Vichafuzi vya Kemikali Tabia

Uchafuzi wa kemikali wa hewa ya ndani unaweza kutokea kama gesi na mvuke (isokaboni na kikaboni) na chembe. Uwepo wao katika mazingira ya ndani ni matokeo ya kuingia ndani ya jengo kutoka kwa mazingira ya nje au kizazi chao ndani ya jengo hilo. Umuhimu wa jamaa wa asili hizi za ndani na nje hutofautiana kwa uchafuzi tofauti na unaweza kutofautiana kulingana na wakati.

Vichafuzi vikuu vya kemikali vinavyopatikana katika hewa ya ndani ni vifuatavyo:

1. kaboni dioksidi (CO₂), ambayo ni bidhaa ya kimetaboliki na mara nyingi hutumika kama kiashiria cha kiwango cha jumla cha uchafuzi wa hewa unaohusiana na uwepo wa binadamu ndani ya nyumba.
2. monoksidi kaboni (CO), oksidi za nitrojeni (NO_x) na dioksidi ya sulfuri (SO₂), ambazo ni gesi za mwako za isokaboni zinazoundwa hasa wakati wa mwako wa mafuta na ozoni (O₃), ambayo ni zao la athari za picha katika angahewa chafu lakini pia inaweza kutolewa na vyanzo vingine vya ndani.
3. misombo ya kikaboni ambayo hutoka kwa vyanzo anuwai vya ndani na nje. Mamia ya kemikali za kikaboni hutokea kwenye hewa ya ndani ingawa nyingi ziko katika viwango vya chini sana. Hizi zinaweza kupangwa kulingana na pointi zao za kuchemsha na uainishaji mmoja unaotumiwa sana, unaoonyeshwa katika Jedwali 1, unabainisha makundi manne ya misombo ya kikaboni: (1) misombo ya kikaboni yenye tete sana (VVOC); (2) tete (VOC); (3) nusu tete (SVOC); na (4) misombo ya kikaboni inayohusishwa na chembe chembe (POM). Viumbe hai vya chembe chembe huyeyushwa ndani au kutangazwa kwenye chembe chembe. Wanaweza kutokea katika awamu ya mvuke na chembe kulingana na tete yao. Kwa mfano, hidrokaboni za polyaromatic (PAHs) zinazojumuisha pete mbili za benzene zilizounganishwa (km, naphthalene) hupatikana hasa katika awamu ya mvuke na zile zinazojumuisha pete tano (km, benz[a]pyrene) hupatikana kwa kiasi kikubwa katika awamu ya chembe.

Jedwali 1. Uainishaji wa uchafuzi wa kikaboni wa ndani

Sifa muhimu ya uchafuzi wa hewa ya ndani ni kwamba viwango vyao hutofautiana kwa anga na kwa muda kwa kiwango kikubwa kuliko kawaida nje. Hii ni kutokana na aina kubwa ya vyanzo, uendeshaji wa mara kwa mara wa baadhi ya vyanzo na sinki mbalimbali zilizopo.

Mkusanyiko wa vichafuzi vinavyotokana hasa na vyanzo vya mwako hutegemea tofauti kubwa sana za muda na huwa mara kwa mara. Matoleo ya matukio ya misombo ya kikaboni tete kutokana na shughuli za binadamu kama vile uchoraji pia husababisha tofauti kubwa za utoaji wa wakati. Uchafuzi mwingine, kama vile utolewaji wa formaldehyde kutoka kwa bidhaa za mbao unaweza kutofautiana kulingana na mabadiliko ya halijoto na unyevunyevu kwenye jengo, lakini utoaji huo unaendelea. Utoaji wa kemikali za kikaboni kutoka kwa nyenzo zingine unaweza kutegemea kidogo hali ya joto na unyevu lakini viwango vyake katika hewa ya ndani vitaathiriwa sana na hali ya uingizaji hewa.

Tofauti za anga ndani ya chumba huwa hazitamkiwi sana kuliko tofauti za muda. Ndani ya jengo kunaweza kuwa na tofauti kubwa katika kesi ya vyanzo vya ndani, kwa mfano, fotokopi katika ofisi kuu, jiko la gesi kwenye jikoni la mgahawa na uvutaji wa tumbaku uliozuiliwa kwa eneo lililotengwa.

