, bensiini, seinäpinnoitteet, polyuretaani, puhdistusaineet, pakokaasut, liuottimet, liimat, tietokoneet, tulostimet, kopiokoneet, tupakointi, synteettiset kuidut
26
Etyylibentseeni bensiini, pakokaasut, tupakointi, eristeet, tulostimet, tietokoneet, kopiokoneet, linoleum, liimat
Tolueeni, ksyleenit
maalit, lakat, bensiini, seinäpinnoitteet, polyuretaani, puhdistusaineet, pakokaasut, liuottimet, liimat, tietokoneet, tulostimet, kopiokoneet
Esterit
n-Butyyliasetaatti, 2-(2- butoksietoksi)etyyliasetaatti
muovit, kuidut, maalit, lakat, liimat (liuottimina), kosmetiikkatuotteet, kittausaineet
Etyyliasetaatti liimat, siivousaineet, tiivisteaineet, kittausaineet, korjauskynä, kosmetiikkatuotteet
TXIB (2,2,4-trimetyyli-1,3- pentanediolidiisobutyraatti)
muovimatot, lattialiimat, pehmitinaineet, tapetit, maalit, keinonahkatuotteet
Glykolit / glykolieetterit
1-metoksi-2-propanoli vesiohenteiset maalit, lakat, lattialiimat, pehmitinaineet, puhdistusaineet, maalinpoistoaineet
1,2-Propaanidioli
vesiohenteiset maalit, lakat, PVC-päällysteiset lattiamateriaalit, liimat, korkkimatto, tasoitteet, vedeneristysmassat, laastit, vahat, vahanpoistoaineet, pesuaineet
2-Fenoksietanoli liuotinpesuaineet, hajuvedet, liimat, pehmitinaineet, kittausaineet
2-(2-Butoksietoksi)etanoli pesuaine, puhdistusaineet, värit, musteet, kittausaineet, maalit
2-(2-Etoksietoksi)etanoli
mattoliimat, pehmitinaineet, vesiohenteiset maalit, lattiavahat, vahanpoistoaineet, kittausaineet, maalinpoistoaineet
Ketonit
2-butanoni liuottimet, puun uuteaineet, liimat, kuitulevyt, hartsit, nestemäiset vahat
6-metyyli-5-hepten-2-oni liuottimet, puun uuteaineet, liimat, kuitulevyt, kittausaineet, hartsit, mineraalivilla
Asetoni liuottimet, kosmetiikkatuotteet, rakennusmateriaalit
27 Orgaaniset hapot
Etikkahappo liimat, tiivistemassat, kittausaineet, linoleum Heksaanihappo linoleum, hartsit, liuotinohenteinen maali (mm.
akrydimaali), mäntylauta (puun uuteaineet), lastulevy Pentaanihappo linoleum, hartsit, puun uuteaineet
Propaanihappo linoleum
Piiyhdisteet
Dekametyylisyklopentasiloksaani saumausaineet, kosteuseristeet, tekstiilien lian hyljintäpinnoitteet, kosmetiikkatuotteet, laastit Muut orgaaniset piiyhdisteet rakennusmateriaalit, tiivistemassat, siivousaineet,
pintojen käsittelyaineet, hiuslakat Terpeenit
3-kareeni puu- ja puupohjaiset materiaalit, hajusteet, maalit, luottimet, siivousaineet
Alfa-pineeni, limoneeni
puu- ja puupohjaiset materiaalit, hajusteet,
puhdistusaineet, maalit, luottimet, ilmanraikastimet, tietokoneet, kosmetiikkatuotteet
Tutkittavista tiloista voidaan määrittää haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, kun epäillään tavanomaisesta poikkeavia määriä esiintyvän sisäilmassa (Ympäristö 2016).
22.1.1 Materiaaliemissiot
Rakennusmateriaaleista vapautuu sisäilmaan haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (VOC). Vaurioitumattomista materiaaleista haihtuvien orgaanisten yhdisteiden emissiota kutsutaan primääriemissioksi. Varsinkin uusissa vastavalmistuneissa rakennuskohteissa voi primääriemissiot olla hyvinkin suuria (Holøs ym. 2019). Materiaalin hajoamisessa tai vioittuessa mm. kosteuden vaikutuksesta vapautuu materiaalista päästöjä, joita kutsutaan sekundääriemissioksi (Wolkoff 1999).
28
Rakennusmateriaalien päästöluokitus (M1) osana sisäilmaluokitusta on edistänyt sisäilman laadun kehittymistä tuomalla markkinoille keinon vähäpäästöisten materiaalien luokitteluun. M1-luokitus antaa raja-arvot materiaalien ja kalusteiden orgaanisten haihtuvien yhdisteiden, formaldehydin ja ammoniakin päästöille. Raja-arvojen lisäksi arvioidaan myös tuotteen hajun hyväksyttävyys. M1-luokan kriteereitä on esitetty taulukossa 3. Yksittäisille VOC yhdisteille on annettu EU-LCI-arvot (European Lowest Concentration of Interest), EU alueen yhdessä sopimat yksittäisten yhdisteiden enimmäispäästöpitoisuudet. EU-LCI arvot ovat terveyteen perustuvia kemikaalien pitoisuuksia, joita käytetään arvioitaessa pitkäaikaisessa altistuksessa aiheutuvaa terveysriskiä. EU:n LCI-arvot perustuvat ilmoitettuihin tieteellisiin tietoihin, asiantuntija- ja pitoisuusarvioihin, joiden katsotaan aiheuttavan pitkällä aikavälillä haitallisia vaikutuksia (EU-LCI).
TTaulukko 3. M1-luokan kriteerit (sisäilmastoluokitus 2018).
RRakennusmateriaalit ((μg/m²h)
Pienet pinnat 2 m² ja eerittäin pienet pinnat 0,4 m² (μg/m³)
H
Huonekalut (μg/m³)
TVOC ≤200 ≤20 ≤200
Yksittäinen VOC (μg/m³)
≤ EU-LCI ≤ EU-LCI/10 ≤ EU-LCI
Formaldehydi ≤50 ≤10 ≤50
Ammoniakki ≤30 ≤10 ≤30
Karsinokeenit (CRM-yhdisteet) per yhdiste
≤1 ≤1 ≤1
Hajun
hyväksyttävyys
≥ 0,0 ≥ 0,0 ≥ 0,0
Toimistojen merkittävimmät VOC-yhdisteiden lähteet ovat rakennusmateriaalit ja kalusteet (Salonen ym.2011). Työterveyslaitos (2021)
29 on antanut viitearvoja toimistoympäristön sisäilmalle. Viitearvo on asetettu VOC pitoisuuksien tasolle, minkä 90 % toimistoista alittaa. Korkeampi pitoisuus viittaa epätavanomaisen suuriin lähteisiin (Wallenius ym. 2021).
