Luftföroreningar

Miljökemin som en del i miljökunskapen:

Föroreningar inomhus består av en komplex samling gaser, ångor och partiklar i fast form (partiklar), vätskeform (ångor) och gaser, vilka svävar i luften, fäster, absorberas eller adsorberas på ytor, desabsorberas och desadsorberas igen, svävar i luften, fäster igen etc.. Fördelningen inomhus är ofta ojämnt fördelad i rum och tid.

Föroreningar kan delas in i främst två huvudgrupper, kemiska och biologiska föroreningar: I den kemiska gruppen kan man särskilja gaser och ångor (både organiska och oorganiska) samt partiklar.

I den biologiska gruppen ingår mögel, svamp, sporer, kvalster, bakterier, virus, allergener, husdamm och s k aerosoler.

Till föroreningar i luften kan också räknas t ex elektromagnetiska fält, olika typer av strålning, partikelstrålning (joniserande och icke-joniserande), fördelning i positiva och negativa joner och avsaknaden av laddningar. Dessa behandlas inte här men bör ingå i luftkvalitetsundersökningar och analyser om misstanke finns om avvikelser från normala värden.

Gaser, VOC, radon

Partiklar och damm

Mögel, svamp och bakterier

Avsikten med denna information är främst att presentera olika aspekter på hur viktig miljökemin är för vår innemiljö samt översiktligt visa på kemiska reaktioner och deras hälsopåverkan inomhus.

Gaser, Voc (VOC, Volatile Organic Compounds), radon:

Vanligtvis delas VOCs in i olika grupper beroende på deras kokpunkter enligt följande:

VVOC – mycket flyktiga organiska ämnen (kokpunkt upp till 100°C), VOC, flyktiga organiska ämnen (kokpunkt från 50-100°C till 240-260°C), SVOC, halvflyktiga organiska ämnen (kokpunkt 240-260°C till 360-400° ), POM, partikelbunden organisk massa (kokpunkt över 380°C).

En aktuell grupp som problemområde i innemiljön är MVOC. Den omfattar de organiska kolväten som avges i gasform från mikroorganismers ämnesomsättning i innemiljön.

Mikrobiell skada inomhus inträffar då mögel och bakterier som normalt är viktiga för nedbrytning av materia utomhus får växa till och förökas inomhus under onormalt gynnsamma tillväxtförhållanden som hög fuktighet, god vattentillgång och tillgång till näring (trä, isolering, damm etc.). Ofta mäts ett annat icke specificerande begrepp, nämligen TVOC (total VOC) som en indikator på höga inomhusvärden. De flesta länder har inga gränsvärden eller riktlinjer för VOC inomhus. USA har 200µg/m3, Tyskland 300 µg/m3 för TVOC. I Sverige rekommenderas ofta, som tumregel, att VOC-mängden 300 µg/m3 luft inte bör överskridas. Riktlinjer för VOCs inomhus finns endast i ett fåtal länder och då för ett fåtal individuella VOCs. Av de studier som genomförts om risker med VOCs relaterar de flesta till TVOCs. Bl a Seifert (1990) har gjort ett försök att skapa riktlinjer (mellan tummen och pekfingret) för TVOC:

• TVOC borde inte överstiga 300 µg per m³ luft.
• Ingen individuell sammansättning borde ha en större koncentration än 10 % av TVOC eller 10 % av den koncentration som härrör från samma grupp VOCs.

För att begränsa antalet VOC har man inom EU valt ut 64 olika VOCs (ECA-IAQ 1995) som särskilt viktiga och av dessa finns riktlinjer för några få. Många VOC har indelats efter olika riktvärden enligt följande: tröskelvärden för lukt, irritation och hälsofara.

