Miksi rakennukset homehtuvat? 16.5.2018 Sirkku Häkkilä Aerobiologian yksikkö Biodiversiteettiyksikkö
Rakennusten home, mitä se oikein on? Home arkikielinen nimitys mikrobikasvulle rakennuksessa hometalo, homeongelma Mikrosienet (homeet, hiivat) Yl. rihmamaisina kasvavia Leviävät ja lisääntyvät itiöistä: pieniä muutamia millimetrin tuhannesosia Bakteereita, mm. aktinomykeettejä eli sädesienibakteereita Luonnossa hajottavat orgaanista materiaalia takaisin kiertoon
Mikrobikasvun edellytykset Ravinto hajotettavaa Lämpötila: ihannelämpötila kasvulle useimmiten +20...25 C, osa kasvaa vielä +5 C, osa +50 C. ph: (2 ) 5 9 (>10) Happi toisille välttämätön, toisille myrkkyä Vesi riittävästi KOSTEUTTA Ymppi Turun ulkoilmaa elokuun 1. päivä 2016.
Mikrobikasvun edellytykset rakennuksessa Ravinto hajotettavaa Lämpötila: ihannelämpötila kasvulle useimmiten +20...25 C, osa kasvaa vielä +5 C, osa +50 C. ph: (2 ) 5 9 (>10) Happi toisille välttämätön, toisille myrkkyä Vesi riittävästi KOSTEUTTA Ymppi Turun ulkoilmaa elokuun 1. päivä 2016.
Rakennuksessa kosteus on mikrobikasvua rajoittava tekijä Rakennuksissa tärkein mikrobien kasvua rajoittava tekijä on käytössä olevan veden määrä. Mikrobikasvusto voi alkaa kun materiaalin kosteus ylittää 70 % Riippuu mikrobilajista, lämpötilasta ja tarjolla olevista ravinnosta, paljonko kosteutta mikrobien kasvu rakenteissa edellyttää Kun rakenteen kosteus >80% riittävän kauan mikä tahansa materiaali homehtuu Puun lahoaminen edellyttää > 95 % kosteutta
Kosteuden lähteet rakennuksessa Lähde: www.sisailmayhdistys.fi
Rakenteiden kosteuden hallinta Rakennukset ja niiden rakenteet on suunniteltu pysymään kuivina. Jos tämä ei toteudu, on olemassa mikrobikasvun vaara. Korjaamaton kosteusvaurio johtaa ennen pitkää aina mikrobikasvuun! Mikä tahansa materiaali voi homehtua! Mikrobikasvun ehkäisy/torjunta = rakennuksen ja rakenteiden kosteuden hallinta!
Kasvun alku Turun ulkoilmaa elokuun 1. päivä 2016. Home itiöitä on kaikkialla leijuvat ilmassa ja laskeutuvat pinnoille; Ulkoilmassa suuria määriä lumettomaan aikaan Yksittäiset itiöt sisätiloissa eivät ole ongelma Tulevat sisäilmaan ulkoilmasta ja mm. asumiseen liittyvistä toiminnoista Ongelma? jos olosuhteet rakennuksessa muuttuvat mikrobikasvulle otollisiksi yksittäisestä itiöstä kehittyy mikrobikasvusto.
Rakenteiden ja materiaalien pinnoilla on aina mikrobeja, jotka ovat peräisin pääasiassa sisä ja ulkoilmasta. Kostuneen rakenteen mikrobikasvusto kehittyy näistä mikrobeista.