Joissakin tapauksissa sisäilman laadun heikkeneminen on yhdistetty VOC- pitoisuuksien kohoamiseen (Smedje ym. 1997, Weschler 2009, Szulczynski ja Gebicki 2017, Camacho-Montano ym. 2018, Marć ym. 2018, Takaoka ja Norbäck 2020). Haihtuvat orgaaniset yhdisteet siirtyvät huoneilmaan rakenteista ja erilaisista materiaaleista. Työtiloissa käytettävät kemikaalit lisäävät TVOC-pitoisuutta, kuten sairaaloissa yleisesti käytettyjen käsidesien sisältämät alkoholit ja glyseroli. Myös mikrobien aineenvaihduntatuotteena syntyy kaasumaisia yhdisteitä, mutta niiden merkitys on yleensä vähäinen (Pasanen ym.1998, Korpi ym. 1999, Marć ym. 2018, Takaoka ja Norbäck 2020). Energiansäästöstä johtuen ilmanvaihto katkaistaan useista tiloista yöksi ja viikonlopuksi, jolloin kohonneet VOC-pitoisuudet voivat johtua myös tästä ilmanvaihdoin sulkemisesta (Daisey ym. 2003). Kuitenkin tilat, kuten sairaalat, jotka ovat toiminnassa 24/7, ei ilmanvaihtoa voida kytkeä pois.
Joissakin toimipisteissä ilmanvaihto on yöaikaan pienemmällä (noin 60 %) päiväajan ilmanvaihdosta.
22.1.2 Ihmispperäiset emissiot
Materiaalien lisäksi ihmiset itse toimivat haihtuvien orgaanisten yhdisteiden lähteinä. Tilakohtaisesta kuormituksesta riippuu, kuinka merkitykselliseksi ihmisperäisten lähteiden osuus kokonaispäästöstä muodostuu. De Lacy Costellon ym. (2013) tekemän laajan review-artikkelin mukaan ihmisestä voi emittoitua jopa 1840 tunnistettua VOC-yhdistettä. Ihosta erittyy suurin määrä kehon yhdisteitä (532). Yhdistemäärään vaikuttaa mm. ruokavalio, tunnetilat, ikä ja lääkitys. Esimerkiksi aldehydeistä erittäin alhaisen hajukynnyksen omaava 2-nonenaali ja ikääntyminen ovat yhteydessä toisiinsa. (De Lacy Costello ym. 2013). Sairaalassa usean henkilön potilashuoneessa nämä päästöt voivat nousta merkittäväksi hajun lähteeksi.
Tanskalaisessa (Bluyssen 1990) hajututkimuksessa havaitut yleisimmät kehosta peräisin olevat yhdisteet on esitetty taulukossa 4.
30
TTaulukko 4. Ihmisestä lähtöisin olevat yhdisteet (Bluyssen 1990).
YHDISTE PÄÄSTÖ (μg/h)
Koko keho Asetoni * 2360
Etanoli * 2360
Metanoli * 2540
Etikkahappo * 2420
Butaanihappo * 3270
Ammoniakki * 1340
Asetaldehydi 170
Rikkivety 110
Metyylimerkaptaani 250
Allyylialkoholi 140
1-pentanoli, amyylialkoholi 880
3-pentanoni 730
Etyyliasetaatti 820
Etyylialkoholi 2360
Fenoli 280
Tolueeni 470
Hiilidioksidi 27 g/h
Hiilimonoksidi 0,2 g/h
Suusta
Etyleeni, eteeni 60
Asetoni 480
1-buteeni 80
Penteeni 140
1-propanoli 470
2-propanoli 50
Etyyliasetaatti 50
Etanoli 160
Dikloorimetaani 90
Bentseeni 50
*koko kehon tärkeimmät päästöt
Sairaalan henkilöliikenne on huomattava, eikä rajoitu pelkästään henkilökuntaan. Potilaat, saattajat ja vierailijat lisäävät henkilöistä tulevaa kuormitusta tiloissa. Opiskelujaksojen aikana sairaalan tiloissa työskentelee myös noin 200 opiskelijaa henkilökunnan lisäksi. Potilaita saattajineen käy poliklinikoilla päiväkäyntinä ja osa on vuodeosastolla eripituisia jaksoja.
Toukokuussa 2017 Kuopion yliopistollisessa sairaalassa oli vuodeosastolla
31 hoidettavana lähes 3800 henkilöä ja avohoidossa olevia, johon on laskettu poliklinikkakäynnit, oli yli 26000 henkilöä.
22.1.3 VOC yhdisteet sairaalaympäristössä
Toimistotyöympäristöstä on tehty laajoja sisäilma- ja VOC-selvityksiä (Salonen ym. 2009, Spinazze ym. 2020). Sen sijaan sairaalan VOC- yhdisteiden määrästä ja pitoisuuksista on olemassa vähemmän tutkittua tietoa (Baudet ym. 2021). Sairaala- ja toimistoympäristöissä käytettävät rakennusmateriaalit (taulukko 2) ovat samanlaisia, mutta sairaalaympäristössä voi toimistotiloista poikkeavasti olla suurina pitoisuuksina erilaisia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä. Toimenpidehuoneet, leikkaussalit, tehostetun hoidon tilat, patologian tilat ja ensiapualue ovat tiloja, joissa on mahdollisesti omia kyseisille tiloille tunnusomaisia VOC- yhdisteitä, kuten esimerkiksi puhdistus- ja desinfektioaineita. Taulukossa 5 on sairaalan sisäilmassa esiintyviä (epäorgaanisia ja orgaanisia) yhdisteitä ja kemikaaleja.
32
TTaulukko 5. Sairaalassa esiintyvää kemikaalipitoisuutta lisääviä aineita (Dascalaki ym. 2009, Bessonneau ym. 2013, Hannuksela 2013, Cipolla ym.
2017, Baures ym. 2018).
Päästö
Anestesiakaasut Sevofluraani, isofluraani, enfluraani, desfluraani, halotaani, typpioksiduuli
Desinfektioaineet Ihon desinfektio:
Etanoli, 2-metyyli-2-propanoli, hopeakloridi, klooriheksidiniglukonaatti, isopropyylialkoholi.
