36. 気圧上昇
チャプターエディター: TJRフランシス
目次
エリック・キンドウォール
ディーズ・F・ゴーマン
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1. 圧縮空気作業者への指示
2. 減圧症:改訂された分類
37. 気圧低下
チャプターエディター: ウォルター・デュマー
高地への換気順化
ジョン・T・リーブスとジョン・V・ウェイル
気圧低下の生理的影響
ケネス I. バーガーとウィリアム N. ロム
高地での作業を管理するための健康上の考慮事項
ジョン・B・ウェスト
高地での労働災害の防止
ウォルター・デュマー
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38. 生物学的危険
チャプターエディター: ズヒール・イブラヒム・ファクリ
職場のバイオハザード
ズヒール I. ファクリ
水生動物
D.ザンニーニ
陸上の有毒動物
JA Rioux と B. Juminer
蛇咬傷の臨床的特徴
デビッド・A・ウォレル
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39. 災害、自然と技術
チャプターエディター: ピア・アルベルト・ベルタッツィ
災害・重大事故
ピア・アルベルト・ベルタッツィ
1993年の重大な労働災害の防止に関するILO条約(第174号)
災害準備
ピーター・J・バクスター
災害後の活動
ベネデット・テッラチーニとウルスラ・アッカーマン=リーブリッヒ
気象関連の問題
ジャン・フレンチ
雪崩:危険と保護対策
グスタフ・ポインスティングル
危険物の輸送: 化学物質および放射性物質
ドナルド・M・キャンベル
放射線事故
ピエール・ベルジェとデニス・ウィンター
放射性核種に汚染された農業地域における労働安全衛生対策: チェルノブイリの経験
ユーリ・クンディエフ、レナード・ドブロヴォルスキー、VI チェルニュク
ケーススタディ: Kader Toy Factory の火災
ケイシー・キャバノー・グラント
災害の影響: 医学的観点からの教訓
ホセ・ルイス・ゼバロス
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1. 災害種別の定義
2. 25 年間の平均犠牲者数 (タイプ別、地域固有のトリガー別)
3. 25 年間の平均犠牲者数、地域別、非自然的トリガー
4. 25 年間の平均被害者数、自然誘発型別 (1969 ~ 1993 年)
5. 25 年間の平均犠牲者数、非自然的トリガーの種類別 (1969 ~ 1993 年)
6. 1969 年から 1993 年までの自然な引き金: 25 年間にわたる出来事
7. 1969 年から 1993 年までの非自然的トリガー: 25 年間にわたるイベント
8. ナチュラル トリガー: 1994 年における世界の地域別および種類別の数
9. 非自然的トリガー: 1994 年における世界の地域別および種類別の数
10. 産業爆発の例
11. 主な火災の例
12. 主な有毒物質の放出の例
13. ハザードコントロールにおける主要ハザード設備管理の役割
14. ハザード評価の作業方法
15. 重大な危険を伴う設置に関する EC 指令の基準
16. 主要な危険施設の特定に使用される優先化学物質
17. 気象関連の職業上のリスク
18. 放射性半減期を持つ典型的な放射性核種
19. 異なる原子力事故の比較
20. チェルノブイリ後のウクライナ、ベラルーシ、ロシアでの汚染
21. Khyshtym 事故後のストロンチウム 90 の汚染 (Urals 1957)
22. 一般大衆を巻き込んだ放射能源
23. 産業用照射装置の主な事故
24. オークリッジ (米国) 放射線事故登録簿 (世界、1944-88)
25. 世界の電離放射線への職業被ばくのパターン
26. 決定論的効果: 選択された器官の閾値
27. チェルノブイリ事故後の急性被ばく症候群(AIS)患者
28. 高線量外部被曝のがん疫学研究
29. ベラルーシ、ウクライナ、ロシアの子供の甲状腺がん、1981~94年
30. 原子力事故の国際規模
31. 一般集団に対する一般的な保護措置
32. 汚染ゾーンの基準
33. ラテンアメリカとカリブ海地域の主要な災害、1970 年から 93 年
34. XNUMX件の自然災害による損失
35. 三大災害で病院・病床が損壊・全壊
36. 2年のメキシコ地震で倒壊した1985つの病院の犠牲者
37. 1985 年 XNUMX 月のチリ地震で失われた病床数
38. 病院インフラの地震被害の危険因子
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40.電気
チャプターエディター: ドミニク・フォリオ
電気 - 生理学的影響
ドミニク・フォリオ
静電気
クロード・マンギー
予防と基準
レンゾ・コミニ
以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。
1. 感電死率の推定-1988
2. 静電気の基本的な関係 - 方程式のコレクション
3. 選択したポリマーの電子親和力
4. 典型的な可燃性下限
5. 選択された産業オペレーションに関連する特定の料金
6. 静電気放電に敏感な機器の例
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41。 火災
チャプターエディター: ケイシー・C・グラント
基本概念
ドゥーガル・ドライズデール
火災の危険源
タマス・バンキー
防火対策
ピーター・F・ジョンソン
パッシブ防火対策
イングベ・アンダーバーグ
積極的な防火対策
ゲイリー・テイラー
防火のための組織化
S.デリ
以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。
1. 空気中での可燃性の下限と上限
2. 液体燃料と固体燃料の引火点と発火点
3. 着火源
4. 不活性化に必要な各種ガス濃度の比較
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42.熱と寒さ
チャプターエディター: ジャン=ジャック・フォークト
熱環境に対する生理反応
W.ラリーケニー
暑熱ストレスと暑熱労働の影響
ボディル・ニールセン
熱中症
小川徳男
ヒートストレスの予防
サラ・A・ナネリー
熱中仕事の物理的基礎
ジャック・マルシェール
熱ストレスと熱ストレス指数の評価
ケネス・C・パーソンズ
衣服による熱交換
ウーター・A・ローテンス
寒冷環境と冷間作業
イングヴァル・ホルマー、ペル・オラ・グランバーグ、ゴラン・ダルストローム
極端な屋外条件での寒冷ストレスの防止
ジャック・ビッテルとギュスターヴ・サヴォレ
寒冷指数と基準
イングヴァル・ホルマー
以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。
1. 血漿・汗中の電解質濃度
2. 熱ストレス指数と許容暴露時間: 計算
3. 熱ストレス指数値の解釈
4. 熱応力・ひずみ判定基準の参考値
5. 熱ストレスを評価するための心拍数を使用したモデル
6. WBGT参考値
7. 高温環境での作業方法
8. SWreq 指標の計算と評価方法: 方程式
9. ISO 7933 (1989b) で使用される用語の説明
10. XNUMX つの作業段階の WBGT 値
11. ISO 7933を用いた分析評価の基礎データ
12. ISO 7933 を使用した分析評価
13. さまざまな寒い職業環境の気温
14. 代償のない寒冷ストレスとそれに伴う反応の持続時間
15. 軽度および重度の寒冷暴露の予想される影響の表示
16. 体組織温度と人間の身体能力
17. 冷却に対する人間の反応: 低体温症に対する反応の例
18. 寒冷ストレスにさらされた職員の健康に関する推奨事項
19. 寒さにさらされる労働者のためのコンディショニングプログラム
20. 寒冷ストレスの予防と緩和:戦略
21. 特定の要因と設備に関する戦略と対策
22. 寒さに対する一般的な適応メカニズム
23. 水温15℃以下の日数
24. さまざまな寒い職業環境の気温
25. 冷間加工の概略分類
26. 代謝率のレベルの分類
27. 衣類の基礎断熱値の例
28. ハンドウェアの冷却に対する熱抵抗の分類
29. ハンドウェアの接触熱抵抗の分類
30. 風冷指数、露出した肉の温度と凍結時間
31. むき出しの肉に当たる風の冷却力
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43. 労働時間
チャプターエディター: ピーター・ナウト
作業時間帯
ピーター・ナウト
以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。
1. 交替勤務開始からXNUMX病までの時間間隔
2. 交替勤務と心血管疾患の発生率
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44. 室内空気質
チャプターエディター: ザビエル・グアルディーノ・ソラ
室内空気質: はじめに
ザビエル・グアルディーノ・ソラ
室内化学汚染物質の性質と発生源
デリック・クランプ
ラドン
マリア・ホセ・ベレンゲル
タバコの煙
ディートリッヒ・ホフマンとエルンスト・L・ウィンダー
喫煙規制
ザビエル・グアルディーノ・ソラ
化学汚染物質の測定と評価
M. グラシア ロセル ファラス
生物学的汚染
ブライアン・フラニガン
規制、勧告、ガイドライン、基準
マリア・ホセ・ベレンゲル
以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。
1. 室内有機汚染物質の分類
2. さまざまな物質からのホルムアルデヒド放出
3. 合計揮発性有機化合物の濃縮物、壁/床材
4. 消費者製品およびその他の揮発性有機化合物のソース
5. イギリスの都市部における主な種類と濃度
6. 窒素酸化物と一酸化炭素のフィールド測定
7. たばこの副流煙に含まれる有毒物質および腫瘍原性物質
8. たばこの煙からの有毒物質および腫瘍原性物質
9. 非喫煙者の尿中コチニン
10. サンプル採取方法
11. 室内空気中のガスの検出方法
12. 化学汚染物質の分析に使用される方法
13. 一部のガスの検出下限
14. 鼻炎や喘息の原因となる真菌の種類
15. 微生物と外因性アレルギー性肺胞炎
16. 非工業用室内空気および粉塵中の微生物
17. 米国環境保護庁が定めた空気質の基準
18. 非がんおよび非臭気に関する WHO ガイドライン
19. 感覚的影響または不快感に基づくWHOガイドライン値
20. XNUMX機関のラドン基準値
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45. 室内環境制御
チャプターエディター: フアン・グアッシュ・ファラス
室内環境の制御:一般原則
A.エルナンデス・カジェハ
室内空気:制御と清掃の方法
E. アダン リエバナと A. エルナンデス カジェハ
一般換気と希釈換気の目的と原則
エミリオ・カステホン
非工業用建物の換気基準
A.エルナンデス・カジェハ
暖房および空調システム
F.ラモス・ペレスとJ.グアッシュ・ファラス
室内空気: イオン化
E. Adán Liébana と J. Guasch Farrás
以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。
1. 最も一般的な室内汚染物質とその発生源
2. 基本要件-希釈換気システム
3. 防除対策とその効果
4. 作業環境と効果の調整
5. フィルターの有効性 (ASHRAE 規格 52-76)
6. 夾雑物の吸収剤として使用される試薬
7. 室内空気の質のレベル
8. 建物の居住者による汚染
9. 各建物の稼働率
10. 建物による汚染
11. 外気の質レベル
12. 環境要因の基準案
13. 熱的快適温度 (Fanger に基づく)
14. イオンの特徴
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46。 点灯
チャプターエディター: フアン・グアッシュ・ファラス
ランプと照明の種類
リチャード・フォースター
ビジュアルに必要な条件
フェルナンド・ラモス・ペレスとアナ・エルナンデス・カジェハ
一般的な照明条件
N・アラン・スミス
以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。
1. 一部1,500mm蛍光管ランプの出力・ワット数を向上
2. 代表的なランプ効率
3. 一部のランプ タイプの国際ランプ コーディング システム (ILCOS)
4. 白熱灯の一般的な色と形、ILCOS コード
5. 高圧ナトリウムランプの種類
6. 色のコントラスト
7. さまざまな色と素材の反射率
8. 場所/タスクの維持照度の推奨レベル
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47。 ノイズ
チャプターエディター: アリス・H・スーター
ノイズの性質と影響
アリス・H・スーター
騒音測定と暴露評価
Eduard I. Denisov とドイツ語 A. Suvorov
エンジニアリングノイズコントロール
デニス・P・ドリスコル
聴覚保護プログラム
ラリー・H・ロイスターとジュリア・ドズウェル・ロイスター
基準と規制
アリス・H・スーター
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48.放射線:電離
章の編集者: Robert N. Cherry, Jr.
概要
ロバート・N・チェリー・ジュニア
放射線生物学と生物学的影響
アーサー・C・アプトン
電離放射線の発生源
ロバート・N・チェリー・ジュニア
放射線安全のための職場設計
ゴードン・M・ロッデ
放射線の安全性
ロバート・N・チェリー・ジュニア
放射線事故の計画と管理
シドニー・W・ポーター・ジュニア
49. 放射線、非電離
チャプターエディター: ベングト・ナイフ
電界および磁界と健康転帰
ベングト・ナイフ
電磁スペクトル: 基本的な物理的特性
シェル・ハンソン マイルド
紫外線
デビッド・H・スライニー
赤外線放射
R.マテス
光と赤外線
デビッド・H・スライニー
レーザー
デビッド・H・スライニー
高周波電磁界とマイクロ波
シェル・ハンソン マイルド
VLF および ELF 電界および磁界
マイケル・H・レパコリ
静電界および静磁界
マルティーノ・グランドルフォ
以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。
1. IR のソースとエクスポージャー
2. 網膜熱ハザード機能
3. 一般的なレーザーの暴露限界
4. >0 ~ 30 kHz の範囲を使用する機器のアプリケーション
5. 磁場への職業暴露源
6. 人体を流れる電流の影響
7. さまざまな電流密度範囲の生物学的影響
8. 職業暴露限界 - 電界/磁界
9. 静電界にさらされた動物に関する研究
10. 主な技術と大きな静磁場
11. 静磁場に関する ICNIRP の推奨事項
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50.振動
チャプターエディター: マイケル・J・グリフィン
振動
マイケル・J・グリフィン
全身振動
ヘルムート・ザイデルとマイケル・J・グリフィン
手で伝わる振動
マッシモ・ボヴェンツィ
乗り物酔い
アラン・J・ベンソン
以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。
1. 全身振動による悪影響のある活動
2. 全身振動防止対策
3. 手で伝わる振動暴露
4. ステージ、ストックホルム ワークショップ スケール、手腕振動症候群
5. レイノー現象と手腕振動症候群
6. 手伝わる振動の限界値
7. 欧州連合理事会指令: 手で伝わる振動 (1994)
8. 指を白くするための振動の大きさ
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51.暴力
チャプターエディター: レオン・J・ウォーショー
職場での暴力
レオン・J・ウォーショー
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1. 1980 年から 1989 年までの米国の職場での職業上の殺人発生率が最も高い
2. 職業殺人の最高率 米国の職業、1980~1989 年
3. 職場殺人の危険因子
4. 職場での暴力を防止するためのプログラムのガイド
52. ビジュアルディスプレイユニット
チャプターエディター: ダイアン・ベルトレット
概要
ダイアン・ベルトレット
ビジュアル ディスプレイ ワークステーションの特徴
アフメット・チャキル
眼と視覚の問題
ポール・レイとジャン・ジャック・メイヤー
生殖障害 - 実験データ
ウルフ・ベルクヴィスト
生殖への影響 - ヒトの証拠
クレア・インファンテ・リヴァール
筋骨格系疾患
ガブリエレ・バマー
皮膚の問題
マッツ・ベルクとストゥーレ・リデン
VDU作業の心理社会的側面
マイケル・J・スミスとパスカル・キャラヨン
人間の人間工学的側面 - コンピュータインタラクション
ジャン=マルク・ロベール
人間工学基準
トム・FM・スチュワート
以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。
1. さまざまな地域のコンピューターの分布
2. 機器の要素の頻度と重要性
3. 眼症状の有病率
4. ラットまたはマウスを用いた奇形学的研究
5. ラットまたはマウスを用いた奇形学的研究
6. 有害な妊娠転帰の要因としての VDU の使用
7. 筋骨格系の問題の原因を研究するための分析
8. 筋骨格系の問題を引き起こすと考えられる要因
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一般に、厚さの間には平方根の関係があります。 d 静的空気層と空気速度の v. 正確な関数は表面のサイズと形状によって異なりますが、人体の場合、次の近似値が役立ちます。
静止空気は導電性を持つ絶縁層として機能します (材料の形状に関係なく、材料定数) .026 W/mK で、熱伝達係数があります。 h (単位 ) (材料のスラブの導電特性):
(カースレイク 1972)。
放射熱流 () XNUMX つの表面間の温度差は、おおよそその温度差に比例します。
コラボレー T は XNUMX つのサーフェスの平均絶対温度 (ケルビン単位) です。 は吸収係数、 はステファン・ボルツマン定数 ( )。 放射線交換の量は、遮断層の数に反比例します (n):
衣類の断熱材 () は次の式で定義されます。
コラボレー は本質的な絶縁であり、 (隣接する)空気断熱材であり、 は総断熱、 は平均皮膚温度、 は衣服の外表面の平均温度であり、 は気温、 皮膚面積の単位あたりの乾燥熱流 (対流および放射熱) であり、 は衣類面積係数です。 この係数は古い研究では過小評価されてきましたが、最近の研究では次の式に収束しています。
しばしば I 単位で表します CLO; XNUMXクロが等しい .
マッカロー等。 (1985) 生地の厚さ (、mm) および覆われた身体面積のパーセンテージ () 決定要因として。 単一の衣料品の断熱のための彼らの式()は:
蒸発抵抗 R (s/m の単位) は次のように定義できます。
(または時々 で )
生地層の場合、空気当量 () 生地と同じ拡散抵抗を提供する空気の厚さです。 関連する蒸気 と潜熱 () フローは次のとおりです。
コラボレー D は拡散係数 (), C 蒸気濃度 ()と 蒸発熱 (2430 J/g)。
(Lotens 1993 より)。 に関係している R で:
ここで、
D は空気中の水蒸気の拡散係数、 .
交替勤務は、通常の昼間の勤務時間外に、恒久的または頻繁にスケジュールされた勤務です。 交替勤務には、たとえば、夜間の常勤、夜間の常勤、または勤務時間に割り当てパターンが変化するものがあります。 それぞれのタイプの交替制には長所と短所があり、それぞれが福利、健康、社会生活、および仕事のパフォーマンスに異なる影響を与えます。
従来のゆっくり回転するシフト制では、シフトは毎週変わります。 つまり、8 週間の夜勤に続いて 12 週間の夜勤、その後 1990 週間の朝勤です。 急速に交代するシフト制では、各シフトに連続して XNUMX 日、XNUMX 日、または最大 XNUMX 日しか費やされません。 米国のような一部の国では、XNUMX 時間以上、特に XNUMX 時間のシフトが人気を集めています (Rosa et al. XNUMX)。
人間は基本的に昼行的に進化してきました。 つまり、体は主に昼間の仕事のパフォーマンスと夜間のレクリエーションと休息のために「プログラム」されています. 内部メカニズム (体内時計または生物時計と呼ばれることもあります) は、24 時間環境に適合するように身体の生理学と生化学を制御します。 これらのサイクルは呼ばれます 概日リズム. 生物学的に通常とは異なる時間帯に起きて仕事をしなければならないこと、および日中に睡眠をとらなければならないことによって引き起こされる生理機能の概日変動の混乱は、交替勤務に伴う主要なストレスの XNUMX つです。
概日システムの乱れが長期的には有害な影響をもたらす可能性があるという広範な仮定にもかかわらず、実際の因果関係を確立することは困難でした. この絶対的な証拠の欠如にもかかわらず、概日リズムの長期的な乱れを最小限に抑える職場でシフトシステムを採用することが賢明であることは広く受け入れられています.
職場要因の複合効果
一部の交替制労働者は、毒性物質などの他の職場の危険にさらされたり、精神的負荷や身体的要求の高い仕事にさらされたりします. しかし、交替勤務と好ましくない労働条件、組織条件、環境条件の組み合わせによって引き起こされる問題に取り組んだ研究はごくわずかであり、交替勤務の悪影響は、概日リズムと生活条件の間の位相差だけでなく、交替勤務と組み合わされる可能性のある不利な否定的な労働条件。
騒音、不利な気象条件、不利な照明条件、振動、およびこれらの組み合わせなどのさまざまな職場の危険は、XNUMX 交替制や日勤よりも XNUMX 交替制、不規則制、夜勤制の方が頻繁に発生することがあります。 .
介在変数
Härmä (1993) によると、交替勤務に対する許容度は人によって大きく異なり、これは多くの介在変数の影響によって説明される可能性があります。 交替制労働者の負担を変える可能性のある個人差には、図 1 に示すように、概日周期の位相と振幅、年齢、性別、妊娠、体力と睡眠習慣の柔軟性、および眠気を克服する能力の違いがあります。
図 1. 交替勤務者のストレスと負担のモデル。
一部の著者は、概日リズムのより大きな振幅とより少ない医学的苦情との間の相関関係を発見しましたが (Andlauer et al. 1979; Reinberg et al. 1988; Costa et al. 1989; Knauth and Härmä 1992)、他の著者は、それが予測しないことを発見しました。交替勤務への適応 (Costa et al. 1989; Minors and Waterhouse 1981) は、1987 年間勤務した後でも (Vidacek et al. XNUMX)。
サーカディアン フェーズに関連するパーソナリティには、「朝型」/「夕方型」と内向型/外向型の 1985 つの主要な側面があるようです (Kerkhof 1976)。 朝型/夜型は、アンケート (Horne and Östberg 1979; Folkard et al. 1980; Torsval and Åkerstedt 1981; Moog 1978) または体温の測定 (Breithaupt et al. 1976) によって評価できます。 朝型の「ヒバリ」は概日体温の位相が進んでおり、平均よりも早く就寝し、早く起床するのに対し、夜型の「フクロウ」は概日体温の位相が遅れて就寝・起床します。後で。 「ひばり」であることは、朝のシフトにとって有利であり、「フクロウ」であることは、夜のシフトにとって有利であるように思われます。 しかし、何人かの著者は、交替勤務を断念した人々の不均衡なほど多くが朝型であったと報告している (Åkerstedt and Fröberg 1979; Hauke et al. 1979; Torsvall and Åkerstedt 1989)。 朝型と交替勤務に対する耐性の低下との関係は、Bohle と Tilley (1987) および Vidacek らによって発見されました。 (1989)。 しかし、他の研究者は反対の結果を発見しており (Costa et al. 5)、ほとんどの研究は極端な「ヒバリ」と「フクロウ」のみを対象としており、それぞれが人口のわずか XNUMX% を占めることに注意する必要があります。
多くのアンケート調査では、交替制勤務の健康への悪影響が増加するにつれて発見されています。 年齢平均年齢は 40 歳から 50 歳である (Foret et al. 1981; Koller 1983; Åkerstedt and Torsvall 1981)。 年齢が上がるにつれて、日中の睡眠は次第に難しくなります (Åkerstedt and Torsvall 1981)。 若年者と比較して、中年の交替制労働者の交替制勤務への概日適応が遅いという兆候もいくつかある (Härmä et al. 1990; Matsumoto and Morita 1987)。
性別 & 妊娠 しばしば議論されてきたが、縦断的研究ではまだ十分に調査されていない1987つの介在する変数です。 文献のレビューに基づいて、Rutenfranz 等。 (XNUMX) 夜勤に関連して、男性と女性の概日リズムは、仕事と睡眠のフェーズシフトに同じように反応すると結論付けています。 ただし、月経周期と、育児や家事の追加負担という XNUMX つの側面を考慮する必要があります。
一部の著者は、日勤の女性と比較して、交替勤務の女性のグループでより頻繁な月経の問題を発見しましたが (Tasto et al. 1978; Uehata and Sasakawa 1982)、これらのシフトと日勤のグループの比較可能性には疑問がありました。 ポコルスキー等。 (1990) 月経周期の XNUMX つの段階 (前月経、月経、後月経) における女性の XNUMX 交代制労働者の不快感の認識を研究しました。 フェーズに関連する違いは、朝、夕方、夜のシフト間の違いよりも顕著でした。
自宅での育児は、女性の交替制看護師の睡眠時間と余暇時間を短縮しました。 Estryn-Behar は、恒久的な夜勤の女性 120 人に質問したところ、夜勤後の平均睡眠時間は、子供のいない女性で 6 時間 31 分、年長の子供を持つ女性で 5 時間 30 分、非常に重い子供を持つ女性で 4 時間 55 分であることがわかりました。幼児 (Estryn-Behar et al. 1978)。 それにもかかわらず、女性警察官の研究では、子供がいる女性は、子供がいない女性よりも交替制勤務に好意的であることがわかりました (Beermann et al. 1990)。
体力 Härmä らによる研究では、交替勤務に対する耐性が高まる要因のように思われました。 (1988a、b)。 マッチド ペア デザインのフォローアップ研究では、XNUMX か月のプログラムで定期的に運動した参加者のグループは、特に夜勤時に、全身疲労が大幅に減少し、筋骨格症状が減少し、睡眠の長さで。
「睡眠習慣の柔軟性」 & 「眠気を克服する力」、Folkardらによって開発されたアンケートによって評価された. (1979; 1982) いくつかの研究では、交替勤務へのより良い耐性に関連していた (Wynne et al. 1986; Costa et al. 1989; Vidacek et al. 1987)。 しかし、他の研究では、この関係は確認されていません (例えば、Bohle and Tilley 1989)。
交替勤務の許容度にとって重要なその他の介在変数は、「夜勤へのこだわり人々が自分の人生をスケジュールする方法として (Folkard et al. 1979; Minors and Waterhouse 1981) または 対処スタイル (Olsson et al. 1987; Olsson and Kandolin 1990)。
個々の特徴はもちろん、 状況要因 交替勤務者によって報告された問題の範囲を説明する上で重要であると思われる. キュッパー等。 (1980) と Knauth (1983) は、日中に眠ろうとし、しばしばまたは常に騒音に邪魔される交替制労働者は、睡眠が妨げられない、またはめったに妨げられない交替制労働者よりも、神経質および胃腸症状についてより頻繁に不平を言うことを発見しました。
交替勤務の健康への影響
交替勤務者の健康上の不満のほとんどは、夜勤後の日中の睡眠の質に関連している可能性があり、程度は低いですが、朝のシフト前の睡眠に関連している可能性があります. 概日リズムは通常、身体が日中のパフォーマンスと夜間の睡眠のためにプログラムされるように機能するため、夜勤の後、身体は一般的に、睡眠に完全に適応していません. 他の要因が介入することもあります。 日光は睡眠を妨げることがあります。 一般に、日中の騒音は夜間よりも大きくなります。 ほとんどの夜間労働者は、子供や交通の騒音について不満を漏らしています。 夜勤者の中には、家族と一緒に食事をするために昼間の睡眠を中断する人もいれば、家事や育児の責任のために睡眠を減らす人もいます。 交替制労働者を対象としたある研究では、夜間の睡眠時間が 6 時間に短縮されたことがわかりました (Knauth 1983)。 睡眠の必要性には大きな個人差がありますが、多くの人間にとって 6 日 1974 時間以下の睡眠では不十分です (Williams et al. 1990)。 特に、多くの連続した夜勤の後では、睡眠不足の蓄積が予想されなければならず、社会生活と生産性の両方に付随する影響があり (Naitoh et al. 1983)、事故率が増加する可能性があります。 いくつかの脳波研究では、日中の睡眠の質も低いことが示されています (Knauth XNUMX)。
睡眠不足は、XNUMX 週間の夜勤と XNUMX 週間の朝勤の両方で発生する可能性があります。 XNUMX 週間の朝のシフトの後の週末の長時間の睡眠時間は、睡眠の必要性が高まっていることを示しているようです。
Hak と Kampmann (1981) は、電車の運転手の睡眠と疲労を研究しました。 朝勤の開始が早ければ早いほど、前夜勤の睡眠時間が短くなり、朝勤の運転士の疲労が大きくなった。 朝のシフトの早い開始に関連する睡眠の減少は、Moors (1990) と Folkard および Barton (1993) の研究でも確認されています。 そのような調査結果は、家族が早寝早起きしないようにという社会的圧力によって、または体内時計によって部分的に説明される可能性があります。これは、Lavie (1986) によると、睡眠の「禁止ゾーン」を引き起こし、その間、睡眠傾向が大幅に低下します。 . 後者の説明は、交替勤務者が翌朝のシフトの開始が早いために早く就寝したとしても、眠りにつくのが難しいと感じる可能性があることを意味します。
胃腸障害. 夜勤は食事の順番やタイミングの変化につながります。 夜になると、胃は典型的な昼間の食事の組成と量に対応できなくなります。 したがって、ルテンフランツらのように、夜勤労働者は、日勤労働者や夜勤をしていない交替勤務者よりも食欲不振に苦しむことが多いことは理解できます。 ( 1981 ) 文献のレビューから結論を下しました。
長期的には、不規則な食物摂取は胃腸の不調や障害につながる可能性があります. しかし、複雑な胃腸症状の原因は確かに多岐にわたります。 Costa (1996) の研究などの既存の研究の分析は、方法論の違いにより困難です。 ほとんどの結果は横断研究、つまり現在交替勤務に従事している労働者に基づいています。 したがって、個人が問題や病気のために交替勤務を辞めた場合、多かれ少なかれ自己選択された集団が残されます (「健康な労働者」効果)。 したがって、交替制労働者のグループの健康状態は、日雇い労働者のグループよりも良好である可能性があります。これは、単に、健康状態が悪いか、社会的問題を抱えている交替制労働者が日雇いの仕事に変わり、残っている交替制労働者がよりうまく対処できる可能性があるためです。
ほぼ独占的に遡及的であった縦断的研究では、自己選択とフォローアップの喪失の問題はよく知られています. たとえば、Leuliet (1963) の研究のサンプルでは、12 年間の研究期間中に研究集団のサイズがほぼ半分になりました。 横断的研究と同様に、最も深刻な影響を示すのは、医学的問題のためにシフト外で日勤に転向した元交替勤務者であることが多い. Thiis-Evensen (1958) は、消化性潰瘍が日雇い労働者の 1964 倍の頻度で元交替勤務労働者に見られることを発見しました。 Aanonsen (1980) およびAngersbach等。 ( XNUMX ) 元定期交替勤務者の間で消化性潰瘍の症例がそれぞれ XNUMX 倍と XNUMX 倍多く観察され、交替勤務パターンからの移動後に胃腸疾患が大幅に減少しました。
コスタ等。 (1981) 交替勤務の開始から病気が診断されるまでの時間間隔を計算しました (表 1)。 異なる労働時間の取り決めを持つグループを比較すると、Costa et al。 恒久的な夜勤労働者における胃十二指腸炎の出現の最短平均間隔 (4.7 年) を発見しました。 夜勤のあるグループ(すなわち、5 交代制の労働者と常勤の夜勤者)では、約 1996 年の間隔で消化性潰瘍が発生した。 Costa (1) はその総説で、「交替制勤務が胃腸障害および疾患、特に消化性潰瘍の危険因子であると考える十分な証拠がある」と結論付けています (表 XNUMX)。
表 1. 交替制勤務の開始から XNUMX つの病気が診断されるまでの時間間隔 (年単位の平均および標準偏差)。
仕事の予定 |
胃十二指腸炎 |
消化性潰瘍 |
神経障害 |
日勤 |
12.6±10.9 |
12.2±9.9 |
9.7±6.8 |
XNUMXシフト |
7.8±6.6 |
14.4±8.2 |
9.0±7.5 |
XNUMXシフト |
7.4±6.5 |
5.0±3.9 |
6.8±5.2 |
夜間の仕事 |
4.7±4.3 |
5.6±2.8 |
3.6±3.3 |
出典:コスタ他1981年
心血管障害. Kristensen (1989) は、表 2 に示すように、交替制労働者における心血管障害の発生率に関する関連研究を、方法論的および分析的要因について分析しました。交替勤務から。 ウォーターハウス等。 (1978) 一般に受け入れられていた (Harrington 1992).