Vyanzo ndani ya Jengo

Viwango vya juu vya vichafuzi vinavyotokana na mwako, hasa dioksidi ya nitrojeni na monoksidi kaboni katika nafasi za ndani, kwa kawaida hutokana na vifaa vya mwako visivyo na hewa, visivyo na hewa au vilivyodumishwa vibaya na uvutaji wa bidhaa za tumbaku. Mafuta ya taa na hita za nafasi ya gesi ambazo hazijafunguliwa hutoa kiasi kikubwa cha CO, CO₂, HAPANA_xSO₂, chembechembe na formaldehyde. Majiko ya kupikia gesi na oveni pia hutoa bidhaa hizi moja kwa moja kwenye hewa ya ndani. Katika hali ya kawaida ya uendeshaji, hita za kulazimishwa kwa gesi na hita za maji hazipaswi kutoa bidhaa za mwako kwenye hewa ya ndani. Hata hivyo umwagikaji wa gesi ya moshi na utayarishaji wa nyuma unaweza kutokea kwa vifaa vyenye hitilafu wakati chumba kinashuka moyo na mifumo ya kutolea nje ya ushindani na chini ya hali fulani za hali ya hewa.

Moshi wa tumbaku wa mazingira

Uchafuzi wa hewa ya ndani kutoka kwa moshi wa tumbaku hutokana na moshi wa kando na kutoka kwa kawaida, kwa kawaida hujulikana kama moshi wa tumbaku wa mazingira (ETS). Maelfu kadhaa ya vipengele tofauti vimetambuliwa katika moshi wa tumbaku na jumla ya idadi ya vipengele vya mtu binafsi hutofautiana kulingana na aina ya sigara na hali ya uzalishaji wa moshi. Kemikali kuu zinazohusiana na ETS ni nikotini, nitrosamines, PAHs, CO, CO₂, HAPANA_x, akrolini, formaldehyde na sianidi hidrojeni.

Vifaa vya ujenzi na samani

Nyenzo ambazo zimezingatiwa zaidi kama vyanzo vya uchafuzi wa hewa ndani ya nyumba ni mbao zilizo na resini ya urea formaldehyde (UF) na insulation ya ukuta wa UF (UFFI). Utoaji wa formaldehyde kutoka kwa bidhaa hizi husababisha viwango vya juu vya formaldehyde katika majengo na hii imehusishwa na malalamiko mengi ya ubora duni wa hewa ya ndani katika nchi zilizoendelea, haswa mwishoni mwa miaka ya 1970 na mapema miaka ya 1980. Jedwali la 2 linatoa mifano ya vifaa vinavyotoa formaldehyde katika majengo. Hizi zinaonyesha kuwa viwango vya juu zaidi vya utoaji wa hewa chafu vinaweza kuhusishwa na bidhaa za mbao na UFFI ambazo ni bidhaa zinazotumiwa sana katika majengo. Ubao wa chembe hutengenezwa kutoka kwa chembe laini za mbao (kama 1 mm) ambazo huchanganywa na resini za UF (uzito wa 6 hadi 8%) na kushinikizwa kwenye paneli za mbao. Inatumika sana kwa sakafu, paneli za ukuta, rafu na vipengele vya makabati na samani. Nguzo za mbao ngumu zimeunganishwa na resin ya UF na hutumiwa kwa kawaida kwa kuta za mapambo na vipengele vya samani. Ubao wa nyuzi wa wastani (MDF) una chembechembe za mbao laini zaidi kuliko zile zinazotumiwa kwenye ubao wa chembe na hizi pia huunganishwa na resini ya UF. MDF hutumiwa mara nyingi kwa samani. Chanzo kikuu cha formaldehyde katika bidhaa hizi zote ni mabaki ya formaldehyde iliyonaswa kwenye resini kama matokeo ya uwepo wake mwingi unaohitajika kwa mwitikio wa urea wakati wa utengenezaji wa resini. Utoaji kwa hivyo huwa wa juu zaidi wakati bidhaa ni mpya, na hupungua kwa kiwango kinachotegemea unene wa bidhaa, nguvu ya awali ya utoaji, uwepo wa vyanzo vingine vya formaldehyde, hali ya hewa ya ndani na tabia ya kukaa. Kiwango cha awali cha kupungua kwa utoaji wa hewa chafu kinaweza kuwa 50% katika kipindi cha miezi minane hadi tisa ya kwanza, ikifuatiwa na kasi ndogo zaidi ya kupungua. Utoaji chafu wa pili unaweza kutokea kutokana na hidrolisisi ya resini ya UF na hivyo viwango vya chafu huongezeka wakati wa vipindi vya joto na unyevu wa juu. Jitihada kubwa za watengenezaji zimesababisha ukuzaji wa vifaa vya kutoa moshi kwa kutumia uwiano wa chini (yaani karibu na 1: 1) wa urea hadi formaldehyde kwa ajili ya uzalishaji wa resin na matumizi ya scavengers formaldehyde. Udhibiti na mahitaji ya watumiaji yamesababisha matumizi makubwa ya bidhaa hizi katika baadhi ya nchi.