Hoitovälineiden ja pintojen desinfektio pyyhkimällä:
Etanoli, kvaternäärinen ammoniumkloridi, didekyyliammoniumkloridi, kloramiini.
Välineiden kemiallinen desinfektio liuottamalla tai koneellisesti:
Natriumperkurbonaatti, glutaraldehydi, vetyperoksidi, kloori Laboratoriokemikaalit Kudos ja värjäysprosesseissa:
mm. ksyleeni
Kudosnäytteiden säilytys:
formaldehydi; mm. formaliinin valmistus.
Histologisten värjäysreagenssien valmistus:
ammoniakki, etikkahappo, vetyperoksidi.
Lääkeaineet Suonensisäiset, inhaloitavat lääkeaineet, nieltävät lääkeaineet, ihovoiteet:
sumutteet, voiteet, tipat, ym.
Mm. perusvoiteiden aineosia
Rasva: valkovaseliini, parafiineja, vahoja, kasviöljyjä, polyglykoleita, keramideja
Humektantit: Glyseroli eli glyseriini, propyleeniglykoli, butyleeniglykoli, pentaleeniglykoli, urea eli karbamidi, sorbitoli, ksylitoli, polysakkaridit
Säilyteaineet: Parabeenit, formaldehydi, alkoholijohdanneet, kuten fenoksietanoli
Puhdistusaineiden lisääntynyt käyttö voi olla yksi syy lisääntyneeseen VOC- pitoisuuteen sairaalaympäristössä (Bessonneau ym. 2013). Bessonneau ym.
(2013) tutki ranskalaisen sairaalan sisäilmanlaatua kuudesta eri pisteestä.
Tutkimuksen mukaan alkoholeja esiintyy sairaaloiden sisäilmassa merkittävinä pitoisuuksina. Etanolin keskiarvo kaikista mittauspisteistä oli 928 (0,3–3956) μg/m³, isopropanolin 48 (0,7–174) μg/m³, propan-1-olin 6
33 (0,5-25) μg/m³ ja 2-etyyli-1-heksanolin 3,1 (0.1-9) μg/m³. Muista yhdisteistä eetterin pitoisuus oli 76 (0,6–678) μg/m³ sekä asetoni 23 (0,1–82) μg/m³ (Bessonneau 2013). Vaikka yhdisteiden pitoisuudet olivat alle työperäisten raja-arvojen, voi terveydenhuoltohenkilöstö altistua monimutkaisille VOC yhdisteille. Sairaalan sisäilmaa ensisijaisesti heikensivät puhdistus- ja desinfektioaineet, alkoholipohjaiset tuotteet, farmaseuttiset tuotteet ja antiseptiset aineet sekä anestesiakaasut ja laboratoriotuotteet (Bessonneau ym. 2013, Baudet ym. 2021).
Dascalaki ym. (2009) tutkivat leikkaussalien ilmanlaatua Ateenalaisissa sairaaloissa. Tutkimukseen osallistui 557 henkilöä, joista miehiä oli 249 ja naisia 308. Henkilöstöstä 67 % ilmoitti ainakin yhden työhön liittyvän oireen.
Koko henkilöstöllä oli keskimäärin 2,24 oiretta. Anestesiakaasujen poistojärjestelmällä oli suuri vaikutus sisäilmaolosuhteisiin ja ilmanlaatuun.
Anestesiakaasujen keskimääräinen pitoisuus leikkaussaleissa (isofluraani, sevofluraani) oli 2 360 μg/m³ (HTP-arvot 77 000 μg/m³ ja 83 000 μg/m³).
Desinfektioaineiden pitoisuuksista formaldehydin keskimääräinen pitoisuus oli 288 μg/m³ (HTP-arvo 8 h, 370 μg/m³) ja glutaraldehydin pitoisuus oli keskimäärin 207 μg/m³ (HTP-arvo 15 min, 100 μg/m³). Sairaaloissa, joissa ei ollut anestesiakaasunpoistojärjestelmää, esiintyi henkilöstöllä enemmän oireita (Dascalaki ym. 2009). Puhdistusaineiden sisältämät alkoholit ja glykolieetterit sekä erilaiset terpeenit kuten limoneeni lisäävät sisäilman epäpuhtauksia (Nazaroff ja Weschler 2004).
Casey (2017) tutki ryhmineen desinfektioaineiden aiheuttamia terveysongelmia yhdysvaltalaisissa terveydenhuoltolaitoksissa. Tutkittavat puhdistus- ja desinfektioaineet sisälsivät vetyperoksidia, peretikkahappoa tai etikkahappoa. Pitoisuudet olivat suurimmillaan vetyperoksidi 237 μg/m³ (1 400 μg/m³), peretrikkahappo 75 μg/m³ (600 μg/m³) ja etikkahappo 650 μg/m³ (13 000 μg/m³). Vertailuksi suomen HTP-arvot 8 tunnin altistuksessa kyseisistä aineista suluissa. Puhdistusaineita käytettiin ehkäisemään terveydenhuoltoon liittyviä infektioita. Tutkimuksissaan ryhmä totesi, että aineet voivat aiheuttaa haitallisia terveysvaikutuksia siivous- ja hoitohenkilökunnalle. Cipolla ym. (2017) tutkivat puolestaan Italiassa, genovalaisessa sairaalassa, patologian osastojen VOC-pitoisuuksia.
34
Ensimmäinen sairaala oli rakennettu 1900-luvun alussa, jossa ilmanvaihto ja kohdepoistot olivat puutteeliset. Toinen sairaala oli rakennettu 1980. Siinä työturvallisuus oli otettu huomioon. Yhdisteiden pitoisuuksissa oli vaihelua, mm. tutkimushuoneen VOC-pitoisuudet olivat ensimmäisessä sairaalassa 100 kertaiset toiseen sairaalaan verattuna. Suurimmat pitoisuuserot olivat etanolilla, isopropanolilla, 2-butanolilla, etyyliasetaatilla, tiofeenilla, tolueenilla ja p-etyylimetyylibentseenillä. Sairaaloiden kesken verrattiin tilastollista merkittävyyttä tolueenin, etyleenibentseenin ja ksyleenin yhteispitoisuuksia. Ensimmäisen sairaalan yhteispitoisuus oli 26,6 μg/m³ (±22,1 μg/m³) ja uudemmassa sairaalassa 1,0 μg/m³ (±1,2 μg/m³). Tulos oli tilastollisesti merkittävä (p=0,023). Ryhmän johtopäätöksenä oli, että VOC- yhdisteiden ongelmaa on patologianosastoilla aliarvioitu. Bretagnessa Länsi-Ranskalaisessa Rennesin yliopistollisessa sairaalassa Baures ym.