表 2 交替勤務と心血管疾患の発生率との関係
参照 |
発行年 |
まとめ |
方法論のコメント/評価 |
Thiis-Evenson (1949); あーのんせん (1964) |
1949-1964 |
0 |
2 |
テイラーとポコック (1972) |
1972 |
0 |
? コントロールの正しい選択 |
ルテンフランツら。 (1977); カーペンティア等。 (1977) |
1977 |
0、レビュー記事 |
|
アンガースバッハ等。 (1980); |
1980-1983 |
+、特にドロップアウト。 |
2-3 |
Michel-Brian 等。 (1981) |
1981 |
+、退職者で |
1 |
アルフレッドソン等。 (1982; 1983; 1985); |
1982-1986 |
+、男性と女性。 |
3-4 |
Åkerstedt等。 (1984) |
1984-1986 |
+、レビュー記事 |
|
オルトゴマー (1985) |
1985 |
+、レビュー記事 |
|
アンデルセン (1985) |
1985 |
+、交替勤務を伴う職業 |
|
フレーゼとセマー (1986) |
1986 |
+、ドロップアウト |
出典:ウォーターハウス他1992 年。Kristensen 1989 に基づく。Kristensen が使用した結論の評価: +、発生率の増加。 0、違いなし。
方法論の評価、最低品質から最高品質の方法論までの 1 ~ 4。
神経学的障害. しかし、Waterhouse (1992) によると、交替制労働者の神経学的障害の研究では症状と障害の標準化が欠けているが (Waterhouse et al. 1996; Costa 1992)、日勤の同僚よりも交替勤務者の方が、不安や抑うつの要素を含む倦怠感を感じます。」 Costa (1996) も同様であるが、より慎重な結論に達しています。
死亡率. 交替制労働者の死亡率に関する非常に慎重な疫学的研究は 1972 つしかありません。 Taylor と Pocock (13) は、8,000 人以上のサンプルを対象に、交替制労働者と日雇労働者の 118.9 年間の死亡率を比較しました。 現在の交替勤務者と日雇い労働者の間で率に差はありませんでした。 しかし、元交替制労働者の標準化された死亡率は 101.5 であったのに対し、現在の交替制労働者の 1978 と比較して、「不適合な男性の選別を意味する可能性がある」(Harrington XNUMX)。
交替勤務者の社会問題
交替勤務は、家族生活、施設生活への参加、および社会的接触に悪影響を与える可能性があります。 存在する可能性のある問題の程度は、交替制の種類、性別、年齢、婚姻状況、交替制労働者の家族構成、および特定の地域で交替制がどの程度一般的であるかなど、多くの要因に依存します。
夜勤の 1965 週間の間、交替勤務者と学齢期の子供、または朝勤または日勤で働く可能性のあるパートナーとの定期的な接触は劇的に減少します。 これは、いわゆる常設の午後シフトで働く交替制労働者にとって重要な問題です (Mott et al. 1965)。 従来の非連続的な 1981 シフト制では、1981 週間の朝のシフトと夜のシフトが交互に行われるため、1981 週間ごとに連絡先が乱れます。 従来の週替わりの XNUMX シフト制では、XNUMX 週ごとに夜間シフトが行われます。 交代制のシフト制では、XNUMX 週間を通して家族内の連絡が途絶えることはありません。 研究者は矛盾する結果を得ています。 モット等。 Maasen (XNUMX) はこれを観察していませんでしたが、Maasen (XNUMX) は、多くの連続した夜勤または夜勤が交替制労働者の夫婦の幸福を損なう可能性があることを発見しました。 交替勤務は、特に両親が交替勤務の場合、子供の学校の成績に悪影響を及ぼす可能性があります (Maasen XNUMX; Diekmann et al. XNUMX)。
週のさまざまな時間帯の自由時間の主観的価値に関する研究では、週末は平日よりも高く評価され、夜は日中のオフ時間よりも高く評価されることが示されました (Wedderburn 1981; Hornberger and Knauth 1993)。 Bunnage (1965) が概説したように、友人、親戚、クラブ、政党、教会などとの接触は、主に週末の仕事、夜勤、夜勤によって損なわれます (Mott et al. 1981)。 ウォーカー (1985); コリガンとローザ (1990)。
ガーデニング、ウォーキング、釣り、または「自分でやる」プロジェクトは比較的柔軟な活動であり、いつでも可能であり、夕方または週末。
いくつかの研究は交替制労働者の配偶者の負担を扱っている (Banks 1956; Ulich 1957; Downie 1963; Sergean 1971)。配偶者は交替制の交替制に合わせるためにライフスタイル (食事時間など) を変えなければならない. 騒がしい家事は後回しにし、夜勤が終わって交代勤務者が寝ている間は子供を静かにさせなければならないかもしれません。 さらに、彼らは夕方、夜、週末のシフト中は一人で、いらいらする配偶者に対処しなければなりません。 週次から迅速に回転する連続シフト システムに変更した後、シフト労働者の配偶者の 87% が新しいシフト システムに賛成票を投じました。 彼らは、古い交替制では配偶者は夜勤が終わると非常に疲れており、回復するのに数日を要し、一緒に余暇活動をする気分ではなかったと主張しました。 しかし、夜勤が XNUMX ~ XNUMX 回連続するだけの新しい交替制では、労働者の疲労が軽減され、より多くの共同余暇活動を楽しむことができました。
交替勤務の女性は、家事の責任が夫婦間で平等に分担されていないため、家事や睡眠に関してより多くの問題を抱えている可能性があります。 それにもかかわらず、何人かの常勤の夜間看護師は、家庭内の理由で夜間に働くことを特に選択しています (Barton et al. 1993)。 しかし、Walker (1985) がレビューで結論づけているように、「母親の固定夜勤が育児の責任と両立すると言うのは、『コスト』を無視することです」。 睡眠不足による絶え間ない疲労が代償かもしれません。
ワーカーのパフォーマンス
交替勤務が労働者の健康に及ぼす影響に加えて、労働者のパフォーマンスにも影響が及ぶ可能性があります。 Harrington (1978) のパフォーマンスに関する一般化された結論は、生産性と事故を考慮することによって得られました。 それらは今でも有効であり、ウォーターハウスらによって再定式化されています。 (1992):
個人間の違いは、多くの場合、パフォーマンスの最大の変数でした.
朝、昼、夜のシフトで生産性と事故を比較する際の問題の 1976 つは方法論です。 一般に、夜間と昼間の労働、環境、および組織の条件は、完全に比較できるわけではありません (Colquhoun 1982; Carter and Corlett 1992; Waterhouse et al. 24)。 したがって、すべての変数を制御することは困難です。 1983 の研究のレビューで、昼間の事故の頻度が高い研究とほぼ同じ数の研究が夜間の事故の頻度が高いことは驚くべきことではありません (Knauth 24)。 いくつかの研究では、日中と夜間の仕事量は同等であり、測定値は 1949 時間すべて利用可能でした。 これらの研究のほとんどで、著者は夜勤のパフォーマンスが低下していることを発見しました (例: Browne 1955; Bjerner et al. 1974; Hildebrandt et al. 1977; Harris 1981; Hamelin 1990)。 しかし、Monk (XNUMX) が結論付けているように、概日効果は、労働者がプレッシャーを受けている場合にのみ「現れる」可能性があります。 プレッシャーがなければ、労働者は日勤と夜勤のパフォーマンスを同一視できるかもしれません。
シフトシステムの設計
シフト システムの設計に関する最も重要な推奨事項は、図 2 にまとめられています。
図 2. シフト システムの設計に関する推奨事項。
常夜勤
夜勤は、生理学的調整、睡眠、および健康状態の面で、すべてのシフトの中で最も破壊的です。 ほとんどの交替制労働者の概日生理リズムは、夜勤に完全に適応するのに 1991 週間以上かかる場合があります。 部分的な調整は、夜勤の休みの後に失われます。 したがって、常勤の夜勤者の体内リズムは常に乱れた状態にあります。 ある調査 (Alfredsson et al. 2) では、常勤の夜間警備員は、全国の労働人口サンプルよりも睡眠障害と疲労の発生率が 3 ~ XNUMX 倍高かった.
一部の著者は、交替勤務に対する従業員の許容度と、労働者が順応するのを助けるための特定の外的刺激とを一致させるためのさまざまな方法を提案しています。 ヒルデブラントらによると。 (1987) 後期段階のポジションを持つ人 (夜型) は、夜の仕事に適応することができます. Moog (1988) は、非常に長時間の夜勤、つまり 10 泊をはるかに超える夜勤で働くべきであると仮定しました。 夜間労働への適応から利益を得るために、Folkard (1990) は、夜間に恒久的に働くことに加えて、夜間も活動を続け、日中は、そうでない場合でも睡眠を続ける「夜行性の亜社会」の創設を提案した。職場で。 長期的には夜間のパフォーマンスが向上する可能性がありますが (Wilkinson 1992)、そのような提案は睡眠不足の蓄積と社会的孤立を引き起こし、ほとんどの人にとって受け入れられないようです (Smith and Folkard 1993)。
概日リズムの再同調に対する明るい光の影響を扱う研究の数が増えています (いくつかの例は、Wever et al. 1983; 夜勤と交替勤務に関する第 1990 回国際シンポジウムでの特別セッション; Costa et al. 1990a; Rosa et al. 1990; Czeisler et al. 1990)。 しかし、Eastman 氏によると、「交替勤務者が概日リズムをシフトし、睡眠を改善し、疲労を軽減する能力、および社会的実現可能性の観点から、最適な軽作業 - 睡眠スケジュールを決定するには多くの作業が必要です」 (XNUMX)。
他の交替制と比較して、固定夜勤は、ライフスタイルをこのスケジュールに適応させなければならない家族、性的関係、および労働者が家族の役割を果たす能力に、より悪影響を及ぼします (Stein 1963; Mott et al. 1965; Tasto et al. . 1978; Gadbois 1981)。 しかし、恒久的な夜勤に関するいくつかの研究では、看護師は交替看護師や日勤看護師よりも苦情が少ないと報告されています (Verhaegen et al. 1987; Barton et al. 1993)。 バートン等。 これらの結果について考えられる説明の 1981 つは、昼の仕事か夜の仕事かを選択する自由が、その後の問題を経験する程度に大きく影響する可能性があるということであると提案しています。 しかし、これが「自由」を表しているという考えには疑問があります。多くの女性看護師が常勤の夜勤を好むのは、これが家事の責任と家の外での雇用をより適切に調整する唯一の方法だからです (Gadbois XNUMX)。
常勤の夜勤にもいくつかの利点があります。 夜勤者は、夜間の独立感が増し、監督が少なくなると報告している (Brown 1990; Hoff and Ebbing 1991)。 さらに、夜勤のスタッフは仕事のレリーフが得られにくいため、明らかに「チームスピリット」が強くなっています(エスプリドコープス)が発達します。 しかし、ほとんどの場合、夜勤手当により収入が増加するため、夜勤が選択されます (Hoff and Ebbing 1991)。
恒久的な夜勤の長期的な健康への影響と、最適な明るい光の中での仕事と睡眠のスケジュールについては十分な知識がありませんが、夜勤は生理的調整、睡眠、健康の面ですべてのシフトの中で最も破壊的であることが知られています。であり、さらなる調査結果が得られるまでは、当面の間、常勤の夜勤は大部分の交替制労働者にはお勧めできないと仮定します.
素早く回転するシフト システムとゆっくり回転するシフト システム
毎週のシフトローテーションと比較して、より迅速にローテーションするスケジュールの方が有利です。 速い回転は、概日リズムを昼間の向きに保ち、昼と夜のさまざまな向きへの部分的な調整から絶え間ない混乱の状態にはなりません. 連続した夜勤は、睡眠不足の蓄積、つまり慢性的な睡眠不足を引き起こす可能性があります (Tepas and Mahan 1989; Folkard et al. 1990)。 長期的には、これは長期的な生物学的「コスト」または医学的障害にさえつながる可能性があります. しかし、永続的でゆっくりと速く回転するシフトシステムの影響を比較する、十分に管理された疫学的研究は利用できません。 ほとんどの発表された研究では、年齢構成、仕事の内容、自己選択の程度に関してグループを比較することはできません (Tasto et al. 1978; Costa et al. 1981 など)。夜勤を組み合わせて単一のカテゴリーを形成した (Jamal and Jamal 1982)。 いくつかの縦断的なフィールド研究では、毎週からより速い回転シフト システムへの変更の影響が調査されています (Williamson と Sanderson 1986; Knauth と Kiesswetter 1987; Knauth と Schönfelder 1990; Hornberger と Knauth 1995; Knauth 1996)。 調査した 27 の交替制労働者グループすべてにおいて、交替制労働者の過半数が、試用期間の後、より迅速な回転シフトに賛成票を投じました。 要約すると、ゆっくりと回転するシフト システムよりも、速く回転するシフト システムの方が適しています。 しかし、Åkerstedt (1988) はこれに同意しません。なぜなら、最大の眠気は通常、最初の夜勤で起きているため、事前の覚醒が長引いているからです。 彼はスローローテーションをお勧めします。
迅速に交代するシフト制を支持するもう 1990 つの理由は、交替制労働者には毎週自由な夜があるため、週ごとに交代するシフト制よりも友人や同僚とより定期的に連絡を取ることができるということです。 仕事と余暇の周期的な要素の分析に基づいて、Hedden 等。 (XNUMX) 仕事生活と社会生活をより短いがより頻繁に同調させるローテーションは、より長く、しかし頻度の低い同調をもたらすローテーションよりも減損が少ないと結論付けている.
シフトの期間
長時間労働の影響については多くの矛盾する結果があり、したがって長時間労働に対する一般的な推奨はできない (Kelly and Schneider 1982; Tepas 1985)。 9 時間から 12 時間の長時間労働は、次の場合にのみ考慮する必要があります (Knauth and Rutenfranz 1982; Wallace 1989; Tsaneva et al. 1990; Ong and Kogi 1990)。
生理学的要件を考慮に入れる必要があります。 Bonjer (1971) によると、8 時間シフト中の許容可能な酸素消費量は、最大酸素消費量の約 30% 以下である必要があります。 12 時間のシフト中は、最大酸素消費量の約 23% 以下になるはずです。 酸素消費量は仕事の身体的要求に応じて増加するため、12 時間シフトは身体的に軽い作業にのみ許容されるように思われます。 ただし、この場合でも、仕事による精神的または感情的なストレスが高すぎる場合は、長時間労働はお勧めできません。 長時間労働を導入する前に、特定の職場でのストレスと負担を専門家が正確に評価する必要があります。
12 時間シフト、特に 12 時間夜勤の潜在的な欠点の 12 つは、疲労の増加です。 したがって、シフト システムは、疲労の蓄積を最小限に抑えるように設計する必要があります。つまり、連続して 1991 時間のシフトが多くあってはならず、日勤の開始が早すぎないようにする必要があります。 コラー等。 (12) は、1975 回の夜勤または最大 1990 回の夜勤を推奨しています。 この推奨事項は、9 時間の夜勤が 1990 回の交替制での研究の良好な結果によって裏付けられています (Nachreiner et al. 0630; Nedeltcheva et al. 0730)。 ベルギーの研究では、シフトの長さは朝の 0500 時間早く開始することで 0600 時間に延長されました (Moors 5)。 日勤は XNUMX:XNUMX ではなく XNUMX:XNUMX に始まり、XNUMX 交替制の朝のシフトは XNUMX:XNUMX ではなく XNUMX:XNUMX に始まりました。週 XNUMX 日の勤務時間の取り決めにより、睡眠不足と疲労の訴えが蓄積されました。 筆者は、以前の勤務時間の取り決めと同じようにシフトを開始し、シフトを夕方に XNUMX 時間延長することを推奨しています。
別の問題に関する私たちの知識は非常に限られています。それは、長時間労働に関連した休暇中の毒性暴露と毒性クリアランスです (Bolt and Rutenfranz 1988)。 一般に、曝露限界は 8 時間の曝露に基づいており、単純に推定して 12 時間のシフトをカバーすることはできません。 一部の著者は、通常の 8 時間シフトから逸脱した労働時間にこれらの暴露を調整するための数学的手順を提案しましたが、一様に採用された方法はありません (たとえば、Hickey と Reist 1977; OSHA 1978; Brief と Scala 1986; Koller et al. 1991)。
シフト制の設計者は、ワークロード、作業環境、および作業場所以外の条件を考慮する必要があります。 Ong と Kogi (1990) は、「シンガポールの暑い熱帯気候と騒がしい住戸は、昼間に眠る必要のある交替制労働者にとって熟睡にはつながらなかった」と報告しています。 このような状況は疲労を増大させ、翌日の 12 時間シフトでの生産性に影響を与えました。 労働者の福利に関連するもう 1980 つの懸念は、交替制労働者が余暇の大部分をどのように使うかということです。 いくつかの研究では、彼らは副業 (副業) を持っている可能性があり、その結果、総作業量が増えているようです (Angersbach et al. 1989; Wallace 1990; Ong and Kogi 12)。 通勤、個人差、社会的支援、生活上の出来事など、他の多くの社会的要因も、1990 時間交替制では考慮しなければなりません (eg, Tsaneva et al. XNUMX)。
シフトのタイミング
シフトのタイミングに関する最適な解決策はありませんが、朝のシフトの早い開始は避けるべきであるという多くの証拠が文献にあります。 交替制労働者の大半は通常の時間に就寝するため、早起きは総睡眠時間を短縮することが多い (Knauth et al. 1980; Åkerstedt et al. 1990; Costa et al. 1990b; Moors 1990; Folkard and Barton 1993)。 朝のシフト中の疲労の増加も観察されており (Reinberg et. al. 1975; Hak and Kampman 1981; Moors 1990)、朝のシフトでのエラーや事故のリスクの増加も観察されています (Wild and Theis 1967)。 ; Hildebrandt et al. 1974; Pokorny et al. 1981; Folkard and Totterdell 1991)。
一定のシフト長を 8 時間と仮定すると、朝のシフトの遅い開始は、夜のシフトの開始も遅いことを意味します (たとえば、0700/1500/2300 または 0800/1600/2400 のシフト変更時間)。 夜勤の開始が遅いということは、夜勤の終了も遅いということです。 どちらの場合も、バス、トラム、電車の運行本数が少ないため、輸送上の問題が発生する可能性があります。
特定のシフト変更時間を支持する決定は、仕事の内容にも依存する場合があります。 病院では、一般に、患者を起こし、洗い、準備するのは夜勤である (Gadbois 1991)。
早期開始を支持する議論もなされている。 いくつかの研究では、夜勤の後で昼寝が始まるほど、睡眠時間が短くなることが示されています (Foret and Lantin 1972; Åkerstedt and Gillberg 1981; Knauth and Rutenfranz 1981)。 日中の睡眠が妨げられる可能性があり、夜勤後の非常に早い睡眠開始により、これらの問題を回避できる可能性があります. デブリーら。 (1967) 労働者ができるだけ多くの家族と一緒に食事をするのを容易にするために、0400:1200、2000:1991、XNUMX:XNUMX のシフト交代時刻を提案しました。 Gadbois (XNUMX) によると、夜勤を早めに開始すると、病院のスタッフと患者との接触が改善されます。
従業員が勤務時間を選択できる 1978 シフト制でも、柔軟な勤務時間の取り決めが可能です (McEwan 1981; Knauth et al. 1984b; 1988; Knauth and Schönfelder XNUMX)。 ただし、デイワーカーのフレックスタイムとは対照的に、シフトワーカーは同僚と事前に調整する必要があります。
シフト制での余暇の配分
連続するシフト間の余暇時間の配分は、睡眠、疲労、幸福、社会的および家族生活、およびシフト システムに対する交替勤務者の全体的な満足度に重要な意味を持ちます。 8 つのシフトの終わりから次のシフトの開始までの間に 1972 時間しかない場合、シフト間の睡眠が減少し、1978 番目のシフトで疲労が増加します (Knauth と Rutenfranz 1983; Saito と Kogi 1990; Knauth ら. XNUMX; Totterdell および Folkard XNUMX)。
連続した勤務日数が多すぎると、疲労が蓄積し、場合によっては有毒物質に過剰にさらされる可能性があります (Bolt and Rutenfranz 1988)。 ワークロード、休憩の構成、および好ましくない環境条件への露出はさまざまであるため、連続勤務日の最大数の制限を定義することは容易ではありません。 しかし、コラー等。 (1991) 連続勤務日数を 5 ~ 7 日に制限することを推奨しています。
自由な週末は特に社会的に重要です。 Pátkei と Dahlgren (1981) は、さまざまな種類の急速に回転するシフト システムの満足度を調査しました。 7日から3日が休みの5日シフト制は、2日からXNUMX日休みのシフト制よりも満足度が圧倒的に高かった。 著者らは、「休憩の長さは、急速に回転するシフトの魅力を決定する上で重要な要素である可能性がある」と結論付けました. 一方、XNUMX シフト制の休日は、年内の追加の休暇期間によって相殺されました。
回転方向. 回転方向も重要な考慮事項です (Tsaneva et al. 1987; Totterdell and Folkard 1990)。 朝勤→夕勤→夜勤の交代制は正転(位相遅れ、時計回り)。 反時計回り、または逆方向の回転には、夜から夕方、朝のシフトに移動するフェーズ アドバンスがあります。 前方回転は、24 時間以上の周期を持つ内因性概日リズムにより密接に対応しているように見えますが、異なる回転方向の影響に関する縦方向のフィールド研究は 1981 つしか存在しません (Landen et al. 1982; Czeisler et al. 1993)。 これらの研究では、交替制労働者の大部分が順回転を好むようですが、研究は決定的なものではありません. Barton と Folkard (1986) は、反時計回りのシステムは疲労のレベルが高くなり、シフト間の睡眠障害が増えることを発見しました。 「ハイブリッド」システムは良くありませんでした。 時計回りの回転は、問題が最も少なかった。 しかし、Turek (XNUMX) は、両方のシステムの睡眠障害は同等であると提案しています。
逆回転を伴う非連続シフト制の交替勤務者は、最後の朝のシフトの終わりから最初の夜のシフトの開始までの長い休みが好きであることがわかりました。特に、この期間に週末が含まれている場合です。
証拠は限られており、さらなる研究が必要ですが、少なくとも連続シフトシステムでは前方回転が推奨されるようです.
シフト制の最適化
「最適な」シフト制はありません。 各企業、その管理者、および交替勤務者は、企業の要求と労働者のニーズとの間で最善の妥協点を模索する必要があります。 さらに、この決定は、シフト システムの設計に関する科学的推奨事項に基づいている必要があります。 導入戦略は、新しいシフト制を受け入れる上で特に重要です。 新しい労働時間の取り決めを実施するための多くのマニュアルとガイドラインが発行されています (ILO 1990)。 交代勤務者は、シフトの分析、計画、および設計段階に十分に関与していないことがよくあります。
8 シフトにつき 33.6 時間の勤務があり、週末に自由な週末があり、少なくとも XNUMX 日間連続して完全な休みがあり、急な交代がない、急速な正転パターンを持つ連続シフト システムが推奨されるシステムのようです。 このような基本的なシフト制は、週平均 XNUMX 時間であり、一般的に受け入れられるとは限りません。 追加のシフトが必要な場合、労働者が休暇を計画できるように年初など、追加のシフトが長期的に計画されている場合、受け入れは高くなります。 一部の雇用主は、年配の交替制労働者が追加のシフトで働くことを要求していません。
図 3 と図 4 は、これらのルールに対応する連続シフト システムと非連続シフト システムのスキームを示しています。 図 5 は、柔軟性の低い職場のシフト システムを示しています。 週あたり 128 時間の運用をカバーし、37 週間の平均労働時間は 120 時間です。 このシステムでは、最大 0600 回の夜勤と 0600 回の長い週末 (第 40 週: 木曜日から日曜日、第 XNUMX/XNUMX 週: 土曜日から月曜日) が無料になります。 これは不規則で、順方向に回転しないため、最適化されていません。 週 XNUMX 時間の勤務時間のシフト制の場合、月曜日の XNUMX:XNUMX から土曜日の XNUMX:XNUMX まで、平均勤務時間は週 XNUMX 時間など、段階的に回転するシフト制は使用できません。
図 3.回転連続シフト システム。
図 5. XNUMX つのチームで回転する不連続シフト システム。
夜間に乗務員を間引くことができる場合は、図 6 のようなシフト制が考えられます。 月曜日から金曜日まで、毎日 XNUMX つのサブグループが朝のシフトで働き、XNUMX つのサブグループが夜のシフトで働きますが、XNUMX つのサブグループだけが夜のシフトで働きます。 したがって、従来の XNUMX 交替制に比べて、XNUMX 人あたりの夜勤の数が減ります。
図 6. 夜勤の人員を 50% 削減した非連続シフト システム。
休憩時間
労働時間の調整に関連して、労働時間中の休憩、食事のための休憩、毎日または毎晩の休憩、および毎週の休憩などの十分な休憩時間も、労働者の健康、健康、および安全にとって重要です。
休憩時間の導入にはさまざまな理由があります。
療養
作業者が重労働を行うと疲労が生じ、作業者は時々立ち止まって休む必要があります。 休憩中は、生物の可逆的な機能変化の症状が消えます。 例えば、肉体労働によって心拍数が上昇した場合、十分な休憩をとることで、仕事前の初期値に戻ります。 休憩時間の効率は、休憩時間が長くなるにつれて指数関数的に低下します。 短い休憩は効率が高いため、数回の長い休憩よりも多くの短い休憩のほうがよいというルールが推測されています。
疲労の予防
激しい肉体労働中の多くの休憩時間は、疲労を軽減するだけでなく、特定の状況下では疲労を防ぐこともあります. これは、Karrasch と Müller (1951) の古典的な研究によって説明されています。 実験室では、被験者は自転車エルゴノメーターで運動しなければなりませんでした (図 7)。 この重い肉体労働 (10 mkp/秒) は次のように編成されました: 各作業期間 (100%) の後、より長い休憩期間 (150%) が続きました。 5 つの実験はそれぞれ、作業時間と休憩時間の配置が異なっていました。 最初の実験では、被験者は 7.5 分間働き、5 分間休息し、再び 140 分間働き、疲れたときに実験を中断しました。 心拍数は、第 160 作業期間で約 2 拍/分に達し、第 3 作業期間で 0.5 拍/分以上に達しました。 実験終了から0.75時間経っても心拍数は実験前の初期値に戻っていませんでした。 図に示されている XNUMX 番目の実験では、短い作業時間と短い休憩時間が含まれていました (XNUMX 分と XNUMX 分)。 作業負荷は最初の実験と同じでしたが、XNUMX 番目の実験の被験者は、完全に消耗する前により長く働くことができました。 心拍数は定常状態レベルのままでした。 被験者が疲れ果てたからではなく、技術的な理由で実験が中止されました。 仕事と休憩時間のこの極端な組織化は、もちろん産業界では実施できませんが、休憩時間を分割すれば極度の疲労を防ぐことができることを示しています。
この現象は、血中乳酸などの他の指標を用いた他の研究でも実証されています (Åstrand and Rodahl 1970)。
図 7. 作業時間と休憩時間の長さが異なるが、作業時間と休憩時間の比率は 2:3 で一定である場合の重労働中および重労働後の心拍数。
鋳物工場の労働者に関する研究では、20 分の作業の後に常に 10 分間の休憩が続く配置と、10 分の作業と 5 分の休憩の配置を比較すると、1963 番目のアプローチの優位性が示されました (Scholz 8)。 XNUMX 番目のケースでは、XNUMX 時間にわたる平均心拍数が低かったためです。
疲労の予防は、感覚運動能力の学習を伴う実験で心拍数測定の助けを借りて実証されています (Rutenfranz et al. 1971)。 さらに、図 8 に示すように、定期的に休憩時間を設けた実験では、休憩時間を設けなかった実験よりも明らかに学習の進歩が大きくなりました。
図 8.単純な感覚運動パフォーマンスの学習に対する休憩時間の影響。
パフォーマンスの向上
一般に、休憩時間は単に非生産的な労働時間の中断とみなされます。 しかし、Graf (1922; 1927) は、休憩時間は、いわば「やりがいのある」ものである可能性があることを示しました。 100 メートルを走るアスリートは高速でスタートするのに対し、5,000 メートルを走るアスリートは「減速した」速度でスタートすることがスポーツからわかっています。 メンタルワークに関する類似の調査結果は、Graf によって公開されています (図 9)。 3 つの実験グループに計算を依頼しました。 給料は業績次第だった。 この事実を意識せずに、グループ A (45 時間後に最初の休憩時間がある) は、グループ B (15 分間の作業後に最初の休憩時間を期待する) に比べて速度を落として開始しました。 最高の初期速度とその後のパフォーマンスは、グループ C (XNUMX 分間の作業ごとに休憩時間あり) で見つかりました。
図 9.短い休息期間がメンタル パフォーマンスに及ぼす影響。
十分な警戒レベルの維持
一部の単調な監視または監視タスク、および短いサイクル時間の非常に単純化されたタスクでは、長時間にわたって警戒を維持することは困難です。 注意力の低下は、休憩時間 (または作業構造化対策) によって克服される場合があります。
食物摂取量
食事休憩の回復効果は、特に労働者が長い距離の食堂に行き、食事のために列に並び、素早く食べて急いで職場に戻らなければならない場合には、しばしば制限されます。
代償運動
視覚表示装置のオペレーターなどの作業者が拘束された姿勢で作業する必要がある場合は、休憩中に代償運動を行うことをお勧めします。 もちろん、より良い解決策は、人間工学の原則に従って作業場の設計を改善することです。 職場での運動は、他の多くの場所よりもアジア諸国でより受け入れられているようです.
コミュニケーション
休憩時間の社会的側面は、労働者間の私的なコミュニケーションを無視してはなりません。 肉体労働に関連した非常に短い休憩を生理学的に推奨することと、休憩所に集まって同僚と話をしたいという労働者の希望との間には矛盾があります。 したがって、妥協点を見つける必要があります。
Hettinger (1993) は、休息期間の最適な設計について次の規則を発表しました。
食物摂取のための休憩時間は、少なくとも 15 分間続く必要があります。
筋肉運動後の休息期間に関する詳細については、Laurig (1981) を参照してください。 メンタルワーク後の休息時間については、Luczak (1982) を参照してください。
睡眠障害の軽減
交替勤務者がすぐに眠りについたり、ぐっすり眠れるようになるための魔法の公式はありません。 ある人にとってうまくいくことは、別の人にとってはうまくいかないかもしれません。
主に夜勤後の日中の睡眠に関するいくつかの有用な提案には、次のものがあります。
労働者は、就寝を助けるためにアルコールを使用することを避け、仕事の後にスローダウンする時間を与えるべきです (Community Health Network 1984; Monk 1988; Wedderburn 1991)。
安全が危機に瀕している場合、一部の著者は、概日覚醒の夜間の最低点を乗り越える橋として、夜勤中に「メンテナンス仮眠」を推奨しています (Andlauer et al. 1982)。 多くの日本の 24 時間産業は、夜勤の昼寝を許可している (Kogi 1981)。
ダイエット
食事が夜勤に対処するのに役立つという証拠はありませんが (Rosa et al. 1990)、次の慎重な推奨事項が作成されています。
労働衛生対策
一部の著者は、交替制労働者の雇用前スクリーニングと医学的監視を推奨している (例えば、Rutenfranz et al. 1985; Scott and LaDou 1990)。 以下の場合、労働者は夜勤に反対するよう助言を受けるべきです。
さらに、Scott と LaDou (1990) は、極度の「朝型」、睡眠のこわばりなど、将来の従業員へのカウンセリングに最も適切に使用される「相対的な禁忌」についても言及しています。 自分の年齢と家族の責任の程度を考慮したいと思うかもしれません。
Hermann (1982) は、定期的な健康診断の間隔を次のように提案しています。夜勤を開始してから 12 か月以内に 2 回目の健康診断を実施する必要があります。定期的な健康診断は、25 歳未満の場合は少なくとも 5 年ごとに、これらの場合は 25 年ごとに行う必要があります。 50歳から2歳まで、3歳から50歳までは60年から1年ごと、2歳以上は60年からXNUMX年ごと。
個人行動テクニック
交替制労働者のストレス対処能力を分析した研究はわずかしかない (Olsson et al. 1987; Olsson and Kandolin 1990; Kandolin 1993, Spelten et al. 1993)。 たとえば、他者と問題について話し合うなどの積極的な対処戦略は、アルコールの使用などの受動的な戦略よりもストレスを軽減するようです (Kandolin 1993)。 ただし、対処スタイルまたは行動テクニックとストレスとの関係を研究するには、縦断的研究が必要です。
お金の支払い
労働者が交替勤務に対してより多くの報酬を得る (シフト ボーナス) という多くの報酬プランが存在しますが、金銭の支払いは、起こり得る健康への悪影響と社会生活の混乱の可能性に対する適切なトレードオフではありません。
もちろん、問題を解決する最善の方法は、原因を取り除くか減らすことです。 ただし、交替勤務を完全になくすことはできないため、次のような代替戦略を検討する価値があります。 夜勤の削減; 夜勤の不要な部分を削減する(業務の再編成により、活動が朝または夜のシフトにシフトされる場合があります)。 たとえば、年に少なくとも 3 か月は交替勤務なしの混合シフト制を導入する。 4交替制から4交替制、5交替制からXNUMX交替制への変更、残業時間の削減などによる当直員の増員。 交替制労働者の労働時間の短縮も別の可能性です。交替制労働者の週の労働時間は、日雇い労働者よりも短く、有給休暇と長い休暇期間があります。 余分な休日と段階的または早期退職は、他の可能な救済策です.
これらの提案はすべて、産業界またはサービス部門の一部の企業ですでに実施されています (Knauth et al. 1990 など)。
その他の措置
運動 (Härmä et al. 1988a, b)、薬理学的補助 (Rosa et al. 1990)、家族カウンセリング (Rosa et al. 1990)、職場環境条件の改善 (Knauth et al. 1989) などの他の多くの手段交替労働者と組合、または交替労働者とその議員の間のより良いコミュニケーション (Monk 1988; Knauth et al. 1989)、または交替労働者の問題を軽減するために、会社内の「交替勤務意識プログラム」(Monk 1988) が提案されています。 交替制労働者の問題を軽減する最善の方法は 1996 つだけではないため、多くの創造的な解決策を試す必要があります (Colquhoun et al. XNUMX)。
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。
特徴的な化学汚染物質
室内空気の化学汚染物質は、ガスや蒸気 (無機および有機)、粒子として発生する可能性があります。 屋内環境でのそれらの存在は、屋外環境からの建物への侵入または建物内でのそれらの生成の結果です。 これらの屋内および屋外の発生源の相対的な重要性は、汚染物質によって異なり、時間の経過とともに変化する可能性があります。
室内空気中に一般的に見られる主な化学汚染物質は次のとおりです。
カテゴリー |
説明 |
略語 |
沸騰範囲(℃) |
フィールド調査で一般的に使用されるサンプリング方法 |
1 |
非常に揮発性の(ガス状の)有機化合物 |
VVOC |
0~50~100 |
バッチサンプリング; 木炭への吸着 |
2 |
揮発性有機化合物 |
VOC |
50-100から240-260 |
Tenax、カーボンモレキュラーブラック、チャコールへの吸着 |
3 |
半揮発性有機化合物 |
SVOC |
240-260から380-400 |
ポリウレタンフォームまたはXAD-2への吸着 |
4 |
粒子状物質または粒子状有機物に関連する有機化合物 |
|
|
|
室内空気汚染物質の重要な特徴は、それらの濃度が屋外で一般的な場合よりも空間的および時間的に大きく変化することです。 これは、多種多様なソース、一部のソースの断続的な動作、および存在するさまざまなシンクによるものです。
主に燃焼源から発生する汚染物質の濃度は、非常に大きな時間的変動を受けやすく、断続的です。 塗装などの人間の活動による揮発性有機化合物の一時的な放出も、時間とともに放出に大きな変動をもたらします。 木材ベースの製品からのホルムアルデヒド放出などのその他の放出は、建物内の温度と湿度の変動によって異なる場合がありますが、放出は継続的です。 他の材料からの有機化学物質の放出は、温度と湿度の条件にあまり依存しないかもしれませんが、室内空気中のそれらの濃度は換気条件に大きく影響されます.
