職場または住居としての建物の使用と、場合によっては、まさに病気の定義である不快感や症状の出現との関係は、もはや議論の余地のない事実です。 主な原因は建物内のさまざまな種類の汚染であり、この汚染は通常「室内空気の質の低下」と呼ばれます。 都市部の住人は、多かれ少なかれ汚染された屋内環境で 58 ～ 78% の時間を過ごすことが示されているため、閉鎖空間での空気の質の悪さによる悪影響は、かなりの数の人々に影響を与えます。 これらの問題は、気密性を高めるように設計され、エネルギー効率を高めるために外部からの新しい空気の割合を減らして空気を再利用する建物の建設に伴って増加しています。 自然換気を提供しない建物が汚染物質にさらされる危険性があるという事実は、現在では一般的に受け入れられています。
用語 室内空気 通常、オフィスビル、公共の建物（学校、病院、劇場、レストランなど）、および個人の住居など、非工業用の屋内環境に適用されます。 これらの構造物の室内空気中の汚染物質の濃度は、通常、屋外の空気に一般的に見られるものと同じ程度であり、空気を評価するために比較的よく知られている基準が適用される産業施設の空気中に見られるものよりもはるかに低い.品質。 それでも、多くの建物の居住者が呼吸する空気の質に不満を持っているため、状況を調査する必要があります。 室内空気の質が問題として言及されるようになったのは 1960 年代の終わりでしたが、最初の研究は約 XNUMX 年後まで行われませんでした。
良い空気の質は、適切な割合で必要な成分が空気中に存在することに基づいていると考えるのは論理的に思えますが、実際には、その質の最良の判断者は呼吸を通じてユーザーです. これは、人間が約 XNUMX 万の化学化合物の嗅覚および刺激効果に敏感であるため、吸入された空気が五感を通じて完全に知覚されるためです。 したがって、建物の居住者が全体として空気に満足している場合、その空気は高品質であると言えます。 それらが満足できない場合、それは質が悪いということです。 これは、空気がどのように知覚されるかをその組成に基づいて予測できるということでしょうか? はい。ただし、一部のみです。 この方法は、生産に関連する特定の化合物が既知であり、空気中のそれらの濃度が測定され、限界値と比較される産業環境でうまく機能します。 しかし、空気中に何千もの化学物質が存在する可能性がある非工業用建物では、その濃度が非常に低く、工業環境に設定された制限よりもおそらく数千倍少ない場合、状況は異なります。 ほとんどの場合、屋内空気の化学組成に関する情報では、空気がどのように知覚されるかを予測することはできません。これは、数千ものこれらの汚染物質が温度や湿度と相まって、刺激性があると認識される空気を生成する可能性があるためです。 、ファウル、または古い、つまり品質が悪い。 この状況は、食品の詳細な組成とその味で起こることに匹敵します。化学分析は、食品の味の良し悪しを予測するには不十分です。 このため、換気システムとその定期的なメンテナンスが計画されている場合、室内空気の徹底的な化学分析が必要になることはめったにありません。
もう 50 つの観点は、室内空気の汚染源は人間だけであると考えられていることです。 レンガ、木材、鋼鉄が主流だった XNUMX 年前の建材、家具、換気システムを扱う場合、これは確かに当てはまります。 しかし、現代の素材では状況が変わりました。 すべての物質が汚染され、少量のものもあれば大量のものもあり、それらが一緒になって室内の空気の質を低下させます。
室内の空気の質が悪いことによる人の健康の変化は、さまざまな急性および慢性の症状として、また多くの特定の病気の形で現れる可能性があります。 これらを図 1 に示します。室内の空気の質が悪いと病気が完全に発症するケースはごくわずかですが、倦怠感、ストレス、欠勤、生産性の低下 (生産コストの増加を伴う) を引き起こす可能性があります。 また、建物に関連する問題についての申し立ては、居住者、雇用者、および建物の所有者の間の対立に急速に発展する可能性があります。
図 1. 室内空気の質に関連する症状と病気。
通常、汚染物質が通常検出される濃度での曝露と影響の関係に関して十分な情報が入手できないため、劣悪な室内空気質が健康にどの程度害を及ぼすかを正確に確立することは困難です。 したがって、産業環境での被ばくのように、高線量で得られた情報を取得し、対応する誤差範囲ではるかに低い線量に推定する必要があります。 さらに、空気中に存在する多くの汚染物質について、急性曝露の影響はよく知られていますが、低濃度での長期曝露と異なる汚染物質の混合物の両方に関するデータにはかなりのギャップがあります。 無影響レベル（NOEL）、有害影響、許容影響の概念は、産業毒性学の分野でもすでに混乱していますが、ここでは定義がさらに難しくなっています。 公共の建物やオフィス、または個人の住居に関係するかどうかにかかわらず、この主題に関する決定的な研究はほとんどありません.
