Карактеристични хемијски загађивачи

Хемијски загађивачи ваздуха у затвореном простору могу се појавити у облику гасова и пара (неорганских и органских) и честица. Њихово присуство у унутрашњем окружењу резултат је уласка у зграду из спољашње средине или њиховог генерисања унутар зграде. Релативни значај ових унутрашњих и спољашњих извора разликује се за различите загађиваче и може варирати током времена.

Главни хемијски загађивачи који се обично налазе у унутрашњем ваздуху су следећи:

1. угљен-диоксид (ЦО₂), који је метаболички производ и често се користи као индикатор општег нивоа загађености ваздуха у вези са присуством људи у затвореном простору.
2. угљен моноксид (ЦО), оксиди азота (НО_x) и сумпор диоксид (СО₂), који су неоргански гасови сагоревања који настају претежно током сагоревања горива и озона (О₃), који је производ фотохемијских реакција у загађеној атмосфери, али може бити испуштен и из неких унутрашњих извора
3. органска једињења која потичу из различитих извора у затвореном простору и на отвореном. Стотине органских хемикалија се јављају у ваздуху у затвореном простору, иако је већина присутна у веома ниским концентрацијама. Они се могу груписати према њиховим тачкама кључања и једна широко коришћена класификација, приказана у табели 1, идентификује четири групе органских једињења: (1) веома испарљива органска једињења (ВВОЦ); (2) испарљив (ВОЦ); (3) полуиспарљив (СВОЦ); и (4) органска једињења повезана са честицама (ПОМ). Органске материје у фази честица су растворене или адсорбоване на честицама. Могу се појавити и у парној и у фази честица у зависности од њихове испарљивости. На пример, полиароматични угљоводоници (ПАХ) који се састоје од два спојена бензенска прстена (нпр. нафтален) налазе се углавном у парној фази и они који се састоје од пет прстенова (нпр.a]пирен) налазе се претежно у фази честица.

Табела 1. Класификација органских загађивача у затвореном простору

Важна карактеристика загађивача ваздуха у затвореном простору је да њихове концентрације варирају и просторно и временски у већој мери него што је уобичајено на отвореном. То је због велике разноликости извора, испрекиданог рада неких извора и различитих присутних понора.

Концентрације загађивача које настају углавном из извора сагоревања су подложне веома великим временским варијацијама и повремено су. Епизодично ослобађање испарљивих органских једињења услед људских активности као што је сликање такође доводи до великих варијација у емисији током времена. Друге емисије, као што је ослобађање формалдехида из производа на бази дрвета, могу варирати у зависности од флуктуација температуре и влажности у згради, али емисија је континуирана. Емисија органских хемикалија из других материјала може бити мање зависна од услова температуре и влажности, али ће на њихову концентрацију у унутрашњем ваздуху у великој мери утицати услови вентилације.

Просторне варијације унутар собе обично су мање изражене од временских варијација. Унутар зграде могу постојати велике разлике у случају локализованих извора, на пример, фотокопир апарати у централној канцеларији, плински штедњаци у кухињи ресторана и пушење дувана ограничено на одређено подручје.

Извори у оквиру Зграде

Повишени нивои загађивача који настају сагоревањем, посебно азот-диоксида и угљен-моноксида у затвореним просторима, обично су резултат неодушених, неправилно вентилираних или лоше одржаваних уређаја за сагоревање и пушења дуванских производа. Керозин и гасни грејачи простора без вентилације емитују значајне количине ЦО, ЦО₂, НЕ_x, ТАКО₂, честице и формалдехид. Гасни штедњаци и пећи такође испуштају ове производе директно у унутрашњи ваздух. У нормалним условима рада, гасни грејачи ваздуха и бојлери са вентилацијом не би требало да испуштају производе сагоревања у унутрашњи ваздух. Међутим, до изливања и повратног струјања димних гасова може доћи код неисправних уређаја када је у просторији смањен притисак од стране конкурентских издувних система и под одређеним метеоролошким условима.