Lähde: YMPÄRISTÖOPAS 2016 Rakennuksen kosteus ja sisäilmatekninen kuntotutkimus Toim. Miia Pitkäranta, YMPÄRISTÖMINISTERIÖ
SIENI ITIÖT ULKOILMASSA (KESKI SUOMI, 2003) 100000 60 50 cm lunta Itiöpitoisuus ilmassa, kpl/m 3 10000 1000 50 40 30 C 20 10 0 10 20 40 30 20 10 0 Sieni itiöt lumen syvyys 100 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 30 lämpötila
Itäminen Itiö kasvattaa ituputken, josta rihma alkaa muodostua Minimivesiaktiivisuus hieman korkeampi kuin homeen kasvamisen a w min Min a w riippuu sienilajista, lämpötilasta, ravinteista, ph:sta ja itämisajasta Trichoderma reesei itäminen. Lähde: Seidl et al. 2008: The Hypocrea jecorina (Trichoderma reesei) hypercellulolytic mutant RUT C30 lacks a 85 kb (29 gene encoding) region of the wild type genome Aspergillus fumigatus itäminen. Lähde: Aspergillus.org.uk
Itäminen on itiössä tapahtuva palautumaton muutos Homeilla myös itämiselle tietty vesiaktiivisuuden kynnysarvo a wt a wt <1.00 (ei tarvita vapaata vettä), riippuu sienilajista, lämpötilasta, kasvualustan ravinnepitoisuudesta, ph:sta ja itämisajasta a wt on noin 0.8 huokoisille, orgaanisille rakennus ja pintamateriaaleille sekä pölyisille pinnoille Itämisaika lyhenee suhteellisen kosteuden kasvaessa a wt =1 tiiviille ja koville pinnoille, kuten lasi ja metalli (itäminen edellyttää kosteuden tiivistymistä)
Elämää kosteusvaurioituneissa rakennuksissa Home/hiivasienet: pinnallista kasvustoa, josta ei aiheudu rakenteiden teknisen lujuuden heikkenemistä. Aktinomykeettibakteerit eli sädesienet ja muut bakteerit Muitakin kuin mikrobeja: Lahottajasienet: hajottavat puun ligniiniä tai selluloosaa ja ligniiniä heikentävät puun teknistä lujuutta (lahottajasienet tulevat rakenteisiin viimeisimpinä >90 %RH). Jos on lahottajansieniä, on myös mikrobikasvua. Hyönteiset, punkit ym.
Eliöiden kasvun mahdollistavat olot materiaalien mikroilmastossa Pinnan tai materiaalin mikroilman suhteellinen kosteus (RH) ja veden aktiivisuus (aw = noin RH / 100): - Home > RH 75-80 % (>95 %) - Laho > RH 95 % - Hyönteiset > RH 65-80 % Esim. puun kosteus, u (paino %): - Home > u 18 20 % Puu alkaa vaurioitua, jos sen kosteus pysyy pitkiä aikoja yli 20 %:ssa. Ympäröivän ilman suhteellinen kosteus on tällöin yleensä yli 80 90 %. - Laho > u 25 30 % (yli 90 % suhteellinen kosteus) Lämpötila (-5).. + 50 C
Homeen kasvuun johtavat olot Homesienten kasvu on mahdollista, kun materiaaleja välittömästi ympäröivän ilman (mikroilmaston) tai materiaalien huokosilman suhteellinen kosteus on viikkoja kuukausia yli 75 80 % RH ja lämpötila 5 50 C. Sienille otollisissa oloissa, RH yli 95 % ja lämpötila 20 40 C, homeet voivat kasvaa silmin nähtäviksi kasvustoiksi muutamassa vuorokaudessa. Alle 5 C:n lämpötiloissa homesienten kasvu on mahdollista, kun materiaalien pinnan suhteellinen kosteus on jatkuvasti tai pitkäaikaisesti yli 90 95 % RH:a vastaava.
Rakennusmateriaalien hygroskooppisuus Hygroskooppisuus = materiaalin kyky sitoa kosteutta ilmasta ja luovuttaa kosteutta ilmaan. Ympäristön suhteellisesta kosteus vs materiaalin kosteuspitoisuus > materiaali joko sitoo tai luovuttaa kosteutta. Hygroskooppisuudesta riippuu, kuinka kosteuslisä vaikuttaa materiaalin sisäiseen suhteelliseen kosteuteen ja siten mm. mikrobien käytössä olevaan vapaan veden määrään. Esimerkiksi täysin kuivaan puupohjaiseen materiaaliin lisätty 150 200 g/kg vesimäärä nostaa materiaalin suhteellisen kosteuden tasolle RH 80 %. Mineraalivillalla ja kipsilevyllä sama suhteellinen kosteustaso saavutetaan n. 10 15 g/kg kosteuslisällä.