屋外の空気の質に関する一連の基準が存在し、一般の人々を保護するために依存しています。 それらは、環境中の汚染物質への暴露による健康への悪影響を測定することによって得られました。 したがって、これらの基準は、世界保健機関によって提案されたものと同様に、室内空気の許容品質の一般的なガイドラインとして役立ちます。 米国政府産業衛生専門家会議 (ACGIH) のしきい値限界値や、さまざまな国の産業環境に対して法的に確立された限界値などの技術的基準は、労働人口、成人人口、および特定の暴露期間に対して設定されています。であり、一般の人に直接適用することはできません。 米国暖房冷凍空調技術者協会 (ASHRAE) は、室内の空気の質を評価する際に広く使用されている一連の基準と推奨事項を作成しました。
室内空気の質の一部として考慮する必要があるもう XNUMX つの側面は、その匂いです。匂いは、最終的には決定的な要因となるパラメーターであることが多いためです。 特定の臭いと室内空気中の化合物のわずかな刺激効果との組み合わせにより、その品質を「新鮮」で「きれい」、または「古くて」「汚染された」と定義することができます。 したがって、室内の空気の質を定義する際に、においは非常に重要です。 匂いは客観的には嗅覚閾値を超える量の化合物の存在に依存しますが、厳密に主観的な観点から評価されることが非常に多い. また、匂いの知覚はさまざまな化合物の匂いに起因する可能性があり、温度と湿度もその特性に影響を与える可能性があることに留意する必要があります. 知覚の観点から、臭気の定義と測定を可能にする XNUMX つの特性があります。それは、強度、品質、許容性、および閾値です。 しかし、室内の空気を考えた場合、ニオイを化学的に「測定」することは非常に困難です。 そのため、「悪い」臭いを排除し、その代わりに良いと考えられる臭いを使用して、空気に快適な品質を与える傾向があります. 悪臭を良い臭いでマスクしようとする試みは、通常、失敗に終わります。非常に異なる品質の臭いが別々に認識され、予期しない結果につながる可能性があるためです。
として知られている現象 シックハウス症候群 建物の居住者の 20% 以上が空気の質に不満を持っているか、明確な症状がある場合に発生します。 これは、非工業的な屋内環境に関連するさまざまな物理的および環境的問題によって証明されています。 シックハウス症候群の場合に見られる最も一般的な特徴は次のとおりです。影響を受けた人は、一般的な風邪や呼吸器疾患に似た非特異的な症状を訴えます。 建物は省エネに関して効率的であり、近代的な設計と構造であるか、最近新しい材料で改造されています。 居住者は、職場の温度、湿度、照明を制御できません。 シックハウス症候群の最も一般的な原因の推定パーセンテージ分布は、メンテナンス不足による不十分な換気です。 新鮮な空気の分配が不十分で、十分に取り入れられていない (50 ～ 52%)。 オフィス機器、タバコの煙、清掃用品などによる屋内での汚染 (17 ～ 19%)。 吸気口と排気口の不適切な配置による建物の外部からの汚染 (11%)。 換気システム、加湿器、冷蔵塔のダクト内の停滞水による微生物汚染（5％）; 建材や装飾材から放出されるホルムアルデヒドなどの有機化合物（3～4％）。 したがって、ほとんどの場合、換気が重要な要因として挙げられています。
別の性質の別の問題は、建物関連の病気の問題です。これは、頻度は低いですが、より深刻な場合が多く、非常に明確な臨床徴候と明確な検査所見を伴います。 建物関連の病気の例としては、過敏性肺炎、加湿器熱、レジオネラ症、ポンティアック熱などがあります。 研究者の間のかなり一般的な意見は、これらの状態はシックハウス症候群とは別に考えるべきだというものです.