Еколошки дувански дим

Контаминација ваздуха у затвореном простору од дуванског дима је резултат бочног и издахнутог главног тока дима, који се обично назива дувански дим из животне средине (ЕТС). У дуванском диму је идентификовано неколико хиљада различитих састојака, а укупне количине појединачних компоненти варирају у зависности од врсте цигарете и услова стварања дима. Главне хемикалије повезане са ЕТС су никотин, нитрозамини, ПАХ, ЦО, ЦО₂, НЕ_x, акролеин, формалдехид и водоник цијанид.

Грађевински материјали и намештај

Материјали који су добили највећу пажњу као извори загађења ваздуха у затвореном простору су плоче на бази дрвета које садрже уреа формалдехидну (УФ) смолу и УФ изолацију зидова шупљина (УФФИ). Емисија формалдехида из ових производа доводи до повишених нивоа формалдехида у зградама и то је повезано са многим притужбама на лош квалитет ваздуха у затвореном простору у развијеним земљама, посебно током касних 1970-их и раних 1980-их. Табела 2 даје примере материјала који ослобађају формалдехид у зградама. Ово показује да највеће стопе емисије могу бити повезане са производима на бази дрвета и УФФИ који су производи који се често користе у зградама. Иверица се производи од финих (око 1 мм) честица дрвета које су помешане са УФ смолама (6 до 8 тежинских%) и пресоване у дрвене плоче. Широко се користи за подове, зидне облоге, полице и компоненте ормара и намештаја. Слојеви тврдог дрвета су везани УФ смолом и обично се користе за декоративне зидне облоге и компоненте намештаја. Влакнасте плоче средње густине (МДФ) садрже ситније честице дрвета од оних које се користе у иверици и оне су такође везане УФ смолом. МДФ се најчешће користи за намештај. Примарни извор формалдехида у свим овим производима је резидуални формалдехид заробљен у смоли као резултат његовог присуства у вишку потребном за реакцију са уреом током производње смоле. Отпуштање је стога највеће када је производ нов и опада брзином која зависи од дебљине производа, почетне јачине емисије, присуства других извора формалдехида, локалне климе и понашања корисника. Почетна стопа опадања емисија може бити 50% током првих осам до девет месеци, након чега следи много спорија стопа пада. Секундарна емисија може настати услед хидролизе УФ смоле и стога се стопе емисије повећавају током периода повишене температуре и влажности. Значајни напори произвођача довели су до развоја материјала са нижим емисијама, коришћењем нижих односа (тј. ближе 1:1) урее према формалдехиду за производњу смоле и коришћењем чистача формалдехида. Регулатива и потражња потрошача довели су до широке употребе ових производа у неким земљама.

Табела 2. Стопе емисије формалдехида из разних грађевинских материјала и производа широке потрошње

Грађевински материјали и намештај ослобађају широк спектар других ВОЦ-а који су били предмет све веће забринутости током 1980-их и 1990-их. Емисија може бити сложена мешавина појединачних једињења, иако неколико може бити доминантно. Студија од 42 грађевинска материјала идентификовала је 62 различите хемијске врсте. Ови ВОЦ су првенствено били алифатични и ароматични угљоводоници, њихови деривати кисеоника и терпени. Једињења са највећом стабилном концентрацијом емисије, у опадајућем редоследу, били су толуен, m-ксилен, терпен, n-бутилацетат, n-бутанол, n-хексан, p-ксилен, етоксиетилацетат, n-хептан и o-ксилен. Сложеност емисије је довела до тога да се емисије и концентрације у ваздуху често пријављују као укупна концентрација или ослобађање испарљивих органских једињења (ТВОЦ). Табела 3 даје примере стопе емисије ТВОЦ за низ грађевинских производа. Ово показује да постоје значајне разлике у емисијама између производа, што значи да би, уколико би били доступни адекватни подаци, материјали могли бити одабрани у фази планирања како би се испуштање ВОЦ-а у новоизграђеним зградама свело на минимум.

Табела 3. Концентрације укупних испарљивих органских једињења (ТВОЦ) и стопе емисије повезане са различитим подним и зидним облогама и премазима

^a ПВЦ, поливинилхлорид.

Показало се да су средства за заштиту дрвета извор пентаклорфенола и линдана у ваздуху и прашини у зградама. Користе се првенствено за заштиту дрвета за излагање на отвореном, а такође се користе у биоцидима који се примењују за лечење суве трулежи и сузбијање инсеката.