Eri materiaalien homehtumisherkkyys vaihtelee Minkä tahansa materiaalin pinta voi homehtua Hygroskooppiset materiaalit voivat lämpimissä, kosteissa olosuhteissa imeä ilmasta niin paljon vettä, että homehtuminen alkaa Jos huoneilman kosteus on > 60 % jatkuvasti, homekasvu huokoisilla materiaaleilla voi alkaa (Asp. versicolor) viileillä pinnoilla tai sellaisissa rakenteissa, joissa kosteus ylittää kasvuun vaadittavat minimiolot Rakennus ja pintamateriaalin paikallisella kosteudella a w suuri vaikutus lajistoon: esim. kuivemmilla alueilla Asp. versicolor ja Penicillium, kosteammilla ja märillä alueilla Stachybotrys Materiaalin likaantuminen mahdollistaa sienten itämisen alhaisemmassa kosteudessa kuin puhtaalla materiaalilla
Homehtumisherkkyys Taulukko: Ympäristöopas 2016: Rakennusten kosteus ja sisäilmatekninen kuntotutkimus. Toim. Miia Pitkäranta
Homehtumisenkannalta kriittinen kosteus vaihtelee Taulukko: Ympäristöopas 2016: Rakennusten kosteus ja sisäilmatekninen kuntotutkimus. Toim. Miia Pitkäranta
Homehtumisnopeus Useimmissa laboratoriokokeissa vakiokosteus tai lämpötila: Käytännössä olosuhteet vaihtelevat, millä on suuri merkitys sienten kasvun kannalta; vaikutus kasvua vähentävä. Lyhytaikainen korkea kosteus (esimerkiksi pesutiloissa muutaman tunnin korkea kosteus vuorokaudessa) ei aiheuta homehtumisriskiä rakenteelle, kunhan materiaali pääsee kuivumaan nopeasti ja pitkäaikainen kosteustaso pysyy alle 70 75 % RH.
Homeen kasvu rakennusmateriaaleissa, laboratoriokokeiden tuloksia, VTT Lähde: www.hometalkoot.fi >oppaat ja selvitykset > opetusmateriaalia > RAKENTEIDEN VAURIOT JA MATERIAALIEN VIOITTUMINEN 22
Homeen kasvuriski riippuu vaikutusajasta Lähde: www.hometalkoot.fi >oppaat ja selvitykset > opetusmateriaalia > RAKENTEIDEN VAURIOT JA MATERIAALIEN VIOITTUMINEN Homeindeksi (0-6) 6 5 4 3 2 1 0 NÄKYVÄ HOME ALKAVA KASVU 0 28 56 84 112 140 168 196 224 Aika (vrk) Jatkuva RH 97 % 6 t / vrk RH 97 % 3 t / vrk RH 97 % 23
Kosteus + lämpötila Mikrobien vaatima vähimmäiskosteus ja lämpötila ovat toisistaan riippuvaiset. Molemmat tekijät vaikuttavat myös mikrobien kasvunopeuteen ja siten mikrobikasvuston ja vaurion kehittymisvauhtiin. Esimerkiksi + 5 C lämpötilassa ja 85 % suhteellisessa ilmankosteudessa puu alkaa homehtua pinnasta noin 18 viikossa, kun taas lämpimässä, + 20 C lämpötilassa samassa suhteellisessa ilmankosteudessa homehtuminen alkaa noin 7 viikossa.