(2018) totesi alkoholien olevan yksi sisäilman olosuhteita heikentäviä tekijöitä. Mediaanipitoisuudet seitsemässä mittauspisteessä olivat etanolilla 246 μg/m³ ja isopropanolilla 14 μg/m³.
22.2 VOC pitoisuuksiin vaikuttavat tekijät
VOC-päästöihin ja pitoisuuksiin ilmassa vaikuttavat mm. materiaaleissa käytetyn liuottimen määrä (pitoisuus), sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet (materiaalin ikä, koostumus, yhdisteen höyrynpaine, haihtuvuus, poolisuus) sekä olosuhteet (lämpötila ja ilman suhteellinen kosteus). VOC-yhdisteen haihtuminen ilmaan lisääntyy lämpötilan kasvaessa.
Tuloksiin vaikuttavia tekijöitä on kuvattu kuvassa 1. Erityisesti korkeat lämpötilat (suora auringon säteily tai muu ylimääräinen lämpölähde) ja kosteus suurentavat emissiopitoisuuksia (Cain ym. 2002, Fang ym.1998, Wolkoff ja Kjaergaard 2007, Ympäristöopas 2016).
35 KKuva 1. Sisäilman epäpuhtauksien lähteitä ja ilman laatuun vaikuttavia tekijöitä (Sandberg 2014).
Työpaikan VOC pitoisuuteen vaikuttavat jatkuvapäästöiset lähteet, muuttuvat tekijät sekä pitoisuutta vähentävät tekijät. Jatkuvia päästöjä työtilaan tuovat rakennusmateriaalit, pinta- ja sisustusmateriaalit sekä kalusteet. Uudessa tilassa pitoisuudet ovat suuret, mutta laimenevat yleensä puolessa vuodessa maltilliselle tasolle. Viallisesta tai vaurioituneesta materiaalista voi hengitysilmaan emittoitua haitallisia yhdisteitä.
Ihmisten aiheuttamat päästölähteet ovat normaalia aineenvaihdunnan aiheuttamaa tai ihmisen omasta toiminnasta johtuvaa kuten pesuaineista ja hajusteista tai harrasteista johtuvia päästöjä ja hajuja. Työpaikan toiminta aiheuttaa tilaan toiminnasta johtuvia päästöjä, kuten puhdistusaineet ja sähkölaitteet. Normaalissa toimistossa ja laboratoriossa on erilaiset toiminnan aiheuttamat päästölähteet (Wallenius ym. 2021).
2.2.1 Diffuusio
Sisäilman olosuhteiden lisäksi rakennusmateriaalien päästöihin vaikuttavat myös tilassa olevien materiaalien ominaisuudet, kuten aineiden kiinnittyminen materiaaliin tai siirtyminen materiaalissa (Wolkoff 1995, Niedermayer ym. 2013). Yhdisteet voivat reagoida toisten yhdisteiden kanssa keskenään tai adsorboitua materiaalien pinnoille. Suuren
36
adsorptiokapasiteetin omaava materiaali voi jopa vähentää VOC- pitoisuutta sisäilmasta. Materiaali voi siis toimia nieluna tai olosuhteiden muututtua lähteenä. (Niedermayer ym.2013).
Haihtuvat orgaaniset yhdisteet voivat siirtyä materiaaleihin ja kulkeutua niiden läpi toisiin tiloihin diffuusion vaikutuksesta. Diffuusiossa molekyylit pyrkivät siirtymään väkevämmästä pitoisuudesta laimeampaan tasoittaen pitoisuuserot. Diffuusion voimakkuutta ilmoitetaan diffuusiokertoimella.
Diffuusion vaikutus voimistuu erityisesti huonosti tuulettuvissa tiloissa, missä ilmanvirtausnopeudet ovat alhaisia. Tilan VOC pitoisuudet voivat alentua jopa neljänneksen diffuusion vaikutuksesta tiloissa, joissa on alhainen ilmanvaihto. Tiloissa, joissa ilmanvaihto on hyvä, on diffuusion merkitys pienempi (Wolkoff 1998, Meininghaus ym. 2000).
22.2.2 Ilmanvaihto
Oikein toteutettu rakentaminen, vähäpäästöiset rakennusmateriaalit, hyvä ja toimiva rakennuksen ilmanvaihto ovat avainasemassa hyvälle ja puhtaalle sisäilmalle. Toimimaton ja huoltamaton ilmanvaihto voi olla sisäilmaongelmia aiheuttava tekijä. (Saari ym. 2016, Suomen rakentamismääräyskokoelma 2012, Marć ym. 2018, Takaoka ja Norbäck 2020). Sisäilman laatu muodostuu siitä, kokevatko henkilöt ilmanlaadun miellyttävänä vai epämiellyttävänä ja aiheuttavatko ilmassa esiintyvät kemialliset yhdisteet altistumista (Virta 2001).
Tuloilman ilmamäärillä on merkittävä vaikutus sisäilman puhtauteen.
Ilmamäärien on oltava vähintään 6–10 l/s/hlö, jotta ilmanvaihto vähentää tai poistaa epäpuhtauksia riittävästi tilasta. (Sosiaali- ja terveysministeriö 2003).
Toisaalta Seppäsen laajassa meta-analyysitutkimuksessa todettiin, että ilmamäärien kasvaessa jopa 20 l/s/hlö vähenivät ”Sairas rakennus oireyhtymään” liittyvät oireet (ns. SBS-oireet) merkittävästi (Seppänen ym.1999). Tyypillisiä SBS-oireita ovat päänsärky, kurkun, nenän ja silmien ärsytys, kuiva yskä, ihon ärsytys ja kutina, väsymys, huimaus, pahoinvointi ja keskittymiskyvyn heikkenemin. Oireet helpottuvat rakennuksesta poistuttaessa (Environment Protection Agency 1991). Huomioitava kuitenkin
37 on, että tilat, joissa ilmanvaihto on suuri, saatetaan kokea silmä- ja limakalvoärsytysoireita sekä vedon tunnetta. Lisäksi energian kulutus kasvaa.