大気質の問題の原因と考えられる解決策の両方を確認するための調査が行われました。 近年、室内空気中に存在する汚染物質と、室内空気質の低下に寄与する要因に関する知識が大幅に増加していますが、道のりは長いです。 過去 20 年間に実施された研究では、多くの室内環境における汚染物質の存在が予想よりも高く、さらに、外気に存在するものとは異なる汚染物質が特定されていることが示されています。 これは、産業活動のない屋内環境には汚染物質が比較的なく、最悪の場合、それらは外気の組成を反映している可能性があるという仮定と矛盾しています。 ラドンやホルムアルデヒドなどの汚染物質は、室内環境でほぼ独占的に識別されます。
住居を含む屋内の空気の質は、屋外の空気の質と職場での暴露の制御で起こったのと同じように、環境衛生の問題になっています. すでに述べたように、都市部の人は 58 ～ 78% の時間を屋内で過ごしますが、最も影響を受けやすい人、つまり高齢者、小さな子供、病人は、ほとんどの時間を過ごす人であることを覚えておく必要があります。屋内。 この問題は、1973年頃から特に話題になり始めました.エネルギー危機のために、暖房と冷房のコストを最小限に抑えるために、室内空間への外気の流入をできるだけ減らすことにエネルギー節約に向けられた努力が集中しました.建物。 室内空気質に関する問題のすべてが省エネルギー対策の結果というわけではありませんが、この政策が広まるにつれて、室内空気質に関する苦情が増加し、すべての問題が発生したことは事実です。
注意が必要なもうXNUMXつの項目は、感染性とアレルギー性の両方の問題を引き起こす可能性のある室内空気中の微生物の存在です. 微生物が生態系の正常かつ不可欠な構成要素であることを忘れてはなりません。 例えば、環境中の死んだ有機物から栄養を得る腐生細菌や菌類は、通常、土壌や大気中に存在し、その存在は屋内でも検出できます。 近年、室内環境における生物学的汚染の問題が大きな注目を集めています。
1976 年のレジオネラ症の発生は、室内環境の微生物によって引き起こされる病気の最も議論された事例です。 急性呼吸器疾患を引き起こす可能性のあるウイルスなどの他の感染性病原体は、特に占有密度が高く、空気の再循環が頻繁に行われている場合、屋内環境で検出可能です。 実際、微生物やその構成要素が建物に関連する状態の発生にどの程度関与しているかはわかっていません。 多くの種類の微生物病原体を実証および分析するためのプロトコルは、限られた程度でのみ開発されており、それらが利用可能な場合、結果の解釈は一貫していないことがあります.
換気システムの側面
建物内の室内空気の質は、屋外空気の質、換気および空調システムの設計、このシステムが動作および保守される条件、建物の区画化を含む一連の変数の関数です。汚染物質の屋内発生源の存在とその大きさ。 (図 2 を参照) 要約すると、最も一般的な欠陥は、不適切な換気、屋内で発生した汚染、および外部からの汚染の結果であることに注意してください。
図 2. 屋内および屋外の汚染物質の発生源を示す建物の図。
これらの問題の最初のものに関しては、不十分な換気の原因として次のことが考えられます。 外気の取り入れ口の建物内の不適切な配置と向き。 分布が不十分で、その結果、施設の空気との混合が不完全になり、成層化、換気されていないゾーン、予期しない圧力差が発生して不要な気流が発生し、建物内を移動するときに顕著な温湿度特性の継続的な変化が生じる可能性があります。フィルター システムのメンテナンスの欠如または不適切な設計による空気不足 - 屋外の空気の質が悪い場合、または高レベルの再循環がある場合に特に深刻な欠陥です。
汚染物質の起源
室内汚染にはさまざまな原因があります。 建物の建設に使用される不適切な材料または技術的な欠陥のある材料。 内部で実行される作業。 通常の製品（殺虫剤、消毒剤、洗浄および研磨に使用される製品）の過剰または不適切な使用; 燃焼ガス（喫煙、キッチン、カフェテリア、実験室から）; 他の換気の悪いゾーンからの相互汚染は、隣接する地域に向かって拡散し、それらに影響を与えます。 利用可能な空気の量の違いを考えると、屋内の空気に排出される物質は、屋外の空気に排出される物質よりも希釈される機会がはるかに少ないことに留意する必要があります。 生物汚染については、滞留水、含水物、排気ガス等の存在、加湿器や冷却塔の整備不良が原因であることが多い。
