jakość powietrza

Jakość powietrza w placówkach edukacyjnych rozpatrywana jest dziś głównie przez pryzmat smogu i jego wpływu na skład powietrza w pomieszczeniach. Łatwiej przekonać gminy czy samych dyrektorów do wyposażania placówek edukacyjnych w oczyszczacze powietrza niż do inwestycji w skuteczny system wentylacji, który zapewnia nie tylko filtrację zanieczyszczeń pyłowych (PM2,5), ale i utrzymanie takich parametrów, jak temperatura, wilgotność czy prędkość powietrza oraz zachowanie powietrza o odpowiednio niskim stężeniu: dwutlenku węgla, pyłów powodowanych przez prace szkolne i zanieczyszczeń mikrobiologicznych czy chemicznych pochodzących z elementów wyposażenia wnętrza. Zbyt wysoka temperatura powoduje szybkie zmęczenie, dekoncentrację i wzrost ryzyka zachorowań (przegrzewanie), zbyt niska także zwiększa podatność na choroby – jeśli dyrektor nie może zapewnić w pomieszczeniach temperatury co najmniej 18°C, ma prawo odwołać zajęcia. Za wysoka wilgotność powoduje uczucie „duszności” i stwarza warunki do rozwoju grzybów pleśniowych, a za niska wpływa na dolegliwości nosa, gardła i oczu. Zbyt duża prędkość powietrza w pomieszczeniu powoduje przeciągi, a przy za małej powietrze nie jest skutecznie rozprowadzane po pomieszczeniu.

Jak wynika z badań prowadzonych w ostatnich latach w ramach projektu InAirQ (polskimi partnerami są Instytut Medycyny Pracy w Łodzi i Urząd Marszałkowski Woj. Łódzkiego) [4], w klasach szkolnych stężenie lotnych związków organicznych (toluen, etylobenzen, ksyleny, monoterpeny– α-pinen z produktów drewnianych lub aromatyzowanych, limonenu ze środków do czyszczenia podłóg) jest wyższe niż na zewnątrz. Podobnie stężenie masowe PM2,5 było w salach lekcyjnych wyższe niż na zewnątrz i zwykle przekraczało dopuszczalną przez Komisję Europejską średnią wartość roczną (25 g/m3) dla sezonu zimowego. Natomiast nadmierna (ponad 1000 ppm) zawartość CO2
w powietrzu powoduje uczucie duszności i zmęczenia i wpływa negatywnie na zdolności percepcyjne dzieci i młodzieży

Wymagania prawne

Zgodnie z § 2 rozporządzenia Ministra Edukacji Narodowej [11] przy tworzeniu punktu przedszkolnego lub zespołu wychowania przedszkolnego konieczne są pozytywne opinie właściwego państwowego inspektora sanitarnego i straży pożarnej.

Warunek dla wentylacji jest następujący:
zapewniona możliwość otwierania w pomieszczeniu co najmniej 50% powierzchni okien przy stosowaniu wentylacji grawitacyjnej. Ustawa o systemie oświaty [15] zobowiązuje dyrektorów placówek dydaktyczno-edukacyjnych
do zapewnienia bezpiecznych i higienicznych warunków pobytu w szkole. Akt wykonawczy do tej ustawy, tj. rozporządzenie Ministra Edukacji Narodowej i Sportu dotyczące BHP w szkołach [10], stanowi (w § 9 ust. 1), że w pomieszczeniach szkoły należy zapewnić właściwą wentylację. Wentylacja i klimatyzacja, zgodnie z § 147 ust. 1 Warunków Technicznych [12], powinny zapewniać odpowiednią jakość środowiska wewnętrznego

Ze względów zdrowotnych zawartość dwutlenku węgla w pomieszczeniu powinna być zbliżona do tej w powietrzu zewnętrznym, gdzie wynosi 370–400 ppm [1], w zależności od rodzaju terenu (dla miast i terenów przemysłowych stężenie to jest większe). Jednocześnie nie powinna przekraczać 1000 ppm, czyli tzw. liczby Pettenkoffera (badacz ten już 100 lat temu uznał zawartość CO2 za wskaźnik jakości powietrza), ponieważ powyżej tej wartości wyraźnie pogarsza się samopoczucie i obniża zdolność koncentracji oraz produktywność. Jak wskazują badania szkół, żłobków i przedszkoli prowadzone kilka lat temu pod auspicjami Komisji Europejskiej w ramach projektu SINPHONIE w 25 krajach europejskich (także w Polsce) [13], rodzaj systemu wentylacyjno-klimatyzacyjnego wpływa na wyniki osiągane przez uczniów w testach matematycznych i logicznych przeprowadzanych o różnych porach dnia. Wśród licznych wniosków wypływających z tych badań na szczególną uwagę zasługują dwa. Otóż w pomieszczeniach z wentylacją mechaniczną uczniowie osiągają dobre wyniki testów logicznych niezależnie od pory dnia. W pomieszczeniach z systemami wentylacyjnymi, w których okna otwierane są rzadziej niż trzy razy dziennie, wyniki testów logicznych są złe. W pomieszczeniach tych wpływ pory dnia na wyniki jest wyraźnie większy niż w przypadku innych systemów. Wiedza ta nie znajduje odzwierciedlenia w polskich wymaganiach prawnych dla systemów wentylacji żłobków, przedszkoli i szkół – są one szczątkowe i ogólne.