Julkisiin tiloihin on Ympäristöministeriö antanut ilmamäärille vähimmäisarvot riippuen tilan käyttötarkoituksesta. Sairaaloissa arvot ovat potilashuonelle 10 l/s/hlö tai 1,5 l/s/m², toimenpidehuoneille 2 l/s/m² ja käytäville 0,5 l/s/m². Lisäksi leikkaussaleille on annettu omia puhtausvaatimuksia. Esim. USA:ssa ilmanvaihdon vähimmäisarvoksi on määritelty 15 kertaa tunnissa (1/h) (Guidelines for Design and Construction of Hospitals and Health-Care Facilities 2001). Ilmamäärien tulisi olla suunnitteluarvojen mukaiset, eikä niistä tulisi tinkiä (Apte ym. 2000).
Hellgrenin (2012) tutkimuksen mukaan sairaalatiloissa, joissa ilmanvaihto vaati korjausta, koettiin enemmän oireita, kuin tiloissa, joissa ilmanvaihto oli pääasiassa kunnossa. Daisey ym. (2003) keräsivät muiden tutkimuksista tietoa ilmanvaihdon ja TVOC:en välisistä yhteyksistä ja totesi huonon sisäilman johtuvan ensisijaisesti heikosta ilmanvaihdosta. Ilmanvaihdon parantuessa laskivat myös TVOC pitoisuudet. Ilmanvaihdolla on vaikutusta myös SBS-oireisiin. Apte ym. (2000) tutki ilmanvaihdon tärkeyttä ja totesi hyvällä ilmanvaihdolla ja epäpuhtauksien hallitsemisella SBS-oireilun vähenevän jopa 70–85 %. Kuitenkin Norrbäck ym. (1990) ja Hodgson ym.
(2003) totesivat tutkimuksissaan, että TVOC:n ja ilmanvaihdon yhteyttä on hankala todeta. Tulokset olivat myös ristiriitaisia asuintilojen ja VOC- altistuksen vaikutuksesta astman tai allergian sairastumisen riskistä, jota Nurmatov (2015) ryhmänsä kanssa tutki.
Päätelaitteiden monisuutinhajottimien tuloilmasuihkua voidaan säätää vapaasti, jolloin estetään mm. vedon tunne työpisteellä. Tarvittaessa potilas- ja toimenpidehuoneiden tuloilmavirtoja voidaan mallintaa, jolloin ilman virtausnopeutta ja –suuntaa voidaan tarkastella teoreettisesti. Tämä auttaa lämpöolosuhteiden kokemisen hallinnassa (Koskela ym. 2016).
Säätämättömät ilmamäärät ja puutteellinen huolto ilmavaihto- järjestelmässä voivat aiheuttaa suuria paine-eroja työtiloihin (Saari ym.
2016). Huonosti toimivan ilmanvaihdon syynä saattaa olla myös liian suuret tai pienet ilmamäärät (Ympäristö 2016).
38
Rakennusten korkeus mahdollistaa suurten rakennusten tehokkaan toiminnan, jolloin välimatkat eivät kasva kohtuuttomasti ja rakennukset saadaan myös energiatehokkaiksi. (Park ym. 2007, REDI 2015). Kerrosten välinen korkeusero aiheuttaa paine-eroa kerrosten välille, mikä on huomioitava ilmanvaihdon suunnittelussa (Ranta-aho ym. 2016).
Paine-eromittaukset voidaan toteuttaa joko yksittäisenä mittauksena tai pitempiaikaisena seurantana. Suosituksena on vähintään viikon mittainen mittausjakso. Liiallinen alipaine mahdollistaa epäpuhtauksien pääsyn rakenteiden epätiiviyskohdista sisäilmaan. Rakenteiden tiiviydellä on merkityksensä sisäilman laadulle, miksi se on huomioitava myös selvitettäessä henkilökunnan oireilua (Säteri ja Koskela 2014, Repo ym.
2016).
22.3 VOC mittaukset ja viitearvot
Haihtuvia orgaanisia yhdisteitä voidaan tutkia materiaalien näytepaloista, materiaalin pintaemissioina tai ilmasta. VOC mittaukset tehdään tukemaan muita havaintoja tai haitan poissulkemiseksi. On kuitenkin muistettava, että analyysitulos kuvaa vain näytteenottohetken aikaista pitoisuutta. Toisaalta sensoritekniikkaan perustuvat mittalaitteet antavat tietoa VOC yhdisteiden pitoisuusvaihtelusta, mutta yleisantureina ne eivät anna tietoa yksittäisistä yhdisteistä (Srivastava ja Dipanjali 2011, Wang 2010). Näytteen edustuvuuteen on kiinnitettävä huolellisuutta ja valinnassa on otettava huomioon aikaisemmat kosteusmittaukset, käyttäjien huomiot ja koetut oireet sekä rakenteista tehdyt havainnot.
Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden näytteenotosta sisäilmasta on annettu erillinen ohje. Jotta tulokset ovat vertailukelpoisia, on näytteenotossa noudatettava ohjeita tarkasti. Asumisterveysasetuksen (545/2015) mukaisesti ilmanäyte on otettava oleskeluvyöhykkeeltä tilan tai huoneen keskialueelta, noin 1,0-1,5 metrin korkeudelta. Näyte otetaan sellaisesta huoneesta tai oleskelutilasta, joka parhaiten edustaa tutkittavan kemiallisen yhdisteen esiintymistä. Ilmanvaihdon on näytteenottotilassa vastattava
39 altistumisen kannalta tavanomaista tilannetta. Ikkunat, ulko-ovet ja tuuletusluukut on pidettävä kiinni näytteen keräyksen aikana.
Normaalikokoisesta työhuoneesta (n. 12 m²) näyte otetaan keskeltä huonetta ilmanvaihdon ollessa normaalissa käyttöasennossa. Tulo- ja poistoilman päätelaitteen sijainnilla ja ilmamäärien suuruudella on merkitystä ilman liikkuvuuteen huoneissa (European Commission 1994).
Otettaessa ilmanäyte tuloilmapäätelaitteen läheisyydestä voi se huuhdella näytteenottokohtaa. VOC-yhdisteiden pitoisuuksiin ja leviämiseen vaikuttavat edellä mainittujen asioiden lisäksi tilojen materiaalit ja kalusteet (niiden ikä ja sijainti), rakennuksen ikä, painesuhteet, rakenteiden tiiviys, lämpö ja kosteus sekä tilojen käyttäjät sekä tiloissa tapahtuva toiminta.
Mittaustulokseen vaikuttavat asiat yleensä tiedostetaan näytteenotossa, mutta niihin kiinnitetään edelleenkin aivan liian vähän huomiota.