最後に、外部からの汚染も考慮する必要があります。 人間活動に関しては、320 つの主な発生源を挙げることができます。固定発生源 (発電所) での燃焼。 移動源（車両）での燃焼; そして産業プロセス。 これらの発生源から放出される 0.02 つの主な汚染物質は、一酸化炭素、硫黄酸化物、窒素酸化物、揮発性有機化合物 (炭化水素を含む)、多環式芳香族炭化水素、および粒子です。 車両の内燃機関は、一酸化炭素と炭化水素の主な発生源であり、窒素酸化物の重要な発生源でもあります。 固定源での燃焼は、硫黄酸化物の主な発生源です。 産業プロセスと固定燃焼源は、人間の活動によって空気中に放出される粒子の半分以上を生成し、産業プロセスは揮発性有機化合物の発生源になる可能性があります。 また、火山の塵、土壌や海塩、胞子や微生物などの粒子など、自然に生成された空気中を移動する汚染物質もあります。 屋外の空気の組成は、近くにある汚染源の存在と性質、および卓越風の方向に応じて、場所によって異なります。 汚染物質の発生源がない場合、「きれいな」屋外空気に通常見られる特定の汚染物質の濃度は次のとおりです。二酸化炭素、0.12 ppm。 オゾン、0.003 ppm: 一酸化炭素、0.001 ppm。 一酸化窒素、XNUMX ppm; および二酸化窒素、XNUMX ppm。 しかし、都市の空気には常にこれらの汚染物質がはるかに高濃度で含まれています。
外部からの汚染物質の存在とは別に、建物自体からの汚染された空気が外部に排出され、空調システムの吸気口から再び内部に戻ることがあります。 汚染物質が外部から侵入するもう XNUMX つの考えられる方法は、建物の基礎からの浸透です (ラドン、燃料蒸気、下水排水、肥料、殺虫剤、消毒剤など)。 屋外の空気中の汚染物質の濃度が増加すると、建物内の空気中の汚染物質の濃度もゆっくりではあるが増加することが示されている (濃度が減少すると、対応する関係が得られる)。 したがって、建物は外部汚染物質に対して遮蔽効果を発揮すると言われています。 ただし、室内環境はもちろん、外の状況を正確に反映しているわけではありません。
室内の空気中に存在する汚染物質は、建物に入る屋外の空気で希釈され、建物から出るときに付随します。 汚染物質の濃度が屋内の空気よりも屋外の空気の方が低い場合、屋内と屋外の空気が入れ替わると、建物内の空気中の汚染物質の濃度が低下します。 汚染物質が内部ではなく外部に由来する場合、前述のように、この交換により室内濃度が上昇します。
室内空気中の汚染物質の量のバランスのモデルは、室内に入る量と室内で発生する量と、空気とともに出る量と室内で発生する量の差から、質量と時間の単位で蓄積を計算することに基づいています。他の手段で排除。 式の各要因に適切な値があれば、さまざまな条件で室内濃度を推定できます。 この手法を使用すると、室内汚染の問題を制御するためのさまざまな代替案を比較することができます。
外気との交換率が低い建物は、密閉型またはエネルギー効率の高い建物として分類されます。 冬は冷気の流入が少なくなり、空気を周囲温度まで加熱するのに必要なエネルギーが減り、暖房費が削減されるため、エネルギー効率が高くなります。 天気が暑いときは、空気を冷やすために使用されるエネルギーも少なくなります。 建物にこの特性がない場合は、自然換気のプロセスによって開いたドアと窓から換気されます。 それらは閉じられているかもしれませんが、風と、内部と外部の間に存在する温度勾配の両方に起因する圧力差により、隙間や亀裂、窓やドアの継ぎ目、煙突やその他の開口部から空気が入り込み、空気が発生します。浸透による換気と呼ばれるものに。