Производи широке потрошње и други унутрашњи извори

Разноврсност и број производа за широку потрошњу и домаћинство се стално мења, а њихове хемијске емисије зависе од начина коришћења. Производи који могу допринети нивоима ВОЦ у затвореном простору укључују аеросолне производе, производе за личну хигијену, раствараче, лепкове и боје. Табела 4 илуструје главне хемијске компоненте у низу потрошачких производа.

Табела 4. Компоненте и емисије из потрошачких производа и других извора испарљивих органских једињења (ВОЦ)

Други ВОЦ су повезани са другим изворима. Хлороформ се уноси у унутрашњи ваздух углавном као резултат дозирања или загревања воде из славине. Копирни апарати са течним процесом ослобађају изодекане у ваздух. Инсектициди који се користе за сузбијање бубашваба, термита, бува, мува, мрава и гриња се широко користе као спрејеви, уређаји за замагљивање, прашкови, импрегниране траке, мамац и огрлице за кућне љубимце. Једињења укључују диазинон, парадихлоробензен, пентаклорофенол, хлордан, малатион, нафтален и алдрин.

Остали извори укључују станаре (угљен-диоксид и мириси), канцеларијску опрему (ВОЦ и озон), раст буђи (ВОЦ, амонијак, угљен-диоксид), контаминирано земљиште (метан, ВОЦ) и електронске чистаче ваздуха и генераторе негативних јона (озон).

Допринос из спољашње средине

Табела 5 приказује типичне односе између затвореног и спољашњег простора за главне типове загађивача који се јављају у унутрашњем ваздуху и просечне концентрације измерене у спољашњем ваздуху урбаних подручја у Уједињеном Краљевству. Сумпор диоксид у унутрашњем ваздуху је обично спољашњег порекла и настаје из природних и антропогених извора. Сагоревање фосилних горива која садрже сумпор и топљење сумпорних руда су главни извори сумпор-диоксида у тропосфери. Позадински нивои су веома ниски (1 ппб), али у урбаним срединама максималне концентрације по сату могу бити од 0.1 до 0.5 ппм. Сумпор диоксид може ући у зграду у ваздуху који се користи за вентилацију и може се инфилтрирати кроз мале празнине у структури зграде. Ово зависи од херметичности зграде, метеоролошких услова и унутрашње температуре. Једном унутра, улазни ваздух ће се мешати и разблажити унутрашњим ваздухом. Сумпор диоксид који долази у контакт са грађевинским материјалима и материјалима за намештај се адсорбује и то може значајно смањити концентрацију у затвореном простору у односу на спољашњу, посебно када су нивои сумпордиоксида на отвореном високи.

Табела 5. Главни типови хемијских загађивача ваздуха у затвореном простору и њихове концентрације у урбаним подручјима Уједињеног Краљевства

^a ЕТС, дувански дим животне средине.

Оксиди азота су производ сагоревања, а главни извори укључују издувне гасове аутомобила, електричне генераторске станице на фосилна горива и кућне грејаче простора. Азот оксид (НО) је релативно нетоксичан, али се може оксидовати у азот диоксид (НО₂), посебно током епизода фотохемијског загађења. Позадинске концентрације азот-диоксида су око 1 ппб, али могу достићи 0.5 ппм у урбаним срединама. На отвореном је главни извор азот-диоксида у зградама без уређаја за гориво без вентилације. Као и код сумпор-диоксида, адсорпција на унутрашњим површинама смањује концентрацију у затвореном простору у поређењу са оном на отвореном.

Озон се производи у тропосфери фотохемијским реакцијама у загађеним атмосферама, а његово стварање је функција интензитета сунчеве светлости и концентрације азотних оксида, реактивних угљоводоника и угљен моноксида. На удаљеним локацијама, позадинске концентрације озона су 10 до 20 ппб и могу премашити 120 ппб у урбаним подручјима током летњих месеци. Концентрације у затвореном простору су знатно ниже због реакције са унутрашњим површинама и недостатка јаких извора.