部屋の中の空間的な変化は、時間的な変化よりも目立たない傾向があります。 建物内では、局地的な発生源の場合、大きな違いが生じる可能性があります。たとえば、中央オフィスのコピー機、レストランの厨房のガス調理器、指定された場所での喫煙制限などです。
建物内のソース
燃焼によって生成される汚染物質、特に屋内空間での二酸化窒素と一酸化炭素のレベルの上昇は、通常、換気装置のない、不適切に換気された、またはメンテナンスが不十分な燃焼器具とタバコ製品の喫煙に起因します。 ベントのない灯油やガスストーブは大量のCO、COを排出します2いいえx、 そう2、微粒子およびホルムアルデヒド。 ガスコンロやオーブンも、これらの製品を室内の空気に直接放出します。 通常の動作条件下では、通気式ガス燃焼強制空気加熱器および給湯器は、燃焼生成物を室内空気に放出してはなりません。 ただし、競合する排気システムによって部屋が減圧されている場合や、特定の気象条件の下では、煙道ガスのこぼれやバックドラフトが故障した器具で発生する可能性があります。
環境タバコ煙
タバコの煙による室内空気の汚染は、通常、環境タバコの煙 (ETS) と呼ばれる副流煙と吐き出された主流煙に起因します。 たばこの煙には数千種類の成分が確認されており、個々の成分の総量は、たばこの種類や煙の発生条件によって異なります。 ETS に関連する主な化学物質は、ニコチン、ニトロソアミン、PAH、CO、CO です。2いいえx、アクロレイン、ホルムアルデヒド、シアン化水素。
建材・調度品
室内空気汚染の原因として最も注目されているのは、尿素ホルムアルデヒド(UF)樹脂を含む木質ボードとUF空洞壁断熱材(UFFI)です。 これらの製品からのホルムアルデヒドの放出は、建物内のホルムアルデヒドのレベルを上昇させ、これは、特に 1970 年代後半から 1980 年代前半にかけて、先進国における室内空気の質の悪さに関する多くの苦情に関連しています。 表 2 は、建物内でホルムアルデヒドを放出する材料の例を示しています。 これらは、建物で広く使用されることが多い木材ベースの製品と UFFI に最も高い排出率が関連している可能性があることを示しています。 パーティクルボードは、UF樹脂(1~6重量%)と混合された細かい(約8mm)木材粒子から製造され、木材パネルにプレスされます。 床材、壁パネル、棚、キャビネットや家具の部品に広く使用されています。 広葉樹の層は UF 樹脂で接着されており、装飾的な壁の羽目板や家具の部品に一般的に使用されています。 中密度繊維板 (MDF) には、パーティクル ボードに使用されるものよりも細かい木材粒子が含まれており、これらも UF 樹脂で結合されています。 MDFは家具に最もよく使用されます。 これらすべての製品に含まれるホルムアルデヒドの主な発生源は、樹脂の製造中に尿素との反応に必要な過剰量のホルムアルデヒドが存在する結果、樹脂に閉じ込められた残留ホルムアルデヒドです。 したがって、放出は製品が新しいときに最も高く、製品の厚さ、最初の放出強度、他のホルムアルデヒド源の存在、地域の気候、居住者の行動に応じて減少します。 排出量の最初の減少率は、最初の 50 ~ 1 か月で 1% になる可能性があり、その後の減少率ははるかに遅くなります。 UF 樹脂の加水分解により二次放出が発生する可能性があるため、高温多湿の時期には放出速度が増加します。 製造業者によるかなりの努力により、樹脂製造用の尿素とホルムアルデヒドの比率を低くする (つまり、XNUMX:XNUMX に近づける) こと、およびホルムアルデヒド スカベンジャーを使用することによって、低放出材料が開発されました。 規制と消費者の需要により、一部の国ではこれらの製品が広く使用されています。
表 2. さまざまな建設資材および消費財からのホルムアルデヒド放出率
ホルムアルデヒド放出速度の範囲 (mg/m2/日) |
|
中密度繊維板 |
17,600-55,000 |
広葉樹合板パネル |
1,500-34,000 |
パーチクルボード |
2,000-25,000 |
尿素ホルムアルデヒド発泡断熱材 |
1,200-19,200 |
針葉樹合板 |
240-720 |
紙製品 |
260-680 |
グラスファイバー製品 |
400-470 |
アパレル |
35-570 |
弾力性のあるフローリング |
240 |
敷物類 |
0-65 |
張り生地 |
0-7 |
建材や家具は、1980 年代と 1990 年代にますます懸念されてきたさまざまな VOC を放出します。 放出は、個々の化合物の複雑な混合物である可能性がありますが、いくつかが支配的である可能性があります。 42 の建材の研究で、62 の異なる化学種が特定されました。 これらの VOC は、主に脂肪族および芳香族炭化水素、それらの酸素誘導体およびテルペンでした。 定常状態の放出濃度が最も高い化合物は、降順でトルエン、 m-キシレン、テルペン、 n-酢酸ブチル、 n-ブタノール、 n-ヘキサン、 p-キシレン、エトキシエチルアセテート、 n-ヘプタンと o-キシレン。 排出の複雑さにより、大気中の排出と濃度は、総揮発性有機化合物 (TVOC) の濃度または放出として報告されることがよくあります。 表 3 は、さまざまな建材の TVOC 排出率の例を示しています。 これらは、製品間に排出量の大きな違いが存在することを示しています。つまり、適切なデータが利用可能であれば、計画段階で材料を選択して、新しく建設された建物での VOC 放出を最小限に抑えることができます。
表 3. さまざまな床材および壁材およびコーティングに関連する総揮発性有機化合物 (TVOC) 濃度および排出率
材料の種類 |
濃度 (mg/m3) |
排出率 |
壁紙 |
||
ビニールと紙 |
0.95 |
0.04 |
ビニールとガラス繊維 |
7.18 |
0.30 |
印刷された紙 |
0.74 |
0.03 |
壁装材 |
||
ヘッセ |
0.09 |
0.005 |
PVCa |
2.43 |
0.10 |
テキスタイル |
39.60 |
1.60 |
テキスタイル |
1.98 |
0.08 |
床の敷物 |
||
リノリウム |
5.19 |
0.22 |
合成繊維 |
1.62 |
0.12 |
ラバー |
28.40 |
1.40 |
ソフトプラスチック |
3.84 |
0.59 |
均質PVC |
54.80 |
2.30 |
コーティング |
||
アクリルラテックス |
2.00 |
0.43 |
ワニス、透明エポキシ |
5.45 |
1.30 |
ワニス、ポリウレタン、 |
28.90 |
4.70 |
ワニス、酸硬化 |
3.50 |
0.83 |
a PVC、ポリ塩化ビニル。
木材防腐剤は、空気中および建物内の粉塵中のペンタクロロフェノールとリンデンの発生源であることが示されています。 それらは、主に屋外にさらされる木材の保護に使用され、乾腐病や昆虫の防除に適用される殺生物剤にも使用されます。
消費者製品およびその他の屋内ソース
消費財や家庭用品の種類と数は常に変化しており、化学物質の排出は使用パターンによって異なります。 室内の VOC レベルに寄与する可能性のある製品には、エアゾール製品、個人用衛生製品、溶剤、接着剤、塗料が含まれます。 表 4 は、さまざまな消費財に含まれる主要な化学成分を示しています。
表 4. 消費者製品およびその他の揮発性有機化合物 (VOC) の発生源からの成分と排出量
ソース |
|
排出率 |
洗浄剤と |
クロロホルム |
15μg/m2.h |
蛾のケーキ |
p-ジクロロベンゼン |
14,000μg/m2.h |
ドライクリーニング済みの衣類 |
テトラクロロエチレン |
0.5~1mg/m2.h |
液体床ワックス |
TVOC(トリメチルペンテンと |
96 g / m2.h |
レザーワックスを貼り付ける |
TVOC (ピネンおよび 2-メチル- |
3.3 g / m2.h |
洗剤 |
TVOC(リモネン、ピネン、 |
240 mg / m2.h |
人間の排出 |
アセトン |
50.7 mg /日 |
コピー用紙 |
ホルムアルデヒド |
0.4μg/フォーム |
蒸気加湿器 |
ジエチルアミノエタノール、 |
- |
ウェットコピー機 |
2,2,4-トリメチルヘプタン |
- |
家庭用溶剤 |
トルエン、エチルベンゼン |
- |
ペイントリムーバー |
ジクロロメタン、メタノール |
- |
ペイントリムーバー |
ジクロロメタン、トルエン、 |
- |
ファブリックプロテクター |
1,1,1-トリクロロエタン、プロ |
- |
ラテックス塗料 |
2-プロパノール、ブタノン、エチル- |
- |
ルームフレッシュナー |
ノナン、デカン、エチル |
- |
シャワー水 |
クロロホルム、トリクロロエチレン |
- |
他の VOC は、他のソースに関連付けられています。 クロロホルムは、主に水道水の分配または加熱の結果として、室内空気に取り込まれます。 液体プロセスコピー機はイソデカンを空気中に放出します。 ゴキブリ、シロアリ、ノミ、ハエ、アリ、およびダニを駆除するために使用される殺虫剤は、スプレー、噴霧器、粉末、含浸ストリップ、餌およびペットの首輪として広く使用されています。 化合物には、ダイアジノン、パラジクロロベンゼン、ペンタクロロフェノール、クロルデン、マラチオン、ナフタレン、アルドリンが含まれます。
その他の発生源には、居住者 (二酸化炭素と臭気)、オフィス機器 (VOC とオゾン)、カビの繁殖 (VOC、アンモニア、二酸化炭素)、汚染された土地 (メタン、VOC)、電子空気清浄機とマイナス イオン発生器 (オゾン) が含まれます。
外部環境からの貢献
表 5 は、英国の都市部の屋内空気で発生する主要な種類の汚染物質の典型的な屋内と屋外の比率と、屋外空気で測定された平均濃度を示しています。 室内空気中の二酸化硫黄は、通常、屋外起源であり、自然発生源と人為起源の両方に起因します。 硫黄を含む化石燃料の燃焼と硫化鉱の製錬は、対流圏における二酸化硫黄の主な発生源です。 バックグラウンドレベルは非常に低い (1 ppb) が、都市部では 0.1 時間あたりの最大濃度は 0.5 ~ XNUMX ppm である可能性がある. 二酸化硫黄は、換気に使用される空気中の建物に入り、建物構造の小さな隙間から浸透する可能性があります。 これは、建物の気密性、気象条件、および内部温度によって異なります。 中に入ると、入ってくる空気が混合され、室内の空気によって希釈されます。 建物や家具の材料と接触する二酸化硫黄は吸着されるため、特に屋外の二酸化硫黄レベルが高い場合、屋外と比較して屋内の濃度を大幅に下げることができます。
表 5. 英国都市部における化学的室内空気汚染物質の主な種類とその濃度
物質/グループ |
濃度比 |
典型的な都会のコン |
二酸化硫黄 |
〜0.5 |
10〜20 ppb |
二酸化窒素 |
≤5-12 (屋内ソース) |
10〜45 ppb |
オゾン |
0.1-0.3 |
15〜60 ppb |
二酸化炭素 |
1-10 |
350 ppm |
一酸化炭素 |
≤5-11 (屋内ソース) |
0.2-10 ppmの |
ホルムアルデヒド |
≤10 |
0.003 mg / m3 |
その他の有機化合物 |
1-50 |
|
浮遊粒子 |
0.5~1(ETSを除く)a) |
50~150μg/m3 |
a ETS、環境たばこの煙。
窒素酸化物は燃焼の産物であり、主な発生源には自動車の排気ガス、化石燃料を燃料とする発電所、家庭用暖房機などがあります。 一酸化窒素 (NO) は比較的毒性がありませんが、二酸化窒素 (NO) に酸化される可能性があります。2)、特に光化学汚染のエピソードの間。 二酸化窒素のバックグラウンド濃度は約 1 ppb ですが、都市部では 0.5 ppm に達する場合があります。 換気されていない燃料器具のない建物では、屋外が二酸化窒素の主な発生源です。 二酸化硫黄と同様に、室内表面への吸着により屋外に比べて濃度が低下します。
オゾンは、汚染された大気中の光化学反応によって対流圏で生成され、その生成は、太陽光の強度と、窒素酸化物、反応性炭化水素、および一酸化炭素の濃度の関数です。 遠隔地では、バックグラウンドのオゾン濃度は 10 ~ 20 ppb であり、夏季の都市部では 120 ppb を超えることがあります。 室内表面との反応と強力な発生源がないため、室内濃度は大幅に低くなります。
人為的活動の結果として放出される一酸化炭素は、北半球の大気中に存在するものの 30% を占めると推定されています。 バックグラウンド レベルは約 0.19 ppm であり、都市部では、3 日あたりの濃度パターンが自動車の使用に関連しており、50 時間あたりのピーク レベルは 60 ppm から XNUMX から XNUMX ppm の範囲です。 比較的非反応性の物質であるため、室内表面での反応や吸着によって枯渇することはありません。 したがって、換気されていない燃料器具などの屋内ソースは、そうでなければ屋外の空気のためにバックグラウンドレベルに追加されます.
有機化合物の屋内と屋外の関係は化合物固有であり、時間の経過とともに変化する可能性があります。 ホルムアルデヒドなどの屋内発生源が強い化合物では、通常、屋内濃度が支配的です。 ホルムアルデヒドの屋外濃度は、通常 0.005 mg/m 未満です。3 屋内の濃度は屋外の値の 1.3 倍です。 ベンゼンなどの他の化合物は、強力な屋外発生源を持っており、ガソリン駆動車は特に重要です。 屋内のベンゼン源には ETS が含まれており、これらの結果、英国の建物内の平均濃度は屋外の建物の XNUMX 倍になります。 屋内環境は、この化合物にとって重要な吸収源ではないようであり、したがって、屋外からのベンゼンに対しては保護されません。
建物内の典型的な濃度
屋内環境の一酸化炭素濃度は、通常 1 ~ 5 ppm の範囲です。 表 6 は、25 の研究で報告された結果をまとめたものです。 濃度が 15 ppm を超えることは例外的ですが、環境タバコの煙が存在する場合は濃度が高くなります。
表 6. 窒素酸化物 (NOx)と一酸化炭素(CO)
Site |
NOx 値 (ppb) |
CO平均値 |
営業所 |
||
喫煙 |
42-51 |
1.0-2.8 |
その他の職場 |
||
喫煙 |
NDa-82 |
1.4-4.2 |
輸送手段 |
||
喫煙 |
150-330 |
1.6-33 |
レストランとカフェテリア |
||
喫煙 |
5-120 |
1.2-9.9 |
バーと居酒屋 |
||
喫煙 |
195 |
3-17 |
a ND = 検出されません。
屋内の二酸化窒素濃度は通常 29 ~ 46 ppb です。 ガスストーブなどの特定の発生源が存在する場合、濃度が大幅に高くなる可能性があり、喫煙は測定可能な影響を与える可能性があります (表 6 を参照)。
多くの VOC は、約 2 ~ 20 mg/m の範囲の濃度で室内環境に存在します。3. 家庭、公共の建物、およびオフィスの 52,000 種類の化学物質に関する 71 の記録を含む米国のデータベースを図 3 に要約します。大量の喫煙および/または不十分な換気が ETS の高濃度を生み出す環境では、50 ~ 200 mg/mXNUMX の VOC 濃度が生成される可能性があります。3. 建材は室内濃度に大きく影響し、新築住宅では 100 mg/m を超える化合物が多く含まれる可能性があります。3. 改修と塗装は、VOC レベルの大幅な上昇に寄与しています。 酢酸エチル、1,1,1-トリクロロエタン、リモネンなどの化合物の濃度は 20 mg/m を超えることがあります3 居住者の活動中、および居住者の不在中に、さまざまな VOC の濃度が約 50% 低下する可能性があります。 居住者の苦情に関連する材料や調度品が原因で汚染物質の濃度が上昇した特定の事例が報告されています。 これらには、注入された防湿コースからのホワイト スピリット、コール タールを含む製品からのナフタレン、ビニール床材からのエチルヘキサノール、木材ベース製品からのホルムアルデヒドが含まれます。
図 1. 屋内サイトで選択された化合物の毎日の屋内濃度。
建物内で発生する個々の VOC の数が多いため、選択した複数の化合物の詳細な濃度を特定することは困難です。 TVOC の概念は、存在する化合物の混合物の尺度として使用されてきました。 TVOC が表す化合物の範囲に関して広く使用されている定義はありませんが、一部の研究者は、濃度を 300 mg/mXNUMX 未満に制限することを提案しています。3 室内の空気の質に関する居住者からの苦情を最小限に抑える必要があります。
屋内で使用される農薬は揮発性が比較的低く、濃度は立方メートルあたりマイクログラムの範囲で発生します。 揮発した化合物は、蒸気圧が低く、室内の材料に吸着される傾向があるため、ほこりや室内のすべての表面を汚染する可能性があります。 空気中の PAH 濃度は、気相とエアロゾル相の間の分布によっても強く影響を受けます。 居住者による喫煙は、室内の空気濃度に大きな影響を与える可能性があります。 PAH の濃度範囲は通常、0.1 ~ 99 ng/m です。3.
人間が一生のうちにさらされる放射線のほとんどは、宇宙空間の自然発生源または地殻に存在する物質に由来します。 放射性物質は、外部から、または食物と一緒に吸入または摂取した場合、内部から生物に影響を与える可能性があります。 受ける線量は、一方では、その人が住んでいる世界の地域に存在する放射性ミネラルの量に依存するため、非常に変動する可能性があります。これは、空気中の放射性核種の量と検出された量に関連しています。食品、特に飲料水の両方で、また、特定の建設資材の使用、燃料としてのガスまたは石炭の使用、採用されている建設の種類、および特定の地域の人々の伝統的な習慣についても言及しています。 .
今日、ラドンは自然放射線の最も一般的な発生源と考えられています。 ラドンは、その「娘」、またはその崩壊によって形成される放射性核種とともに、自然界の線源によって人間が被ばくする実効等価線量の約 XNUMX 分の XNUMX を構成します。ラドンの存在は、肺がんの発生の増加と関連しています。気管支領域に放射性物質が沈着するためです。
ラドンは無色、無臭、無味の気体で、空気の 222 倍の重さがあります。 238 つの同位体が最も頻繁に発生します。 226 つはラドン 220 で、ウラン 222 の崩壊による放射性系列に存在する放射性核種です。 環境中の主な発生源は、その前身であるラジウム XNUMX が発生する岩石と土壌です。 もう XNUMX つはトリウム放射性系列のラドン XNUMX で、ラドン XNUMX よりも発生率が低くなります。
ウランは地球の地殻に広く存在します。 土壌中のラジウム濃度の中央値は 25 Bq/kg 程度です。 ベクレル (Bq) は国際システムの単位であり、3 秒あたり XNUMX 回の崩壊に相当する放射性核種の活動の単位を表します。 地球表面の大気中のラドンガスの平均濃度は XNUMX Bq/m3、範囲は 0.1 (海上) ~ 10 Bq/m3. レベルは、土壌の多孔性、ラジウム 226 の局所濃度、大気圧によって異なります。 ラドン 222 の半減期が 3.823 日であることを考えると、線量のほとんどはガスによるものではなく、ラドン娘によるものです。
ラドンは既存の物質に含まれており、地球のいたるところに流れています。 その特性により、屋外では容易に拡散しますが、密閉された空間、特に洞窟や建物、特に適切な換気がなければ除去が困難な低い空間に集中する傾向があります. 温帯地域では、屋内のラドン濃度は屋外の濃度の XNUMX 倍程度であると推定されています。
したがって、人口の大部分によるラドンへの被ばくは、ほとんどの場合、建物内で発生します。 ラドン濃度の中央値は、基本的に、土壌の地質学的特徴、建物に使用される建設資材、建物が受ける換気の量に依存します。
屋内空間のラドンの主な発生源は、建物が置かれている土壌またはその建設に使用されている材料に存在するラジウムです。 その他の重要な発生源は、相対的な影響ははるかに小さいものの、外気、水、天然ガスです。 図 1 は、各ソースが全体に占める割合を示しています。
図 1. 室内環境におけるラドンの発生源。
花崗岩や軽石とは対照的に、木材、レンガ、燃えがらブロックなどの最も一般的な建築材料は、ラドンの放出が比較的少ない. しかし、主な問題は、建設資材の生産におけるミョウバンスレートなどの天然素材の使用によって引き起こされます。 問題の別の原因は、リン酸塩鉱物の処理からの副産物の使用、アルミニウムの生産からの副産物の使用、高炉での鉄鉱石の処理からのドロスまたはスラグの使用、および石炭の燃焼からの灰の。 さらに、場合によっては、ウラン採掘に由来する残留物も建設に使用されました。
ラドンは下層土の水と天然ガスに入ることができます。 建物の給水に使用される水、特に深井戸からの水には、かなりの量のラドンが含まれている可能性があります。 この水を調理に使用する場合、沸騰させると含まれるラドンの大部分が解放されます。 水を冷やして飲むと、体はすぐにガスを排出するので、通常、この水を飲んでも大きなリスクはありません。 煙突のないストーブ、ヒーター、その他の家電製品で天然ガスを燃焼させると、屋内空間、特に住居でラドンが増加する可能性があります。 十分な換気がない場合、水や給湯器に使用される天然ガスにラドンが蓄積するため、バスルームでは問題がより深刻になることがあります。
人口全体に対するラドンの影響の可能性がほんの数年前には知られていなかったことを考えると、屋内空間で見つかった濃度に関する利用可能なデータは、その特性または特別な状況のために、この問題により敏感な国に限られています. . 事実として知られていることは、同じ地域の屋外で見られる濃度よりもはるかに高い濃度を屋内空間で見つけることができるということです。 たとえば、ヘルシンキ (フィンランド) では、屋内空気中のラドン濃度が、屋外で通常見られる濃度よりも XNUMX 倍高いことがわかっています。 これは主に、特に断熱がしっかりしている場合、室内空間のラドン濃度を著しく高めることができる省エネ対策によるものかもしれません。 これまでにさまざまな国や地域で調査された建物は、建物内で検出されたラドン濃度が正規対数に近い分布を示していることを示しています。 各地域の少数の建物が中央値の XNUMX 倍の濃度を示していることは注目に値します。 屋内空間のラドンの基準値、およびさまざまな組織の是正勧告は、この章の「規制、勧告、ガイドラインおよび基準」に記載されています。
結論として、ラドンへの被ばくを防ぐ主な方法は、その性質上、空気中に大量のラドンを放出する地域での建設を避けることに基づいています。 それが不可能な場合は、床と壁を適切に密閉し、放射性物質を含む建設資材を使用しないでください。 内部空間、特に地下室には、十分な量の換気が必要です。
1985 年、米国公衆衛生局の公衆衛生局長官は、職場でのがんおよび慢性肺疾患に関する喫煙の健康への影響を検討しました。 米国のほとんどの労働者にとって、タバコの喫煙は、職場環境よりも死亡や障害の大きな原因であると結論付けられました。 しかし、これらの要因は呼吸器疾患の誘発および発症において喫煙と相乗的に作用することが多いため、職場での喫煙の管理と有害物質への曝露の低減は不可欠です。 いくつかの職業暴露は、労働者に慢性気管支炎を誘発することが知られています。 これらには、石炭、セメント、穀物からの粉塵、シリカ エアロゾル、溶接中に発生する蒸気、および二酸化硫黄への暴露が含まれます。 これらの職業の労働者の慢性気管支炎は、しばしば喫煙によって悪化します (US Surgeon General 1985)。
タバコを吸うウラン鉱山労働者やアスベスト労働者は、これらの職業の非喫煙者よりも気道がんのリスクが有意に高いことが、疫学的データによって明確に実証されています。 ウラン、アスベスト、および喫煙の発がん作用は、肺の扁平上皮がんを誘発するという点で、単に相加的ではなく、相乗的です (US Surgeon General 1985; Hoffmann and Wynder 1976; Saccomanno, Huth and Auerbach 1988; Hilt et al. 1985)。 ニッケル、ヒ素、クロム酸塩、クロロメチルエーテル、および喫煙による発がん作用は、少なくとも相加的である (US Surgeon General 1985; Hoffmann and Wynder 1976; IARC 1987a, Pershagen et al. 1981)。 喫煙するコークス炉労働者は、喫煙しないコークス炉労働者よりも肺がんや腎臓がんのリスクが高いと考えられます。 しかし、この概念を実証する疫学的データが不足しています (IARC 1987c)。
この概要の目的は、男性と女性が職場で環境タバコの煙 (ETS) にさらされることによる毒性効果を評価することです。 確かに、職場での喫煙を減らすことは、就業時間中のタバコの消費を減らし、それによって彼らが元喫煙者になる可能性を高めることによって、喫煙者に利益をもたらします。 しかし、禁煙は、たばこの煙にアレルギーがある非喫煙者や、肺や心臓に持病のある非喫煙者にとっても有益です。
環境たばこの煙の物理化学的性質
主流煙と副流煙
ETS たばこの煙に由来する室内空気中の物質として定義されます。 パイプと葉巻の喫煙は ETS の一因となりますが、一般的にタバコの煙が主な原因です。 ETS は、主にたばこ製品の燃焼コーンからパフの間に放出される複合エアロゾルです。 この排出は副流煙(SS)と呼ばれます。 わずかですが、ETS は主流煙 (MS) 成分、つまり喫煙者によって吐き出される成分からも構成されます。 表 7 は、吸入される煙、主流煙、および副流煙に含まれる主な有毒物質と発がん物質の比率を示しています (Hoffmann と Hecht 1990; Brunnemann と Hoffmann 1991; Guerin ら 1992; Luceri ら 1993)。 . 「毒性のタイプ」の下で、「C」とマークされた煙成分は、国際がん研究機関 (IARC) によって認識されている動物発がん性物質を表します。 これらの中には、ベンゼン、β-ナフチルアミン、4-アミノビフェニル、およびポロニウム-210 があり、これらは確立されたヒト発がん物質でもあります (IARC 1987a; IARC 1988)。 フィルター紙巻きたばこを吸っている場合、特定の揮発性および半揮発性成分がフィルター チップによって MS から選択的に除去されます (Hoffmann と Hecht 1990)。 ただし、これらの化合物は、MS よりも未希釈の SS ではるかに多くの量で発生します。 さらに、燃焼コーンの還元雰囲気でのくすぶり中に形成されるのが好ましい煙成分は、MS よりもはるかに多くの程度で SS に放出されます。 これには、揮発性ニトロソアミン、タバコ特有のニトロソアミン (TSNA)、芳香族アミンなどの発がん物質のグループが含まれます。
表 1. 未希釈のたばこの副流煙に含まれる有毒物質と腫瘍形成物質
|
の型 |
金額 |
側の比率 |
気相 |
|||
一酸化炭素 |
T |
26.80-61ミリグラム |
2.5-14.9 |
カルボニルスルフィド |
T |
2~3μg |
0.03-0.13 |
1,3-ブタジエン |
C |
200~250μg |
3.8-10.8 |
ベンゼン |
C |
240~490μg |
8-10 |
ホルムアルデヒド |
C |
300~1,500μg |
10-50 |
アクロレイン |
T |
40~100μg |
8-22 |
3-ビニルピリジン |
T |
330~450μg |
24-34 |
シアン化水素 |
T |
14~110μg |
0.06-0.4 |
ヒドラジン |
C |
90ng |
3 |
窒素酸化物(NOx) |
T |
500~2,000μg |
3.7-12.8 |
N-ニトロソジメチルアミン |
C |
200~1,040ng |
12-440 |
N-ニトロソジエチルアミン |
C |
NDb-1,000ng |
<40 |
N-ニトロソピロリジン |
C |
7~700ng |
4-120 |
粒子相 |
|||
タール |
C |
14-30ミリグラム |
1.1-15.7 |
ニコチン |
T |
2.1-46ミリグラム |
1.3-21 |
フェノール |
TP |
70~250μg |
1.3-3.0 |
カテコール |
CoC認証 |
58~290μg |
0.67-12.8 |
2-トルイジン |
C |
2.0~3.9μg |
18-70 |
β-ナフチルアミン |
C |
19~70ng |
8.0-39 |
4-アミノビフェニル |
C |
3.5~6.9ng |
7.0-30 |
ベンズ(a)アントラセン |
C |
40~200ng |
2-4 |
ベンゾ(a)ピレン |
C |
40~70ng |
2.5-20 |
キノリン |
C |
15~20μg |
8-11 |
NNNc |
C |
0.15~1.7μg |
0.5-5.0 |
NNKd |
C |
0.2~1.4μg |
1.0-22 |
N-ニトロソジエタノールアミン |
C |
43ng |
1.2 |
カドミウム |
C |
0.72μg |
7.2 |
ニッケル |
C |
0.2~2.5μg |
13-30 |
亜鉛 |
T |
6.0ng |
6.7 |
ポロニウム-210 |
C |
0.5~1.6pCi |
1.06-3.7 |
a C=発がん性; CoC=共発がん性; T=有毒; TP=腫瘍プロモーター。
b ND = 検出されません。
c NNN=N'-ニトロソノルニコチン。
d NNK=4-(メチルニトロソアミノ)-1-(3-ピリジル)-1-ブタノン。
室内空気中のETS
未希釈の SS には MS よりも多量の有毒成分と発がん性成分が含まれていますが、非喫煙者が吸入した SS は空気によって高度に希釈され、特定の反応種の崩壊によりその特性が変化します。 表 8 に、さまざまな程度のたばこ煙汚染の屋内空気サンプル中の有毒物質および発がん性物質について報告されたデータを示します (Hoffmann と Hecht 1990; Brunnemann と Hoffmann 1991; Luceri et al. 1993)。 SS の空気希釈は、このエアロゾルの物理的特性に大きな影響を与えます。 一般に、気相と粒子相の間のさまざまな作用物質の分布は、前者に有利に変化します。 ETS の粒子は MS の粒子 (~0.2 μ) よりも小さく (<0.3 μ)、SS の pH レベル (pH 6.8 - 8.0) および ETS の pH レベルは MS の pH よりも高い (5.8 - 6.2; Brunnemann and Hoffmann 1974)。 その結果、ニコチンの 90 ~ 95% が ETS の蒸気相に存在します (Eudy et al. 1986)。 同様に、マイナーなどの他の基本コンポーネント ニコチアナ アルカロイド、アミン、アンモニアは、主に ETS の気相に存在します (Hoffmann and Hecht 1990; Guerin et al. 1992)。
表 2. タバコの煙で汚染された屋内環境におけるいくつかの有毒物質および腫瘍原性物質
汚染物質 |
会場 |
濃度/m3 |
一酸化窒素 |
作業室 |
50~440μg |
二酸化窒素 |
作業室 |
68~410μg |
シアン化水素 |
リビングルーム |
8~122μg |
1,3-ブタジエン |
バー |
2.7~4.5μg |
ベンゼン |
公共の場所 |
20~317μg |
ホルムアルデヒド |
リビングルーム |
2.3~5.0μg |
アクロレイン |
公共の場所 |
30~120μg |
アセトン |
コーヒーハウス |
910~1,400μg |
フェノール類(揮発性) |
コーヒーハウス |
7.4~11.5ng |
N-ニトロソジメチルアミン |
バー、レストラン、オフィス |
<10~240ng |
N-ニトロソジエチルアミン |
レストラン |
<10~30ng |
ニコチン |
レジデンス |
0.5~21μg |
2-トルイジン |
営業所 |
3.0~12.8ng |
b-ナフチルアミン |
営業所 |
0.27~0.34ng |
4-アミノビフェニル |
営業所 |
0.1ng |
ベンズ(a)アントラセン |
レストラン |
1.8~9.3ng |
ベンゾ(a)ピレン |
レストラン |
2.8~760μg |
NNNa |
バー |
4.3~22.8ng |
NNKc |
バー |
9.6~23.8ng |
a NNN=N'-ニトロソノルニコチン。
b ND = 検出されません。
c NNK=4-(メチルニトロソアミノ)-1-(3-ピリジル)-1-ブタノン。
非喫煙者によるETS摂取のバイオマーカー
かなりの数の非喫煙労働者が、職場、レストラン、自宅、またはその他の屋内の場所で ETS にさらされていますが、個人による ETS の実際の取り込みを推定することはほとんど不可能です。 ETS 曝露は、生理的液体または呼気中の特定の煙成分またはその代謝物を測定することによって、より正確に決定できます。 呼気中のCO、血液中のカルボキシヘモグロビン、唾液または尿中のチオシアン酸(シアン化水素の代謝物)、尿中のヒドロキシプロリンおよびN-ニトロソプロリンなど、いくつかのパラメータが調査されていますが、実際に摂取量を推定するのに役立つのはXNUMXつの測定値のみです非喫煙者によるETSの。 これにより、受動喫煙と、能動喫煙者およびタバコの煙にまったくさらされていない非喫煙者とを区別することができます。
非喫煙者の ETS 暴露に最も広く使用されているバイオマーカーは、主要なニコチン代謝産物であるコチニンです。 それは、ガスクロマトグラフィー、または血液またはできれば尿中のラジオイムノアッセイによって決定され、肺および口腔を介したニコチンの吸収を反映しています。 受動喫煙者の数ミリリットルの尿は、5 つの方法のいずれかでコチニンを測定するのに十分です。 一般に、受動喫煙者のコチニン値は、尿 10 ml あたり 3 ~ 1984 ng です。 ただし、長期間にわたって大量の ETS にさらされた非喫煙者では、より高い値が測定されることがあります。 ETS 暴露の持続時間と尿中コチニン排泄の間の用量反応が確立されている (表 0.1、Wald et al. 0.3)。 ほとんどの実地調査では、受動喫煙者の尿中のコチニンは、喫煙者の尿中の平均濃度の 1 ~ 1986% でした。 しかし、高濃度の ETS に長時間さらされると、コチニンレベルは喫煙者の尿で測定されたレベルの 1987% にも相当します (US National Research Council 1992; IARC XNUMXb; US Environmental Protection Agency XNUMX)。
表 3. 過去 XNUMX 日間に他人のタバコの煙にさらされたと報告された時間数による非喫煙者の尿中コチニン
曝露時間 |
|||
五分位 |
制限 (時間) |
数 |
尿中コチニン (平均 ± SD) |
1 |
0.0-1.5 |
43 |
2.8 3.0± |
2 |
1.5-4.5 |
47 |
3.4 2.7± |
3 |
4.5-8.6 |
43 |
5.3 4.3± |
4 |
8.6-20.0 |
43 |
14.7 19.5± |
5 |
20.0-80.0 |
45 |
29.6 73.7± |
すべて |
0.0-80.0 |
221 |
11.2 35.6± |
a 曝露の増加に伴う傾向は有意でした (p<0.001)。
出典: Wald らに基づく。 1984年。
タバコの煙から ETS に移行するヒトの膀胱発がん物質である 4-アミノビフェニルは、受動喫煙者のヘモグロビン付加体として、喫煙者に見られる平均付加体レベルの最大 10% の濃度で検出されています (Hammond et al. 1993)。 喫煙者の尿中に発生するニコチン由来の発がん物質 1-(メチルニトロソアミノ)-4-(1-ピリジル)-3-ブタノン (NNK) の代謝産物の平均レベルの最大 1% が測定されています。実験室で高濃度の SS に暴露された非喫煙者の尿中 (Hecht et al. 1993)。 後者のバイオマーカー法はまだフィールド研究に適用されていませんが、タバコ特有の肺発がん物質への非喫煙者の暴露の適切な指標として有望です。
環境 たばこの煙と人間の健康
がん以外の病気
出生前に MS および/または ETS にさらされ、出生後早期に ETS にさらされると、生後 XNUMX 年間の子供のウイルス性呼吸器感染症による合併症の可能性が高くなります。