Hundratals upp till tusentals VOC kan förekomma inomhus. De förekommer överallt, i konsumentprodukter, möbler och byggnadsmaterial, kontorsutrustning, färger, lösningsmedel, rengöringsmedel, bekämpningsmedel, mikroorganismer etc. samt i aktiviteter som matlagning, rengöring etc. Därtill kommer alla de VOC som tränger in utifrån från trafik, industrier etc. Man vet nu att reaktioner inomhus bidrar med att skapa nya ämnen, ofta som en reaktion på inträngande ozon, varav många ämnen är toxiska. Dessutom medför VOCs reaktioner med ozon inomhus att ny partikelbildning sker i submikrona storlekar. Exempelvis terpener, som är vanliga i hushållsprodukter, interagerar med ozon i bildningen av ultrafina partiklar. Filter och kanaler i ventilationssystemen är en annan vanlig källa till VOCs och odörer. Genom att testa nya produkters emission under hela den beräknade livscykeln kan man redan före lansering av en produkt bedöma dess emissionsnivå. Standardiserade riktlinjer behövs för att styra produktutvecklingen mot lågemissions-/icketoxiska produkter som då skulle kunna kvalitetsmärkas. För närvarande finns liten eller ingen kontroll på emissioner som härrör från kemikalier i olika produkter.

Länken mellan VOC i luften och hälsa-/förnimmelseeffekter är inte klart etablerad, eftersom forskningsresultat och mätningar dos-respons för individuella VOCs, totala VOCs och interaktioner på grund av reaktiva VOCs är oklara och motstridiga. Bland annat är hälsoeffekter från sekundära VOCs såsom t ex ketoner och organiska syror en stor osäkerhetsfaktor. FF. har själv synpunkten att svårigheten att bestämma och studera samband mellan VOCs och negativa hälsoeffekter har bidragit till avsaknaden av riktlinjer, snarare än att man anser VOCs som ofarliga. Europeiska kommissionens rapport nr 19 rekommenderar att VOCs inomhus minimeras till så låg nivå som rimligtvis är möjligt tills acceptabla riktlinjer för VOCs kan utvecklas.

Radon tar vi med här eftersom Sverige tillhör ett högriskområde. Radon i sig är ofarligt. Det är radonets sönderfallsprodukter (s k radondöttrar) som anses farliga. Radon är en ädelgas som bildas från radium som i sin tur är en sönderfallsprodukt från Uran. Uran och Radium förekommer överallt i jord och berg. Radongasen har en halveringstid av 3,8 dagar och har en tendens att koncentreras i slutna utrymmen, under jord och i hus. Radonhalten är i regel hög under jord och gasen sipprar in genom otätheter i grunden, främst beroende på det undertryck som råder inomhus jämfört med trycket under huset (differenstrycket). De främsta metoderna för radonreducering inomhus är att skapa undertryck under huset jämfört med inomhus och att täta infiltrationsvägar. Alla nya husbyggen borde vara förberedda för passiv radonreducering, vilket är en mycket låg garderingskostnad. Det är radonets sönderfallsprodukter som är farliga, de s k radondöttrarna, d v s metallpartiklar som avger strålning då de sönderfaller. Den skadliga strålningen sker då de sönderfaller i kroppen, främst alfastrålning från Polonium 218 och 214. Alfastrålning har så kort räckvidd så den är farlig först då partikeln sönderfaller i kroppen. Två andra radondöttrar Bly och Vismut avger även strålning men då som Beta- och Gammastrålning, vilka kan vara farliga genom sin räckvidd och penetrationsförmåga utanför kroppen. Allt detta sönderfall från radon sker inom 50 minuter för att sedan stabiliseras som ämnet Bly 210 i 22,3 år. Radon är efter rökning den största enskilda orsaken till lungcancer. Det finns inget egentligt tröskelvärde som eliminerar risken utan ju mindre radon ju lägre riskexponering enligt den modell vi nu lever efter (trots att studier pekar på att risken inte är linjär). De riskbedömningar som ligger till grund för risker för t ex lungcancer baseras tyvärr på ganska grova gissningar från tidiga mätningar inom gruvindustrin och är utan tvekan långt ifrån vetenskapligt underbyggda. Den snabbaste lösningen för att snabbt sänka radonhalten i ett enstaka rum är att öka uteluftsandelen (vädra kraftigt) utan att öka eventuellt undertryck. En annan är att kombinera en enkel fläkt som rör om luften i rummet med en enkel negativ jonisator (som inte avger mätbar ozon) för att öka effekterna från statisk laddning av partiklarna (radioaktiva radondöttrar) så dessa fäster på ytor (och partiklarna försvinner från inandningsluften) och sedan i sitt sönderfall elimineras. Den sämsta är troligen att öka undertrycket inomhus med ökat frånsug som därigenom drar in mera radon. Den som är intresserad av att på egen hand lära sig mer om radon kan hitta en del matnyttigt här “WHO (World Health Organization) HANDBOOK ON INDOOR RADON”.