Jedwali 2. Viwango vya uzalishaji wa formaldehyde kutoka kwa aina mbalimbali za vifaa vya ujenzi na bidhaa za walaji

Vifaa vya ujenzi na fanicha hutoa anuwai ya VOC zingine ambazo zimekuwa mada ya wasiwasi unaoongezeka katika miaka ya 1980 na 1990. Utoaji huo unaweza kuwa mchanganyiko changamano wa misombo ya mtu binafsi, ingawa chache zinaweza kutawala. Utafiti wa vifaa 42 vya ujenzi uligundua aina 62 tofauti za kemikali. VOC hizi kimsingi zilikuwa hidrokaboni aliphatic na kunukia, derivatives zao za oksijeni na terpenes. Michanganyiko yenye viwango vya juu zaidi vya utoaji wa hali ya utulivu, kwa mpangilio unaopungua, ilikuwa toluini, m-xylene, terpene, n- butylacetate; n-butanol, n- hexane, p-xylene, ethoxythylacetate; n-heptane na o-ilini. Uchangamano wa utoaji wa hewa chafu umesababisha utoaji na viwango vya hewa mara nyingi kuripotiwa kama mkusanyiko au kutolewa kwa mchanganyiko wa kikaboni tete (TVOC). Jedwali la 3 linatoa mifano ya viwango vya utoaji wa TVOC kwa anuwai ya bidhaa za ujenzi. Hizi zinaonyesha kuwa tofauti kubwa katika utoaji wa hewa chafu zipo kati ya bidhaa, ambayo ina maana kwamba ikiwa data ya kutosha ingepatikana nyenzo zingeweza kuchaguliwa katika hatua ya kupanga ili kupunguza utoaji wa VOC katika majengo mapya yaliyojengwa.

Jedwali 3. Jumla ya viwango vya mchanganyiko wa kikaboni (TVOC) na viwango vya uzalishaji vinavyohusiana na vifuniko mbalimbali vya sakafu na ukuta na mipako.

^a PVC, kloridi ya polyvinyl.

Vihifadhi vya kuni vimeonyeshwa kuwa chanzo cha pentachlorophenol na lindane hewani na katika vumbi ndani ya majengo. Hutumika hasa kwa ulinzi wa mbao kwa mfiduo wa nje na pia hutumiwa katika dawa za kuua wadudu zinazotumika kutibu kuoza kavu na kudhibiti wadudu.

Bidhaa za watumiaji na vyanzo vingine vya ndani

Aina na idadi ya bidhaa za watumiaji na za nyumbani hubadilika kila wakati, na uzalishaji wao wa kemikali hutegemea mifumo ya utumiaji. Bidhaa zinazoweza kuchangia viwango vya ndani vya VOC ni pamoja na bidhaa za erosoli, bidhaa za usafi wa kibinafsi, vimumunyisho, viambatisho na rangi. Jedwali la 4 linaonyesha sehemu kuu za kemikali katika anuwai ya bidhaa za watumiaji.

Jedwali 4. Vipengele na uzalishaji kutoka kwa bidhaa za walaji na vyanzo vingine vya misombo ya kikaboni tete (VOC)

VOC zingine zimehusishwa na vyanzo vingine. Chloroform huletwa ndani ya hewa ya ndani hasa kama matokeo ya kusambaza au kupasha joto maji ya bomba. Vinakili vya mchakato wa kioevu hutoa isodekani hewani. Dawa za kuua wadudu zinazotumika kudhibiti mende, mchwa, viroboto, nzi, mchwa na utitiri hutumika sana kama dawa ya kupuliza, vifaa vya ukungu, poda, vibanzi vilivyopachikwa mimba, chambo na kola za wanyama. Misombo ni pamoja na diazinon, paradichlorobenzene, pentachlorophenol, chlordane, malathion, naphthalene na aldrin.

Vyanzo vingine ni pamoja na wakaaji (kaboni dioksidi na harufu), vifaa vya ofisi (VOCs na ozoni), ukuaji wa ukungu (VOCs, amonia, kaboni dioksidi), ardhi iliyochafuliwa (methane, VOC) na visafisha hewa vya kielektroniki na jenereta hasi za ioni (ozoni).