科学文献には、さまざまな国からの数十の臨床報告が含まれており、喫煙する親の子供、特に 1992 歳未満の子供は、過剰な急性呼吸器疾患を示すことが報告されています (米国環境保護庁 1986; 米国公衆衛生局長官 1988; メディナ) et al. 1989; Riedel et al. 1992)。 いくつかの研究では、親のタバコの煙にさらされた子供の中耳感染症の増加も報告されています. ETS に起因する中耳滲出液の有病率の増加は、外科的介入のための幼児の入院の増加につながった (米国環境保護庁 1986; 米国公衆衛生局長官 XNUMX)。
近年、十分な臨床的証拠により、受動喫煙はすでに喘息を患っている子供の重症度の増加と関連しており、子供の喘息の新しい症例につながる可能性が最も高いという結論に達しています (米国環境保護庁 1992 )。
1992 年、米国環境保護庁 (1992) は、ETS にさらされた成人の非喫煙者の呼吸器症状と肺機能に関する研究を批判的に見直し、受動喫煙が非喫煙成人の呼吸器の健康に微妙ではあるが統計的に有意な影響を与えると結論付けました。
労働者の呼吸器疾患または冠動脈疾患に対する受動喫煙の影響に関する文献を検索したところ、わずかな研究しか明らかになりませんでした。 職場 (オフィス、銀行、学術機関など) で 1980 年以上 ETS に曝露された男女は、肺機能が損なわれていました (White and Froeb 1988; Masi et al. XNUMX)。
肺癌
1985 年、国際がん研究機関 (IARC) は、非喫煙者の受動喫煙と肺がんとの関連性を調査しました。 いくつかの研究では、ETS 曝露を報告した肺がんの各非喫煙者に個人的にインタビューを行い、曝露に関する詳細な情報を提供しました (US National Research Council 1986; US EPA 1992; US Surgeon General 1986; Kabat and Wynder 1984)。 IARC は次のように結論付けました。
これまでに行われた非喫煙者に関する観察結果は、「受動的」喫煙によるリスクの増加、またはリスクの欠如のいずれかと一致しています。 しかし、副流煙と主流煙の性質、「受動的」喫煙中に吸収される物質、および発がん物質への曝露から一般的に観察される用量と効果の量的関係に関する知識は、受動喫煙がいくつかの有害物質を引き起こすという結論につながります。がんのリスク (IARC 1986)。
このように、ETS が何らかの癌リスクを引き起こすという概念を支持する実験データと、ETS 曝露と癌に関して決定的ではない疫学的データとの間には明らかな二分法があります。 前述のように、バイオマーカー研究を含む実験データは、ETS が発がん性があるという概念をさらに強化しています。 ここで、引用された IARC 報告以降に完了した疫学研究が、ETS 肺がん問題の解明にどの程度貢献したかについて説明します。
以前の疫学研究と、30 年以降に報告された約 1985 の研究によると、非喫煙者の ETS 曝露は、有意な ETS 曝露のない非喫煙者のリスクと比較して、2.0 未満の肺がんの危険因子を構成していました (米国環境Protection Agency 1992; Kabat and Wynder 1984; IARC 1986; Brownson et al. 1992; Brownson et al. 1993)。 これらの疫学的研究のうち、環境要因または職業要因と肺がんとの関連性に関する因果関係の基準を満たすものは、あったとしてもほとんどありません。 これらの要件を満たす基準は次のとおりです。
疫学的データに関する主な不確実性の 1993 つは、症例の喫煙習慣に関して、症例および/または近親者に質問することによって得られる回答の信頼性が限られていることにあります。 一般に、ケースとコントロールによって提供される親と配偶者の喫煙歴の間には一致があるようです。 しかし、喫煙の期間と強度については一致率が低い (Brownson et al. 1987; McLaughlin et al. 1990; McLaughlin et al. 3,000)。 一部の研究者は、喫煙状況について個人から得られた情報の信頼性に異議を唱えています。 これは、南ドイツで実施された大規模な調査によって実証されています。 無作為に選択された研究集団は、年齢が 25 歳から 64 歳までの 1984 人以上の男女で構成されていました。 これらの同じ人々は、1985 年から 1987 年、1988 年から 1989 年、1990 年から 20 年に 800 回、喫煙習慣について質問され、そのたびに各発端者から尿が採取され、コチニンが分析されました。 尿 6.3 ml あたり 6.5 ng を超えるコチニンが見つかったボランティアは、喫煙者と見なされました。 非喫煙者であると主張する 5.2 人の元喫煙者のうち、20%、0.5%、および 1.0% は、テストされた 0.9 つの期間中に 1993 ng/ml を超えるコチニン レベルを持っていました。 コチニン分析に従って実際の喫煙者と特定された、自称非喫煙者は、それぞれ XNUMX%、XNUMX%、および XNUMX% を構成していました (Heller et al. XNUMX)。
アンケートによって得られたデータの信頼性が限られていること、および職場で発がん性物質にさらされていない肺がんの非喫煙者の数が比較的限られていることは、バイオマーカー(コチニン、多核芳香族炭化水素の代謝物、および/または尿中の NNK の代謝物) を調べて、不随意喫煙と肺がんの間の因果関係に関する問題の決定的な評価をもたらします。 バイオマーカーを用いたこのような前向き研究は主要な課題ですが、公衆衛生に大きな影響を与える曝露に関する質問に答えるためには不可欠です。
環境たばこの煙と労働環境
これまでの疫学研究では、ETS 曝露と肺がんとの因果関係は示されていませんが、雇用現場の労働者を環境中のタバコの煙への曝露から保護することは非常に望ましいことです。 この概念は、非喫煙者が職場で ETS に長期間さらされると、肺機能が低下する可能性があるという観察によって裏付けられています。 さらに、発がん性物質にさらされる職業環境では、不随意喫煙ががんのリスクを高める可能性があります。 米国では、環境保護庁が ETS をグループ A (既知のヒト) 発がん性物質に分類しています。 したがって、米国の法律では、従業員が ETS にさらされないよう保護することが義務付けられています。
非喫煙者が ETS にさらされるのを防ぐために、いくつかの対策を講じることができます。作業現場での喫煙を禁止するか、少なくとも可能であれば喫煙者と非喫煙者を分離し、喫煙者の部屋には個別の排気システムを確保します。 最もやりがいがあり、断然最も有望なアプローチは、喫煙者である従業員の禁煙努力を支援することです。
職場は、禁煙プログラムを実施する絶好の機会を提供できます。 実際、雇用主が後援するプログラムは本質的により集中的であり、経済的および/またはその他のインセンティブを提供するため、職場プログラムは診療所ベースのプログラムよりも成功することが多くの研究で示されています (US Surgeon General 1985)。 また、職業関連の慢性肺疾患やがんの撲滅は、労働者を元喫煙者に変える努力なしには進められないことが多いことも示されています。 さらに、禁煙プログラムを含む職場での介入は、従業員の心血管リスク要因の一部を減少させる持続的な変化をもたらす可能性があります (Gomel et al. 1993)。
Ilse Hoffmann の編集協力と、Jennifer Johnting によるこの原稿の作成に感謝します。 これらの研究は、国立がん研究所の USPHS Grants CA-29580 および CA-32617 によってサポートされています。
たばこの使用を減らすために行動を起こすことに関して、政府は、人々が喫煙をやめるべきかどうかを自分で決定する一方で、禁煙を促すために必要なすべての措置を講じることは政府の責任であることに留意する必要があります。 多くの国の立法者や政府が取った措置は決定的なものではありませんでした。なぜなら、たばこの使用を減らすことは、議論の余地のない公衆衛生の改善であり、それに伴って公衆衛生支出が節約される一方で、一連の経済的損失と混乱が発生するからです。少なくとも一時的な性質の多くのセクター。 この点に関して、国際的な健康と環境の組織や機関が加えることができる圧力は非常に重要です。なぜなら、多くの国が、特にタバコが重要な収入源である場合、経済的な問題のためにタバコの使用に対する措置を弱体化させる可能性があるからです。
この記事では、国での喫煙を減らすために採用できる規制措置について簡単に説明します。
たばこのパックに関する警告
多くの国で採用されている最初の措置の XNUMX つは、喫煙が喫煙者の健康に深刻な害を及ぼすという警告をタバコのパックに目立つように表示することを要求することです。 この警告は、喫煙者に直ちに影響を与えることを目的としているのではなく、むしろ政府がこの問題に関心を持っていることを示すことを目的としており、そうでなければ攻撃的であると見なされるであろう後の措置の採用を支持する心理的風土を作り出しています。喫煙人口による。
一部の専門家は、葉巻とパイプたばこにこれらの警告を含めることを提唱しています。 しかし、より一般的な意見は、そのようなタイプのタバコを使用する人は通常煙を吸い込まないため、これらの警告は不要であり、これらの警告を延長すると、メッセージ全体が無視される可能性が高くなるというものです. これが、警告はたばこのパックにのみ適用されるべきであるという一般的な意見である理由です. 受動喫煙への言及は今のところ考慮されていませんが、捨てるべき選択肢ではありません。
公共スペースでの喫煙制限
公共スペースでの喫煙を禁止することは、最も効果的な規制手段の XNUMX つです。 これらの禁止により、受動喫煙にさらされる人の数を大幅に減らすことができ、さらに、喫煙者の毎日のたばこの消費量を減らすことができます。 ホテル、レストラン、レクリエーション施設、ダンスホール、劇場などの公共スペースの所有者による一般的な苦情は、これらの措置が顧客の損失につながるという主張に基づいています。 しかし、政府がこれらの対策を全面的に実施した場合、人々は最終的に新しい状況に適応するため、顧客の喪失による悪影響は最初の段階でのみ発生します。
別の可能性は、喫煙者のための特定のスペースの設計です。 非喫煙者からの喫煙者の分離は、非喫煙者がたばこの煙を吸い込むのを防ぐバリアを作成して、望ましい利益を得るために効果的でなければなりません。 したがって、分離は物理的なものでなければならず、空調システムがリサイクルされた空気を使用する場合、喫煙エリアからの空気が非喫煙エリアからの空気と混合されるべきではありません。 したがって、喫煙者のためのスペースを作成することは、建設と区画化の費用を伴いますが、喫煙者にサービスを提供したい人にとっては解決策になる可能性があります。
爆発や火災の可能性があるため、セキュリティ上の理由から明らかに喫煙が禁止されている場所のほかに、医療施設やスポーツ施設、学校、託児所など、安全が確保されていないにもかかわらず喫煙が許可されていない場所もある必要があります。そういうリスク。
職場での喫煙制限
以上のことから、職場での喫煙制限も考えられる。 政府と事業主は、労働組合と協力して、職場でのタバコの使用を減らすためのプログラムを確立できます。 職場での喫煙を減らすキャンペーンは、一般的に成功しています。
タバコの使用を禁止するポリシーを確立し、受動喫煙者にならない権利を擁護する人々をサポートするために、可能な限り禁煙エリアを作成することをお勧めします。 喫煙者と非喫煙者の間で対立が生じた場合、規制は常に非喫煙者が優先することを許可する必要があり、両者を分離できない場合はいつでも、喫煙者はワークステーションでの喫煙を控えるよう圧力をかけられるべきです。
健康または安全上の理由から喫煙を禁止する必要がある場所に加えて、職場での化学汚染の影響とタバコの煙との間の相乗効果の可能性は、他の場所でも無視されるべきではありません。 そのような考慮事項の重要性は、特に産業の職場での喫煙制限の広範な拡大につながることに疑いの余地はありません。
タバコに対する経済的圧力の高まり
たばこの使用を抑制するために政府が依存しているもう XNUMX つの規制手段は、主にたばこに高い税を課すことです。 この政策は、たばこの消費量の減少につながることを意図しており、これはたばこの価格とその消費との間の反比例の関係を正当化するものであり、各国の状況を比較する際に測定することができます。 たばこの使用の危険性を住民に事前に警告し、喫煙をやめる必要があることを知らせることは効果的であると考えられています。 たばこの値上げは、禁煙の動機となる可能性があります。 しかし、この政策には多くの反対者がおり、彼らは以下に簡単に述べる議論に基づいて批判しています。
まず第一に、多くの専門家によると、財政上の理由でたばこの価格が上昇した後、一時的にたばこの使用が減少し、その後、喫煙者が新しいタバコに慣れるにつれて、以前の消費レベルに徐々に戻ります。価格。 言い換えれば、喫煙者は、人々が他の税金や生活費の上昇に慣れるのと同じように、たばこ価格の上昇を同化する.
第二に、喫煙者の習慣の変化も観察されています。 価格が上がると、彼らはおそらく健康へのリスクが高い低品質の安価なブランドを探す傾向があります(フィルターがないか、タールとニコチンの量が多いため). この変化は、喫煙者に自家製のたばこを作る慣行を採用するように仕向けるまでに至る可能性があり、それは問題を制御する可能性を完全に排除するでしょう.
第三に、多くの専門家は、この種の措置は、政府がタバコとその消費を税金を徴収するもうXNUMXつの手段として受け入れているという信念を助長する傾向があるという意見であり、政府が本当に望んでいるのは人々はたばこ特別税でより多くのお金を集めるために喫煙します。
宣伝の制限
たばこの消費を減らすために政府が使用するもう XNUMX つの武器は、製品の宣伝を制限または単に禁止することです。 政府や多くの国際機関は、スポーツ (少なくとも一部のスポーツ)、ヘルスケア、環境、教育など、特定の分野でタバコの宣伝を禁止する方針をとっています。 この政策には疑いの余地のない利点があり、若者が喫煙習慣を身につける可能性が高い時期に若者に影響を与える環境での宣伝を排除する場合に特に効果的です.
人々に禁煙を促す公共プログラム
仕事の世界など、特定の分野での行動規範として十分な資金が提供され、組織化された通常の慣行としての禁煙キャンペーンの使用は、非常に成功していることが示されています。
喫煙者教育キャンペーン
上記の内容を補完するものとして、喫煙者が「より良い」喫煙をしてタバコの消費量を減らすように教育することは、政府が国民に対するタバコの使用による健康への悪影響を軽減するために利用できるもう XNUMX つの手段です。 これらの努力は、たばこの毎日の消費量を減らすこと、煙の吸入をできるだけ抑えること、たばこの吸い殻を吸わないこと(煙の毒性はたばこの終わりに向かって増加する)、たばこの喫煙を続けないことに向けられるべきです。唇で着実に、そしてより低いタールとニコチンでブランドの好みを採用することで。
この種の対策は明らかに喫煙者の数を減らしませんが、喫煙者がその習慣によって害を受ける量を減らします. 喫煙者は最良の喫煙方法を教えられているため、喫煙は本質的に悪い習慣ではないという印象を与える可能性があるため、この種の治療法には反対の意見があります.
結論
さまざまな政府による規制および立法措置は遅く、十分に効果的ではありません。特にタバコの使用によって引き起こされる問題のために何が必要になるかを考えればなおさらです。 多くの場合、このような措置の実施に対する法的障害、不正競争に対する議論、さらには個人の喫煙権の保護が原因である. 規制の利用の進展は遅いですが、それでも着実に進んでいます。 一方で、能動喫煙者と受動喫煙者の違いにも注意が必要です。 誰かが喫煙をやめる、または少なくとも毎日の消費量を効果的に減らすのに役立つすべての措置は、喫煙者に向けられるべきです。 規制のすべての重さは、この習慣に対して負わされるべきです。 受動喫煙者には、たばこの煙を吸い込まない権利を支持し、家庭、職場、遊びで禁煙環境を楽しむ権利を擁護するために、可能な限りの議論がなされるべきです。
汚染の観点から見ると、非産業環境での室内空気は、屋外または大気の空気や産業作業場の空気とは異なるいくつかの特徴を示します。 大気中の汚染物質に加えて、室内空気には建材や建物内での活動によって生成される汚染物質も含まれます。 屋内空気中の汚染物質の濃度は、換気に応じて、外気中の濃度と同じかそれ以下になる傾向があります。 建築材料によって生成される汚染物質は、通常、外気中に見られるものとは異なり、高濃度で検出される可能性がありますが、建物内の活動によって生成される汚染物質は、そのような活動の性質に依存し、外気に見られるものと同じ場合があります。 COとCOの場合2.
このため、非産業用の室内空気で検出される汚染物質の数は多く、さまざまであり、濃度レベルは低いです (重要な発生源がある場合を除く)。 それらは、大気/気候条件、建物のタイプまたは特性、換気、および建物内で行われる活動によって異なります。
分析
室内空気の質を測定するために使用される方法論の多くは、産業衛生と屋外空気の侵入の測定に由来します。 世界保健機関や米国の環境保護庁などの一部の組織はこの分野で研究を行っていますが、この種のテストのために特に検証された分析方法はほとんどありません。 追加の障害は、低濃度の汚染物質への長期暴露に対処する際の暴露と影響の関係に関する情報の不足です。
産業衛生に使用される分析方法は、高濃度を測定するように設計されており、多くの汚染物質について定義されていませんが、室内空気中の汚染物質の数は多く、さまざまであり、特定の場合を除いて濃度レベルは低くなる可能性があります。 産業衛生で使用されるほとんどの方法は、サンプルの採取とその分析に基づいています。 これらの方法の多くは、いくつかの要因を考慮すれば室内空気に適用できます。方法を典型的な濃度に調整する。 精度を損なうことなく感度を上げる(例えば、テストする空気の量を増やす)。 そしてそれらの特異性を検証します。
屋外の空気中の汚染物質の濃度を測定するために使用される分析方法は、室内の空気に使用されるものと似ているため、室内の空気に直接使用できるものもあれば、簡単に適応できるものもあります。 ただし、一部の方法は XNUMX つのサンプルを直接読み取るように設計されている一方で、他の方法はかさばり、時にはノイズの多い機器を必要とし、測定値を歪める可能性のある大量のサンプリングされた空気を使用することに留意することが重要です。
読書の計画
職場環境制御の分野における伝統的な手順を使用して、室内空気の質を改善することができます。 これは、問題を特定して定量化し、是正措置を提案し、これらの措置が確実に実施されていることを確認し、一定期間後にそれらの有効性を評価することで構成されます。 多くのサンプルを採取するなどの徹底的な評価は必要ないことが多いため、この一般的な手順が常に最適であるとは限りません。 既存の問題の多くを解決するには、目視検査から直接読み取り法による周囲空気の分析に至るまで、汚染物質のおおよその濃度を提供できる探索的手段で十分です。 是正措置が取られると、結果は1988回目の測定で評価され、改善の明確な証拠がない場合にのみ、より徹底的な検査(詳細な測定による)または完全な分析研究が行われます(スウェーデンの作業環境基金 XNUMX)。
より伝統的なものに対するこのような探索的手順の主な利点は、経済性、速度、および有効性です。 これには、有能で経験豊富な担当者と、適切な機器の使用が必要です。 図 1 は、この手順のさまざまな段階の目標をまとめたものです。
図 1. 探索的評価のための測定値の計画。
サンプリング戦略
室内空気の品質の分析制御は、探索的測定で肯定的な結果が得られなかった場合、または初期テストのさらなる評価または制御が必要な場合にのみ、最後の手段として検討する必要があります。
汚染源と汚染物質の種類についてある程度の事前知識があると仮定すると、サンプルは、数が限られている場合でも、調査対象のさまざまな空間を代表するものでなければなりません。 サンプリングは、質問に答えるために計画する必要があります。 どのように? どこ? そしていつ?
この試験は
問題の汚染物質は事前に特定する必要があり、取得できるさまざまな種類の情報を念頭に置いて、作成するかどうかを決定する必要があります。 エミッション or イミッション 測定。
室内空気質の排出量測定により、さまざまな汚染源、気候条件、建物の特性、および人間の介入の影響を判断できます。これにより、排出源を制御または削減し、室内空気の質を改善することができます。 このタイプの測定を行うためのさまざまな手法があります。収集システムを排出源に隣接して配置する、限られた作業エリアを定義して、あたかも一般的な作業条件を表しているかのように排出量を調査する、またはそれに依存する監視システムを適用してシミュレートされた条件で作業するヘッドスペース対策。
放射能測定により、建物のさまざまな区画に分けられたエリアの室内空気汚染レベルを特定できるため、構造全体の汚染マップを作成できます。 これらの測定値を使用して、人々が活動を行ったさまざまな領域を特定し、各作業に費やした時間を計算することで、暴露レベルを決定することができます。 これを行う別の方法は、個々の労働者が作業中に監視装置を着用することです。
汚染物質の数が多く、変化に富んでいる場合は、測定値が代表的で費用がかからないように、いくつかの代表的な物質を選択する方が実際的かもしれません。
認定条件
実行する読み取りの種類の選択は、使用可能な方法 (直接読み取りまたはサンプル採取と分析) と測定技術 (放射または透過) によって異なります。
場所
選択された場所は、サンプルを取得するのに最も適切で代表的な場所でなければなりません。 これには、調査対象の建物に関する知識が必要です。太陽に対する向き、直射日光を受ける時間数、階数、区画の種類、換気が自然換気か強制換気か、窓を開けることができるか、等々。 また、苦情の発生源と問題点を把握することも必要です。たとえば、苦情が発生する場所が高層階か低層階か、窓に近いか遠いか、換気や照明が不十分な場所などです。他の場所の間で。 サンプルを抽出するのに最適なサイトの選択は、上記の基準に関する入手可能なすべての情報に基づいて行われます。
日時
測定値をいつ取得するかは、大気汚染物質の濃度が時間の経過とともにどのように変化するかによって決まります。 汚染は、朝一番、勤務中、または一日の終わりに検出される場合があります。 週の初めまたは終わりに検出される場合があります。 冬または夏の間; エアコンがオンまたはオフのとき。 他の時と同様に。
これらの問題に適切に対処するには、特定の室内環境のダイナミクスを知る必要があります。 また、調査対象の汚染物質の種類に基づいて、測定の目的を知る必要もあります。 屋内環境のダイナミクスは、汚染源の多様性、関係するスペースの物理的な違い、区画化のタイプ、使用される換気と気候制御のタイプ、外気条件 (風、温度、季節など) の影響を受けます。 )、建物の特徴 (窓の数、向きなど)。
測定の目的によって、サンプリングが短い間隔で実行されるか長い間隔で実行されるかが決まります。 特定の汚染物質の健康への影響が長期にわたると考えられる場合、平均濃度を長期間にわたって測定する必要があります。 急性ではあるが累積的な影響はない物質については、短期間の測定で十分です。 短期間の激しい放出が疑われる場合、放出の時間を検出するために、短期間の頻繁なサンプリングが求められます。 しかし、見過ごされてはならないのは、多くの場合、使用されるまたは必要とされる分析方法によって、使用されるサンプリング方法の可能な選択が決定される可能性があるという事実です。
これらすべての質問を検討した後、問題の原因が何であるか、または問題が最も頻繁に発生する時期が十分に明確でない場合、サンプルをいつどこで取得するかをランダムに決定し、サンプル数を次のように計算する必要があります。期待される信頼性とコストの関数。
測定技術
室内空気のサンプル採取とその分析に利用できる方法は、直接読み取る方法と後で分析するためにサンプルを採取する方法の XNUMX 種類に分類できます。
直読法とは、試料の採取と汚染物質濃度の測定を同時に行う方法です。 それらは高速で、測定は瞬時に行われるため、比較的低コストで正確なデータが得られます。 このグループには以下が含まれます 比色チューブ & 特定のモニター.
比色チューブの使用は、特定の汚染物質と接触したときの特定の反応物質の色の変化に基づいています。 最も一般的に使用されるのは、固体の反応物を含むチューブで、空気は手動ポンプを使用してそれらから引き出されます。 CO や CO などの一部の汚染物質を除いて、一般的に感度が低いため、比色チューブを使用した室内空気の質の評価は、探索的測定および散発的な排出量の測定にのみ役立ちます。2 室内空気中に高濃度で検出されます。 この方法の精度は低く、見知らぬ汚染物質からの干渉がしばしば要因となることを心に留めておくことが重要です。
特定のモニターの場合、汚染物質の検出は、物理的、電気的、熱的、電磁気的および化学電磁的原理に基づいています。 このタイプのほとんどのモニターは、短時間または長時間の測定を行い、特定の場所での汚染のプロファイルを取得するために使用できます。 それらの精度はそれぞれのメーカーによって決定され、適切に使用するには、制御された雰囲気または認定されたガス混合物による定期的な校正が必要です。 モニターはますます正確になり、その感度はより洗練されています。 多くの製品には測定値を保存するメモリが内蔵されており、コンピュータにダウンロードしてデータベースを作成したり、結果を簡単に整理したり検索したりできます。
サンプリング方法と分析は、次のように分類できます。 アクティブ (または動的) および パッシブ、テクニック次第。
アクティブシステムでは、汚染物質が捕捉された収集デバイスに空気を強制的に通過させ、サンプルを濃縮することにより、この汚染を収集できます。 これは、フィルター、吸着剤固体、および吸収剤または反応性溶液をバブラーに入れるか、多孔質材料に含浸させることで達成されます。 その後、空気が強制的に通過し、汚染物質またはその反応生成物が分析されます。 アクティブシステムでサンプリングされた空気の分析の要件は、固定液、空気を移動させるポンプ、およびサンプリングされた空気の量を直接または流量と持続時間のデータを使用して測定するシステムです。
サンプリングされた空気の流量と量は、参照マニュアルに指定されているか、以前のテストで決定する必要があり、使用する吸収剤または吸着剤の量と種類、測定する汚染物質、測定の種類 (排出または吸収) によって異なります。 ) およびサンプル採取中の周囲空気の状態 (湿度、温度、圧力)。 コレクションの有効性は、摂取量を減らすか、使用する固定剤の量を直接または併用して増やすことによって増加します。
アクティブ サンプリングのもう XNUMX つのタイプは、バッグまたはその他の不活性で不浸透性の容器に空気を直接取り込む方法です。 このタイプのサンプル収集は、一部のガス (CO、CO2、H2それで2)、汚染物質の種類が不明な場合の探索的手段として役立ちます。 欠点は、サンプルを濃縮しないと感度が不十分になる可能性があり、濃度を上げるためにさらに実験室での処理が必要になる場合があることです。
受動システムは、単独または特定の反応物を含浸させた固体吸着剤である可能性があるベースへの拡散または浸透によって汚染物質を捕捉します。 これらのシステムは、アクティブ システムよりも便利で使いやすいです。 サンプルを採取するためのポンプも高度な訓練を受けた人員も必要ありません。 しかし、サンプルの取得には時間がかかる可能性があり、結果は中程度の濃度レベルしか得られない傾向があります。 この方法は、ピーク濃度の測定には使用できません。 そのような場合は、代わりにアクティブ システムを使用する必要があります。 受動システムを正しく使用するには、各汚染物質が捕捉される速度を知ることが重要です。これは、ガスまたは蒸気の拡散係数とモニターの設計によって異なります。
表 1 は、各サンプリング方法の顕著な特徴を示し、表 2 は、最も重要な室内空気汚染物質のサンプルを収集および分析するために使用されるさまざまな方法の概要を示しています。
表 1. サンプル採取方法
特性 |
アクティブ |
パッシブ |
直読 |
時間間隔測定 |
+ |
+ |
|
長期測定 |
+ |
+ |
|
監視 |
+ |
||
サンプルの濃度 |
+ |
+ |
|
イミッション測定 |
+ |
+ |
+ |
排出量測定 |
+ |
+ |
+ |
早急な応答 |
+ |
+ 指定された方法が、測定方法または目的の測定基準に適していることを意味します。
汚染物質 |
直読 |
メソッド |
分析 |
||
拡散による捕獲 |
濃縮による捕獲 |
ダイレクトキャプチャ |
|||
一酸化炭素 |
電気化学セル |
袋または不活性容器 |
GCa |
||
オゾン |
化学発光 |
バブラー |
UV-Visb |
||
二酸化硫黄 |
電気化学セル |
バブラー |
UV-Vis |
||
二酸化窒素 |
化学発光 |
を含浸させたフィルター |
バブラー |
UV-Vis |
|
二酸化炭素 |
赤外分光法 |
袋または不活性容器 |
GC |
||
ホルムアルデヒド |
- |
を含浸させたフィルター |
バブラー |
HPLCc |
|
VOC |
ポータブルGC |
吸着固形物 |
吸着固形物 |
袋または不活性容器 |
GC (ECD)d-FIDe-NPDf-PIDg) |
農薬 |
- |
吸着固形物 |
GC (ECD-FPD-NPD) |
||
粒子状物質 |
- |
光学センサ |
フィルタ |
インパクタ |
重量測定 |
— = 汚染物質に適していない方法。
a GC = ガスクロマトグラフィー。
b UV-Vis = 可視紫外分光光度法。
c HPLC = 高精度液体クロマトグラフィー。
d CD = 電子捕獲検出器。
e FID = フレーム、イオン化検出器。
f NPD = 窒素/リン検出器。
g PID = 光イオン化検出器。
h MS = 質量分析。
メソッドの選択
最適なサンプリング方法を選択するには、まず、調査対象の汚染物質に対して検証済みの方法が存在することを確認し、汚染物質を収集して分析するための適切な機器と材料が利用可能であることを確認する必要があります。 選択した方法が与えられた場合、通常、そのコスト、作業に必要な感度、および測定を妨げる可能性のあるものを知る必要があります。
測定したいものの最小濃度の推定値は、サンプルの分析に使用される方法を評価する際に非常に役立ちます。 必要な最小濃度は、使用される方法で指定された条件 (つまり、汚染物質を捕捉するために使用されるシステムの種類、またはサンプル採取の期間とサンプリングされた空気の量) が与えられた場合に収集できる汚染物質の量に直接関係します。 この最小量は、分析に使用されるメソッドに必要な感度を決定するものです。 特定の汚染物質または汚染物質のグループについて、使用される方法と同様の方法で到達した場合は、文献にある参照データから計算できます。 たとえば、炭化水素濃度が 30 (mg/m3) が調査対象地域で一般的に見られる場合、使用する分析方法は、これらの濃度を簡単に測定できるようにする必要があります。 サンプルが活性炭のチューブを使用して 0.5 時間で毎分 XNUMX リットルの流量で得られた場合、サンプルに収集された炭化水素の量は、物質の流量に監視された時間を乗じて計算されます。 与えられた例では、これは次のようになります。
炭化水素の
サンプル中の量が 3.6 μg 未満である必要がある炭化水素を検出するための任意の方法を、このアプリケーションに使用できます。
別の推定値は、測定対象の汚染物質の室内空気の許容限界として確立された最大限界から計算できます。 これらの数値が存在せず、室内空気中の通常の濃度や汚染物質が空間に排出される速度がわからない場合は、健康に悪影響を及ぼす可能性のある汚染物質の潜在的なレベルに基づいて概算を使用できます。 . 選択した方法は、確立された限界の 10% または健康に影響を与える可能性のある最小濃度を測定できる必要があります。 選択した分析方法の感度が許容範囲内であっても、選択した方法の検出下限を下回る汚染物質の濃度を検出することは可能です。 これは、平均濃度を計算する際に留意する必要があります。 たとえば、XNUMX の読み取り値のうち XNUMX つが検出限界を下回っている場合、XNUMX つの平均を計算する必要があります。XNUMX つはこれら XNUMX つの読み取り値にゼロの値を割り当て、もう XNUMX つはそれらに最低の検出限界を与え、最小平均と最大平均をレンダリングします。 真の測定平均は、XNUMX つの間で見つかります。
分析手順
室内空気汚染物質の数は多く、それらは低濃度で検出されます。 利用可能な方法論は、屋外、大気、空気、および産業状況で見られる空気の品質を監視するために使用される方法の適応に基づいています。 これらの方法を屋内空気の分析に適用することは、方法が許す場合は、求める濃度の範囲を変更することを意味し、より長いサンプリング時間とより多くの量の吸収剤または吸着剤を使用します。 これらの変更はすべて、信頼性や精度の低下につながらなければ適切です。 通常、汚染物質の混合物の測定には費用がかかり、得られる結果は不正確です。 多くの場合、確認されるのは汚染プロファイルだけです。これは、サンプリング間隔中の汚染レベルを、きれいな空気、外気、または他の屋内空間と比較して示します。 直接読み取りモニターは汚染プロファイルの監視に使用されますが、ノイズが多すぎたり大きすぎたりする場合は適していない場合があります。 精度と感度を高める、より小型で静かなモニターが設計されています。 表 3 は、さまざまな種類の汚染物質の測定に使用される方法の現在の状態の概要を示しています。
表 3. 化学汚染物質の分析に使用されるメソッド
汚染物質 |
直読モニターa |
サンプリングと分析 |
一酸化炭素 |
+ |
+ |
二酸化炭素 |
+ |
+ |
二酸化窒素 |
+ |
+ |
ホルムアルデヒド |
– |
+ |
二酸化硫黄 |
+ |
+ |
オゾン |
+ |
+ |
VOC |
+ |
+ |
農薬 |
– |
+ |
微粒子 |
+ |
+ |
a ++ = 最も一般的に使用されます。 + = あまり一般的ではありません。 – = 該当なし。
ガスの分析
能動的方法はガスの分析で最も一般的であり、吸着剤溶液または吸着剤固体を使用するか、バッグまたはその他の不活性で密閉された容器を使用して空気のサンプルを直接採取することによって実行されます。 サンプルの一部の損失を防ぎ、読み取りの精度を上げるには、サンプルの量を少なくする必要があり、使用する吸収剤または吸着剤の量を他のタイプの汚染よりも多くする必要があります。 サンプルの輸送と保管 (低温での保管) と、サンプルがテストされるまでの時間を最小限に抑えることにも注意を払う必要があります。 直接読み取り法は、ガスの測定に広く使用されています。これは、最新のモニターの機能が大幅に向上し、以前よりも感度と精度が向上したためです。 使いやすさと、提供される情報のレベルと種類により、従来の分析方法に取って代わるものになりつつあります。 表 4 は、使用したサンプリングと分析の方法を考慮して、調査したさまざまなガスの最小検出レベルを示しています。
表 4. 室内空気質の評価に使用されるモニターによる一部のガスの検出下限
汚染物質 |
直読モニターa |
サンプル採取と |
一酸化炭素 |
1.0 ppm |
0.05 ppm |
二酸化窒素 |
2 ppb |
1.5ppb(1週間)b |
オゾン |
4 ppb |
5.0 ppb |
ホルムアルデヒド |
5.0ppb(1週間)b |
a 赤外線分光法を使用する二酸化炭素モニターは、常に十分な感度を備えています。
b パッシブ モニター (露出の長さ)。
これらのガスは、室内空気中の一般的な汚染物質です。 赤外線検出器はそれほど感度が高くありませんが、電気化学的または赤外線手段によって直接検出するモニターを使用して測定されます。 また、空気サンプルを不活性バッグで直接採取し、水素炎イオン化検出器を備えたガスクロマトグラフィーでサンプルを分析し、最初に触媒反応によってガスをメタンに変換することによって測定することもできます。 通常、熱伝導検出器は、通常の CO 濃度を測定するのに十分な感度を備えています。2.