Arbetsmiljön inomhus (liksom boendemiljön) är utsatt för en accelererande kemikalieanvändning, delvis utan kontroll. Det finns flera vägar att kontrollera situationen i efterhand med olika metoder: Realtidsmätningar av enskilda föroreningsmarkörer, totalmätningar VOC, exponeringsmätningar med aktiv luftprovtagning, emissionsmätningar och sist men inte minst passiva provtagningar med laboratorieanalys eller kolorimetrisk avläsning (färgmarkörer på provtagningshjälpmedlet indikerar mängd). Mätningar som inte omfattar laboratorieanalys är t ex kolorimetrisk provtagning och mätning i realtid. Passiv provtagning (diffusionsprovtagning) utförs med brickor (badges) som kan bäras individuellt intill andningszonen. De som är aktuella för egenkontroll av arbetsmiljön och inte kräver professionell hjälp är främst rör med kolorimetrisk avläsning alternativt rör eller brickor för laboratorieanalys. De för laboratorieanalys motsvarar högre ställda krav eftersom de bör analyseras av ackrediterade laboratorier.

Partiklar och damm inomhus

Det finns egentligen ingen klar gräns mellan partiklar och gaser eftersom mycket små partiklar i molekylstorlek kan klassificeras som gaser. Det kan t ex vara så att i den första fasen av partikelbildningen klassificeras ämnet som en gas eller ånga (t ex radongasen och senare dess döttrar i form av radioaktiva partiklar).

Partiklar kan klassificeras på många olika sätt t ex. efter storlek, vikt, densitet, beståndsdelar, hur de bildas etc. Inom miljötekniken har vi mest användning för två metoder, beteckningen PM10, PM 2.5 m som delar in partiklarna i relativa storleksfraktioner och antalet räknas, samt en kombination där både massa och storlek relateras mg (milligram) eller µg (mikrogram) per kubikmeter luft, d v s µg/m3. Anledningen är främst att dessa klassificeringar har åsatts eller är på väg att åsättas gränsvärden internationellt och nationellt för olika verksamheter och miljöer och även för vår utomhusluft. PM10 står för partikelstorlek (partikelmateria) mindre än eller lika med 10 mikrometer (1 mikrometer = 1 tusendels mm). Värden inom PM10, PM2.5, PM1.0 etc. kan mätas (indikeras) både som massa efter vikt och som antal fördelade på partikelstorlekar inom respektive segment. Olika fraktioner av PM10 indikerar partiklarnas förmåga att tränga olika djupt ner i andningsvägarna och deras hälsoeffekter. Luftburet damm (partikelmassa) på arbetsplatser omfattas av ett regelverk med hygieniska gränsvärden och kan provtas med olika filter för respirabelt, inhalerbart och totaldamm i form av exponeringsmätningar. Indikativa direktmätningar kan göras i realtid med speciella dammätare för egenkontroll, kartläggning av källor till luftföroreningar, arbetsplatsers belastning och bestämning av eventuella platser med förhöjda värden för åtgärd, samt för kontroller av insatta åtgärder, filter och reningsåtgärder. Dessa mäter alla partiklar inkl alla aerosoler inom vissa storleksfraktioner. Med beteckningen bioaerosoler menas här biologiskt härledda partiklar av levande eller döda djur och rester därav, proteiner, enzymer etc. Då man mäter partikelantal eller massa med direktindikerande instrument görs ingen skillnad på partiklarnas beståndsdelar, ursprung eller kemiska beskaffenhet. En sådan analys kan emellertid göras på laboratorium efter insamlade partikel- och dammprover.