Kosteus, lämpötila, aika ja eri materiaalien kestävyys hometta vastaan Mould Index 6 5 4 3 2 1 0 90% RH & 5 o C 0 20 40 60 80 100 120 Time [weeks] Lähde: www.hometalkoot.fi >oppaat ja selvitykset > opetusmateriaalia > RAKENTEIDEN VAURIOT JA MATERIAALIEN VIOITTUMINEN very sensitive sensitive medium resistant resistant RH 90 % ja 5 C Homeen kehittyminen on suhteellisen hidasta kaikissa materiaaleissa Herkimpiä ovat puu ja paperipohjaiset tuotteet Betonipohjaisissa tuotteissa homeen kasvu on hyvin vähäistä ja hidasta Lasi ja metallituotteissa homeen kasvu on lähes olematonta 25
Kosteus, lämpötila, aika ja eri materiaalien kestävyys hometta vastaan Mould Index 6 5 4 3 2 1 0 97% RH & 22 o C 0 20 40 60 80 100 120 Time [weeks] Lähde: www.hometalkoot.fi >oppaat ja selvitykset > opetusmateriaalia > RAKENTEIDEN VAURIOT JA MATERIAALIEN VIOITTUMINEN very sensitive sensitive medium resistant resistant RH 97 % ja 22 C Korkea kosteus ja lämpötila nopeuttavat homeen kasvua Sahapintainen männyn pintapuu homehtuu nopeasti ja runsaasti Myös muut puu ja paperipohjaiset tuotteet ovat herkkiä homehtumaan Betonipohjaisissa tuotteissa homeen kasvu on nopeampaa kun lämpötila nousee Lasi ja metallituotteissa homeen kasvu on hitainta ja vähäisintä 26
Homeen ja lahon kasvuriskin mallinnus, männyn pintapuu Homeelle kriittiset olosuhteet (kasvun alku viikkoina) RH (%) 100 95 90 85 80 75 70 1 C 5 C 10 C 20 C 0 5 10 15 20 25 30 Aika (viikkoja) sama laholle (kuukausina) RH (%) 100 95 90 85 80 75 0 C 5 C 10 C 20 C Lähde: www.hometalkoot.fi >oppaat ja selvitykset > opetusmateriaalia > RAKENTEIDEN VAURIOT JA MATERIAALIEN VIOITTUMINEN 70 0 4 8 12 16 20 24 Aika (kuukausia) 27
Mikrobisukkessio Mikrobilajisto muuttuu ympäristöolosuhteiden mukaan eli tapahtuu mikrobisukkessio. Kertakastumisessa korkeampaa kosteutta vaativat homeet aloittavat kasvunsa ensin. Kuivumisen myötä lajisto alkaa muuttua. Vähitellen kostuva rakenne: ensin vähään kosteuteen (aw<0.85) tyytyvät homeet (esim. Penicillium lajeja, Aspergillus (Eurotium) amstelodami, A. versicolor, Paecilomyces variotii, Wallemia sebi) (Gorny 2004). Näiden jälkeen sekundaariset kolonisoijat (aw 0.85 0.90), joista ovat esimerkkeinä A. flavus, Cladosporium lajeja, Mucor, Rhizopus. Kosteuden lisääntyessä aw arvon yli 0.90 korkeampaa kosteutta vaativat homeet, esimerkiksi A. fumigatus, Trichoderma spp, Alternaria alternata,, Exophiala, Mucor lajeja, Rhizopus lajeja ja Stachybotrys chartarum saattavat syrjäyttää edellä mainitut lajit
Mikrobikasvuston ja itiöiden elinkyky Kostuneen rakenteen väliaikainen kuivuminen ei tuhoa mikrobikasvustoa. Liian kylmässä, kuumassa tai kuivassa mikrobikasvusto menee lepotilaan. Kasvustoon muodostuneet homeitiöt pysyvät lepotilassa elinkykyisinä olosuhteista ja lajista riippuen useita viikkoja, kuukausia tai vuosia. Itiöt sietävät hyvin kuivuutta ja osa mikrobeista jatkaa kasvuaan, kun olosuhteet muuttuvat kasvulle suotuisiksi. Sisäympäristön yleisistä mikrobeista erityisen pitkään elin ja viljelykelpoisina pysyvät mm. Penicillium suvun homeet, hiivat ja sädesienet. Useat rakennuksissa esiintyvät homeet sietävät hyvin vaihtelevia kosteusolosuhteita ja kuivuusjaksoja.