二酸化窒素
二酸化窒素NOを検出する方法が開発されました2、パッシブモニターを使用して後で分析するためにサンプルを採取することにより、室内空気で行われましたが、これらの方法には感度の問題があり、将来的には克服されることが期待されています。 最もよく知られている方法は、検出限界が 300 ppb の Palmes チューブです。 産業以外の状況では、1.5 ppb の検出限界を得るために、サンプリングは最低 XNUMX 日間行う必要があります。これは、XNUMX 週間の暴露に対するブランクの値の XNUMX 倍です。 NO間の化学発光反応に基づいて、リアルタイムで測定するポータブルモニターも開発されています。2 ただし、この方法で得られる結果は温度の影響を受ける可能性があり、その直線性と感度は使用するルミノール溶液の特性に依存します。 電気化学センサーを備えたモニターは感度が向上していますが、硫黄を含む化合物からの干渉を受けます (Freixa 1993)。
二酸化硫黄
二酸化硫黄、SOの測定には分光光度法が使用されます。2、屋内環境で。 空気サンプルは、テトラクロロ水銀酸カリウムの溶液を通してバブリングされ、安定な錯体を形成します。これは、パラロスアニリンと反応した後、分光測光法で測定されます。 他の方法は、フレームフォトメトリーと脈動紫外蛍光に基づく方法であり、分光分析の前に測定値を導出する方法もあります。 外気モニターに使用されてきたこのタイプの検出は、室内空気分析には適していません。これは、特異性が欠如していることと、これらのモニターの多くが、発生するガスを除去するための通気システムを必要とするためです。 SOの排出のため2 大幅に削減され、室内空気の重要な汚染物質とは見なされていませんが、その検出用のモニターの開発はあまり進んでいません。 ただし、SO を検出できるポータブル機器が市販されています。2 パラロサニリンの検出に基づく (Freixa 1993)。
オゾン
オゾン、O3、急速に減衰するため、継続的に生成される特別な状況の屋内環境でのみ見つけることができます。 これは、直読法、比色チューブ、および化学発光法によって測定されます。 また、室内空気に簡単に適応できる産業衛生で使用される方法によっても検出できます。 サンプルは、中性媒体中のヨウ化カリウムの吸収溶液で得られ、分光光度分析にかけられます。
ホルムアルデヒド
ホルムアルデヒドは室内空気の重要な汚染物質であり、その化学的および毒性の特性のため、個別の評価が推奨されます。 空気中のホルムアルデヒドを検出するにはさまざまな方法がありますが、それらはすべて、後で分析するためにサンプルを採取することに基づいており、積極的な固定または拡散によって行われます。 最も適切な捕捉方法は、使用するサンプルの種類 (発光または透過) と分析方法の感度によって決まります。 従来の方法は、蒸留水または 1°C の 5% 重硫酸ナトリウム溶液に空気を吹き込んでサンプルを取得し、分光蛍光法で分析することに基づいています。 サンプルが保存されている間、それはまた 5 ° C で維持する必要があります。 それで2 また、タバコの煙の成分が干渉を引き起こす可能性があります。 固体吸着剤による拡散によって汚染物質を捕捉するアクティブなシステムまたは方法は、室内空気分析でますます頻繁に使用されています。 それらはすべて、重硫酸ナトリウムや2,4-ジフェニルヒドラジンなどの反応物で飽和したフィルターまたは固体である可能性のある塩基で構成されています。 拡散によって汚染物質を捕捉する方法は、その方法の一般的な利点に加えて、サンプルを取得するのに必要な時間が長いため、能動的な方法よりも感度が高くなります (Freixa 1993)。
揮発性有機化合物 (VOC) の検出
室内空気中の有機蒸気を測定または監視するために使用される方法は、一連の基準を満たす必要があります。0 億分の 300 (ppb) から 2 兆分の XNUMX (ppt) のオーダーの感度、サンプルの採取に使用される機器、または直読は携帯可能で現場での取り扱いが容易でなければならず、得られた結果は正確で再現可能でなければなりません。 これらの基準を満たす方法は数多くありますが、室内空気の分析に最も頻繁に使用される方法は、サンプルの採取と分析に基づいています。 さまざまな検出方法を備えた携帯用ガスクロマトグラフで構成される直接検出方法が存在します。 これらの器具は高価であり、その取り扱いは洗練されており、訓練を受けた担当者のみが操作できます。 XNUMX°C ~ XNUMX°C の沸点を持つ極性および非極性の有機化合物の場合、アクティブおよびパッシブ サンプリング システムの両方で最も広く使用されている吸着剤は活性炭です。 Tenax GC、XAD-XNUMX、Ambersorb などの多孔性ポリマーやポリマー樹脂も使用されます。 これらの中で最も広く使用されているのは Tenax です。 活性炭で得られたサンプルは二硫化炭素で抽出され、水素炎イオン化、電子捕獲、または質量分析検出器を備えたガスクロマトグラフィーによって分析され、続いて定性および定量分析が行われます。 Tenax で得られたサンプルは通常、ヘリウムによる加熱脱着によって抽出され、クロマトグラフに送られる前に窒素コールド トラップで凝縮されます。 もう XNUMX つの一般的な方法は、バッグや不活性容器を使用して直接サンプルを採取する方法、ガスクロマトグラフに空気を直接供給する方法、吸着剤とコールド トラップを使用して最初にサンプルを濃縮する方法です。 これらの方法の検出限界は、分析される化合物、採取されるサンプルの量、バックグラウンド汚染、および使用される機器の検出限界によって異なります。 存在するすべての化合物を定量化することは不可能であるため、定量化は通常、化合物の各ファミリーに特徴的な参照化合物を使用して、ファミリーごとに行われます。 室内空気中の VOC を検出するには、使用する溶媒の純度が非常に重要です。 加熱脱着を使用する場合、ガスの純度も重要です。
農薬の検出
室内空気中の農薬を検出するために、一般的に採用されている方法は、固体吸着剤でサンプルを採取することで構成されていますが、バブラーや混合システムの使用も除外されていません。 最も一般的に使用されている固体吸着剤は多孔性ポリマー Chromosorb 102 ですが、より多くの農薬を捕捉できるポリウレタンフォーム (PUF) がますます使用されています。 分析方法は、サンプリング方法と農薬によって異なります。 通常、それらは、電子捕獲から質量分析まで、さまざまな特定の検出器を備えたガスクロマトグラフィーを使用して分析されます。 化合物を同定するための後者の可能性はかなりのものです。 これらの化合物の分析には、微量のポリ塩化ビフェニル (PCB)、フタル酸エステル、農薬によるサンプル採取システムのガラス部品の汚染など、特定の問題があります。
環境のほこりや粒子の検出
空気中の粒子と繊維の捕捉と分析には、室内空気質の評価に適した多種多様な技術と機器が利用可能です。 空気中の粒子の濃度を直読できるモニターは拡散光検出器を使用し、サンプル採取と分析を使用する方法は顕微鏡による重み付けと分析を使用します。 このタイプの分析では、サイクロンやインパクターなどのセパレーターを使用して、フィルターを使用する前に大きな粒子をふるいにかける必要があります。 サイクロンを使用する方法では少量を処理できるため、サンプル採取のセッションが長くなります。 パッシブ モニターは優れた精度を提供しますが、周囲温度の影響を受け、粒子が小さいほど高い値を示す傾向があります。
生物学的室内空気汚染の特徴と原因
室内空気にはさまざまな生物起源の粒子 (生体粒子) が存在しますが、ほとんどの室内作業環境では、微生物 (微生物) が健康にとって最も重要です。 ウイルス、バクテリア、菌類、原生動物などの微生物だけでなく、室内空気には、花粉粒、動物のふけ、昆虫やダニの断片、およびそれらの排泄物も含まれている可能性があります (Wanner et al. 1993)。 これらの粒子のバイオエアロゾルに加えて、観葉植物や微生物などの生物から発生する揮発性有機化合物も存在する可能性があります。
花粉
花粉粒には、敏感な人やアトピーの人に、通常は「花粉症」または鼻炎として現れるアレルギー反応を引き起こす可能性のある物質(アレルゲン)が含まれています. このようなアレルギーは、主に屋外環境に関連しています。 屋内の空気中の花粉濃度は、通常、屋外の空気中よりもかなり低くなります。 屋外と屋内の空気の花粉濃度の差は、暖房、換気、および空調 (HVAC) システムが外気の取り入れ口で効率的なろ過を行う建物で最大になります。 また、窓用エアコンは、自然換気の建物よりも室内の花粉レベルが低くなります。 いくつかの屋内作業環境の空気は、例えば美的理由から多数の顕花植物が存在する施設や商業温室など、花粉数が多いと予想される場合があります。
皮屑
ふけは細かい皮膚と毛髪/羽毛の粒子 (および関連する乾燥した唾液と尿) で構成されており、敏感な人に鼻炎や喘息の発作を引き起こす可能性のある強力なアレルゲンの源です。 屋内環境でのフケの主な発生源は、通常、猫と犬ですが、ラットとマウス (ペット、実験動物、害獣のいずれであっても)、ハムスター、スナネズミ (砂漠のネズミの一種)、モルモット、ケージの鳥も追加される場合があります。ソース。 これらや農場やレクリエーション用の動物(馬など)からのふけは衣服に付着する可能性がありますが、作業環境では、動物飼育施設や実験室、または害虫が出没する建物で、ふけに最もさらされる可能性があります。
昆虫
これらの生物とその排泄物は、呼吸器やその他のアレルギーを引き起こす可能性もありますが、ほとんどの場合、空気中のバイオバーデンに大きく寄与するようには見えません. ゴキブリの粒子(特に ブラテラ・ゲルマニカ & ワモンゴキブリ) 非衛生的で高温多湿の作業環境では重大な影響を与える可能性があります。 ゴキブリやバッタ、ゾウムシ、小麦粉甲虫、ショウジョウバエなどの昆虫からの粒子への曝露は、飼育施設や研究所の従業員の健康を害する原因となる可能性があります。
ダニ
これらのクモ類は特にほこりに関連していますが、クモのこれらの微視的な親戚の断片とその排泄物(糞)が室内の空気中に存在する可能性があります. イエダニは、 コナヒョウヒダニ、最も重要な種です。 その近縁種では、呼吸器アレルギーの主な原因です。 それは主に住宅に関連しており、特に寝具に豊富に含まれていますが、布張りの家具にも存在します. そのような家具がオフィスでニッチを提供する可能性があることを示す限られた証拠があります. 貯蔵食品や動物飼料に関連する貯蔵ダニ、例えば、 アカロス, グリシファガス & ティロファガス、また、室内空気へのアレルゲン断片の原因となる可能性があります。 それらは、大量の食料品を扱う農家や労働者に影響を与える可能性が最も高いですが、 D.プテロニシヌス, 貯蔵ダニは、特に暖かく湿気の多い条件下では、建物のほこりの中に存在する可能性があります.
ウイルス
ウイルスは、それらが引き起こす病気の総量という点で非常に重要な微生物ですが、生きている細胞や組織の外では独立して存在することはできません. 一部は HVAC システムの再循環空気に拡散することを示す証拠がありますが、主な感染経路は人から人への接触です。 咳やくしゃみによって発生するエアロゾル、例えば風邪やインフルエンザウイルスなどを近距離で吸入することも重要です。 したがって、混雑した施設では感染率が高くなる可能性があります。 建物の設計や管理に、この状況を変えるような明らかな変化はありません。
細菌
これらの微生物は、グラム染色反応に応じて XNUMX つの主要なカテゴリに分類されます。 最も一般的なグラム陽性のタイプは、口、鼻、鼻咽頭、および皮膚に由来します。 表皮ブドウ球菌, 黄色ブドウ球菌 との種 アエロコッカス, ミクロコッカス & 連鎖球菌. グラム陰性菌は一般的に豊富ではありませんが、時折 アクチノバクター, アエロモナス, フラボバクテリウム属 そして特に シュードモナス菌 種が目立つかもしれません。 レジオネラ症の原因、 レジオネラ・ニューモフィラ、給湯器や空調加湿器、呼吸療法機器、ジャグジー、スパ、シャワー室に存在する可能性があります. このような施設から水性エアロゾルで広がりますが、近くの冷却塔から空気中の建物に侵入することもあります。 の生存時間 L.ニューモフィラ 室内空気中では 15 分を超えないようです。
上記の単細胞細菌に加えて、空中に分散した胞子を生成する糸状のタイプ、つまり放線菌もあります。 それらは湿った構造材料に関連しているように見え、特徴的な土臭を発する可能性があります。 60°Cで増殖できるこれらのバクテリアのうちのXNUMXつは、 ファエニア・レクティヴァーグラ (旧 ミクロポリスポラ・ファエニ)と 尋常性熱放線菌、加湿器やその他の HVAC 機器に見られることがあります。
菌類
菌類は XNUMX つのグループで構成されます。XNUMX つ目は、微小菌類として知られる微細な酵母とカビ、XNUMX つ目は肉眼で見える肉眼で見える巨視的な胞子体を生成するため、マクロ菌類と呼ばれる石膏菌と木材腐朽菌です。 単細胞酵母とは別に、菌類はフィラメント (菌糸) のネットワーク (菌糸体) として基質にコロニーを形成します。 これらの糸状菌は、カビの微視的な胞子形成構造から、および大型菌類の大きな胞子形成構造から、空中に分散した多数の胞子を生成します。
住宅や非産業の職場の空気中には、さまざまなカビの胞子が存在しますが、最も一般的なのは、 クラドスポリウム属, ペニシリウム, アスペルギルス属 & ユーロティウム. などの室内空気中のいくつかのカビ クラドスポリウム属 spp. は、特に夏に屋外の葉の表面や他の植物の部分に豊富に存在します。 ただし、室内空気中の胞子は屋外で発生する可能性がありますが、 クラドスポリウム属 また、室内の湿った表面で成長して胞子を生成し、室内空気のバイオバーデンを増加させることもあります。 のさまざまな種 ペニシリウム 一般的に屋内で発生したと見なされます。 アスペルギルス属 & ユーロティウム. 酵母はほとんどの室内空気サンプルに含まれており、大量に存在する場合もあります。 ピンクの酵母 ロドトルラ or スポロボロミセス 浮遊植物相で顕著であり、カビの影響を受けた表面から分離することもできます。
建物は、ほとんどの菌類やバクテリアが成長や胞子の生産に利用できる栄養素として機能する死んだ有機物が存在する幅広いニッチを提供します. 栄養素は次のような材料に含まれています。 紙、ペンキ、その他の表面コーティング; カーペットや布張りの家具などの柔らかい家具。 植木鉢の土; ほこり; 人間や他の動物の皮膚のうろこや分泌物; 調理済み食品とその原材料。 成長が起こるかどうかは、水分の利用可能性に依存します。 細菌は、飽和した表面、または HVAC ドレンパン、貯水池などの水の中でのみ増殖することができます。 一部のカビは飽和に近い条件も必要としますが、他のカビはそれほど要求が厳しくなく、完全に飽和するのではなく湿った材料で増殖する可能性があります. ほこりは貯蔵庫になる可能性があり、十分に湿っている場合はカビの増幅剤にもなります. したがって、粉塵が乱されると空気中に浮遊する胞子の重要な供給源です。
原生動物
などの原生動物 アカントアメーバ & ネーグレリ は、HVAC システムの加湿器、リザーバー、排水パンでバクテリアやその他の有機粒子を餌とする微視的な単細胞動物です。 これらの原生動物の粒子はエアロゾル化されている可能性があり、加湿器熱の原因として挙げられています。
微生物揮発性有機化合物
微生物の揮発性有機化合物 (MVOC) は、化学組成と臭気においてかなり異なります。 さまざまな微生物によって生成されるものもあれば、特定の種に関連するものもあります。 いわゆるきのこアルコール、1-オクテン-3-オール (新鮮なきのこのにおいがする) は、さまざまなカビによって生成されるものの 3,5 つです。 その他のあまり一般的ではないカビの揮発性物質には、1,2,4-ジメチル-1,10-トリチオロン (「悪臭」と呼ばれる) が含まれます。 ゲオスミン、または9-ジメチル-トランス-6-デカロール(「土っぽい」); およびXNUMX-ペンチル-α-ピロン(「ココナッツ」、「かび臭い」)。 細菌の中で、 シュードモナス菌 「かび臭いジャガイモ」の臭いを持つピラジンを生成します。 個々の微生物の臭いは、MVOC の複雑な混合物の産物です。
微生物学的室内空気質問題の歴史
家庭、学校、その他の建物内の空気の微生物学的調査は、1940 世紀以上にわたって行われてきました。 初期の調査では、さまざまな種類の建物内の空気の相対的な微生物学的「純度」と、居住者の死亡率との関係に関係することがありました。 病院での病原体の拡散への長年の関心に関連して、1950 年代と 1950 年代の最新の容積測定微生物学的エアサンプラーの開発は、病院での空気中の微生物の体系的な調査につながり、その後、家庭内の空気中の既知のアレルギー性カビの調査につながりました。そして公共の建物および屋外。 1960 年代と 1959 年代には、農民の肺、麦芽労働者の肺、バイシノーシス (綿花労働者の間) などの職業性呼吸器疾患の調査に他の研究が向けられました。 作業員グループにおけるインフルエンザ様の加湿器熱が最初に報告されたのは XNUMX 年ですが、他の症例が報告されるまでにはさらに XNUMX 年から XNUMX 年かかりました。 しかし、現在でも微生物が関与しているとはいえ、具体的な原因はわかっていません。 彼らはまた、「シックハウス症候群」の原因として挙げられていますが、そのような関連性を示す証拠はまだ非常に限られています.
真菌のアレルギー特性はよく知られているが、ケベック州の病院である非産業の職場での真菌毒素の吸入による健康障害の最初の報告は、1988 年まで現れなかった (Mainville et al. 1988)。 スタッフの極度の疲労の症状は、胞子中のトリコテセン マイコトキシンによるものでした。 スタキボトリス・アトラ & トリコデルマビリデ、そしてそれ以来、マイコトキシン粉塵への暴露によって引き起こされる「慢性疲労症候群」が、大学の教師や他の従業員の間で記録されています. 1993 つ目はオフィス ワーカーの病気の原因であり、健康への影響にはアレルギー性のものもあれば、中毒症に関連することが多いタイプのものもあります (Johanning et al. XNUMX)。 他の場所では、疫学的研究は、呼吸器の健康に影響を与える真菌に関連するいくつかの非アレルギー因子または因子がある可能性があることを示しています. ここでは、カビの個々の種によって生成されるマイコトキシンが重要な役割を果たしている可能性がありますが、吸入された真菌のより一般的な属性が呼吸器の健康に有害である可能性もあります.
室内空気の質の低下に関連する微生物とその健康への影響
室内空気中に病原体が存在することは比較的まれですが、空気中の微生物と次のような多くのアレルギー状態を関連付ける報告が多数あります。 (1) 鼻炎; (2)喘息; (3) 加湿器熱; (4)過敏性肺炎(HP)としても知られる外因性アレルギー性肺胞炎(EAA)。
菌類は、室内空気中のバイオエアロゾルの成分として細菌よりも重要であると認識されています。 カビは湿った表面で明らかなカビのパッチとして成長するため、カビはしばしば建物内の湿気の問題と潜在的な健康被害の明確な目に見える兆候を示します. カビの成長は、他の方法では存在しない屋内の空気カビ菌叢の数と種の両方に寄与します。 グラム陰性菌や放線菌と同様に、親水性 (「湿気を好む」) 菌類は、非常に湿った増幅部位 (目に見えるか隠れているか) の指標であり、したがって室内の空気の質が悪いことを示します。 それらには以下が含まれます フザリウム, フォーマ, スタキボトリス属, トリコデルマ属, ウロクラジウム、酵母、まれに日和見病原体 アスペルギルス・フミガタス & Exophiala Jeanselmei. 水の必要量が少ないという点で、さまざまな程度の乾燥性 (「乾燥を好む」) を示す高レベルのカビは、湿気が少ないが、それでも成長には重要な増幅部位の存在を示している可能性があります。 カビはハウスダストにも豊富に含まれているため、カビの数が多いとほこりの多い大気のマーカーになる可能性があります. それらは、わずかに好乾性(乾燥した状態に耐えることができる)からの範囲です クラドスポリウム属 種から中程度の好乾性 アスペルギルス属 バーシカラー, ペニシリウム (例えば、 P. オーランティオグリセウム & P. クリソゲナム)および非常に好乾性 アスペルギルス・ペニシリオイデス, ユーロティウム & ワレミア.
真菌性病原体が室内空気中に存在することはめったにありませんが、 A.フミガタス また、人間の組織に侵入する可能性のある他の日和見アスペルギルスは、鉢植えの植物の土壌で増殖する可能性があります. Exophiala Jeanselmei 排水溝で生育できます。 これらおよび他の日和見病原体の胞子 フザリウムソラニ & プセウダレシェリア・ボイディ 健康な人にとっては危険である可能性は低いですが、免疫不全の人にとってはそうかもしれません。
空中浮遊真菌は、アレルギー疾患の原因として細菌よりもはるかに重要ですが、少なくともヨーロッパでは、真菌アレルゲンは花粉、ダニ、動物のふけよりも重要ではないようです. 多くの種類の真菌がアレルギー性であることが示されています。 鼻炎および喘息の原因として最も一般的に挙げられている室内空気中の真菌の一部を表 1 に示します。 ユーロティウム およびハウスダスト中の他の非常に好乾性のカビは、鼻炎および喘息の原因として、以前に認識されていたよりもおそらく重要です. 真菌によるアレルギー性皮膚炎は、鼻炎/喘息よりもはるかに一般的ではありません。 ルナリア, アスペルギルス属 & クラドスポリウム属 関与しています。 比較的まれな EAA の症例は、酵母菌からさまざまな菌類に起因するとされています。 スポロボロミセス 木材腐敗菌に セルプラ (表 2)。 一般に、個人が EAA の症状を発症するには、空気 XNUMX 立方メートルあたり少なくとも XNUMX 万個以上、おそらく XNUMX 億個程度のアレルゲンを含む胞子にさらされる必要があると考えられています。 このようなレベルの汚染は、建物内で真菌が大量に増殖している場合にのみ発生する可能性があります。
表 1. 鼻炎や喘息の原因となる室内空気中の真菌の種類の例
ルナリア |
ゲオトリクム |
セルプラ |
アスペルギルス属 |
ケカビ |
スタキボトリス属 |
クラドスポリウム属 |
ペニシリウム |
ステンフィリウム/ウロクラジウム |
ユーロティウム |
クモノスカビ |
ワレミア |
フザリウム |
ロドトルラ/スポロボロミセス |
|
表 2. 建物関連外因性アレルギー性肺胞炎の原因として報告されている室内空気中の微生物
タイプ |
微生物 |
ソース
|
細菌 |
枯草菌 |
腐った木材 |
|
ファエニア・レクティヴァーグラ |
加湿器 |
|
緑膿菌 |
加湿器
|
|
尋常性熱放線菌 |
エアコン
|
菌類 |
オーレオバシジウムプルランス |
サウナ; 部屋の壁 |
|
セファロスポリウムsp。 |
地下; 加湿器 |
|
クラドスポリウムsp。 |
換気されていないバスルーム |
|
ムコールsp。 |
パルスエアヒーティングシステム |
|
ペニシリウム属 |
パルスエアヒーティングシステム 加湿器 |
|
P. カゼイ |
部屋の壁 |
|
P. クリソゲナム / P. サイクロピウム |
フローリング |
|
セルプラ・ラクリマンス |
乾燥腐敗木材 |
|
スポロボロミセス |
部屋の壁; 天井 |
|
皮膚トリコスポロン |
木; つや消し |
先に示したように、有毒種の胞子の吸入は潜在的な危険をもたらす (Sorenson 1989; Miller 1993)。 胞子だけではありません スタキボトリス属 高濃度のマイコトキシンが含まれています。 このカビの胞子は、壁紙や湿った建物の他のセルロース系基材上で成長し、アレルギー誘発性でもありますが、非常に強力なマイコトキシンを含んでいますが、室内の空気中に頻繁に存在するその他の有毒なカビには次のものがあります。 アスペルギルス属 (特に A.バーシカラー)と ペニシリウム (例えば、 P. オーランティオグリセウム & P. ビリディカタム)と トリコデルマ属. 実験的証拠は、これらのカビの胞子に含まれるさまざまなマイコトキシンが免疫抑制性であり、呼吸器の健康に不可欠な肺マクロファージ細胞の清掃やその他の機能を強力に阻害することを示しています (Sorenson 1989)。
カビの成長と胞子形成の過程で生成される MVOC、または対応する細菌の健康への影響についてはほとんど知られていません。 多くの MVOC は毒性が比較的低いように見えますが (Sorenson 1989)、逸話的な証拠は、MVOC がヒトに頭痛、不快感、およびおそらく急性呼吸反応を引き起こす可能性があることを示しています。
室内空気中のバクテリアは、通常、皮膚や上気道のグラム陽性菌によって支配されているため、健康に害を及ぼすことはありません。 ただし、これらの細菌数が多い場合は、過密状態と換気不良を示しています。 多数のグラム陰性菌の存在および/または 放線菌 空気中の は、それらが増殖している非常に湿った表面または材料、排水管、または特に HVAC システムの加湿器があることを示します。 一部のグラム陰性菌 (またはその壁から抽出されたエンドトキシン) は、加湿器熱の症状を引き起こすことが示されています。 時折、加湿器内での増殖は、EAA の急性肺炎様症状を引き起こすのに十分なアレルゲン細胞を含むエアロゾルが生成されるのに十分な大きさでした (表 15 を参照)。
まれに、病原菌など ヒト型結核菌 感染者からの飛沫核は、再循環システムによって閉鎖環境のすべての部分に分散する可能性があります。 病原菌ですが、 レジオネラ・ニューモフィラ、加湿器やエアコンから隔離されており、レジオネラ症の発生のほとんどは、冷却塔やシャワーからのエアロゾルに関連しています。
建物設計変更の影響
長年にわたり、最新の HVAC システムで最高潮に達した空気処理システムの開発に伴う建物のサイズの増加は、屋内作業環境における空気のバイオバーデンの量的および質的変化をもたらしました。 過去 XNUMX 年間で、エネルギー使用量を最小限に抑えた建物の設計への移行により、空気の浸透と排出が大幅に減少した建物が開発されました。これにより、空気中の微生物やその他の汚染物質の蓄積が可能になります。 このような「密閉された」建物では、以前は屋外に排出されていたはずの水蒸気が冷たい表面に凝縮し、微生物が増殖する条件を作り出します。 さらに、経済効率のみを目的として設計された HVAC システムは、多くの場合、微生物の増殖を促進し、大きな建物の居住者に健康上のリスクをもたらします。 例えば、再循環水を利用する加湿器は急速に汚染され、微生物の発生源として作用し、加湿水噴霧は微生物をエアロゾル化し、微生物の発生およびエアロゾル化のそのような領域の下流ではなく上流にフィルターを配置すると、微生物のさらなる伝染が可能になります。職場へのエアロゾル。 冷却塔やその他の微生物の発生源の近くに吸気口が配置されていること、およびメンテナンスやクリーニング/消毒のために HVAC システムにアクセスしにくいことも、健康を危険にさらす可能性のある設計、操作、およびメンテナンスの欠陥の XNUMX つです。 彼らは、標準であるはずの屋外の空気を反映する種の混合物の数が少ないのではなく、居住者を特定の空中浮遊微生物の数が多いことにさらすことによってこれを行います.