Partiklar kan delas in efter deras ursprung i primära och sekundära partiklar. Primära partiklar i luften är sådana som uppstått direkt från en källa, ex en mekanisk eller fysisk process (ex. trädamm, stendamm, pappersdamm etc.) medan sekundära partiklar har uppstått genom att ombildas från gas till partikel. Riktigt små partiklar under 1 µm genereras främst från förbränningsprocesser, gas till partikelombildning, kärnbildning (nukleära processer) eller fotokemiska processer. Partiklar kan genereras både inomhus och utomhus. Jämför man partikelhalt och fördelning utomhus med inomhus brukar man konstatera att inomhushalten är starkt beroende av utomhushalten. Detta är särskilt tydligt om man jämför värdena i en lokal utan någon som helst aktivitet med utomhusvärdena. De blir då väldigt lika. Så fort aktiviteter sker inomhus, d v s lokalen används, så ökar inomhushalten och då blir totalhalten en funktion av utomhushalten, antalet personer och deras aktiviteter inomhus, ventilationssystem etc.

Mögel, svamp, bakterier och andra föroreningar

Detta är ett omfattande område där speciellt organiska partiklar anknyter till ovan båda föroreningstyper (partiklar och VOCs). I stort alla organiska partiklar eller flyktiga organiska ämnen som kan reagera med proteiner kan initiera allergiska luftvägsbesvär, hyperreaktivitet, IgE-stimulering (Immunoglobulin E). Exponering för luftburna organiska aerosoler kan trigga igång överkänslighetssymptom, andningsproblem och även kontaktdermatitis. Partikelstorleken är viktig eftersom den styr exponeringstakten och var deponeringen sker. Ökade halter partikelstorlekar från 1 µm och uppåt indikerar en större belastning på människans första försvarslinje, slemhinnor och cilia i luftvägarna, som normalt samlar upp dessa partikelstorlekar. Mikrobiella skador inomhus orsakas främst av mögel och bakterier. Normalt är svamp, jäst och mögel en förutsättning för liv på jorden eftersom de är en viktig del i det biologiska kretsloppet. Det är främst då de finns i arter och mängder som vida överstiger den naturliga närvaron i luften, som de orsakar skador inomhus. I passiv ventilation eller andra typer av ventilationssystem följer de med tilluften in, men de kan också genereras inomhus från djur, blomkrukor och sopor. Detta får dock anses vara en normal flora, som emellertid snabbt kan övergå till en onormal situation om tillväxtmöjligheterna är gynnsamma, d v s höga fukthalter i luften och/eller högt fuktinnehåll i byggnadsmaterial, vilket också är ett material som kan utgöra näring. Om förutsättningarna således är gynnsamma för mikrobiell tillväxt så kan problem snart dyka upp i form av destruktion av byggnadsmaterial, hälsoproblem och obehagliga lukter.

Uppgiften vid mikrobiella undersökningar blir därför att skilja på om en normal flora finns inomhus eller om förhöjda halter förekommer, samt om så är fallet, att söka orsakerna/källan till detta. Enklast är att ta ytprover för analys på laboratorium, medan det i diffusa fall kan vara nödvändigt med olika typer av luftprover med efterföljande laboratorieanalyser. Eftersom mikroorganismer förekommer spridda i små lokala moln kan flera prover vara nödvändiga.

Dolt mögel eller dolda källor till sporförekomst i luften kan ibland upptäckas med direktmätande instrument exempelvis vid en screening av VOCS i luften där man söker förhöjda halter, eller med partikelmätare där man söker plötsliga höjningar av partikelantal i storlekar mellan 2 och 8 µm. En annan metod för direktindikering på ytor är att mäta ATP med en Luminometer som mäter cellernas energinivå i RLU (Relativa ljusenheter). Förhöjda mätvärden indikerar då förhöjd mikrobiologisk aktivitet. Det är väl känt att svampsporer innehåller gifter (mycotoxiner) från svampar. Däremot är det inte klarlagt huruvida dessa gifter är till skada vid inandning, eller om så vore fallet, i vilka mängder. Om spridning av mögelsporer sker i luften kan man med hjälp av luftprover och analys av sporhalterna bestämma om förhöjda halter föreligger jämfört med normala. Sker däremot ingen spridning till luften från slutna platser med mögeltillväxt kan man inte upptäcka abnormaliteter på detta sätt. Synliga svamp- och mögelangrepp kan analyseras med hjälp av ytprover, främst med anledning av om de är kända för toxikologiska egenskaper och kräver speciell försiktighet vid sanering och åtgärd.