建物の換気は、0.2 時間あたりの更新回数で測定されます。 2.0 時間に XNUMX 回の更新とは、XNUMX 時間ごとに建物の容積に等しい量の空気が外部から入ってくることを意味します。 同じように、室内の空気は XNUMX 時間ごとに同じ量が室外に排出されます。 強制換気 (人工呼吸器を使用) がない場合、この値を決定するのは困難ですが、XNUMX 時間あたり XNUMX ～ XNUMX 回の更新の間で変化すると考えられています。 他のパラメータが不変であると仮定すると、更新価値が高いからといって屋内の空気の質が完全に保証されるわけではありませんが、更新価値の高い建物では室内で発生する汚染物質の濃度が低くなります。 大気汚染が著しい地域を除いて、より開放的な建物は、より閉鎖的な方法で建設された建物よりも室内空気中の汚染物質の濃度が低くなります。 ただし、よりオープンな建物はエネルギー効率が低くなります。 エネルギー効率と空気の質の対立は非常に重要です。
エネルギー コストを削減するために行われる多くの行動は、多かれ少なかれ室内の空気の質に影響を与えます。 建物内の空気の循環速度を下げることに加えて、建物の断熱と防水を高める取り組みには、室内汚染の原因となる可能性のある材料の設置が含まれます。 室内の空気を加熱または消費する二次熱源で、古くて効率が悪いことが多いセントラルヒーティングシステムを補完するなどの他のアクションも、室内空気の汚染レベルを上昇させる可能性があります。
屋内空気中に存在することが最も頻繁に言及されている汚染物質には、外部からのものは別として、金属、アスベストおよびその他の繊維状物質、ホルムアルデヒド、オゾン、殺虫剤および有機化合物全般、ラドン、ハウスダスト、および生物学的エアロゾルが含まれます。 これらとともに、真菌、細菌、ウイルス、原生動物など、さまざまな種類の微生物を見つけることができます。 このうち腐生菌や雑菌は、空気中で測定する技術が確立されているためか、比較的よく知られています。 同じことは、ウイルス、リケッチア、クラミジア、原生動物、および多くの病原菌や細菌などの病原体には当てはまらず、それらの実証とカウントについては、まだ方法論が利用できません。 感染性病原体の中で、特に言及する必要があるのは次のとおりです。 レジオネラ・ニューモフィラ, マイコバクテリウム・アビウム、 ウイルス、 コクシエラ・ブルネティ & ヒストプラスマ·カプスラーツム; そしてアレルゲンの中で： クラドスポリウム属, ペニシリウム & サイトファガ.
室内空気質の調査
これまでの経験から、産業衛生、暖房、換気、および空調に使用されている伝統的な技術は、室内空気質のこれまで以上に一般的な問題を解決するために、現時点では常に満足のいく結果をもたらすとは限らないことが示唆されています。問題を迅速かつ安価に処理または軽減する。 室内の空気の質の問題を解決するには、暖房、換気、空調、および産業衛生の XNUMX 人以上の専門家に加えて、室内の空気の質の管理、分析化学、毒物学、環境医学、微生物学、および疫学の専門家が必要になることがよくあります。そして心理学。
室内空気の質に関する研究が実施される場合、設定された目標は、その設計およびサンプリングと評価に向けられた活動に大きく影響します。興味を持っている。 プログラムの期間は、代表的なサンプルを取得するのに必要な時間によって決定され、季節や気象条件によっても異なります。 暴露影響試験を目的とする場合、ピークを評価するための長期および短期サンプルに加えて、個人の直接暴露を確認するための個人サンプルが必要になります。
一部の汚染物質については、十分に検証され広く使用されている方法を利用できますが、大部分はそうではありません。 屋内で検出される多くの汚染物質のレベルを測定する技術は、通常、産業衛生への適用に由来しますが、屋内空気中の対象濃度は通常、産業環境で発生する濃度よりもはるかに低いため、これらの方法はしばしば不適切です。 大気汚染で使用される測定方法に関しては、それらは同様の濃度のマージンで動作しますが、比較的少数の汚染物質に対して利用可能であり、屋内での使用には困難があります。たとえば、粒子状物質を測定するための大容量サンプラーで発生する可能性があります。 、一方ではうるさすぎ、他方では室内空気自体の質を変える可能性があります。