Процењује се да ослобађање угљен-моноксида као резултат антропогених активности чини 30% оног присутног у атмосфери северне хемисфере. Позадински нивои су приближно 0.19 ппм, ау урбаним срединама дневни образац концентрација је повезан са употребом моторног возила са вршним нивоима на сату у распону од 3 ппм до 50 до 60 ппм. То је релативно нереактивна супстанца и стога се не исцрпљује реакцијом или адсорпцијом на унутрашњим површинама. Унутрашњи извори као што су уређаји за гориво без вентилације стога повећавају ниво позадине иначе због спољашњег ваздуха.

Однос органских једињења у затвореном и на отвореном је специфичан за једињење и може варирати током времена. За једињења са јаким унутрашњим изворима као што је формалдехид, концентрације у затвореном простору су обично доминантне. За формалдехид спољне концентрације су обично испод 0.005 мг/м³ а концентрације у затвореном простору су десет пута веће од спољашњих вредности. Друга једињења као што је бензен имају јаке изворе на отвореном, а возила на бензин су од посебног значаја. Извори бензена у затвореном простору укључују ЕТС и они резултирају средњим концентрацијама у зградама у Уједињеном Краљевству које су 1.3 пута веће од оних на отвореном. Чини се да унутрашње окружење није значајан судопер за ово једињење и стога није заштитно од бензена из спољашње средине.

Типичне концентрације у зградама

Концентрације угљен-моноксида у затвореним просторима обично се крећу од 1 до 5 ппм. Табела 6 сумира резултате пријављене у 25 студија. Концентрације су веће у присуству дуванског дима из околине, мада је изузетно да концентрације прелазе 15 ппм.

Табела 6. Резиме теренских мерења азотних оксида (БР^x) и угљен моноксид (ЦО)

^a НД = није откривено.

Концентрације азот-диоксида у затвореном простору су обично 29 до 46 ппб. Ако су присутни одређени извори као што су плинске пећи, концентрације могу бити знатно веће, а пушење може имати мјерљив ефекат (види табелу 6).

Многи ВОЦ су присутни у затвореном окружењу у концентрацијама у распону од приближно 2 до 20 мг/м³. Америчка база података која садржи 52,000 записа о 71 хемикалији у кућама, јавним зградама и канцеларијама је сажета на слици 3. Окружење у којем тешко пушење и/или лоша вентилација ствара високе концентрације ЕТС-а могу произвести концентрације ВОЦ од 50 до 200 мг/м³. Грађевински материјали дају значајан допринос концентрацији у затвореном простору и нови домови ће вероватно имати већи број једињења који прелази 100 мг/мXNUMX³. Реновирање и фарбање доприносе знатно вишим нивоима ВОЦ. Концентрације једињења као што су етил ацетат, 1,1,1-трихлоретан и лимонен могу да пређу 20 мг/м³ током активности станара и током одсуства станара концентрација низа ВОЦ може да се смањи за око 50%. Описани су специфични случајеви повишених концентрација загађивача због материјала и намештаја који су повезани са притужбама корисника. То укључује бели шпирит из ињектираних слојева отпорних на влагу, нафтален из производа који садрже катран угља, етилхексанол из винилних подова и формалдехид из производа на бази дрвета.

Слика 1. Дневне концентрације одабраних једињења у затвореном простору за унутрашње просторе.

Велики број појединачних ВОЦ-а који се јављају у зградама отежава детаљно утврђивање концентрација за више од одабраних једињења. Концепт ТВОЦ је коришћен као мера мешавине присутних једињења. Не постоји широко коришћена дефиниција о опсегу једињења које ТВОЦ представља, али неки истраживачи су предложили да се ограничавање концентрација на испод 300 мг/м³ требало би да минимизира притужбе станара на квалитет ваздуха у затвореном простору.

Пестициди који се користе у затвореном простору су релативно ниске испарљивости и концентрације се јављају у ниском опсегу микрограма по кубном метру. Испарљива једињења могу контаминирати прашину и све унутрашње површине због њиховог ниског притиска паре и склоности да се адсорбују од материјала у затвореном простору. Концентрације ПАХ у ваздуху су такође под јаким утицајем њихове дистрибуције између гасне и аеросолне фазе. Пушење од стране станара може имати снажан утицај на концентрацију ваздуха у затвореном простору. Концентрације ПАХ се обично крећу од 0.1 до 99 нг/м³.

Назад