Sairaalarakennuksien sisäilman laadun vaatimukset ovat korkeammat, kuin toimistorakennusten (Hellgren 2012). Ilmanvaihdon lisääntyessä VOC–
yhdisteiden pitoisuudet laimenevat (Hengitysliitto 2015). Viitearvot ovat hyvä apu sisäilman laatua arvioitaessa. Sisäilman viitearvot ovat yleensä suosituksia, joita ovat antaneet erilaiset kansainväliset ja kansalliset organisaatiot ja asiantuntijat (Lahtinen ym. 2006).
Sisäilmamittausten tavoitteena on selvittää, saavutetaanko sisäilmalle asetetut vaatimukset ja tavoitteet. Mittauksilla pyritään myös selvittämään syitä koettuun sisäilmasta johtuvaan oireiluun. (Säteri ja Koskela 2014).
Sisäilman vaatimuksiin on laadittu sisäilmaluokitus, joka jaotellaan kolmeen luokkaan, S1, S2 ja S3. Perustasoksi on määritelty S2-luokka. Taulukossa 6 on esitetty asumisterveysasetuksen toimenpideraja-arvot ja Saksan ohjearvoja sekä EU-LCI-arvot.RW I -arvot ilmoittavat yksittäisten yhdisteiden pitoisuuksia, jotka eivät aiheuta haitallisia terveysvaikutuksia.
40
TTaulukko 6. VOC ohjearvoja. Asumisterveysasetuksen toimenpideraja-arvot Suomessa, Saksan RW-arvot ja EC-LCI –arvot (TTL 2021).
$VXPLVWHUYH\V DVHWXNVHQ WRLPHQSLGHUDMD
JP
6DNVDODLVHW RKMHDUYRW 5:,
JPñ
(8/&,
JP
792&JP
7;,%
HW\\OLKHNVDQROL
1DIWDOHHQL
6W\UHHQL
)RUPDOGHK\GL
*2,2,4-trimetyyli-1,3-pentaanidiolimonoisobutyraatti
2.4 Terveysvaikutukset
VOC-yhdisteisiin liittyvät terveysvaikutukset sisäilmassa ovat matalilla VOC- yhdisteiden pitoisuuksilla lähinnä hajuhaittoja. Korkeilla pitoisuuksilla ovat ärsytys- ja hengitystieoireet mahdollisia (THL 2021).
Veenaas ym. 2020 tutki Uumajan sairaalan työntekijöitä, jotka kokivat rakennuksesta johtuvia oireita. Tutkimuksessa oli kaksi ryhmää, ryhmä, joiden tiloissa koettiin oireita ja ryhmä, joiden tiloissa ei koettu oireita.
Huoneissa, joihin liittyi oireilua, esiintyi petrokemiallisia yhdisteitä, kuten naftaleenia ja bentseeniä. Lisäksi kyseissä tiloissa oli korkeammat pitoisuudet sykloheksaania, 2-butoksietanolia ja dietyyliftalaattia (DEP) kuin verrokkihuoneissa. Tiloissa, joissa ei oireita havaittu, esiintyi enimmäkseen tuoksuja aiheuttavia terpeeneitä kuten esim. limoneenia ja delta-kareenia.
Ysittäisten yhdisteiden pitoisuudet olivat kaikissa mittauksissa alhaisia, joten ne eivät yksin selitä oireilua vaan liittyvät luultavasti yhdisteiden yhteisvaikutukseen (Veenaas ym. 2020).
41 Takigawa ym. 2004 tutkivat haihtuvien orgaanisten yhdisteiden aiheuttamia subjektiivisia oireita vasta rakennetuissa japanilaisissa sairaaloissa.
Tutkimukseen osallistui 214 työntekijää, joista naisia oli 151 ja miehiä 63.
Tutkimuksesta ei ilmennyt oliko tutkittavat huoneet toimenpidehuoneita vai toimistoja. Henkilökunta koki sisäilman aiheuttavan iho-, silmä- ja korvaoireita sekä ylä- ja alahengitystieoireita. Lisäksi koettiin tuki- ja liikuntaelimistön sekä ruuansulatuskanaviston oireita (Takigawa ym. 2004).
Koetut oireet olivat yleisimpiä sisäilmaoireita, lukuun ottamatta tuki- ja liikuntaelimistön oireita (Villberg ym. 2004 ja WHO 2000). Naiset oireilivat miehiä enemmän ja naisten oireilun havaittiin korreloivan TVOC pitoisuuden kanssa (Takigawa ym. 2004). Syyt naisten suurempaan oireiluun ovat vielä selvittämättä. Tutkimus osoitti korkeiden TVOC pitoisuuksien (>1200μg/m³) vaikuttavan työntekijöiden oireisiin (Takigawa ym. 2004). Taulukossa 7 on esitetty yhdisteitä, jotka ovat esiintyneet tutkituissa tiloissa oireiden kanssa.
42
TTaulukko 7. Oireilu ja samaan aikaan tunnistetut yksittäiset yhdisteet sekä tutkimuksiin osallistuneiden lukumäärä.
<KGLVWH Q 2LUHHW /lKGH
$OLIDDWWLVHW KLLOLYHG\W
&&
$VWPD -DDNNROD\P
%XWDQROL $VWPD -DDNNROD\P )RUPDOGHK\GL 6LOPLHQMDOLPDNDOYRMHQlUV\W\V
SllQVlUN\VHNlYlV\P\V
.DQHMD$ODULH 'DPJnUG 1LHOVHQ
\P .UHLVV
$VWPDRLUHHWJPñ 1RUUElFN\P RNWHQROL ,KRRLUHHW 1RUUElFN\P 2WVRQL +HQJLW\VWLHRLUHLWD NXWHQ
DVWPDRLUHLWD
:+2 7\SSL MD ULNNLRNVLGLW
VHNlKLLOLGLRNVLGL
(ULODLVLDKHQJLW\VWLHRLUHLWD :+2
7;,% $VWPDHVLLQW\PLQHQ -DDNNROD\P 6LOPlQ QHQlQ lUV\W\VRLUHHW
VHNl SllQ UDVNDXV MRV SLWRLVXXV\OLJPñ
0HWLlLQHQ\P
6LOPlRLUHLGHQ HVLLQW\Y\\V QRXVL SLWRLVXXGHQ ROOHVVD \OL
JPñ
9LOOEHUJ\P
HW\\OLKHNVDQROL $VWPDRLUHHWJPñ 1RUUElFN\P 6LOPlMDKHQJLW\VWLHRLUHHW
JPñ
.DPLMLPD\P 6LOPl QHQl MD NXUNNXRLUHHW
JPñ
0HWLlLQHQ\P 7XQNNDLQHQLOPDJPñ
OLPDQQRXVXJPñ
HSlPLHOO\WWlYl KDMX \OL
JPñ
9LOOEHUJ\P
792& 2LUHLOXNHVNLPllULQJPñ 1RUUElFN\P 2LUHLOX\OLJPñ 7DNLJDZD\P
*tutkimusryhmästä verrokkiryhmän lukumäärä oli 30 henkilöä
43
33 TAVOITTEET
Tavoitteena oli selvittää sisäilman VOC-yhdisteille optimaalinen mittauspiste. Toisena tavoitteena oli tarkastella materiaalinäytteiden VOC- emissioiden sekä sisäilman VOC-pitoisuuksien välistä yhteyttä. Lisäksi pyrittiin löytämään tilojen käyttäjien ilmoittamille oireille selittäviä syitä rakennusmateriaaleista ja sisäilmasta toteutetuista VOC-määrityksistä.