Mchango kutoka kwa mazingira ya nje

Jedwali la 5 linaonyesha uwiano wa kawaida wa ndani na nje wa aina kuu za uchafuzi unaotokea katika hewa ya ndani na viwango vya wastani vinavyopimwa katika hewa ya nje ya maeneo ya mijini nchini Uingereza. Dioksidi ya sulfuri katika hewa ya ndani kwa kawaida ni ya nje na hutoka kwa vyanzo vya asili na vya anthropogenic. Mwako wa mafuta yenye salfa na kuyeyushwa kwa madini ya sulfidi ni vyanzo vikuu vya dioksidi ya sulfuri katika troposphere. Viwango vya usuli ni vya chini sana (1 ppb) lakini katika maeneo ya miji viwango vya juu vya kila saa vinaweza kuwa 0.1 hadi 0.5 ppm. Dioksidi ya sulfuri inaweza kuingia kwenye jengo katika hewa inayotumiwa kwa uingizaji hewa na inaweza kupenya kupitia mapungufu madogo katika muundo wa jengo. Hii inategemea hali ya hewa ya jengo, hali ya hewa na joto la ndani. Mara tu ndani, hewa inayoingia itachanganyika na kupunguzwa na hewa ya ndani. Dioksidi ya sulfuri inayogusana na vifaa vya ujenzi na fanicha hutangazwa na hii inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa mkusanyiko wa ndani kwa heshima na nje, hasa wakati viwango vya nje vya sulfuri dioksidi ni juu.

Jedwali 5. Aina kuu za uchafuzi wa hewa ya ndani ya kemikali na viwango vyake katika miji ya Uingereza

^a ETS, moshi wa tumbaku wa mazingira.

Oksidi za nitrojeni ni bidhaa ya mwako, na vyanzo vikuu vinajumuisha moshi wa gari, vituo vya kuzalisha umeme vinavyotumia mafuta na hita za nafasi ya nyumbani. Oksidi ya nitriki (NO) haina sumu kwa kiasi lakini inaweza kuoksidishwa kuwa dioksidi ya nitrojeni (NO₂), hasa wakati wa matukio ya uchafuzi wa picha. Viwango vya usuli vya dioksidi ya nitrojeni ni takriban 1 ppb lakini vinaweza kufikia 0.5 ppm katika maeneo ya mijini. Nje ni chanzo kikuu cha dioksidi ya nitrojeni katika majengo bila vifaa vya mafuta ambavyo havijafunguliwa. Kama ilivyo kwa dioksidi ya sulfuri, kufyonzwa na nyuso za ndani hupunguza mkusanyiko ndani ya nyumba ikilinganishwa na ule wa nje.

Ozoni hutolewa katika troposphere na athari za picha katika angahewa chafu, na kizazi chake ni kazi ya nguvu ya jua na mkusanyiko wa oksidi za nitrojeni, hidrokaboni tendaji na monoksidi kaboni. Katika maeneo ya mbali, viwango vya ozoni vya mandharinyuma ni 10 hadi 20 ppb na vinaweza kuzidi ppb 120 katika maeneo ya mijini katika miezi ya kiangazi. Viwango vya ndani ni chini sana kwa sababu ya mmenyuko wa nyuso za ndani na ukosefu wa vyanzo vikali.

Utoaji wa monoksidi ya kaboni kutokana na shughuli za kianthropogenic inakadiriwa kuchangia 30% ya ile iliyopo katika angahewa ya kaskazini mwa ulimwengu. Viwango vya usuli ni takriban 0.19 ppm na katika maeneo ya mijini muundo wa viwango vya kila siku unahusiana na utumiaji wa gari lenye viwango vya juu kwa saa kuanzia 3 ppm hadi 50 hadi 60 ppm. Ni dutu ambayo haifanyi kazi kwa kiasi na kwa hivyo haimaliziwi na athari au utangazaji kwenye nyuso za ndani. Vyanzo vya ndani kama vile vifaa vya mafuta ambavyo havijatolewa kwa hivyo huongeza kiwango cha chinichini kwa sababu ya hewa ya nje.

Uhusiano wa ndani na nje wa misombo ya kikaboni ni mahususi na inaweza kutofautiana kwa muda. Kwa misombo iliyo na vyanzo vikali vya ndani kama vile formaldehyde, viwango vya ndani kawaida hutawala. Kwa formaldehyde viwango vya nje ni kawaida chini ya 0.005 mg/m³ na viwango vya ndani ni mara kumi zaidi ya maadili ya nje. Michanganyiko mingine kama vile benzene ina vyanzo vikali vya nje, magari yanayoendeshwa na petroli yakiwa na umuhimu fulani. Vyanzo vya ndani vya benzini ni pamoja na ETS na hivi husababisha viwango vya wastani katika majengo nchini Uingereza kuwa mara 1.3 zaidi ya vilivyo nje. Mazingira ya ndani yanaonekana kuwa si sinki kubwa kwa kiwanja hiki na kwa hivyo si kinga dhidi ya benzene kutoka nje.