室内空気質の評価方法
微生物の空気サンプリング
たとえば、建物内の空気中の微生物叢を調査する場合、居住者の不健康の原因を突き止めるには、詳細で信頼できる客観的なデータを収集する必要があります。 屋内空気の微生物学的状態は屋外空気の微生物学的状態を反映するべきであるというのが一般的な認識であるため (ACGIH 1989)、微生物を正確に特定し、その時点での屋外空気中の微生物と比較する必要があります。
エアサンプラー
直接的または間接的に、栄養寒天ゲル上で生存可能な空中浮遊細菌および真菌の培養を可能にするサンプリング方法は、種の同定の最良の機会を提供し、したがって最も頻繁に使用されます。 寒天培地は、捕捉された生体粒子からコロニーが発生し、計数して識別できるようになるまで培養されるか、またはさらなる検査のために他の培地に継代培養されます。 細菌に必要な寒天培地は真菌のものとは異なり、一部の細菌には、たとえば、 レジオネラ・ニューモフィラ、特別な選択培地でのみ分離できます。 真菌の場合、XNUMX つのメディアの使用が推奨されます: 汎用培地と、好乾性真菌の分離により選択的な培地です。 識別は、コロニーの全体的な特徴、および/またはそれらの顕微鏡的または生化学的特徴に基づいており、かなりのスキルと経験を必要とします。
利用可能なサンプリング方法の範囲は十分に検討されており (Flannigan 1992; Wanner et al. 1993 など)、最も一般的に使用されているシステムのみがここで言及されています。 寒天培地を含む開いたペトリ皿に空気中から引き寄せられる微生物を受動的に収集することにより、大まかな評価を行うことができます。 これらの沈下プレートを使用して得られた結果は、非体積測定であり、大気の乱流の影響を強く受け、大きな (重い) 胞子または胞子/細胞の塊の収集に有利に働きます。 したがって、容積式空気サンプラーを使用することをお勧めします。 浮遊粒子が寒天表面に衝突する衝突サンプラーが広く使用されています。 空気は、回転する寒天プレート上のスリット (スリット型インパクション サンプラー) から、または寒天プレート上の穴あきディスク (ふるい型インパクション サンプラー) を通して引き込まれます。 XNUMX 段階のふるいサンプラーが広く使用されていますが、XNUMX 段階のアンダーセン サンプラーが好まれる研究者もいます。 積み重ねられた XNUMX つのアルミニウム セクションの細かな穴を空気が通過するにつれて、粒子は空気力学的サイズに応じて異なる寒天プレートに分類されます。 したがって、サンプラーは、寒天プレートがその後培養されたときにコロニーが発生する粒子のサイズを明らかにし、呼吸器系のどこにさまざまな生物が沈着する可能性が最も高いかを示します。 別の原理で動作する一般的なサンプラーは、Reuter 遠心サンプラーです。 インペラーファンによって吸い込まれた空気の遠心加速により、粒子がサンプリングシリンダーの内側を覆うプラスチックストリップ内の寒天に高速で衝突します。
サンプリングへの別のアプローチは、低容量充電式ポンプに接続されたフィルター カセットのメンブレン フィルターで微生物を収集することです。 アセンブリ全体をベルトまたはハーネスにクリップで留めて、通常の営業日に個人的なサンプルを収集するために使用できます。 サンプリング後、フィルターからの洗浄液の少量と洗浄液の希釈液をさまざまな寒天培地に広げ、培養し、生存微生物の数を数えます。 フィルターサンプラーに代わるものは液体インピンジャーで、毛細管ジェットによって引き込まれた空気中の粒子が衝突し、液体に集まります。 収集液の一部とそれから調製された希釈液は、フィルターサンプラーからのものと同じ方法で処理されます。
これらの「実行可能な」サンプリング方法の重大な欠陥は、彼らが評価するのは実際に培養可能な生物のみであり、これらは全気胞子のXNUMX〜XNUMX%にすぎない可能性があることです. ただし、合計カウント (実行可能と非実行可能) は、粒子が回転ロッド (回転アーム インパクション サンプラー) の粘着面またはスリットの異なるモデルのプラスチック テープまたはガラス顕微鏡スライドに収集されるインパクション サンプラーを使用して行うことができます。型インパクションサンプラー。 カウントは顕微鏡下で行われますが、この方法で特定できる真菌は比較的少数、つまり特徴的な胞子を持つものだけです。 ろ過サンプリングは生存微生物の評価に関連して言及されていますが、それは総計数を得るための手段でもあります。 寒天培地に播種した同じ洗浄液の一部を染色し、顕微鏡下で微生物を数えることができます。 液体インピンジャー内の捕集液からも同様に総計数を行うことができます。
エアサンプラーとサンプリング戦略の選択
どのサンプラーを使用するかは主に研究者の経験によって決まりますが、その選択は量的および質的な理由の両方で重要です。 たとえば、シングル ステージ インパクション サンプラーの寒天プレートは、XNUMX ステージ サンプラーの寒天プレートよりもサンプリング中に胞子で「過負荷」になりやすく、その結果、培養プレートが過剰に増殖し、浮遊菌の評価で重大な量的および質的エラーが発生します。人口。 さまざまなサンプラーの動作方法、サンプリング時間、周囲の空気からさまざまなサイズの粒子を除去し、気流からそれらを抽出して表面または液体に収集する効率は、すべてかなり異なります。 これらの違いのため、ある調査で XNUMX つのタイプのサンプラーを使用して得られたデータと、別の調査で別のタイプのサンプラーから得られたデータとの間で有効な比較を行うことはできません。
サンプリング戦略とサンプラーの選択は非常に重要です。 一般的なサンプリング戦略を設定することはできません。 それぞれのケースは独自のアプローチを必要とします (Wanner et al. 1993)。 大きな問題は、室内空気中の微生物の分布が、空間的にも時間的にも均一ではないことです。 それは部屋の活動の程度、特に沈殿した粉塵を吐き出す清掃や建設作業に大きく影響されます。 その結果、比較的短い時間間隔で数にかなりの変動があります。 数時間使用されるフィルターサンプラーと液体インピンジャーは別として、ほとんどのエアサンプラーは、わずか数分で「グラブ」サンプルを取得するために使用されます。 したがって、サンプルは、HVAC システムが機能している場合と機能していない場合の両方を含め、すべての占有および使用条件下で採取する必要があります。 大規模なサンプリングにより、室内環境で遭遇する生存可能な胞子の濃度範囲が明らかになる可能性がありますが、環境中の微生物への個人の暴露を十分に評価することはできません。 パーソナル フィルター サンプラーを使用して XNUMX 日かけて採取したサンプルでさえ、平均値しか得られず、ピーク暴露が明らかにならないため、適切な画像が得られません。
特定のアレルゲンの明確に認識された影響に加えて、疫学的研究は、呼吸器の健康に影響を与える菌類に関連する何らかの非アレルギー性因子が存在する可能性があることを示しています. カビの個々の種によって生成されるマイコトキシンが重要な役割を果たしている可能性がありますが、より一般的な要因が関与している可能性もあります. したがって、将来的には、室内空気中の真菌負荷を調査するための全体的なアプローチは次のようになる可能性があります。 (1) 個人が作業環境でさらされる真菌物質の総量の測定値を取得すること。 前述のように、後者の情報を取得するには、2 営業日にわたって合計数を取得できます。 しかし、近い将来、1,3-β-グルカンまたはエルゴステロールのアッセイのために最近開発された方法 (Miller 1993) がより広く採用される可能性があります。 両方の物質は菌類の構造成分であるため、菌類物質 (すなわち、そのバイオマス) の量の尺度を与えます。 室内空気中の 1,3-β-グルカンのレベルとシックハウス症候群の症状との関連が報告されています (Miller 1993)。
基準とガイドライン
一部の組織は室内の空気と粉塵の汚染レベルを分類していますが (表 3)、空気のサンプリングの問題により、数値基準やガイドライン値を設定することには正当な理由がありません。 空調された建物内の空気中の微生物負荷は、屋外の空気よりも著しく低く、自然換気された建物と屋外の空気との差は小さいことが指摘されています。 ACGIH (1989) は、屋内および屋外の空気中の真菌種の順位を空気サンプリング データの解釈に使用することを推奨しています。 屋外ではなく屋内の空気中にカビが存在または優勢である場合は、建物内の問題を特定することができます。 たとえば、室内空気中の親水性カビの豊富さ スタキボトリス属 アトラ ほとんどの場合、建物内の非常に湿った増幅場所を示します。
表 3. 非産業用屋内環境の空気中および粉塵中の微生物の観察レベル
のカテゴリ |
CFUa 空気XNUMXメートルあたり |
CFU/gとしての菌類 |
|
細菌 |
菌類 |
||
非常に低い |
<50 |
<25 |
<10,000 |
ロー |
<100 |
<100 |
<20,000 |
中級 |
<500 |
<500 |
<50,000 |
ハイ |
<2,000 |
<2,000 |
<120,000 |
すごく高い |
> 2,000 |
> 2,000 |
> 120,000 |
a CFU、コロニー形成単位。
出典: Wanner らから改作。 1993年。
ACGIH バイオエアロゾル委員会などの影響力のある機関は数値のガイドラインを確立していませんが、オフィスビルに関するカナダのガイド (Nathanson 1993) は、約 50 の空調された連邦政府の建物の約 XNUMX 年間の調査に基づいており、数値に関するいくつかのガイダンスが含まれています。 主な指摘事項は次のとおりです。
これらの数値は、ロイター遠心サンプラーで収集された XNUMX 分間の空気サンプルに基づいています。 他のサンプリング手順、他のタイプの建物、または他の気候/地理的地域に変換できないことを強調する必要があります。 何が標準であるか、または許容できるかは、明確に定義された手順を使用して、特定の地域のさまざまな建物を広範囲に調査することに基づいてのみ決定できます。 一般的なカビや特定の種への暴露に対して、閾値限界値を設定することはできません。
室内環境における微生物の制御
屋内環境でエアロゾル化する可能性のある微生物の増殖と細胞および胞子の生成の重要な決定要因は水であり、殺生物剤を使用するのではなく、利用可能な水分を減らすことによって制御を達成する必要があります。 制御には、建物の適切なメンテナンスと修理が含まれます。これには、迅速な乾燥と、漏れ/洪水被害の原因の除去が含まれます (Morey 1993a)。 部屋の相対湿度を 70% 未満のレベルに維持することが管理手段としてよく挙げられますが、これは壁や他の表面の温度が気温の温度に近い場合にのみ有効です。 断熱が不十分な壁の表面では、温度が露点を下回ることがあり、その結果、結露が発生し、親水性の菌類や細菌さえも増殖します (Flannigan 1993)。 同様の状況は、湿気の多い熱帯または亜熱帯の気候で発生する可能性があり、空調された建物の建物の外皮に浸透する空気中の水分が、より冷たい内部表面で凝縮します (Morey 1993b)。 このような場合、制御は断熱材と防湿材の設計と正しい使用にかかっています。 厳密な水分管理対策と併せて、メンテナンスとクリーニング プログラムでは、成長のための栄養素を供給し、微生物の貯蔵庫としても機能するほこりやその他の破片を確実に除去する必要があります。
HVAC システム (Nathanson 1993) では、ドレンパンや冷却コイルの下などに停滞した水の蓄積を防止する必要があります。 スプレー、ウィック、または温水タンクが HVAC システムの加湿に不可欠な場合、微生物の増殖を制限するために定期的な洗浄と消毒が必要です。 乾燥蒸気による加湿は、微生物増殖のリスクを大幅に低減する可能性があります。 フィルターは汚れや湿気を蓄積する可能性があり、微生物の増殖を増幅させる場所となるため、定期的に交換する必要があります。 微生物は、ダクトの内張りに使用される多孔質の遮音材が湿ると、その中で増殖することもあります。 この問題の解決策は、そのような断熱材を内部ではなく外部に適用することです。 内部表面は滑らかであるべきであり、成長を助長する環境を提供してはなりません。 そのような一般的な制御手段は、の成長を制御します レジオネラ HVAC システムでは、高効率微粒子空気 (HEPA) フィルターを吸気口に取り付けるなどの追加機能が推奨されています (Feeley 1988)。 さらに、給水システムは、熱湯が 60°C まで均一に加熱されること、水が停滞する領域がないこと、およびフィッティングの成長を促進する材料が含まれていないことを保証する必要があります。 レジオネラ.
制御が不十分でカビが発生した場合は、是正措置が必要です。 カーペットやその他の家具、天井タイル、断熱材など、成長しているすべての多孔質有機材料を取り除き、廃棄することが不可欠です. 滑らかな表面は、次亜塩素酸ナトリウムの漂白剤または適切な消毒剤で洗い流してください。 エアロゾル化できる殺生物剤は、HVAC システムの操作には使用しないでください。
修復中は、汚染物質の上または中の微生物がエアロゾル化されないように常に注意する必要があります。 カビが繁殖する大きな領域 (1993 平方メートル以上) に対処する場合、潜在的な危険を封じ込め、修復中は封じ込めエリアの陰圧を維持し、封じ込めエリアと封じ込めエリアとの間にエアロック/除染エリアを設けることが必要になる場合があります。建物の残りの部分 (Morey 1993a, 1993b; New York City Department of Health 1993)。 密閉容器への汚染物質の除去前または除去中に発生した粉塵は、HEPA フィルター付きの掃除機を使用して収集する必要があります。 作業中、専門の修復担当者は、フルフェイスの HEPA 呼吸保護具と、使い捨ての防護服、履物、手袋を着用する必要があります (ニューヨーク市保健局 1993)。 カビが生えている小さな領域に対処する場合は、適切なトレーニングを行った後、定期的なメンテナンス スタッフを雇用することができます。 このような場合、封じ込めは必要ないと考えられますが、スタッフは完全な呼吸保護具と手袋を着用する必要があります。 いずれの場合も、通常の居住者と修復に従事する人員の両方に危険を認識させる必要があります。 後者は、既存の喘息、アレルギー、または免疫抑制障害を持っていてはなりません (New York City Department of Health XNUMX)。
設置基準
室内空気の特定のガイドと基準の設定は、その設定と室内空気の質を許容レベルに維持する責任を負う機関の側で、この分野における積極的な政策の成果です。 実際には、公害の管理、健康の維持、製品の安全性の確保、労働衛生の監視、建物や建設の規制などを担当する多くの組織がタスクを分担しています。
規制の確立は、室内空気の汚染レベルを制限または削減することを目的としています。 この目標は、既存の汚染源を制御し、室内の空気を外気で希釈し、利用可能な空気の質をチェックすることで達成できます。 これには、室内空気に含まれる汚染物質の特定の上限を設定する必要があります。
室内空気中の特定の汚染物質の濃度は、次の式で表される平衡質量のモデルに従います。
ここで、
Ci = 室内空気中の汚染物質の濃度 (mg/m3);
Q = 排出率 (mg/h);
V = 室内空間の容積 (m3);
Co = 屋外空気中の汚染物質の濃度 (mg/m3);
n = XNUMX 時間あたりの換気率;
a = XNUMX 時間あたりの汚染物質の減衰率。
一般に、静的な状態では、存在する汚染物質の濃度は、汚染源から空気中に放出された化合物の量と屋外空気中のその濃度、および汚染物質が排出されるさまざまなメカニズムに部分的に依存することが観察されています。削除されます。 除去メカニズムには、汚染物質の希釈と時間の経過による「消失」が含まれます。 汚染を減らすために設定される可能性のあるすべての規制、勧告、ガイドライン、および基準は、これらの可能性を検討する必要があります。
汚染源の管理
室内空気中の汚染物質の濃度レベルを下げる最も効果的な方法の XNUMX つは、建物内の汚染源を制御することです。 これには、建設や装飾に使用される材料、建物内の活動、居住者自身が含まれます。
使用する建築材料に起因する排出を規制する必要があると判断された場合、これらの材料に含まれる健康への有害性が証明されている化合物の含有量を直接制限する基準があります。 これらの化合物のいくつかは、ホルムアルデヒド、ベンゼン、一部の殺虫剤、アスベスト、ガラス繊維などのように、発がん性があると考えられています. もう一つの方法は、排出基準の確立によって排出を規制することです。
この可能性は、多くの実際的な困難をもたらします。主なものは、これらの排出量を測定する方法に関する合意の欠如、建物の居住者の健康と快適性への影響についての知識の欠如、および特定と特定の固有の困難です。問題の物質から放出される何百もの化合物を定量化します。 排出基準を確立するための 613 つの方法は、汚染物質の濃度の許容レベルから開始し、環境条件 (温度、相対湿度、空気交換率、負荷率など) を考慮に入れた排出率を計算することです。 —製品が実際に使用される方法を代表するものです。 この方法論に対する主な批判は、複数の製品が同じ汚染化合物を生成する可能性があるということです。 排出基準は、条件が完全に定義された制御された雰囲気で取得された測定値から取得されます。 ヨーロッパ (COST 1989 1991 および 1989) および米国 (ASTM 1) 向けのガイドが公開されています。 それらに対する批判は通常、(2) 比較データを取得するのが難しいという事実、および (XNUMX) 屋内空間に断続的な汚染源がある場合に表面化する問題に基づいています。
建物内で行われる可能性のある活動に関しては、建物のメンテナンスに最大の焦点が当てられています。 これらの活動では、農薬の散布や、建物の改築や解体の際の鉛やアスベストへの暴露の削減に関する勧告など、特定の職務の遂行に関する規制の形で管理を確立することができます。
建物の居住者に起因するタバコの煙は、屋内の空気汚染の原因となることが多いため、別の処理が必要です。 多くの国では州レベルで、レストランや劇場などの特定の種類の公共スペースでの喫煙を禁止する法律がありますが、特定の建物の特定の特別に指定された部分での喫煙を許可する他の取り決めは非常に一般的です.
特定の製品または材料の使用が禁止されている場合、これらの禁止は、屋内空気に通常存在するレベルについて多かれ少なかれ十分に文書化されている、主張されている有害な健康への影響に基づいて行われます. 発生するもうXNUMXつの問題は、代わりに使用できる製品の特性に関する十分な情報や知識がないことが多いことです.
汚染物質の除去
建物の居住者による排出など、特定の汚染源からの排出を避けることができない場合があります。 これらの排出には、二酸化炭素や生物流出物、何らかの方法で制御されていない特性を持つ物質の存在、または日常業務の実行が含まれます。 このような場合、汚染のレベルを下げる XNUMX つの方法は、換気システムや室内空気をきれいにするために使用されるその他の手段を使用することです。
換気は、屋内空間の汚染物質の濃度を下げるために最も大きく依存しているオプションの XNUMX つです。 しかし、省エネも同時に行う必要があるため、室内の空気を更新するために外気を取り入れることはできる限り少なくする必要があります。 この点に関して、XNUMX 時間あたりの屋内空気量を屋外空気で更新することに基づいて最小換気量を指定する基準、または居住者または空間単位あたりの空気の最小寄与を設定する基準、または濃度を考慮に入れる基準があります。喫煙者のいる空間と喫煙者のいない空間の違いを考慮した二酸化炭素の量。 自然換気の建物の場合、窓など、建物のさまざまな部分にも最小要件が設定されています。
法的拘束力はありませんが、既存の規格の大部分で最も頻繁に引用されている参考文献の中で、米国暖房冷凍空調技術者協会 (ASHRAE) によって発行された規格があります。 それらは、設置の設計において空調の専門家を支援するために策定されました。 ASHRAE 基準 62-1989 (ASHRAE 1989) では、建物の換気に必要な最小空気量と、健康への悪影響を防ぐために居住者に必要な室内空気の許容品質が指定されています。 二酸化炭素 (ほとんどの著者は、人間が起源であることを考えると汚染物質とは考えていませんが、換気システムの適切な機能を確立するために室内空気の質の指標として使用されている化合物) について、この基準では 1,000 ppm の制限を推奨しています。快適さ(臭い)の基準を満たすために。 この規格は、室内の空気の更新に必要な外気の品質も規定しています。
内部または外部の汚染源を制御するのが容易ではなく、環境から汚染源を除去するために機器を使用する必要がある場合、その有効性を保証するための基準があります。特定のタイプのフィルターのパフォーマンス。
労働衛生基準から室内空気質基準への外挿
保護が必要な人口のタイプに応じて、室内空気に適用できるさまざまなタイプの基準値を確立することができます。 これらの値は、周囲空気の品質基準、特定の汚染物質 (二酸化炭素、一酸化炭素、ホルムアルデヒド、揮発性有機化合物、ラドンなど) の特定の値に基づいている場合もあれば、労働衛生で通常使用される基準に基づいている場合もあります。 . 後者は、産業環境でのアプリケーション専用に策定された値です。 第一に、粘膜や上気道の刺激などの汚染物質の急性影響から労働者を保護するか、全身作用による中毒を防ぐように設計されています。 この可能性のために、多くの著者は、屋内環境を扱う場合、米国政府産業衛生士会議 (ACGIH) によって確立された産業環境の暴露限界値を参考として使用しています。 これらの制限は呼ばれます しきい値制限値 (TLV) であり、40 日 XNUMX 時間の労働時間と XNUMX 週間の労働時間 XNUMX 時間の制限値が含まれています。
TLV を建物の室内環境の条件に適応させるために数値比率が適用され、関連する健康影響の種類とタイプに応じて、値は一般に XNUMX 倍、XNUMX 倍、または XNUMX 倍にも減少します。影響を受けた人口の。 この種のばく露に適用される場合に TLV の値を下げる理由として挙げられるのは、非産業環境では、人員が複数の低濃度の、通常は未知の化学物質に同時にばく露されるという事実です。簡単に制御することはできません。 一方、産業環境では、管理が必要な危険物質の数は既知であり、濃度が通常ははるかに高いにもかかわらず、多くの場合、制限されていることが一般に認められています。
さらに、多くの国では、確立された基準値への準拠を確保するために産業状況が監視されますが、これは非産業環境では行われません。 したがって、非産業環境では、環境モニタリングがなく、発生した暴露レベルを明らかにする方法がなくても、一部の製品を時折使用すると、40 つまたは複数の化合物が高濃度で生成される可能性があります。 一方、産業活動に内在するリスクは既知であるか、または既知である必要があるため、リスクを軽減または監視するための対策が講じられています。 影響を受ける労働者は情報を受け取り、リスクを軽減して自分自身を守る手段を持っています。 さらに、産業の労働者は通常、健康で許容できる身体状態の成人であるのに対し、屋内環境の人口は、一般に、より広い範囲の健康状態を示します。 たとえば、オフィスでの通常の仕事は、特定の産業環境では働くことができない身体的制限のある人や、アレルギー反応を起こしやすい人によって行われる場合があります。 この推論の極端なケースは、建物を家族の住居として使用する場合に当てはまります。 最後に、前述のように、TLV は、他の職業基準と同様に、168 日 16 時間、64 週間に XNUMX 時間の暴露に基づいています。 これは、XNUMX 週間のうち XNUMX 時間にわたって同じ環境に継続的に留まるか、何らかの物質に暴露された場合に暴露される時間の XNUMX 分の XNUMX 未満です。 さらに、参照値は、毎週の暴露を含む研究に基づいており、XNUMX 日 XNUMX 時間と週末の XNUMX 時間の非暴露時間 (暴露の間) を考慮に入れているため、これらのデータの強さ。
ほとんどの著者が到達する結論は、室内空気の産業衛生基準を使用するには、参照値に非常に十分な誤差範囲が含まれている必要があるということです。 したがって、ASHRAE 基準 62-1989 は、独自の確立された参照値を持たない化学汚染物質について、ACGIH が産業環境に対して推奨する TLV 値の XNUMX 分の XNUMX の濃度を提案しています。
生物学的汚染物質に関しては、化学的汚染物質に関する ACGIH の TLV の場合のように、産業環境または屋内空間に適用できる評価の技術的基準は存在しません。 これは、生物学的汚染物質の性質による可能性があります。生物学的汚染物質は、さまざまな特性を示すため、特定の状況に対して一般化および検証された評価基準を確立することが困難になります。 これらの特性には、問題の生物の生殖能力、同じ微生物種がさまざまな程度の病原性を持っている可能性があるという事実、または温度や湿度などの環境要因の変化が特定の環境での存在に影響を与える可能性があるという事実が含まれます. それにもかかわらず、これらの困難にもかかわらず、ACGIH のバイオエアロゾル委員会は、屋内環境でこれらの生物学的因子を評価するためのガイドラインを作成しました。 屋内環境におけるバイオエアロゾルの評価に関するガイドライン (1989)。 これらのガイドラインで推奨されている標準プロトコルは、サンプリング システムと戦略、分析手順、データ解釈、および是正措置の推奨事項を設定しています。 それらは、医学的または臨床的情報が、加湿器熱、過敏性肺炎、または生物学的汚染物質に関連するアレルギーなどの病気の存在を示している場合に使用できます。 これらのガイドラインは、すでに特定されているバイオエアロゾルの発生源の相対的な寄与を文書化するため、または医学的仮説を検証するためにサンプリングが必要な場合に適用できます。 潜在的な発生源を確認するためにサンプリングを行う必要がありますが、バイオエアロゾルを検出するための定期的な空気サンプリングは推奨されません。
既存のガイドラインと基準
世界保健機関 (WHO) や国際建築研究評議会 (CIBC) などのさまざまな国際機関、ASHRAE などの民間組織、米国やカナダなどの国が、曝露のガイドラインと基準を確立しています。 欧州連合 (EU) は、欧州議会を通じて、屋内空間の空気の質に関する決議を提出しました。 この決議は、欧州委員会ができるだけ早く、以下を含む特定の指令を提案する必要性を確立しています。
多くの化学化合物は、現在の知識によれば、建物の居住者には危険ではないが、多くの人々に知覚され、したがって不快になる濃度で臭気と刺激性を持っています。 今日使用されている参照値は、この可能性をカバーする傾向があります。
室内空気の管理に労働衛生基準を使用することは、補正が考慮されない限り推奨されないという事実を考えると、多くの場合、周囲空気の質のガイドラインまたは基準として使用される参照値を参照する方がよいでしょう。 米国環境保護庁 (EPA) は、適切な安全マージンを持って、一般的な人口の健康 (一次基準) とその福祉 (二次基準) を、あらゆる悪影響から保護することを目的とした周囲空気の基準を設定しました。特定の汚染物質のために予測される。 したがって、これらの基準値は、特定の屋内空間の空気品質の許容基準を確立するための一般的なガイドとして役立ち、ASHRAE-92 などの一部の基準では、密閉された建物内の空気の更新のための品質基準として使用されます。 表 1 は、二酸化硫黄、一酸化炭素、二酸化窒素、オゾン、鉛、および粒子状物質の基準値を示しています。
表 1. 米国環境保護庁が定めた大気質の基準
平均濃度 |
|||
汚染物質 |
μg/m3 |
ppmの |
露出の時間枠 |
二酸化硫黄 |
80a |
0.03 |
1年(算術平均) |
365a |
0.14 |
24時間c |
|
1,300b |
0.5 |
3時間c |
|
粒子状物質 |
150a、b |
- |
24時間d |
50a、b |
- |
1年d (算術平均) |
|
一酸化炭素 |
10,000a |
9.0 |
8時間c |
40,000a |
35.0 |
1の時間c |
|
オゾン |
235a、b |
0.12 |
1の時間 |
二酸化窒素 |
100a、b |
0.053 |
1年(算術平均) |
Lead |
1.5a、b |
- |
3か月間 |
a 一次標準。 b 二次基準。 c XNUMX 年に XNUMX 回以上超えてはならない最大値。 d 直径 ≤10 μm の粒子として測定。 出典:米国環境保護庁. 全国一次および二次環境 大気質基準。 連邦規則のコード、 タイトル 40、パート 50 (1990 年 XNUMX 月)。
WHO は、大気汚染による悪影響から公衆衛生を保護し、人間の健康と福祉にとって危険であることが知られている、または疑われる大気汚染物質を排除または最小限に抑えるためのベースラインを提供することを目的としたガイドラインを確立しました (WHO 1987)。 これらのガイドラインは、扱っているばく露のタイプを区別していないため、屋内空間で発生する可能性のあるばく露だけでなく、屋外の空気によるばく露も対象としています。 表 2 と表 3 は、WHO (1987) によって提案された非発がん性物質の値と、健康への影響を引き起こす物質と感覚的な不快感を引き起こす物質の違いを示しています。
表 2. 空気中のいくつかの物質の WHO ガイドライン値は、がんや悪臭以外の人の健康への既知の影響に基づいています。a
汚染物質 |
目安値(時間~ |
曝露時間 |
有機化合物 |
||
二硫化炭素 |
100μg/m3 |
24時間 |
1,2-ジクロロエタン |
0.7μg/m3 |
24時間 |
ホルムアルデヒド |
100μg/m3 |
30 minutes |
塩化メチレン |
3μg/m3 |
24時間 |
スチレン |
800μg/m3 |
24時間 |
テトラクロロエチレン |
5μg/m3 |
24時間 |
トルエン |
8μg/m3 |
24時間 |
トリクロロエチレン |
1μg/m3 |
24時間 |
無機化合物 |
||
カドミウム |
1~5ng/m3 |
1年(地方) |
一酸化炭素 |
100μg/m3 C |
15 minutes |
硫化水素 |
150μg/m3 |
24時間 |
Lead |
0.5~1.0μg/m3 |
1年 |
マンガン |
1μg/m3 |
1の時間 |
マーキュリー |
1μg/m3 B |
1の時間 |
二酸化窒素 |
400μg/m3 |
1の時間 |
オゾン |
150~200μg/m3 |
1の時間 |
二酸化硫黄 |
500μg/m3 |
10 minutes |
バナジウム |
1μg/m3 |
24時間 |
a この表の情報は、元の出版物に記載されている根拠と併せて使用する必要があります。
b この値は室内空気のみを指します。
c この濃度への暴露は、指定された時間を超えてはならず、8 時間以内に繰り返されるべきではありません。 出典: WHO 1987.
表 3. 平均 30 分間の感覚作用または不快反応に基づく、空気中の一部の非発がん性物質の WHO ガイドライン値
汚染物質 |
臭気閾値 |
||
検出 |
認識 |
ガイドライン値 |
|
Carbon |
|
|
|
水素 |
|
|
|
スチレン |
70μg/m3 |
210~280μg/m3 |
70μg/m3 |
テトラクロロ- |
|
|
|
トルエン |
1 mg / m3 |
10 mg / m3 |
1 mg / m3 |
b ビスコースの製造では、硫化水素や硫化カルボニルなどの他の臭気物質が伴います。 出典: WHO 1987.
発がん性物質について、EPA は次の概念を確立しました。 リスクの単位. これらの単位は、濃度 1 μg/mXNUMX の空気中の発がん性物質に生涯さらされることにより、ヒトががんに罹患する確率の増加を計算するために使用される係数を表します。3. この概念は、ヒ素、クロム VI、ニッケルなどの金属など、室内空気中に存在する可能性のある物質に適用できます。 ベンゼン、アクリロニトリル、多環芳香族炭化水素などの有機化合物。 またはアスベストを含む粒子状物質。
ラドンの具体的なケースでは、表 20 に参考値とさまざまな組織の推奨事項を示します。 したがって、EPA は、室内空気のレベルが 4 pCi/l (150 Bq/m3)、これらのレベルの削減の時間枠を確立します。 EU は、国際放射線防護委員会 (ICRP) のタスク フォースによって 1987 年に提出された報告書に基づいて、既存の建物と新築を区別して、ラドン ガスの年間平均濃度を推奨しています。 WHO は、ラドンの平衡当量の濃度 (EER) として表されるラドンの崩壊生成物への曝露を念頭に置いて、0.7 x 10 の間の癌にかかるリスクの増加を考慮して推奨を行っています。-4 と 2.1 × 10-4 生涯暴露 1 Bq/m3 EER。
表 4. XNUMX つの機関によるラドンの基準値
組織 |
集中 |
おすすめ |
環境 |
4~20 pCi/l |
年単位でレベルを下げる |
European Union |
>400 Bq/m3 a、b >400 Bq/m3 a |
レベルを下げる レベルを下げる |
世界保健 |
>100 Bq/m3 EERc |
レベルを下げる |
a ラドンガスの年間平均濃度。
b 20mSv/年の線量に相当します。
c 年間平均。
最後に、基準値は一般に、個々の物質が健康に及ぼす既知の影響に基づいて確立されることを覚えておく必要があります。 室内空気の分析の場合、これは骨の折れる作業になることが多いですが、特定の物質の相乗効果の可能性は考慮されていません。 これらには、例えば、揮発性有機化合物(VOC)が含まれます。 一部の著者は、建物の居住者が反応し始める可能性のある揮発性有機化合物 (TVOC) の濃度の合計レベルを定義する可能性を示唆しています。 主な困難の XNUMX つは、分析の観点から、TVOC の定義がまだすべての人が満足するように解決されていないことです。
実際には、屋内空気質の比較的新しい分野における基準値の将来の確立は、環境に関する政策の発展によって影響を受けるでしょう。 これは、汚染物質の影響に関する知識の進歩と、これらの値を決定するのに役立つ分析技術の改善にかかっています。
都会に住む人々は、仕事と余暇の両方で座りがちな活動を行いながら、80 ~ 90% の時間を屋内空間で過ごします。 (図 1 を参照)。
図 1. 都会の住人は 80 ~ 90% の時間を屋内で過ごす
この事実は、気候条件が変化する屋外よりも快適で均一な環境のこれらの屋内空間内での作成につながりました. これを可能にするために、これらの空間内の空気は、寒い季節には暖められ、暑い季節には冷やされるように調整されなければなりませんでした。
空調を効率的かつ費用対効果の高いものにするためには、外部から建物に流入する空気を制御する必要がありましたが、これは望ましい熱特性を持つとは期待できませんでした。 その結果、建物の気密性が高まり、停滞した室内空気を更新するために使用される外気の量がより厳密に制御されました。
1970 年代初頭のエネルギー危機とその結果としてのエネルギー節約の必要性は、更新と換気に使用される周囲空気の量の大幅な減少の原因となることが多い別の状況を表しています。 当時一般的に行われていたのは、建物内の空気を何度も循環させることでした。 もちろん、これはエアコンのコストを削減する目的で行われました。 しかし、別のことが起こり始めました。これらの建物の居住者の苦情、不快感、および/または健康問題の数が大幅に増加しました。 これにより、欠勤による社会的および財政的コストが増加し、専門家は、それまで汚染とは無関係であると考えられていた苦情の原因を研究するようになりました.
苦情が発生した原因を説明するのは簡単なことではありません。建物はますます気密に建てられ、換気のために供給される空気の量が減り、建物を断熱するために使用される材料や製品が増え、化学製品の数が増えています。使用される合成素材は増殖し、多様化し、環境の個々の制御は徐々に失われます。 その結果、屋内環境はますます汚染されています。
環境が悪化した建物の居住者は、ほとんどの場合、環境の側面について不満を表明したり、臨床症状を示したりして反応します。 最もよく耳にする症状は次のようなものです: 粘膜 (目、鼻、喉) の刺激、頭痛、息切れ、風邪の頻度の増加、アレルギーなど。
これらの不平を引き起こす可能性のある原因を定義するときが来ると、原因と結果の関係を確立しようとすると、タスクの見かけの単純さが実際には非常に複雑な状況に変わります. この場合、現れた苦情や健康問題に関与している可能性のあるすべての要因(環境またはその他の原因によるもの)に目を向ける必要があります。
この問題を何年にもわたって研究した結果、結論は、これらの問題には複数の原因があるということです。 例外は、例えばレジオネラ症の発生のように、原因と結果の関係が明確に確立されている場合、またはホルムアルデヒドへの曝露による刺激または過敏症の問題です.