CO2 jest doskonałym wskaźnikiem obecności osób w pomieszczeniu (podczas pracy umysłowej człowiek emituje, głównie w wydychanym powietrzu, ok. 23 l CO2/h). Jego zawartość w powietrzu powinna więc być monitorowana i stanowić podstawę pracy instalacji wentylacyjnej. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu odpowiednich czujników z kontrolerami. Selektywne kontrolery dwutlenku węgla umożliwiają automatyczne sterowanie wentylacją. W zależności od stężenia CO2 można dostosować pracę instalacji wentylacyjnej do rzeczywistej liczby osób w pomieszczeniu – tak, by zachować równowagę między komfortem uczniów a ekonomiczną pracą instalacji. Niestety, wentylację mechaniczną sterowaną stężeniem CO2 w Polsce spotyka się rzadko. Wysoką skuteczność wentylacji uzyskuje się, stosując polecane dla szkół systemy zdecentralizowane – wówczas indywidualne ustawienie i dotrzymywanie parametrów powietrza w każdej sali odbywa się szybko i w sposób nieodczuwalny dla użytkowników.

Wilgotność względna (oznaczana jako RH – Relative Humidity) jest jednym ze wskaźników jakości środowiska wewnętrznego i parametrów komfortu cieplnego. Ma też wpływ na ogólne samopoczucie i zdrowie: zbyt niska powoduje wysuszanie oczu i błon śluzowych, zwiększone ryzyko infekcji dróg oddechowych, astmy i alergii oraz wzrost liczby ładunków elektrostatycznych w powietrzu, zbyt wysoka – większe narażenie na grypę i ryzyko chorób reumatycznych, zwiększoną emisję lotnych związków organicznych z materiałów budowlanych oraz rozwój grzybów pleśniowych ze wszystkimi tego następstwami [11]. Wymagania prawne i normowe, a także zalecenia środowisk naukowych, branżowych i medycznych zmierzają do wskazania optimum wilgotności względnej, która zapewni komfort cieplny, dobre samopoczucie i warunki zdrowotne. Dyskutując o wpływie wilgotności względnej na samopoczucie, komfort i zdrowie człowieka, należy brać pod uwagę, że wpływ wilgotności idzie w parze z parametrami takimi, jak temperatura, prędkość powietrza, ciśnienie czy jakość powietrza pod względem zawartości substancji chemicznych (np. CO2 czy pył zawieszony) [35]. Spadek wilgotności względnej powietrza poniżej 30–40% wiąże się z wysuszeniem i podrażnieniem gałek ocznych i błon śluzowych dróg oddechowych. Poza oczywistym dyskomfortem fizjologiczne zjawisko wysuszania błon śluzowych wiąże się ze spadkiem odporności człowieka na wirusowe infekcje dróg oddechowych.

Zapewnienie właściwej wilgotności względnej w pomieszczeniu jest jednym ze sposobów na ograniczenie rozprzestrzeniania wirusów i innych patogenów – w tym powodujących choroby sezonowe (do których należy m.in. grypa) przenoszone drogą kropelkową, dla których najbardziej sprzyjające warunki mają miejsce zimą, przy niskiej wilgotności względnej pomieszczeń.
Pomieszczenia powinny być w pierwszej kolejności prawidłowo wentylowane, a jednocześnie – przez odpowiednią izolację przegród budowlanych zapewniającą eliminację mostków cieplnych – zabezpieczone przed kondensacją pary wodnej na przegrodach, by nie powstały warunki do rozwoju pleśni [3]. Zbyt niska wilgotność względna pozostaje problemem przede wszystkim zimą – można jednak, ograniczając przegrzewanie, zrekompensować ją obniżeniem temperatury powietrza.

Ludzie spędzają większość czasu w różnych pomieszczeniach zamkniętych, a ich zdrowie jest narażone na różnego rodzaju zanieczyszczenia powietrza. Lotne związki organiczne (LZO) należą do grupy substancji chemicznych zanieczyszczających środowisko wewnętrzne. Dostają się do wnętrz budynków głównie ze źródeł wewnętrznych w postaci materiałów budowlanych, podłóg, wyrobów z drewna kompozytowego, klejów i innych produktów konsumpcyjnych. Ich obecność w powietrzu wewnętrznym jest monitorowana, ze względu na ich rakotwórcze i mutagenne działanie na zdrowie człowieka. W ostatnich latach opublikowano wiele badań dotyczących środowiska wewnętrznego zanieczyszczonego przez LZO.