Tutkimuksessa pyrittiin selvittämän, voidaanko hyvin valitulla näytteenottokohdalla osoittaa vauriokohta tai epäpuhtauslähde ja onko epäpuhtauksien pitoisuudella merkitystä henkilöstön ilmoittamien oireiden kannalta. Malliaineiden avulla tutkittiin epäpuhtauksien leviämistä ja laimenemista huoneissa.
Yksityiskohtaisemmat tavoitteet olivat:
Tutkia materiaalinäytteistä emittoituvien ja sisäilmasta mitattujen VOC- yhdisteiden välinen yhteys. Löytää tuloksista mahdollisia tekijöitä, jotka selvittävät henkilöstön oireilun. (I)
Tutkia yhdisteiden leviämistä tutkituissa huoneissa, valituilla malliaineilla.
Tutkia ilmanvaihdon ja ilmanjaon merkitystä yhdisteiden leviämiseen.
Lisäksi simuloitiin yhdisteiden jakaantumista mallintamalla (II).
Tutkia ilmamäärien ja tilakoon vaikutusta VOC-pitoisuuksiin ja määrittää edustavin paikka sisäilman VOC-pitoisuuksien mittaamiseksi (III).
44
44 MENETELMÄT
4.1 Tutkimuskohde
Kohdesairaalassa, Kuopion yliopistollisessa sairaalassa, on useita eri-ikäisiä rakennuksia. Vanhimmat rakennuksista on rakennettu 1959 ja uusimmat vuonna 2019. Sairaalassa on yhteensä n. 180000 huoneistoneliömetriä (htm²). Työntekijöitä sairaalassa on noin 4400 ja vuodepaikkoja potilaille on 556 sekä vuosittaisia hoitopäiviä 160666. Potilaita hoidetaan vuosittain 99000 ja poliklinikka käyntejä on 517000. Synnytyksiä on noin 2100 ja leikkauksia 23000 vuosittain. (KYS 2019). Tässä tutkimuksessa analysoitiin yliopistollisen sairaalan työtiloista kerättyjä sisäilma- ja materiaali VOC- näytteitä. Näytteet kerättiin havaittujen sisäilmaoireiden selvittämiseksi.
Materiaali- ja sisäilma –VOC-näytteiden vertailuun osallistui 14 osastoa.
Kolmen osaston alkuperäinen rakentamisaika oli 1959 ja viimeisimmät korjaukset osastoilla on tehty 2000-luvulla. Neljä osastoa aloitti toimintansa uusissa tiloissa 1980–1983 ja viimeiset korjaustoimet osastoilla oli 2010 jälkeen. Seitsemän osastoa aloitti 1985 rakennetuissa tiloissa. Korjaustoimia osastoilla oli tehty 2000 – luvulla (2000–2014).
4.2 Oireilu ja VOC pitoisuudet 4.2.1 Materiaali- ja ilmanäytteet
Lattiarakenteen materiaalinäytteitä oli tutkimuksessa 61 kpl ja sisäilman VOC-näytteitä 49 kpl. Kaikissa tutkimuksen kohteena olleissa tiloissa henkilökunta koki sisäilmaoireita. Tutkimuksen kohteena olivat potilashuoneet, osastojen kansliat ja toimistohuoneet, poliklinikat, vuodeosastot sekä toimenpidehuoneet (kuten mm. leikkaussalit ja patologian laboratoriot). VOC-näytteet otettiin kohteista normaalin sairaalatoiminnan aikana.
45 Materiaalinäytteet otettiin lattiapinnoitteesta (PVC-matto), jossa pinnoitteen lisäksi oli tasoitetta ja liimaa. Näytteet lähetettiin laboratorioon tutkittavaksi samana päivänä (Työterveyslaitos 2014). Sisäilmanäyte otettiin asumisterveysasetuksen ohjeen mukaisesti keskeltä huonetta n. 1,0-1,5 m korkeudesta. Näytteet kerättiin vuosina 2009–2014. Materiaalinäytteiden VOC emissiot tutkittiin mikroemissiokammion avulla Micro- Chamber/Thermal Extractor, μCTE. Materiaalinäytettä punnittiin kammion foliokuppeihin. Laitteiston kammioon johdettiin typpeä, jolloin näytteen VOC-emissiot kulkeutuvat kaasun mukana kammioon liitettyyn Tenax- adsorbenttiputkeen (Markes 2006, Talvitie 2010). Kammion lämpötila mittauksen aikana oli 25°C. Laboratoriossa näytepala määritettiin standardin SFS-EN ISO 16000-9 emissiokammiomenetelmän mukaisesti.
VOC-näytteet analysoitiin kaasukromatografialaitteistolla standardin ISO 16000-6:2011 mukaisesti. Yhdisteet tunnistettiin puhtaiden vertailuaineiden sekä massaspektrikirjaston (NIST) avulla. Tulosten kvantitointiin käytettiin puhtaiden vertailuaineiden vastetta tai tolueenivastetta yhdisteestä riippuen. Kokonaispitoisuus (TVOC) määritettiin tolueeniekvivalenttina väliltä heksaani-heksadekaani. Tämän tutkimuksen VOC–näytteitä analysoitiin Itä-Suomen yliopiston lisäksi RSLab Oy;n (Jyväskylä), Työterveyslaitoksen (Helsinki) ja Mikrobionin (Kuopio) laboratorioissa.