Mikrobivaurion tunnusmerkkejä Näkyvä mikrobikasvu Tunkkainen homeen haju tai maakellarimainen haju Kosteus rakenteissa, kosteus ja valumajäljet pinnoilla ja rakenteissa Rakennusmateriaalien, kuten pinnoitteiden, irtoaminen, värin muuttuminen tai materiaalin turpoaminen sekä kalkkihärmän esiintyminen tiili tai betonipinnassa
Terveyshaitta Rakenteiden sisäpinnoilla oleva näkyvä mikrobikasvusto on aina terveyshaitta (=olosuhde, joka saattaa aiheuttaa ihmisille oireita tai sairauden) Jos mikrobikasvua esiintyy tiloissa/rakenteissa, joista voi ilmavirtausten mukana kulkea mikrobien tuottamia epäpuhtauksia sisäilmaan (kellarit, yläpohjat, alajuoksut jne). Mitä ulommas rakennuksen ulkovaipassa mennään sitä enemmän siellä on luontaisesti mikrobikasvua / kertyneitä mikrobeja milloin ongelma, milloin ei?
Mikrobikasvua voi esiintyä ilman, että kysymyksessä on varsinainen mikrobivaurio Ulkoilman tai maaperän kanssa kosketuksissa olevat rakenteet onko sisäilmayhteyttä? Pesuhuoneen pinnoilla ja muissa kosteuden alttiissa paikoissa voi olla pistemäistä, harvaa kasvustoa voidaan poistaa puhdistamalla pinta ja tehostamalla ilmanvaihtoa. ei välttämättä terveyshaitta
Rakenteiden kosteus / mikrobivaurio Kuivakin rakenne voi olla mikrobivaurioitunut kosteusmittaus ei tuo ongelmaa esille. Kuivunut/kuollut mikrobikasvusto rakenteissa on yhä edelleen terveyshaitta mikrobimittaus ei tuo ongelmaa esille.
Terveysvaikutukset mikä oireet aiheuttaa? Ärsytysoireet Yleisoireet Toistuvat infektiot Pitkäaikaissairaudet: allerginen nuha, astma jne Aiheuttajia? Mikrobisolut ja niiden osat, mikrobien aineenvaihduntatuotteet, mikrobitoksiinit, kostuneiden materiaalien päästöt jne. Kaikkia oireilun aiheuttajia ei tiedetä Terveyshaittojen riski kasvaa kosteus- ja mikrobivaurioiden laajuuden ja ongelmakohtien määrän kasvaessa. Terveyshaittaa arvioidaan mm. vaurioiden laajuuden ja lukumäärän, rakennuksen painesuhteiden sekä jo toteutuneiden ja arvioitujen terveyshaittojen (oireiden) perusteella.
Irtaimisto Kosteusvaurioituneessa rakennuksessa ollut irtaimisto: osa ihmisistä saa oireita Ei ole olemassa analyysiä, joilla voisi todistaa irtaimiston käyttökelpoisuuden/kelvottomuuden Oireita irtaimistoon jääneistä itiöistä, mikrobiperäisistä hajuista, muista mikrobien aineenvaihduntatuotteista.
Hometalkoot: Ohje siivoukseen ja irtaimiston puhdistukseen kosteus ja homevauriokorjausten jälkeen Kaikki selvästi homeelle haisevat ja homehtuneet tavarat uusitaan Muille riittää yleensä perusteellinen puhdistus Jos puhdistuksen jälkeen oireita, kannattaa irtaimisto uusia Imurointi HEPA suodattimin varustetulla imurilla Tekstiilit, mm. verhot, pestään pyykinpesukoneessa korkeassa lämpötilassa (vähintään 60 C). Mapeista ja kirjoista puhdistetaan kannet, sillä välilehtiin ei yleensä pääse merkittäviä määriä homepölyä. Imurointi ja nihkeä pyyhintä
Mikrobitoksiinit (myrkylliset yhdisteet) Eivät ole haihtuvia yhdisteitä, mutta voivat esiintyä sisäilmassa kiinnittyneinä pieniin hiukkasiin. Tuhansia erilaisia yhdisteitä Toksiinien tuotto on riippuvainen mikrobien elinolosuhteista Esiintymisestä sisäympäristössä vain vähän tietoa