Do najczęściej monitorowanych zanieczyszczeń organicznych w pomieszczeniach pod względem ich występowania i zagrożenia dla zdrowia należą BTEX (benzen, toluen, etylobenzen i ksyleny), terpeny (α-pinen i d-limonen) oraz aldehydy (formaldehyd, aldehyd octowy i benzaldehyd). Ich stężenia w różnych środowiskach wewnętrznych są zmienne i zależą od takich czynników jak charakterystyka emisji ze źródeł, warunki mikroklimatyczne i wentylacyjne. Poziom formaldehydu i toluenu wzrastał znacząco wraz ze wzrostem temperatury w pomieszczeniu. Benzen dostaje się do środowiska wewnętrznego budynków ze źródeł zewnętrznych, zwłaszcza z ruchu ulicznego lub obszarów przemysłowych. Formaldehyd, α-pinen i d-limonen pochodzą ze źródeł wewnętrznych jako składnik materiałów budowlanych, mebli i produktów gospodarstwa domowego.

Syndrom Chorego Budynku (Sick Building Syndrome – SBS)

Poziom lotnych związków organicznych wzrasta w środowisku wewnętrznym. Wiele materiałów budowlanych zawiera wysoki poziom LZO, które są skutecznie zatrzymywane wewnątrz budynków po zakończeniu budowy. Farba, rozcieńczalnik do farb, kleje, płyty ścienne, płyty sufitowe i wiele innych materiałów używanych do budowy budynków zawierają LZO. Dlatego też osoby, które spędzają dużo czasu wewnątrz biurowców lub domów, w których znajdują się te materiały, mogą zachorować na syndrom chorego budynku.

Syndrom Chorego Budynku jest powodowany przez wiele czynników, jednak lotne związki organiczne są jedną z największych przyczyn tej choroby. Z powodu słabej cyrkulacji powietrza w nowo wybudowanych budynkach, związki toksyczne zawarte w materiałach budowlanych nie są w stanie się wydostać. W rezultacie ludzie, którzy oddychają powietrzem pełnym lotnych związków organicznych, często chorują. Jednak nowe standardy zielonego budownictwa powinny pomóc w wyeliminowaniu wszelkich materiałów budowlanych zawierających LZO.

Negatywne skutki oddziaływania zanieczyszczeń na organizm różnią się intensywnością i uciążliwością. Poważniejsze obejmują schorzenia górnych dróg oddechowych, alergie, nasilenie wymienionych objawów, a nawet rozwój astmy. W skrajnych przypadkach długotrwałego oddziaływania na organizm, mogą wręcz prowadzić do trwałego uszczerbku na zdrowiu. Objawy Syndromu Chorego Budynku nie tylko przyczyniają się do pogorszenia efektywności pracy umysłu, ale także prowadzą do zwiększonej absencji chorobowej, co jeszcze bardziej obniża produktywność . Do najczęściej wymienianych długotrwałych dolegliwości zdrowotnych występujących w populacji dzieci do 4 roku życia, i utrzymujących się co najmniej 6 miesięcy i dłużej  należą: alergia, astma oskrzelowa, choroby oczu i kręgosłupa. Choroby te związane są z nieodpowiednim funkcjonowaniem zmysłów.

Rośliny oczyszczają powietrze podczas fotosyntezy, procesu, w którym rośliny przekształcają światło i dwutlenek węgla w żywność, aby napędzić wzrost, tworząc po drodze tlen. Oprócz usuwania CO2 i tworzenia tlenu, wiele roślin pochłania również inne gazy i VOC (lotne związki organiczne), takie jak benzen i formaldehyd, które znajdują się w wielu zwykłych artykułach gospodarstwa domowego i są związane z różnymi problemami zdrowotnymi układu oddechowego.

Chociaż rośliny faktycznie oczyszczają powietrze, jedna roślina niekoniecznie przyczyni się do znaczącej poprawy. Aby czerpać korzyści, niezbędne jest stosunkowo wysokie nagromadzenie roślin.

Badania

W 1989 roku zespół z NASA przeprowadził „badania nad czystym powietrzem”, aby zbadać naturalnie filtrujące właściwości roślin.

W ramach badań NASA nad czystym powietrzem stwierdzono, że niektóre rośliny mogą działać jak naturalny filtr powietrza, usuwając organiczne zanieczyszczenia powietrza – testowano benzen, formaldehyd i trójchloroetylen. w ramach badań, które trwały dwa lata, kolekcję roślin umieszczono w szczelnie zamkniętej komorze powietrznej i wystawiono na działanie wysokich stężeń tych substancji chemicznych.

Poniżej znajduje się lista 18 roślin, które NASA uznała za najbardziej skuteczne w naturalnym filtrowaniu zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach.

  • hedera helix
  • epipremnum aureum
  • spathiphyllum ‘mauna loa’
  • aglaonema modestum
  • chamaedorea seifrizii
  • dracaena trifasciata ‘laurentii’
  • philodendron cordatum
  • philodendron bipinnatifidum
  • philodendron domesticum
  • dracaena marginata
  • dracaena fragrans ‘massangeana’
  • ficus benjamina
  • gerbera jamesonii
  • chrysanthemum morifolium
  • aloe vera
  • dracaena deremensis
  • musa oriana