VOC materiaali- ja ilmanäytteiden vertailussa materiaalinäytteet otettiin vain lattiasta. Seinärakenteista ei otettu näytteitä, koska sekä betoni- ja kipsilevyseinät olivat useita vuosia vanhoja ja molempien materiaalien arvioitiin olevan vähäpäästöisiä.
44.2.2 Henkilökunnan oireilu
Työterveyshuolto järjesti oirekyselyn kymmenelle osastolle, joissa henkilöitä oli noin 450. Osastot olivat vuodeosastoja ja toimenpideyksiköitä. Kyselyt lähetettiin koko osaston henkilökunnalle. Oirekyselyyn käytettiin MM-40 Örebro sisäilmasto -lomaketta (Andersson 1998, Andersson ja Strigh 1992).
46
44.3 Malliainetutkimus
Sairaalassa selvitettiin VOC-yhdisteiden leviämistä ja huoneen sisällä olevia pitoisuuksia malliaineiden avulla kesä-elokuussa 2015. Tutkittavia huoneita oli neljä; kaksi potilashuonetta ja kaksi toimistohuonetta. Taulukossa 8 on esitelty tutkittavien tilojen taustatietoja.
Taulukko 8. Tutkittavien tilojen yleistiedot.
WRLPLVWR WRLPLVWR SRWLODV SRWLODV KXRQH KXRQH
SLQWDDODPð
NRUNHXVP
WLODYXXVPñ
LOPDQYDLKGRQVXXQQLWWHOXDUYRW
WXORLOPDGPñV
SRLVWRLOPDGPñV
LOPDQYDLKGRQPLWDWXW
WXORLOPDOV
SRLVWRLOPDOV
VXXQQLWHOWX
LOPDQYDLKWRNHUURLQK
PLWDWWXLOPDQYDLKWRNHUURLQ KPHUNNLDLQHPLWWDXNVHOOD
UDNHQQXVYXRVL
VDQHHUDXVYXRGHW
4.3.1 Tutkittavien huoneiden pohjakuvat, malliaineiden päästölähdepaikat ja mittauspisteet
Tutkimuksessa käytettiin kuutta eri malliainetta (taulukko 9). Malliaineiden avulla selvitettiin yhdisteiden liikkumista tutkittavissa huoneissa.
Malliainetta vapautettiin tilaan jatkuvasti haihduttamalla. Pohjakuviin on merkitty punaisella värillä pistemäinen päästölähde (merkiaineen nimi ja päästölähteen korkeus) ja sinisellä värillä mittauspisteet, jotka on koodattu paikan ja korkeuden mukaan.
47 TTaulukko 9. Malliaineiden tiedot.
<KGLVWH 0ROHN\\OLNDDYD 0 JPRO
7LKH\V JPO
NS
&
'LIIXXVLRNHUURLQ FPðV
NORRULRNWDDQL &+&O HW\\OL
KHNVDQROL
&+2
Q
EXWRNVLHWDQROL
&+2
(W\\OLEHQWVHHQL &+
QXQGHNDDQL &+
7ROXHHQL &+
Käytössä oli kuusi eri malliainetta (taulukko 9), joilla kuvattiin lattian ja seinän pistemäisiä materiaalipäästöjä. Yhdisteet ovat tyypillisiä sisäilman VOC-yhdisteitä 1-kloorioktaania lukuun ottamatta. Tututkimukseen valituilla malliaineilla haluttiin selvittää kuinka eri kohdasta huoneessa vapautuvat malliyhdisteet leviävät huoneessa diffuusion ja ilmavirtausten mukana.
Tutkimukseen valittujen aineiden pitoisuudet huoneessa ovat yleensä alhaisia tai niitä ei esiinny sisäilmassa (1-kloorioktaani).
Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) keräykset tehtiin Tenax TA – keräimillä, käyttäen kalibroituja SKC AirChek 222 ja 3000 –pumppuja.
Näytteet kerättiin tiloista neljästä eri pisteestä ja yhdestä pisteestä käytävältä. Näytteitä otettiin 4-6 kertaa kutakin tilaa kohden 3-5 päivän aikana. Keräysaika oli 30 minuuttia. Ensimmäiset mittaukset tehtiin 4-6 tunnin kuluttua malliaineiden asettamisen jälkeen. Toimistoissa malliaineiden pitoisuuksia seurattiin tilan oven ollessa suljettuna ja avoinna, potilashuoneissa vain suljettuna, koska potilashuoneen ovet ovat normaalitoiminnassa kiinni. Lisäksi VOC–näytteet kerättiin poistoilmapäätelaitteen läheisyydestä toisesta toimistosta ja toisesta potilashuoneesta. VOC-näytteet analysoitiin kaasukromatografialaitteistolla standardin ISO 16000–6:2011 mukaisesti.
48
TToimistoo 1.. Toimistohuoneenn pohjakuvat..
• VL0: Vasen nurkka, lattialla • VP70: Vasen nurkka, kork. 70 cm • TH128: Taempi tila, kork. 128 cm • EJ44: Etutila, kork. 44 cm
• Kä70: Käytävä, kork. 70 cm
Kuvaa 2. Toimistohuoneen 1 malliaineiden päästölähteet ja mittauspisteet.
Sinisellä värillä on merkitty mittauspisteet ja punaisella värillä malliaineiden päästölähteet. Toimisto 1: n kolmiulotteiset kuvat ovat artikkelissa II.
49 TToimisto 2. Toimistohuoneen pohjakuvat.
• KP75: Keskellä, kork. 75 cm
• VH110: Vasen nurkka, kork. 110 cm
• IL65: Ikkunalaudalla, kork. 65 cm
• VL0: Vasen nurkka lattialla
• Kä50: Käytävällä, kork. 50 cm
Kuva 3. Toimistohuoneen 2 malliaineiden päästölähteet ja mittauspisteet.
Toimisto 2: n kolmiulotteiset kuvat ovat artikkelissa II.
50
Potilashuone 1. Pohjakuvat
• KP73: Keskellä, kork. 73 cm
• ON40: Oikeassa nurkassa, kork 40 cm
• VL0: Vasemmalla laidalla, kork. 0 cm
• VH110: Vasen nurkka, kork. 110 cm
• Kä85 Käytävällä, kork. 85 cm
Kuva 4. Potilashuoneen 1 malliaineiden päästölähteet ja mittauspisteet.
Potilashuoneen 1 kolmiuloitteiset kuvat ovat artikkelissa II.