現象には次のような名前が付けられています。 シックハウス症候群、および不快感による苦情が合理的に予想されるよりも頻繁に発生する建物の居住者に影響を与える症状として定義されます。
表 1 は、汚染物質の例と、室内空気の質の低下に関連する可能性のある最も一般的な排出源を示しています。
化学的および生物学的汚染物質の影響を受ける室内空気の質に加えて、シックハウス症候群は他の多くの要因に起因しています。 熱、騒音、照明などの物理的なものもあります。 心理社会的なものもあり、その主なものは、仕事の組織化、労使関係、仕事のペース、仕事量です。
表 1. 最も一般的な室内汚染物質とその発生源
Site |
排出源 |
汚染物質 |
屋外 |
固定ソース |
|
工業用地、エネルギー生産 |
二酸化硫黄、窒素酸化物、オゾン、粒子状物質、一酸化炭素、有機化合物 |
|
自動車 |
一酸化炭素、鉛、窒素酸化物 |
|
土壌の浸食 |
ラドン、微生物 |
|
屋内で |
建設資材 |
|
石、コンクリート |
ラドン |
|
木材複合材、ベニヤ |
ホルムアルデヒド、有機化合物 |
|
絶縁 |
ホルムアルデヒド、グラスファイバー |
|
難燃剤 |
アスベスト |
|
ペイント |
有機化合物、鉛 |
|
機器と設備 |
||
暖房システム、キッチン |
一酸化炭素、二酸化窒素、窒素酸化物、有機化合物、粒子状物質 |
|
コピー機 |
オゾン |
|
換気システム |
繊維、微生物 |
|
居住者 |
||
代謝活動 |
二酸化炭素、水蒸気、悪臭 |
|
生物活動 |
微生物 |
|
人間の活動 |
||
喫煙 |
一酸化炭素、その他の化合物、粒子状物質 |
|
芳香剤 |
フロン類、悪臭 |
|
クリーニング |
有機化合物、臭気 |
|
レジャー、芸術活動 |
有機化合物、臭気 |
室内空気はシックハウス症候群において非常に重要な役割を果たしているため、その品質を管理することで、ほとんどの場合、症候群の出現につながる状態を是正または改善するのに役立ちます. ただし、室内環境を評価する際に考慮すべき要素は空気の質だけではないことを覚えておく必要があります。
室内環境管理対策
経験上、屋内環境で発生する問題のほとんどは、建物の設計および建設中に下された決定の結果であることが示されています。 これらの問題は、後で是正措置を講じることで解決できますが、建物の設計中に欠陥を防止および修正する方が効果的で費用対効果が高いことを指摘する必要があります。
考えられる汚染源は多種多様であるため、それらを制御するために講じることができる是正措置の多様性が決まります。 建物の設計には、建築家、エンジニア、インテリアデザイナーなど、さまざまな分野の専門家が関与する場合があります。 したがって、この段階では、空気の質が悪いために発生する可能性のある将来の問題を排除または最小限に抑えるために役立つさまざまな要因を念頭に置くことが重要です。 考慮すべき要因は、
建築用地の選択
大気汚染は、選択した場所の近くまたは遠くにある発生源で発生する可能性があります。 このタイプの汚染には、ほとんどの場合、自動車、産業プラント、または現場近くの発電所からの燃焼に起因する有機ガスと無機ガス、およびさまざまな起源の空気中の粒子状物質が含まれます。
土壌に見られる汚染には、埋もれた有機物とラドンからのガス状化合物が含まれます。 これらの汚染物質は、土壌と接触している建材の亀裂から、または半透性材料を介して移動することによって、建物に浸透する可能性があります。
建物の建設が計画段階にある場合、さまざまな候補地を評価する必要があります。 次の事実と情報を考慮して、最適なサイトを選択する必要があります。
一方、地域の汚染源は、土壌の排水または洗浄、土壌の減圧、建築用または景観用バッフルの使用など、さまざまな特定の技術を使用して制御する必要があります。
建築デザイン
建物の完全性は、何世紀にもわたって、新しい建物を計画および設計する際の基本的な差し止め命令でした。 この目的のために、今日も過去も、湿度、温度変化、空気の動き、放射線、化学的および生物的因子の攻撃、または自然災害による劣化に耐える材料の能力が考慮されてきました。
建築プロジェクトを実施する際に上記の要因を考慮する必要があるという事実は、現在の状況では問題ではありません。さらに、プロジェクトは、居住者の完全性と幸福に関して正しい決定を実施する必要があります。 プロジェクトのこの段階では、内部空間の設計、材料の選択、潜在的な汚染源となり得る活動の場所、建物の外部への開口部、窓、換気システム。
建物の開口部
建物の設計中の効果的な制御手段は、以前に検出された汚染源から建物に入る可能性のある汚染の量を最小限に抑えることを目的として、これらの開口部の位置と向きを計画することです。 次の考慮事項に留意する必要があります。
Windows
近年、1970 年代と 1980 年代に見られた傾向が逆転し、現在、新しい建築プロジェクトにワーキング ウィンドウを含める傾向があります。 これにより、いくつかの利点が得られます。 それらの XNUMX つは、換気システムが不均衡を防ぐためにそれらの領域にセンサーを備えていると仮定して、それを必要とする領域 (数は少ないと思われます) に補助的な換気を提供する機能です。 窓を開けても新鮮な空気が建物に入ることが常に保証されるわけではないことに注意してください。 換気システムが加圧されている場合、窓を開けても余分な換気は得られません。 他の利点は明らかに心理社会的な特徴であり、居住者は周囲をある程度個別に制御し、屋外への直接的かつ視覚的なアクセスを可能にします。
湿気に対する保護
制御の主な手段は、建物の土台の湿度を下げることです。ここでは、微生物、特に菌類が頻繁に広がり、成長する可能性があります。
地域を除湿し、土壌を加圧すると、生物剤の出現を防ぐことができ、土壌に存在する可能性のある化学汚染物質の浸透も防ぐことができます.
空気中の湿度の影響を最も受けやすい建物の密閉された領域を密閉して制御することも考慮すべきもう XNUMX つの対策です。湿度が建物の外装に使用されている材料を損傷し、その結果、これらの材料が微生物汚染の原因になる可能性があるためです。 .
室内空間の計画
計画段階で、建物の用途やその中で行われる活動を知ることが重要です。 何よりも、どの活動が汚染源になる可能性があるかを知ることが重要です。 この知識は、これらの潜在的な汚染源を制限および制御するために使用できます。 建物内での汚染源となる可能性のある活動の例としては、食品の準備、印刷およびグラフィック アート、喫煙、コピー機の使用などがあります。
特定の場所でのこれらの活動の場所は、他の活動から分離され、隔離されており、建物の居住者ができるだけ影響を受けないように決定する必要があります。
これらのプロセスには、局所的な抽出システムおよび/または特別な特性を備えた全体的な換気システムを提供することをお勧めします。 これらの措置の最初のものは、排出源で汚染物質を制御することを目的としています。 XNUMX つ目は、多数の発生源がある場合、それらが特定の空間内に分散している場合、または汚染物質が非常に危険な場合に適用され、次の要件に準拠する必要があります。問題の活動の基準に従って、建物内の一般的な換気の流れと混合して空気を再利用してはならず、必要に応じて補助的な強制空気抽出を含める必要があります。 そのような場合、これらの場所での空気の流れは、隣接する空間間で汚染物質が移動するのを避けるために、慎重に計画する必要があります。
場合によっては、空気中の汚染物質の存在をろ過または化学的に浄化することによって除去または低減することによって、制御が達成されます。 これらの制御技術を使用する際には、汚染物質の物理的および化学的特性に留意する必要があります。 たとえば、ろ過システムは、フィルターの効率がろ過される粒子のサイズに適合している限り、空気から粒子状物質を除去するのに十分ですが、ガスや蒸気は通過させます。
汚染源の除去は、屋内空間の汚染を制御する最も効果的な方法です。 この点を示す良い例は、職場での喫煙の制限と禁止です。 喫煙が許可されている場所では、通常、特別な換気システムを備えた特別なエリアに制限されています。
材料の選択
建物内で発生する可能性のある汚染問題を防止するために、建設や装飾に使用される材料の特性、備品、実施される通常の作業活動、建物の清掃と消毒の方法に注意を払う必要があります。昆虫やその他の害虫を制御する方法。 また、揮発性有機化合物 (VOC) のレベルを下げることも可能です。たとえば、これらの化合物の排出率がわかっている材料や家具のみを考慮し、それらのレベルが最も低いものを選択することによって可能です。
今日、一部の研究所や機関がこの種の排出に関する研究を行っているにもかかわらず、建設資材の汚染物質の排出率に関する入手可能な情報はほとんどありません。 この希少性は、利用可能な製品の数が膨大であることと、時間の経過とともに製品が変動することによってさらに悪化しています。
この困難にもかかわらず、一部の生産者は自社製品の研究を開始し、通常は消費者または建設専門家の要求に応じて、実施された研究に関する情報を含めています。 製品はますます頻繁にラベル付けされています 環境に安全, 非毒性 などがあります。
しかし、克服すべき問題はまだたくさんあります。 これらの問題の例としては、必要な分析に時間と費用の両面で高いコストがかかることが挙げられます。 サンプルの分析に使用される方法の基準がない。 一部の汚染物質の健康への影響に関する知識が不足しているために得られた結果の複雑な解釈。 また、短期間に放出する高レベルの放出物質が、長期間にわたって放出する低レベルの放出物質よりも好ましいかどうかについて、研究者の間で合意が得られていないこと。
しかし、実際には、今後数年間で建設および装飾材料の市場はより競争が激しくなり、より多くの立法圧力を受けることになります. これにより、一部の製品が廃止されるか、排出率の低い他の製品に置き換えられます。 この種の対策は、室内装飾用のモケット生地の製造に使用される接着剤ですでに行われており、塗料の製造における水銀やペンタクロロフェノールなどの危険な化合物の排除によってさらに実証されています。
この分野のより多くのことが明らかになり、法規制が成熟するまで、新しい建物に使用または設置するのに最も適切な材料と製品の選択に関する決定は、専門家に委ねられます. ここでは、意思決定に役立ついくつかの考慮事項について概説します。
換気システムと室内気候の制御
密閉された空間では、換気は空気の質を制御するための最も重要な方法の XNUMX つです。 これらの空間には非常に多くの汚染源があり、これらの汚染物質の特性は非常に多様であるため、設計段階で完全に管理することはほとんど不可能です. 建物の居住者自身が、従事する活動や個人の衛生のために使用する製品によって生成される汚染は、その好例です。 一般に、これらの汚染源は設計者の管理外です。
したがって、換気は、汚染された屋内空間から汚染物質を希釈して除去するために通常使用される制御方法です。 きれいな屋外の空気または便利に浄化されたリサイクルされた空気で実行できます。
換気システムが適切な公害防止方法として機能するためには、換気システムを設計する際にさまざまな点を考慮する必要があります。 その中には、使用される外気の質があります。 特定の汚染物質またはその発生源の特別な要件; 換気システム自体の予防保守。これも汚染源の可能性を考慮する必要があります。 建物内の空気の分布。
表 2 は、質の高い室内環境を維持するための換気システムの設計で考慮すべき主なポイントをまとめたものです。
一般的な換気・空調システムでは、外気から取り入れた空気とリサイクルされた空気の可変部分が混合された空気が、さまざまな空調システムを通過し、通常はろ過され、季節に応じて加熱または冷却され、加湿されます。または必要に応じて除湿します。
表 2. 希釈による換気システムの基本要件
システムコンポーネント |
要件 |
外気希釈 |
XNUMX 時間あたりの占有者による最小の空気量を保証する必要があります。 |
目標は、XNUMX 時間あたりの最小回数で内部の空気の量を更新することです。 |
|
供給される外気の量は、汚染源の強度に基づいて増加する必要があります。 |
|
汚染を発生させる活動が行われるスペースについては、外部への直接排出を保証する必要があります。 |
|
空気取り入れ口の場所 |
既知の汚染源の噴煙の近くに吸気口を配置することは避けるべきです。 |
停滞した水や冷却塔から発生するエアロゾルの近くの場所は避けるべきです。 |
|
動物の侵入を防ぎ、鳥が取水口の近くにとまったり営巣したりしないようにする必要があります。 |
|
空気抜きの場所 |
排気口は空気取り入れ口からできるだけ離して配置し、排気口の高さを高くする必要があります。 |
排出口の向きは、吸気フードとは反対方向にする必要があります。 |
|
ろ過と洗浄 |
粒子状物質用の機械的および電気的フィルターを使用する必要があります。 |
汚染物質を化学的に除去するためのシステムを設置する必要があります。 |
|
微生物制御 |
分配導管内のものを含め、気流と直接接触する多孔質材料を配置することは避ける必要があります。 |
空調ユニットで結露が形成される場所に停滞した水が溜まらないようにする必要があります。 |
|
予防保守プログラムを確立し、加湿器と冷却塔の定期的な清掃をスケジュールする必要があります。 |
|
空気分配 |
デッド ゾーン (換気のない場所) の形成と空気の成層化を排除し、防止する必要があります。 |
居住者が呼吸する場所で空気を混合することが望ましいです。 |
|
実施される活動に基づいて、すべての地域で適切な圧力を維持する必要があります。 |
|
空気推進システムと抽出システムは、それらの間の平衡を維持するように制御する必要があります。 |
処理が完了すると、空気はコンジットによって建物のすべてのエリアに分配され、分散グレーティングを通じて供給されます。 次に、熱を交換して室内の雰囲気を一新し、最終的に戻りダクトによって各場所から引き離される前に、居住空間全体で混合します。
汚染物質を希釈して除去するために使用する外気の量は、多くの研究と論争の対象となっています。 近年、外気の推奨レベルと公開されている換気基準に変更があり、ほとんどの場合、使用される外気の量が増加しています。 それにもかかわらず、これらの勧告はすべての汚染源を効果的に管理するには不十分であることが指摘されています。 これは、確立された基準が占有率に基づいており、建設に使用される材料、家具、外部から取り込まれる空気の質など、他の重要な汚染源を無視しているためです。
したがって、必要な換気量は、得たい空気の質、利用可能な外気の質、および換気される空間の汚染の総負荷という 1988 つの基本的な考慮事項に基づいている必要があります。 これは、PO ファンガー教授と彼のチームによって行われた研究の出発点です (Fanger 1989, XNUMX)。 これらの研究は、空気の質の要件を満たし、居住者が感じる許容レベルの快適さを提供する新しい換気基準を確立することを目的としています。
内部空間の空気の質に影響を与える要因の XNUMX つは、利用できる外気の質です。 車両の通行や産業活動や農業活動などの外部汚染源の特性により、建物の設計者、所有者、居住者の手の届かないところにそれらを制御することができます。 この種の場合、環境当局は、環境保護ガイドラインを確立し、それらが遵守されていることを確認する責任を負わなければなりません。 しかし、適用でき、大気汚染の削減と排除に役立つ多くの管理手段があります。
前述のように、建物自体またはその設備 (冷蔵塔、キッチン、バスルームの換気口など) から汚染物質が逆流するのを防ぐために、空気の取り入れ口と排気口の位置と向きに特別な注意を払う必要があります。 、およびすぐ近くの建物から。
外気またはリサイクルされた空気が汚染されていることが判明した場合、推奨される制御手段は、それをろ過して洗浄することです。 粒子状物質を除去する最も効果的な方法は、電気集塵機と機械式保持フィルターを使用することです。 後者は、除去する粒子のサイズに合わせて正確に調整されているほど、最も効果的です。
化学吸収および/または吸着によってガスおよび蒸気を除去できるシステムの使用は、非工業的な状況ではめったに使用されない技術です。 ただし、空気清浄機を使用して、汚染の問題、特に臭いなどを隠すシステムを見つけるのは一般的です。
空気の質をきれいにし、改善する他の技術は、イオナイザーとオゾナイザーの使用から成ります。 これらのシステムの実際の特性と考えられる健康への悪影響が明らかになるまで、大気質の改善を達成するためにこれらのシステムを使用する際の最善の策は、慎重であることです。
空気が処理され、冷却または加熱されると、室内空間に供給されます。 空気の分配が許容できるかどうかは、拡散格子の選択、数、および配置に大きく依存します。
空気を混合するために従うべきさまざまな手順の有効性に関する意見の相違を考えると、一部の設計者は、状況によっては、拡散格子の代わりに床レベルまたは壁に空気を供給する空気分配システムを使用し始めています。天井に。 いずれにせよ、リターン レジスタの位置は、図 3 に示すように、空気の入口と出口が短絡して完全に混合されないように慎重に計画する必要があります。
図 3. 屋内空間で空気分配が短絡する例
作業スペースがどのように区切られているかによって、空気分配はさまざまな問題を引き起こす可能性があります。 たとえば、拡散格子が天井にあるオープン ワークスペースでは、室内の空気が完全に混合されない場合があります。 この問題は、使用される換気システムのタイプがさまざまな量の空気を供給できる場合に悪化する傾向があります。 これらのシステムの分配コンジットには、エリア サーモスタットから受信したデータに基づいてコンジットに供給される空気の量を変更するターミナルが装備されています。
これらの端子のかなりの数を通る空気の流れが減少すると、問題が発生する可能性があります。これは、さまざまな領域のサーモスタットが目的の温度に達したときに発生する状況であり、空気を押し出すファンへの電力が自動的に減少します。 その結果、システムを通過する空気の総流量が少なくなり、場合によっては大幅に少なくなり、新しい外気の流入が完全に中断されることさえあります。 システムの吸気口に外気の流れを制御するセンサーを配置すると、新しい空気の流れを常に最小限に保つことができます。
定期的に発生するもう XNUMX つの問題は、ワークスペースに部分的または全体的なパーティションを配置することにより、空気の流れが妨げられることです。 この状況を修正する方法はたくさんあります。 一つの方法は、キュービクルを仕切るパネルの下端に空きスペースを残すことです。 その他の方法としては、補助ファンの設置や床への拡散グリルの配置などがあります。 補助誘導ファン コイルを使用すると、空気の混合が促進され、指定されたスペースの温度条件を個別に制御できます。 空気の質の重要性を損なうことなく それ自体が 快適な室内環境は、それに影響を与えるさまざまな要素のバランスによって達成されることを心に留めておく必要があります。 残りの要素に関係なく要素の 3 つに影響を与える何らかの行動 (ポジティブな行動であっても) を行うと、要素間のバランスに影響を与え、建物の居住者からの新しい苦情につながる可能性があります。 表 4 と表 XNUMX は、室内の空気の質を改善することを目的としたこれらのアクションの一部が、方程式の他の要素の失敗につながり、作業環境の調整が室内の空気の質に影響を与える可能性があることを示しています。
表 3. 室内空気質管理対策と室内環境への影響
Action |
効果 |
熱環境 |
|
新鮮な空気の量の増加 |
下書きの増加 |
微生物剤をチェックするための相対湿度の低下 |
不十分な相対湿度 |
音響環境 |
|
外気を断続的に供給して節約 |
断続的な騒音暴露 |
視覚環境 |
|
蛍光灯の使用量削減による削減 |
照明効果の低下 |
心理社会的環境 |
|
オープンオフィス |
親密さの喪失と定義されたワークスペースの喪失 |
Action |
効果 |
熱環境 |
|
外気供給はサーマルをベースに |
新鮮な空気の量が不十分 |
加湿器の使用 |
潜在的な微生物学的危険 |
音響環境 |
|
断熱材の使用増加 |
汚染物質の放出の可能性 |
視覚環境 |
|
人工照明のみに基づくシステム |
不満、植物の枯死、微生物の増殖 |
心理社会的環境 |
|
コピー機やプリンターなど、ワークスペース内の機器の使用 |
汚染レベルの上昇 |
設計段階にある建物の全体的な環境の品質を保証することは、その管理に大きく依存しますが、何よりもその建物の居住者に対する積極的な姿勢に依存します。 居住者は、建物の所有者が高品質の屋内環境を提供することを目的とした設備の適切な機能を測定するために信頼できる最高のセンサーです。
照明、温度、換気などの室内環境を調整するすべての決定を下す「ビッグブラザー」アプローチに基づく制御システムは、居住者の心理的および社会的幸福に悪影響を及ぼす傾向があります。 居住者は、自分のニーズを満たす環境条件を作成する能力が低下またはブロックされていることに気付きます。 さらに、このタイプの制御システムは、特定のスペースで実行される活動の変化、そこで働く人数、またはスペースの割り当て方法の変更によって生じるさまざまな環境要件を満たすために変更できない場合があります。
解決策は、屋内環境の集中制御システムを設置し、居住者によって局所制御を規制することで構成できます。 この考えは、一般的な照明がより局所的な照明によって補われる視覚環境の領域で非常に一般的に使用されていますが、他の関心事に拡張する必要があります。一般的および局所的な暖房と空調、新鮮な空気の一般的および局所的な供給などです。
要約すると、それぞれの場合において、環境条件の一部は、安全、健康、および経済的な考慮事項に基づいて集中管理によって最適化されるべきであり、一方で、さまざまな地域の環境条件は、システムのユーザーによって最適化されるべきであると言えます。スペース。 ユーザーが異なればニーズも異なり、特定の条件に対する反応も異なります。 さまざまな部分間のこの種の妥協は、間違いなく、より大きな満足、幸福、および生産性につながります.
建物内の空気の質は、外気の質、換気/空調システムの設計、システムの機能と維持方法、および室内汚染源を含む一連の要因によるものです。 一般的に、屋内空間の汚染物質の濃度レベルは、汚染物質の生成とその除去速度のバランスによって決まります。
汚染物質の発生に関しては、汚染源も外部または内部にある可能性があります。 外部ソースには、産業燃焼プロセス、車両交通、発電所などによる大気汚染が含まれます。 冷蔵塔や他の建物の排気口など、空気が建物に引き込まれる吸気シャフトの近くで放出される汚染。 ラドンガス、ガソリンタンクや農薬からの漏れなどの汚染された土壌からの放射。
内部汚染の原因の中で、換気および空調システム自体に関連するもの (主に、そのようなシステムのあらゆる部分の微生物汚染)、建物の建設および装飾に使用される材料、および建物の居住者に言及する価値があります。建物。 室内汚染の具体的な発生源は、タバコの煙、実験室、コピー機、写真ラボ、印刷機、ジム、美容室、キッチン、カフェテリア、バスルーム、駐車場、ボイラー室です。 これらすべての発生源には全体的な換気システムが必要であり、これらの領域から排出された空気は建物内で再利用されるべきではありません。 状況に応じて、これらのエリアには、抽出によって動作する局所換気システムも設置する必要があります。
室内空気の質の評価には、建物内に存在する可能性のある汚染物質の測定と評価が含まれます。 建物内の空気の質を確認するために、いくつかの指標が使用されます。 それらには、一酸化炭素と二酸化炭素の濃度、総揮発性有機化合物 (TVOC)、総浮遊粒子 (TSP)、および換気率が含まれます。 内部空間に存在するいくつかの物質の評価には、さまざまな基準または推奨される目標値が存在します。 これらは、世界保健機関 (WHO) によって公布された室内空気の品質に関するガイドラインや、米国暖房冷凍空調技術者協会 (ASHRAE) の基準など、さまざまな基準またはガイドラインに記載されています。
ただし、これらの物質の多くについては、定義された基準がありません。 今のところ推奨される行動方針は、米国政府産業衛生士会議 (ACGIH 1992) によって提供された産業環境の価値と基準を適用することです。 安全係数または補正係数は、指定された値の XNUMX 分の XNUMX、XNUMX 分の XNUMX、または XNUMX 分の XNUMX のオーダーで適用されます。
室内空気の制御方法は、汚染源の制御、または換気と空気清浄戦略による環境の制御の XNUMX つの主要なグループに分けることができます。
汚染源の管理
汚染源は、次のようなさまざまな手段で制御できます。
環境の管理
非工業用建物の室内環境には、通常、多くの汚染源があり、さらにそれらが散らばっている傾向があります。 したがって、屋内の汚染問題を是正または防止するために最も一般的に採用されているシステムは、一般的または希釈による換気です。 この方法は、空気の流れを動かして方向付けて、汚染物質をその発生源から換気システムに捕捉、封じ込め、輸送することから成ります。 さらに、全体換気では、空調と再循環空気によって室内環境の温度特性を制御することもできます (この章の「全体換気と希釈換気の目的と原則」を参照)。
内部汚染を希釈するために、外気の量を増やすことは、システムが適切なサイズであり、システムの他の部分で換気が不足しない場合、または追加された量が適切な空調を妨げない場合にのみ推奨されます. 換気システムを可能な限り効果的にするには、汚染源に局所的な換気装置を設置する必要があります。 汚染が混ざった空気は再利用すべきではありません。 居住者は空気拡散ベントの近くに配置し、排出ベントの近くに汚染源を配置する必要があります。 汚染物質は、可能な限り最短のルートで排出する必要があります。 また、局地的な汚染源がある空間は、外気圧に対して負圧に保つ必要があります。
ほとんどの換気不足は、不十分な外気量に関連しているようです。 ただし、換気された空気が不適切に分配されると、空気の質が低下する可能性もあります。 たとえば、天井が非常に高い部屋では、暖かい(密度の低い)空気が上から供給されるため、気温が成層化し、換気によって部屋に存在する汚染物質を希釈することができなくなります。 換気システムを設計する際には、居住者と汚染源に対する空気拡散ベントと空気還流ベントの配置と位置を考慮する必要があります。
空気清浄技術
空気清浄方法は、特定の非常に具体的なタイプの汚染物質に対して正確に設計および選択する必要があります。 設置後は、定期的なメンテナンスにより、システムが新たな汚染源になるのを防ぎます。 以下は、空気から汚染物質を除去するために使用される XNUMX つの方法の説明です。
粒子のろ過
ろ過は懸濁液中の液体や固体を除去するのに便利な方法ですが、ガスや蒸気を除去するわけではないことに注意してください。 フィルターは、妨害、衝撃、遮断、拡散、静電引力によって粒子を捕捉することがあります。 室内空調システムのろ過は、多くの理由で必要です。 XNUMXつは、暖房や冷房の効率を低下させる原因となる汚れの蓄積を防ぐことです。 システムは、特定の粒子 (硫酸および塩化物) によって腐食することもあります。 ファンブレードの堆積物による換気システムの平衡の喪失や、目詰まりしたセンサーによる誤った情報が制御装置に送られるのを防ぐためにも、ろ過が必要です。
室内空気ろ過システムは、少なくとも XNUMX つのフィルターを直列に配置すると効果的です。 最初のプレフィルターまたは一次フィルターは、より大きな粒子のみを保持します。 このフィルターは頻繁に交換する必要があり、次のフィルターの寿命を延ばします。 二次フィルターは、最初のフィルターよりも効率的で、真菌の胞子、合成繊維、および一般的に一次フィルターで収集されたものより細かい粉塵を除去できます。 これらのフィルターは、刺激物や有毒な粒子を除去するのに十分なほど細かい必要があります。
フィルターは、その有効性、ほこりを蓄積する能力、電荷の損失、および必要な空気純度のレベルに基づいて選択されます。 フィルタの有効性は、ASHRAE 52-76 および Eurovent 4/5 規格 (ASHRAE 1992; CEN 1979) に従って測定されます。 彼らの能力 保持 保持された粉塵の質量にろ過された空気の量を掛けたものを測定し、大きな粒子のみを保持するフィルター (低および中効率フィルター) を特徴付けるために使用されます。 その保持能力を測定するために、既知の濃度と粒度の合成エアロゾルダストをフィルターに通します。 フィルターに保持された部分は、重量測定によって計算されます。
効率 フィルターの吸着力は、保持された粒子の数にろ過された空気の体積を掛けて表されます。 この値は、より細かい粒子も保持するフィルターを特徴付けるために使用される値です。 フィルターの効率を計算するには、直径 0.5 ~ 1 μm の粒子のエアロゾルを含む大気中のエアロゾルの流れを強制的に通過させます。 捕捉された粒子の量は、堆積物によって引き起こされる不透明度を測定する不透明度計で測定されます。
DOP は、非常に高効率の粒子状空気 (HEPA) フィルターを特徴付けるために使用される値です。 フィルターの DOP は、直径 0.3 μm の粒子を生成するフタル酸ジオクチルを蒸発させて凝縮させたエアロゾルを使用して計算されます。 この方法は、フタル酸ジオクチルの滴の光散乱特性に基づいています。フィルターをこのテストに通すと、散乱光の強度はこの材料の表面濃度に比例し、フィルターの浸透は相対強度によって測定できます。エアロゾルをフィルタリングする前後の散乱光。 フィルターが HEPA 指定を取得するには、このテストに基づいて効率が 99.97% を超えている必要があります。
それらの間には直接的な関係がありますが、1 つの方法の結果を直接比較することはできません。 すべてのフィルターは目詰まりすると効率が低下し、悪臭や汚染の原因となります。 高効率フィルターの前に定格の低いフィルターを 52 つまたは複数使用することにより、高効率フィルターの耐用年数を大幅に延ばすことができます。 表 76 は、直径 0.3 μm の粒子について ASHRAE XNUMX-XNUMX によって確立された基準に従って、さまざまなフィルターの初期、最終、および平均収量を示しています。
表 1. 直径 52 mm の粒子に対するフィルターの有効性 (ASHRAE 規格 76-3 による)
フィルターの説明 |
アシュラエ 52-76 |
効率 (%) |
|||
ダストスポット (%) |
逮捕率 (%) |
初期 |
終 |
中央値 |
|
M |
25-30 |
92 |
1 |
25 |
15 |
M |
40-45 |
96 |
5 |
55 |
34 |
ハイ |
60-65 |
97 |
19 |
70 |
50 |
ハイ |
80-85 |
98 |
50 |
86 |
68 |
ハイ |
90-95 |
99 |
75 |
99 |
87 |
95% ヘパ |
- |
- |
95 |
99.5 |
99.1 |
99.97% ヘパ |
- |
- |
99.97 |
99.7 |
99.97 |
静電沈降
この方法は、粒子状物質の制御に役立ちます。 この種の装置は、粒子をイオン化し、集電電極に引き寄せられて捕捉されるときに気流から粒子を除去することによって機能します。 イオン化は、汚染された廃水が、収集電極と放電電極の間に印加された強い電圧によって生成された電界を通過するときに発生します。 電圧は直流発電機によって得られます。 集電電極は表面積が大きく、通常は正に帯電していますが、放電電極は負に帯電したケーブルで構成されています。
粒子のイオン化に影響を与える最も重要な要因は、流出液の状態、その排出、および粒子の特性 (サイズ、濃度、抵抗など) です。 捕捉の有効性は、湿度、粒子のサイズと密度とともに増加し、流出液の粘度が増加すると減少します。
これらのデバイスの主な利点は、粒子サイズが非常に細かい場合でも、固体と液体を非常に効果的に収集できることです。 さらに、これらのシステムは、大容量および高温にも使用できます。 圧力損失は最小限です。 これらのシステムの欠点は、初期コストが高いこと、必要なスペースが大きいこと、および関連する非常に高い電圧を考慮すると、特に産業用アプリケーションに使用される場合に生じる安全上のリスクです。
電気集塵機は、産業用設定から粒子の排出を削減するための家庭用設定まで、室内空気の質を改善するためのあらゆる範囲で使用されます。 後者は、10,000 ~ 15,000 ボルトの範囲の電圧で動作する小型のデバイスです。 彼らは通常、自動電圧調整器を備えたシステムを備えており、両方の電極間で放電を引き起こすことなくイオン化を生成するのに十分な張力が常に適用されることを保証します。
マイナスイオンの発生
この方法は、空気中に浮遊する粒子を除去するために使用され、一部の著者の意見では、より健康的な環境を作り出すために使用されます。 不快感や病気を軽減する方法としてのこの方法の有効性は、まだ研究されています.
ガス吸着
この方法は、ホルムアルデヒド、二酸化硫黄、オゾン、窒素酸化物、有機蒸気などの汚染ガスや蒸気を除去するために使用されます。 吸着は、ガス分子が吸着剤固体によってトラップされる物理現象です。 吸着剤は、非常に大きな表面積を持つ多孔質の固体で構成されています。 この種の汚染物質を空気から取り除くために、吸着剤で満たされたカートリッジを通過させます。 活性炭は最も広く使用されています。 広範囲の無機ガスと有機化合物をトラップします。 脂肪族、塩素化および芳香族炭化水素、ケトン、アルコールおよびエステルがその例です。
シリカゲルは無機吸着剤でもあり、アミンや水などのより極性の高い化合物を捕捉するために使用されます。 多孔性ポリマーで構成された他の有機吸着剤もあります。 すべての吸着固体は一定量の汚染物質のみを捕捉し、飽和すると再生または交換する必要があることに留意することが重要です。 吸着固体による捕捉の別の方法は、特定の反応物を含浸させた活性アルミナと炭素の混合物を使用することです。 たとえば、一部の金属酸化物は、水銀蒸気、硫化水素、エチレンを捕捉します。 二酸化炭素は吸着によって保持されないことに留意する必要があります。
ガス吸収
吸収によるガスや煙の除去には、化学的に反応する吸収溶液に分子を通すことで分子を固定するシステムが必要です。 これは非常に選択的な方法であり、捕捉する必要がある汚染物質に固有の試薬を使用します。
試薬は通常、水に溶解します。 また、使い切る前に交換または再生する必要があります。 このシステムは汚染物質を気相から液相に移動させることに基づいているため、試薬の物理的および化学的特性は非常に重要です。 その溶解性と反応性は特に重要です。 この気相から液相への移行において重要な役割を果たすその他の側面は、pH、温度、および気体と液体の接触面積です。 汚染物質の溶解度が高い場合は、溶液をバブリングして試薬に定着させるだけで十分です。 汚染物質が容易に溶けない場合、採用しなければならないシステムは、ガスと液体の間のより大きな接触面積を確保する必要があります。 吸収剤とそれらが特に適している汚染物質の例を表 2 に示します。
表 2. さまざまな汚染物質の吸着剤として使用される試薬
吸収剤 |
汚染物質 |
ジエチルヒドロキシアミン |
硫化水素 |
過マンガン酸カリウム |
臭気ガス |
塩酸および硫酸 |
アミン |
硫化ナトリウム |
アルデヒド類 |
水酸化ナトリウム |
ホルムアルデヒド |
オゾン化
室内の空気の質を改善するこの方法は、オゾンガスの使用に基づいています。 オゾンは、紫外線や放電によって酸素ガスから生成され、空気中に飛散する汚染物質を除去するために使用されます。 このガスの優れた酸化力は、抗菌剤、消臭剤、消毒剤としての使用に適しており、有害なガスや煙を除去するのに役立ちます. また、一酸化炭素濃度の高い空間の浄化にも使用されます。 工業環境では、キッチン、カフェテリア、食品および魚加工工場、化学工場、残留下水処理工場、ゴム工場、冷凍工場などで空気を処理するために使用されます。 オフィススペースでは、室内の空気の質を改善するために空調設備とともに使用されます。
オゾンは青みがかったガスで、特徴的な浸透臭があります。 高濃度では毒性があり、人間にとって致命的ですらあります。 オゾンは、酸素に対する紫外線または放電の作用によって形成されます。 オゾンの意図的、偶発的、および自然生成は区別されるべきです。 オゾンは、短期的にも長期的にも非常に有毒で刺激性の高いガスです。 体内での反応方法のため、生物学的影響がないレベルは知られていません. これらのデータについては、本書の化学物質のセクションで詳しく説明します 百科事典.