Mkazo wa Kawaida katika Majengo

Viwango vya monoksidi ya kaboni katika mazingira ya ndani kwa kawaida huanzia 1 hadi 5 ppm. Jedwali la 6 linatoa muhtasari wa matokeo yaliyoripotiwa katika tafiti 25. Mkazo ni mkubwa zaidi katika uwepo wa moshi wa mazingira wa tumbaku, ingawa ni ya kipekee kwa viwango kuzidi 15 ppm.

Jedwali 6. Muhtasari wa vipimo vya shamba vya oksidi za nitrojeni (NO^x) na monoksidi kaboni (CO)

^a ND = haijatambuliwa.

Viwango vya dioksidi ya nitrojeni ndani ya nyumba kwa kawaida ni 29 hadi 46 ppb. Ikiwa vyanzo mahususi kama vile jiko la gesi vipo, viwango vinaweza kuwa vya juu zaidi, na uvutaji sigara unaweza kuwa na athari ya kupimika (tazama jedwali 6).

VOC nyingi zipo katika mazingira ya ndani kwa viwango vya kuanzia takriban 2 hadi 20 mg/m³. Hifadhidata ya Marekani iliyo na rekodi 52,000 za kemikali 71 majumbani, majengo ya umma na ofisini imefupishwa katika Mchoro 3. Mazingira ambapo uvutaji mwingi wa sigara na/au uingizaji hewa duni huleta viwango vya juu vya ETS vinaweza kutoa viwango vya VOC vya 50 hadi 200 mg/m.³. Vifaa vya ujenzi hutoa mchango mkubwa kwa viwango vya ndani na nyumba mpya zinaweza kuwa na idadi kubwa ya misombo inayozidi 100 mg/m.³. Ukarabati na uchoraji huchangia viwango vya juu zaidi vya VOC. Mkusanyiko wa misombo kama vile ethyl acetate, 1,1,1-trikloroethane na limonene inaweza kuzidi 20 mg/m³ wakati wa shughuli za kukaa, na wakati wa kutokuwepo kwa wakaazi mkusanyiko wa anuwai ya VOC inaweza kupungua kwa karibu 50%. Kesi mahususi za viwango vya juu vya uchafuzi kutokana na nyenzo na vyombo vinavyohusishwa na malalamiko ya wakaaji vimeelezewa. Hizi ni pamoja na roho nyeupe kutoka kwa kozi za kuzuia unyevu zilizodungwa, naphthalene kutoka kwa bidhaa zenye lami ya makaa ya mawe, ethylhexanol kutoka sakafu ya vinyl na formaldehyde kutoka kwa bidhaa za mbao.

Kielelezo 1. Viwango vya kila siku vya ndani vya misombo iliyochaguliwa kwa maeneo ya ndani.

Idadi kubwa ya VOC za kibinafsi zinazotokea katika majengo hufanya iwe vigumu kufafanua viwango vya zaidi ya misombo iliyochaguliwa. Wazo la TVOC limetumika kama kipimo cha mchanganyiko wa misombo iliyopo. Hakuna ufafanuzi unaotumika sana kuhusu anuwai ya misombo ambayo TVOC inawakilisha, lakini wachunguzi wengine wamependekeza kupunguza viwango vya chini ya 300 mg/m.³ inapaswa kupunguza malalamiko ya wakaaji kuhusu ubora wa hewa ya ndani.

Viuatilifu vinavyotumika ndani ya nyumba vina tetemeko la chini kiasi na viwango hutokea katika masafa ya chini ya mikrogram-kwa-cubic-mita. Michanganyiko iliyobadilika inaweza kuchafua vumbi na nyuso zote za ndani kwa sababu ya shinikizo lao la chini la mvuke na tabia ya kutangazwa na nyenzo za ndani. Viwango vya PAH katika hewa pia huathiriwa sana na usambazaji wao kati ya awamu ya gesi na erosoli. Kuvuta sigara kwa wakaaji kunaweza kuwa na athari kubwa kwa viwango vya hewa ya ndani. Vielelezo vya PAHs kawaida huanzia 0.1 hadi 99 ng/m³.

Back