室内空気中の汚染物質の測定は、通常、連続モニター、常時アクティブサンプラー、常時パッシブサンプラー、ダイレクトサンプリング、パーソナルサンプラーなど、さまざまな手順を使用して実行されます。 現在、ホルムアルデヒド、炭素と窒素の酸化物、揮発性有機化合物、ラドンなどのレベルを測定するための適切な手順が存在します。 生物学的汚染物質は、オープン培養プレート上での沈降技術を使用して測定されるか、最近ではより頻繁に、栄養素を含むプレートに空気を衝突させるアクティブシステムを使用して測定され、その後培養され、存在する微生物の量がコロニーで発現されます-立方メートルあたりの形成単位。
室内の空気の質の問題を調査する場合、段階的な近似からなる実用的な戦略を事前に設計するのが通常です。 この概算は、最初の段階である初期調査から始まります。これは、産業衛生技術を使用して実行できます。 調査員が室内空気質の専門家でなくても作業できるように構成する必要があります。 建物の一般的な検査が行われ、その設置時に設定された基準に従って、特に暖房、換気、および空調システムの規制と適切な機能に関して、その設置がチェックされます。 この点で、影響を受ける人が周囲の状況を変えることができるかどうかを考慮することが重要です。 建物に強制換気システムがない場合は、既存の自然換気の有効性を調査する必要があります。 改訂後、必要に応じて調整した後、換気システムの動作条件が基準に対して適切であり、それにもかかわらず苦情が続く場合は、問題の程度と性質を判断するために、一般的な種類の技術的調査を行う必要があります。 . この最初の調査では、問題が建物の機能的な観点からのみ考慮できるかどうか、または衛生、心理学、またはその他の分野の専門家の介入が必要かどうかについても評価を行うことができます。
この第 XNUMX 段階で問題が特定および解決されない場合は、第 XNUMX 段階で特定された潜在的な問題に焦点を当てた、より専門的な調査を含む他の段階に進むことができます。 その後の調査には、建物の暖房、換気、空調システムのより詳細な分析、ガスや粒子の放出が疑われる物質の存在のより広範な評価、建物内の周囲空気の詳細な化学分析が含まれる場合があります。病気の兆候を検出するための医学的または疫学的評価。
暖房、換気、および空調システムに関しては、冷却装置をチェックして、微生物の増殖やドリップ トレイに水がたまっていないことを確認する必要があります。正しく機能するためには、空気の取り入れ口と戻り口のシステムをさまざまな点で検査して、それらが水密であることを確認し、代表的な数のダクトの内部をチェックして、微生物が存在しないことを確認する必要があります。 この最後の考慮事項は、加湿器を使用する場合に特に重要です。 これらのユニットは、空調システム全体に増殖する可能性のある微生物の増殖を防ぐために、メンテナンス、操作、および検査の特に注意深いプログラムを必要とします。
建物の室内空気質を改善するために一般的に考慮されるオプションは、発生源の除去です。 その断熱材または独立した換気; 感染源を影響を受ける可能性のある人々から分離する。 建物の一般的な清掃; 暖房、換気、空調システムのチェックと改善を強化しました。 これには、特定のポイントでの変更から新しい設計まで、あらゆるものが必要になる場合があります。 このプロセスは反復的な性質のものであることが多いため、その都度、より洗練された手法を使用して、研究を数回やり直す必要があります。 制御技術のより詳細な説明は、このドキュメントの他の場所にあります。 百科事典.
最後に、屋内空気の質を最も完全に調査したとしても、屋内空気の特性と組成と、調査中の建物の居住者の健康と快適さとの間に明確な関係を確立することは不可能な場合があることを強調しておく必要があります。 . 一方では経験の蓄積、他方では建物の換気、居住、および区画化の合理的な設計のみが、建物の居住者の大多数にとって適切な室内空気の質を得ることを最初から保証することができます。