オゾンを使用するプロセスは、密閉された空間で実行するか、発生源でガスの放出を捕捉するための局所的な抽出システムを備えている必要があります。 オゾンシリンダーは、還元剤、可燃性物質、または分解を触媒する可能性のある製品から離れた冷蔵エリアに保管する必要があります。 オゾン発生器が負圧で機能し、故障の場合に自動遮断装置を備えている場合、漏れの可能性は最小限に抑えられることに留意する必要があります。
オゾンを使用するプロセスの電気機器は完全に絶縁し、メンテナンスは経験豊富な担当者が行う必要があります。 オゾナイザーを使用する場合、コンジットおよび付属機器には、漏れが検出されたときにオゾナイザーを即座にシャットダウンするデバイスが必要です。 換気、除湿、冷蔵機能の効率が低下した場合。 過剰な圧力または真空が発生した場合 (システムによって異なります); または、システムの出力が過剰または不十分な場合。
オゾン発生器を設置する場合は、オゾン専用の検出器を備える必要があります。 嗅覚は飽和する可能性があるため、信頼できません。 オゾン漏れは、青色に変わるヨウ化カリウムの反応性ストリップで検出できますが、テストはほとんどの酸化剤に対して陽性であるため、これは特定の方法ではありません. 特定の濃度に達したときに作動する警報システムに直接接続された選択された検出デバイスを使用して、電気化学セル、紫外線測光法、または化学発光を使用して、漏れを継続的に監視することをお勧めします。
職場で発生する汚染物質を、私たちが話す場所全体を換気することによって制御する場合 一般換気. 全体換気を使用するということは、汚染物質が作業現場の空間全体にある程度分散されるという事実を受け入れることを意味し、したがって、汚染源から遠く離れた作業員に影響を与える可能性があります。 したがって、一般的な換気は、 ローカライズされた抽出. 局部的な抽出では、汚染物質を発生源にできる限り近づけることによって排除しようとします (この章の「室内空気: コントロールとクリーニングの方法」を参照)。
一般的な換気システムの基本的な目的の 0.45 つは、体臭の制御です。 これは、毎分 XNUMX 立方メートル (m) 以上を供給することで達成できます。3/min、占有者ごとの新しい空気。 喫煙が多い場合や肉体的に激しい作業の場合は、必要な換気量が多くなり、0.9 m を超える場合があります。3XNUMX人あたり/分。
換気システムが克服しなければならない唯一の環境問題が今説明したものである場合、すべての空間には、いわゆる「浸透」によって一定レベルの「自然な」空気の更新があることを心に留めておくことをお勧めします。ドアや窓が閉じていても、ドアや窓から、また他の壁貫通部位からも発生します。 この点については、通常、エアコンのマニュアルに十分な情報が記載されていますが、少なくとも、浸透による換気レベルは 0.25 時間あたり 0.5 ~ 0.5 回の更新の間にあると言えます。 工業用地では、通常、3 時間あたり XNUMX ~ XNUMX 回の空気の更新が行われます。
化学汚染物質を制御するために使用する場合、一般的な換気は、発生する汚染物質の量がそれほど多くなく、毒性が比較的中程度であり、労働者が汚染源のすぐ近くで作業を行わない状況に限定する必要があります。汚染。 これらの差し止め命令が守られない場合、作業環境を適切に制御するための承認を得ることが難しくなります。なぜなら、高い更新率を使用する必要があるため、高い空気速度が不快感を引き起こす可能性があり、高い更新率を維持するには費用がかかるためです。 したがって、許容濃度が 100 ppm を超える溶媒の場合を除いて、化学物質の管理のために全体換気の使用を推奨することはまれです。
一方、全体換気の目的が、法的に許容される制限または国際標準化機構 (ISO) ガイドラインなどの技術的推奨事項を考慮して、作業環境の熱特性を維持することである場合、この方法には制限が少なくなります。 したがって、一般的な換気は、化学的汚染を制限するためよりも熱環境を制御するために使用されることが多いですが、局所的な抽出技術を補完するものとしての有用性は明確に認識されるべきです.
何年もの間、フレーズ 一般換気 & 希釈による換気 は同義語であると考えられていましたが、今日では、新しい一般的な換気戦略により、そうではなくなりました。 置換による換気. 希釈による換気と置換による換気は、上で概説した一般的な換気の定義に適合しますが、汚染を制御するために採用する戦略は大きく異なります。
希釈による換気 機械的に導入された空気を、すでに空間内にあるすべての空気とできるだけ完全に混合することを目標としています。熱制御が目的である場合は、可能な限り均一)。 この均一な混合を達成するために、空気は比較的高速で流れとして天井から注入され、これらの流れは空気の強力な循環を生成します。 その結果、空間内にすでに存在する空気と新しい空気が高度に混合されます。
置換による換気、 理想的な概念では、新しい空気が以前そこにあった空気と混合することなく置換されるような方法で、空気を空間に注入することで構成されています。 置換による換気は、床に近い空間に低速で新しい空気を注入し、天井近くの空気を排出することによって実現されます。 変位による換気を使用して熱環境を制御することには、温度差による密度の変化によって生成される空気の自然な動きから利益が得られるという利点があります。 置換による換気はすでに産業状況で広く使用されていますが、この主題に関する科学文献はまだ非常に限られており、その有効性の評価は依然として困難です。
希釈による換気
希釈による換気システムの設計は、汚染物質の濃度が問題の空間全体で同じであるという仮説に基づいています。 これは、化学エンジニアがよく攪拌タンクと呼ぶモデルです。
空間に注入される空気に汚染物質が含まれておらず、最初は空間内の濃度がゼロであると仮定すると、必要な換気量を計算するために XNUMX つの事実を知る必要があります。空間で生成される汚染物質の量と求められる環境濃度のレベル (仮説的には全体で同じ)。
これらの条件下では、対応する計算により次の式が得られます。
コラボレー
c(t) = 時間における空間内の汚染物質の濃度 t
a =汚染物質の発生量(単位時間あたりの質量)
Q = 新しい空気が供給される速度 (単位時間あたりの量)
V = 問題のスペースの容積。
上記の式は、濃度が次の値で定常状態になる傾向があることを示しています。 質問の値が小さいほど速くなります。 質疑応答、「単位時間あたりの更新数」と呼ばれることがよくあります。 換気の質の指標は、実際にはその値と同等と見なされる場合もありますが、上記の式は、その影響が換気の制御に限定されていることを明確に示しています。 安定の速さ しかし、そのような定常状態が発生する濃度レベルではありません。 それは依存します の 発生する汚染物質の量 (a)、および換気率について (Q).
ある空間の空気が汚染されているが、新たな量の汚染物質が生成されていない場合、一定期間にわたる濃度の減少速度は次の式で与えられます。
コラボレー Q & V 上記の意味を持ち、 t1 & t2 は、それぞれ最初の時間と最後の時間であり、 c1 & c2 初期濃度と最終濃度です。
初期濃度がゼロでない場合 (Constance 1983; ACGIH 1992)、空間に注入された空気が汚染物質を完全に欠いているわけではない場合の計算式を見つけることができます (空気の冬の部分の暖房費を削減するため)。たとえば、リサイクルされる場合)、または生成される汚染物質の量が時間の関数として変化する場合。
移行段階を無視して、定常状態が達成されたと仮定すると、式は換気率が 交流リムここで、 cリム は、特定の空間で維持する必要がある濃度の値です。 この値は、規制によって、または補助的な基準として、米国政府産業衛生士会議 (ACGIH) のしきい値限界値 (TLV) などの技術的な推奨事項によって確立されます。
コラボレー a & cリム すでに説明した意味を持ち、 K 安全係数です。 の値 K 1 から 10 の間で、指定された空間での空気混合の有効性、溶媒の毒性 (小さいほど) の関数として選択する必要があります。 cリム の値が大きいほど K なる)、および産業衛生士が関連するとみなすその他の状況。 ACGIH は、とりわけ、プロセスの期間、作業のサイクル、および汚染物質の排出源に関する作業者の通常の場所、これらの発生源の数と特定の空間におけるそれらの場所、季節その他の決定基準として、自然換気量の変化、および換気装置の機能効率の予想される低下。
いずれにせよ、上記の式を使用するには、次の値の合理的に正確な知識が必要です。 a & K を使用する必要があるため、この点に関していくつかの提案を提供します。
生成される汚染物質の量は、汚染物質を生成するプロセスで消費される特定の物質の量によってかなり頻繁に見積もることができます。 そのため、溶媒の場合、使用量は、環境で検出できる最大量の適切な指標になります。
上で示したように、 K 所定の空間における混合気の効果の関数として決定する必要があります。 したがって、この値は、与えられた空間内の任意の点で汚染物質の同じ濃度を検出する推定の精度に正比例して小さくなります。 これは、換気されている空間内で空気がどのように分配されるかによって異なります。
これらの基準によると、最小値 K 空間に空気が分散して注入される場合 (たとえば、プレナムを使用)、および空気の注入と抽出が特定の空間の両端で行われる場合に使用する必要があります。 一方、 K 空気が断続的に供給され、新しい空気の取り入れ口に近いポイントで空気が抽出される場合に使用する必要があります (図 1)。
図 1. XNUMX つの供給口がある室内の空気循環の概略図
空気が所定の空間に注入されるとき、特に高速で注入される場合、生成された空気の流れは周囲の空気にかなりの引っ張り力を及ぼすことに注意してください。 この空気は流れと混ざり合って流れを遅くし、測定可能な乱気流も作り出します。 結果として、このプロセスにより、すでに空間にある空気と注入された新しい空気が激しく混合され、内部気流が発生します。 これらの流れを予測するには、たとえ一般的であっても、大量の経験が必要です (図 2)。
図 2. 吸気口と排気口の位置に推奨される K 係数
労働者が比較的高速で空気の流れにさらされることから生じる問題を回避するために、空気は通常、新しい空気とすでに存在する空気との急速な混合を促進するように設計された拡散格子を介して注入されます。スペース。 このようにして、空気が高速で移動する領域は可能な限り小さく保たれます。
今説明したストリーム効果は、空気が逃げたり、ドア、窓、排気口、その他の開口部から排出されたりするポイントの近くでは生成されません。 空気はあらゆる方向から抽出格子に到達するため、抽出格子から比較的近い距離でも、空気の動きは気流として認識されにくくなります。
いずれにせよ、空気の分配を扱う際には、汚染源に到達する前に新しい空気が作業者に到達するように、可能な限りワークステーションを配置する利便性を念頭に置くことが重要です。
特定の空間に重要な熱源がある場合、空気の動きは、密度の高い冷たい空気と軽い暖かい空気の密度の違いによる対流によって大きく調整されます。 この種の空間では、空気分配の設計者はこれらの熱源の存在を忘れてはなりません。そうしないと、空気の動きが予測されたものとは大きく異なることが判明する可能性があります。
一方、化学汚染の存在は、測定可能な方法で空気の密度を変化させません。 純粋な状態では、汚染物質は空気の密度とは非常に異なる (通常ははるかに大きい) 場合がありますが、職場に実際に存在する濃度を考えると、空気と汚染物質の混合物の密度は、純粋な空気の密度。
さらに、このタイプの換気を適用する際に犯す最も一般的な間違いの XNUMX つは、十分な空気の取り入れを事前に考慮せずに、空気抽出器だけで空間を供給することです。 このような場合、換気扇の有効性が低下するため、実際の換気量は計画よりもはるかに少なくなります。 その結果、与えられた空間内の汚染物質の周囲濃度が、最初に計算された濃度よりも高くなります。
この問題を回避するには、空間に空気を導入する方法を検討する必要があります。 推奨される一連の行動は、排出用人工呼吸器だけでなく、吸入用人工呼吸器も使用することです。 通常、窓やその他の開口部からの侵入を可能にするために、抽出率は侵入率よりも大きくする必要があります。 さらに、発生した汚染が汚染されていない領域に流れ込むのを防ぐために、空間をわずかに負圧に保つことをお勧めします。
置換による換気
前述のように、置換による換気では、新しい空気と特定の空間で以前に見つかった空気の混合を最小限に抑えようとし、プラグフローとして知られるモデルにシステムを調整しようとします。 これは通常、特定の空間に低速で低高度で空気を導入し、天井近くで抽出することによって達成されます。 これには、希釈による換気に比べて XNUMX つの利点があります。
まず第一に、汚染は空間の天井近くに集中するため、空気の更新率を下げることができます。 の 平均 与えられた空間での濃度は、 cリム 前に言及した値ですが、それは労働者のリスクが高いことを意味するものではありません。なぜなら、特定のスペースの占有ゾーンでは、汚染物質の濃度が cリム.
さらに、換気の目的が熱環境の制御である場合、置換による換気は、希釈による換気システムで必要とされるよりも暖かい空気を所定の空間に導入することを可能にします。 これは、抽出された暖かい空気が、空間の占有ゾーンの温度よりも数度高い温度であるためです。
置換による換気の基本原理は、サンドバーグによって開発されました。サンドバーグは、1980 年代初頭に、閉鎖空間内の汚染物質の濃度が不均一である状況を分析するための一般理論を開発しました。 これにより、希釈による換気の理論的限界 (所定の空間全体で均一な濃度を前提とする) を克服することができ、実用的なアプリケーションへの道が開かれました (Sandberg 1981)。
一部の国、特にスカンジナビアでは置換による換気が広く使用されていますが、実際の設備で異なる方法の有効性を比較した研究はほとんど発表されていません。 これは、実際の工場に XNUMX つの異なる換気システムを設置することの実際的な困難と、これらのタイプのシステムの実験的分析にはトレーサーの使用が必要であるためであることは間違いありません。 トレーサーガスを空気換気流に加え、空間内および抽出された空気内のさまざまなポイントでガスの濃度を測定することによって、トレースが行われます。 この種の調査により、空間内で空気がどのように分布しているかを推測し、異なる換気システムの効果を比較することができます。
実際の既存の設備で実施された利用可能ないくつかの研究は、置換による換気を使用するシステムがより良い空気の更新を提供するという事実を除いて、決定的なものではありません. しかし、これらの研究では、作業現場での周囲汚染レベルの測定によって確認されていない限り、結果について留保が表明されることがよくあります。
非産業活動が行われる建物 (オフィス、学校、住居など) の主な機能の XNUMX つは、居住者に健康で快適な作業環境を提供することです。 この環境の質は、建物の換気および空調システムが適切に設計および維持され、適切に機能しているかどうかに大きく依存します。
したがって、これらのシステムは、許容できる温度条件 (温度と湿度) と許容できる品質の室内空気を提供する必要があります。 言い換えれば、外気と室内空気の適切な混合を目指し、室内環境にある汚染物質を除去できるろ過および洗浄システムを採用する必要があります。
屋内空間での幸福には、きれいな屋外の空気が必要であるという考えは、XNUMX 世紀から表現されてきました。 ベンジャミン・フランクリンは、窓を開けて自然換気を行うと、部屋の空気がより健康的であることを認識しました。 大量の外気を提供することで、結核などの病気の伝染のリスクを減らすことができるという考えは、XNUMX 世紀に流行しました。
1930 年代に実施された研究では、臭気による不快感を引き起こさない濃度に人間の生物学的排液を希釈するために、部屋に必要な新しい外気の量は、居住者 17 人あたり 30 時間あたり XNUMX ~ XNUMX 立方メートルであることが示されました。
62 年に設定された標準 No. 1973 では、米国暖房冷凍空調技術者協会 (ASHRAE) は、臭気を制御するために、居住者 34 人あたり 8.5 時間あたり XNUMX 立方メートルの外気の最小流量を推奨しています。 絶対最小XNUMXm3/hr/ocupant は、二酸化炭素が 2,500 ppm を超えるのを防ぐために推奨されます。これは、工業環境で設定された暴露限界の半分です。
この同じ組織は、エネルギー危機のさなかの 90 年に設定された標準第 1975 号で、タバコの煙や生物排泄物などの汚染物質を希釈するためのより大きな換気の流れの必要性を一時的に脇に置き、前述の絶対最小値を採用しました。前方へ。
その規格 No. 62 (1981) で、ASHRAE はこの省略を修正し、その推奨を 34 m として確立しました。3喫煙が許可されているエリアでは 8.5 時間あたり XNUMX 人あたり XNUMX m3喫煙が禁止されているエリアの /hr/occupant。
ASHRAE によって発行された最後の規格である No. 62 (1989 年) では、最低 25.5 m が確立されました。3喫煙が許可されているかどうかに関係なく、使用されている屋内スペースの/時間/占有者。 また、建物に取り込まれる空気が呼吸ゾーンで十分に混合されていない場合、または建物に異常な汚染源が存在する場合は、この値を増やすことをお勧めします。
1992 年、欧州共同体委員会は、 建物の換気要件に関するガイドライン. 換気基準に関する既存の推奨事項とは対照的に、このガイドでは、特定のスペースに提供する必要がある換気流量を指定していません。 代わりに、室内空気の望ましい品質の関数として計算された推奨事項を提供します。
既存の換気基準は、居住者ごとに供給されるべき換気流量の設定量を規定しています。 新しいガイドラインで明らかになった傾向は、容積の計算だけでは、すべての設定で室内の空気の質が良好であることを保証するものではないことを示しています。 これには XNUMX つの基本的な理由があります。
まず、彼らは居住者が唯一の汚染源であると想定しています。 最近の調査では、居住者に加えて、他の汚染源も汚染源の可能性として考慮されるべきであることが示されています。 例には、家具、室内装飾品、換気システム自体が含まれます。 XNUMX つ目の理由は、これらの基準では、建物に送り込まれる空気の質に関係なく、同じ量の外気を推奨しているためです。 そして XNUMX つ目の理由は、特定の空間に必要な室内空気の質を明確に定義していないことです。 したがって、将来の換気基準は次の XNUMX つの前提に基づくべきであることが提案されています: 換気される空間の定義されたカテゴリーの空気質の選択、占有空間内の汚染物質の総負荷、および利用可能な外気の質。 .
知覚される空気の質
室内空気の質は、人間の要求と要件が満たされている程度として定義できます。 基本的に、スペースの居住者は呼吸する空気に XNUMX つのことを要求します。 そして、その空気を吸い込むことによる健康への悪影響が無視できることを知ること。
空間内の空気の質の程度は、その空気が居住者に与える影響よりも、その空気の成分に大きく依存すると考えるのが一般的です。 したがって、空気の質を評価することは、その組成を知ることによってその質を確認できると仮定すると、簡単に思えるかもしれません。 空気の質を評価するこの方法は、製造プロセスに関与または由来する化合物を見つけ、濃度を評価するための測定装置と参照基準が存在する産業環境でうまく機能します。 ただし、この方法は非産業環境では機能しません。 非工業環境は、何千もの化学物質が見つかる場所ですが、濃度は非常に低く、推奨される暴露限界の XNUMX 分の XNUMX になることもあります。 これらの物質を XNUMX つずつ評価すると、その空気の品質を誤って評価することになり、その空気は高品質であると判断される可能性があります。 しかし、まだ考慮されていない側面があります。それは、何千もの物質が人間に及ぼす複合的な影響についての知識が不足していることです。それが、空気が汚れて古くなったと認識される理由である可能性があります。または刺激します。
産業衛生に使用される従来の方法は、評価対象の空気を呼吸する人間が知覚する品質の程度を定義するのに十分に適合していないという結論に達しました。 化学分析に代わる方法は、大気汚染を定量化するための測定装置として人を使用し、評価を行うために審査員団を採用することです。
人間は、鼻腔に位置し数十万の匂い物質を感知する嗅覚と、鼻や目の粘膜に位置し、匂いに敏感な化学感覚の XNUMX つの感覚で空気の質を認識しています。空気中に存在する同数の刺激性物質。 空気がどのように知覚されるかを決定し、被験者がその品質が許容できるかどうかを判断できるようにするのは、これら XNUMX つの感覚の複合反応です。
オルフユニット
1 OLF (ラテン語から = 嗅覚) は、標準的な人からの大気汚染物質 (生物排出物) の排出率です。 0.7 人の標準的な人は、オフィスまたは同様の非工業的な職場で座りがちで、XNUMX 日 XNUMX バスまでの衛生的な標準設備を備えた快適な温度で働く平均的な成人です。 人間からの汚染は、用語を定義するために選ばれました OLF 理由はXNUMXつあります。XNUMXつ目は、人が排出する生物排泄物がよく知られていることと、XNUMXつ目は、そのような生物性排泄物によって引き起こされる不満に関するデータが多かったことです。
他の汚染源は、評価されている汚染源と同じ量の不満を引き起こすのに必要な標準的な人 (olfs) の数として表すことができます。
図 1 は、olf を定義する曲線を示しています。 この曲線は、標準的な人 (1 olf) によって生成された汚染がさまざまな換気速度でどのように認識されるかを示しており、不満を持っている個人の割合を計算できます。彼らは部屋に入った。 この曲線は、ヨーロッパのさまざまな研究に基づいており、168 人が、XNUMX 人を超える男性と女性の汚染された空気の質を標準と見なしたと判断しました。 北米と日本で実施された同様の研究は、ヨーロッパのデータとの高度な相関関係を示しています。
図 1. Olf 定義曲線
デシポール単位
空気中の汚染濃度は、汚染源と換気による希釈によって異なります。 認識された大気汚染は、評価されている汚染された空気の濃度と同じ不快感または不満を引き起こす人間の生物学的悪臭の濃度として定義されます。 一 デシポール (ラテン語から 汚染) は、汚染されていない空気の換気速度が毎秒 1 リットルの場合に、標準的な人 (10 olf) によって引き起こされる汚染です。
1 デシポール = 0.1 olf/(リットル/秒)
前の図と同じデータから得られた図 2 は、不満を持っている個人のパーセンテージとデシポールで表された、知覚される空気の質の間の関係を示しています。
図 2. 不満を持っている人のパーセンテージとデシポールで表した空気の質の知覚の関係
快適性の観点から必要な換気量を決定するには、所定の空間で必要な空気の質の程度を選択することが不可欠です。 表 1 では、品質の 1 つのカテゴリまたはレベルが提案されており、それらは図 2 と XNUMX から導き出されています。各レベルは、不満を持っている人の特定の割合に対応しています。 どちらのレベルを選択するかは、何よりも、そのスペースが何に使用されるか、および経済的な考慮事項に依存します。
表 1. 室内空気の質のレベル
知覚される空気の質 |
|||
カテゴリー |
不満の割合 |
デシポール |
必要換気量1 |
A |
10 |
0.6 |
16 |
B |
20 |
1.4 |
7 |
C |
30 |
2.5 |
4 |
1 外気がきれいで、換気システムの効率が XNUMX であると仮定します。
出典: CEC 1992。
前述のとおり、データは審査員団による実験結果ですが、空気中に含まれる危険な物質 (発がん性化合物、微生物、放射性物質など) には注意が必要です。例)は感覚によって認識されず、他の汚染物質の感覚への影響はそれらの毒性と量的な関係を持たない.
汚染源
先に指摘したように、今日の換気基準の欠点の XNUMX つは、汚染源として居住者のみを考慮に入れていることですが、将来の基準では考えられるすべての汚染源を考慮に入れる必要があることが認識されています。 居住者とその活動 (喫煙の可能性を含む) 以外にも、大気汚染に大きく寄与する他の汚染源があります。 例としては、家具、家具製造販売業およびカーペット、建設資材、装飾に使用される製品、クリーニング製品、および換気システム自体が含まれます。
特定の空間における空気汚染の負荷を決定するのは、これらすべての汚染源の組み合わせです。 この負荷は、化学的汚染として、または olfs で表される感覚的汚染として表すことができます。 後者は、人間が知覚するいくつかの化学物質の影響を統合します。
化学負荷
ある物質から発生する汚染は、各化学物質の放出速度として表すことができます。 化学汚染の総負荷は、すべての発生源を加算して計算され、XNUMX 秒あたりのマイクログラム (μg/s) で表されます。
実際には、一般的に使用されている多くの物質の排出率に関するデータがほとんどないことが多いため、汚染負荷を計算するのは難しい場合があります。
感覚負荷
感覚によって知覚される汚染の負荷は、知覚される空気の質に影響を与える汚染源によって引き起こされます。 この感覚負荷の特定の値は、特定の空間に存在するさまざまな汚染源のすべてのオフを追加することによって計算できます。 前のケースと同様に、XNUMX 平方メートルあたりの olfs (olfs/m2)多くの材料の。 そのため、居住者、家具、換気システムを含む建物全体の感覚負荷を推定する方がより実用的であることが判明しました。
表 2 は、建物の居住者がさまざまな種類の活動を行っているときの汚染負荷を、喫煙者と非喫煙者の割合、および二酸化炭素 (CO2)、一酸化炭素(CO)、水蒸気。 表 3 は、さまざまな種類のスペースの典型的な占有率の例を示しています。 そして最後に、tできる4 は、さまざまな建物で見られる感覚負荷の結果 (XNUMX 平方メートルあたりのオルフスで測定) を反映しています。
表 2. 建物の居住者による汚染
感覚負荷/乗員 |
CO2 |
CO3 |
水蒸気4 |
|
座っている、1-1.2 会った1 |
||||
0% 喫煙者 |
2 |
19 |
50 |
|
20% 喫煙者2 |
2 |
19 |
11x10-3 |
50 |
40% 喫煙者2 |
3 |
19 |
21x10-3 |
50 |
100% 喫煙者2 |
6 |
19 |
53x10-3 |
50 |
身体運動 |
||||
低、3 適合 |
4 |
50 |
200 |
|
ミディアム、6 メット |
10 |
100 |
430 |
|
ハイ(アスレチック)、 |
20 |
170 |
750 |
|
子供達 |
||||
託児所 |
1.2 |
18 |
90 |
|
学校 |
1.3 |
19 |
50 |
1 1 met は、安静時の座りがちな人の代謝率です (1 met = 58 W/m2 皮膚表面の)。
2 喫煙者 1.2 人あたり 44 時間あたり XNUMX 本のタバコの平均消費量。 平均排出量、たばこXNUMX本あたりXNUMXmlのCO。
3 たばこの煙から。
4 熱的中性に近い人に適用されます。
出典: CEC 1992。
建物 |
占有者/m2 |
営業所 |
0.07 |
会議室 |
0.5 |
劇場、その他の大規模集会所 |
1.5 |
学校(教室) |
0.5 |
託児所 |
0.5 |
住居 |
0.05 |
出典: CEC 1992。
感覚負荷—olf/m2 |
||
平均 |
インターバル |
|
営業所1 |
0.3 |
0.02-0.95 |
学校(教室)2 |
0.3 |
0.12-0.54 |
保育施設3 |
0.4 |
0.20-0.74 |
劇場4 |
0.5 |
0.13-1.32 |
低公害建物5 |
0.05-0.1 |
1 機械的に換気された 24 のオフィスで得られたデータ。
2 人工呼吸器を備えた 6 校で得られたデータ。
3 人工呼吸器を備えた 9 つの託児所で得られたデータ。
4 人工呼吸器を備えた 5 つの劇場で得られたデータ。
5 新しい建物が到達すべき目標。
出典: CEC 1992。
外気の質
将来の換気基準の作成に必要なインプットを締めくくるもう XNUMX つの前提は、利用可能な外気の質です。 出版物には、特定の物質の屋内外両方からの推奨暴露値が記載されています。 ヨーロッパの大気質ガイドライン WHO による (1987)。
表 5 は、知覚される外気の質のレベルと、戸外で検出されたいくつかの典型的な化学汚染物質の濃度を示しています。
表 5. 外気の質レベル
2ハゼ後に脂肪族酸類を形成し、ピークに至った酸質を感知する |
環境汚染物質2 |
||||
デシポール |
CO2 マグネシウム(Mg / m3) |
CO (mg/m3) |
NO2 マグネシウム(Mg / m3) |
SO2 マグネシウム(Mg / m3) |
|
海で、山で |
0 |
680 |
0-0.2 |
2 |
1 |
都市、高品質 |
0.1 |
700 |
1-2 |
5-20 |
5-20 |
都市、低品質 |
> 0.5 |
700-800 |
4-6 |
50-80 |
50-100 |
1 体感空気質の値は XNUMX 日の平均値です。
2 汚染物質の値は、年間平均濃度に対応しています。
出典: CEC 1992。
多くの場合、外気の質は、表または WHO のガイドラインに示されているレベルよりも悪い可能性があることに注意してください。 このような場合、空気は占有空間に運ばれる前に清浄化する必要があります。
換気システムの効率
特定のスペースの換気要件の計算に影響を与えるもう XNUMX つの重要な要素は、換気の効率です (Ev)、抽出された空気中の汚染物質の濃度間の関係として定義されます (Ce) と呼吸ゾーンの濃度 (Cb).
Ev = Ce/Cb
換気の効率は、空気の分布と、特定の空間内の汚染源の位置によって異なります。 空気と汚染物質が完全に混ざると、換気効率は XNUMX になります。 呼吸ゾーンの空気の質が抽出された空気の質よりも優れている場合、効率は XNUMX より大きくなり、より低い換気率で望ましい空気の質を達成できます。 一方、換気効率が XNUMX 未満の場合、または別の言い方をすれば、呼吸ゾーンの空気の質が抽出された空気の質よりも劣っている場合は、より高い換気率が必要になります。
換気効率を計算するには、スペースを XNUMX つのゾーンに分割すると便利です。 混合原理で機能する換気システムの場合、通常、空気が送られるゾーンは呼吸ゾーンの上にあり、両方のゾーンが XNUMX つになるほど完全に混合されたときに最適な状態になります。 置換原理によって機能する換気システムの場合、空気は人が占めるゾーンに供給され、通常、換気ゾーンは頭上にあります。 ここでは、両方のゾーン間の混合が最小限に抑えられているときに、最良の条件が達成されます。
したがって、換気の効率は、空気を供給および排出する要素の位置と特性、および汚染源の位置と特性の関数です。 さらに、温度と供給される空気量の関数でもあります。 換気システムの効率は、数値シミュレーションまたは測定によって計算できます。 データが入手できない場合は、図 3 の値をさまざまな換気システムに使用できます。 これらの基準値は、空気分布の影響を考慮に入れていますが、汚染源の場所は考慮していません。代わりに、空気が換気された空間全体に均一に分布していると仮定しています。
図 3. さまざまな換気原理による呼吸ゾーンでの換気の有効性
換気要件の計算
図 4 は、快適性と健康保護の観点から換気要件を計算するために使用される式を示しています。
図 4. 換気要件を計算する式
快適さのための換気要件
快適性要件の計算の最初のステップは、換気されたスペースで取得したい室内空気の質のレベルを決定し (表 1 を参照)、利用可能な外気の質を推定することです (表 5 を参照)。
次のステップは、表 8、9、および 10 を使用して、占有者とその活動、建物の種類、および表面積の平方メートルごとの占有レベルに応じて負荷を選択して、感覚負荷を推定することです。 合計値は、すべてのデータを加算することによって得られます。
換気システムの動作原理に応じて、図 9 を使用して、換気の効率を見積もることができます。 図 1 の式 (9) を適用すると、必要な換気量の値が得られます。
健康保護のための換気要件
上記と同様の手順ですが、図 2 の式 (3) を使用すると、健康上の問題を防ぐために必要な換気の流れの値が得られます。 この値を計算するには、管理を提案する物質または重要な化学物質のグループを特定し、空気中の濃度を推定する必要があります。 また、汚染物質の影響や保護したい居住者 (子供や高齢者など) の感受性を考慮して、さまざまな評価基準を考慮する必要があります。
残念ながら、汚染物質の排出率など、計算に使用されるいくつかの変数に関する情報が不足しているため、健康保護のための換気要件を推定することは依然として困難です (G)、室内空間の評価基準(Cv) その他。
現場で実施された調査によると、快適な状態を実現するために換気が必要な空間では、化学物質の濃度が低いことが示されています。 それにもかかわらず、それらのスペースには危険な汚染源が含まれている可能性があります。 このような場合の最善の策は、全体的な換気によって汚染物質を希釈するのではなく、汚染源を排除、代替、または管理することです。
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