RAKENNUSTEN KEMIKAALIEN JOUKOSSA ON IHMISELLE MYRKYLLISIÄ JA HERKISTÄVIÄ SEKÄ HAITTAMIKROBEJA SUOSIVIA YHDISTEITÄ Penicillium expansum Sisäilmastoseminaari 2014
Yhteishanke hyvinvointirakentamiseen Aalto-yliopisto ja Helsingin yliopisto Maria A. Andersson, Johanna Salo, Olli Lipponen, Pauliina Salonen, Martti Viljanen, Heikki Ojamo, Raimo Mikkola, Esko Sistonen, Michael Gasik, Vera V Teplova, Mikko Salin, Mirja Salkinoja-Salonen Helsingin Yliopisto, Elintarvike- ja Ympäristötieteiden lts; Aalto-yliopisto: Rakennustekniikan lts, Kemian Tekniikan lts, Materiaalitekniikan lts, Soveltavan tutkimuksen kumppaneina: Venäjän Tiedeakatemia, Inst. of Theoretical and Experimental Biophysics (RAS, Pushchino); Inspector Sec OY, Oulu; Sipoon kunta
Mikrobeja on kaikkialla, myös valmiiksi rakennusmateriaaleissa Onko tästä haittaa? Mikrobiton rakennus ei voi pysyä terveenä, kuten ei mikrobiton ihminenkään. Mikrobin ominaisuudet ratkaisevat, onko siitä hyötyä vai haittaa ihmiselle. Simo Lehtinen Johanna Salo
Mitkä olosuhteet aikaansaavat rakennuksen muuttumisen terveydelle haitalliseksi? Huone Pesäkkeitä pölynäytteistä Toksisia/ kaikki [lkm] Toksisia tutkituista 31a 26/30 87 [%] Tunnistetut lajit (n=) Aspergillus versicolor* (13) Aspergillus ustus* (4) Chaetomium sp* (5) Penicillium expansum* (3) Acrostalagmus sp * (2) 31b 5/6 83 Penicillium sp.* (9) 35 10/16 75 Aspergillus versicolor* (9) 46 11/11 100 Chaetomium sp* (malja täynnä) 45b 7/7 100 34 0/5 <1 Chaetomium sp* Aspergillus niger* Rhizopus sp (malja täynnä) Penicillium sp Pölynäytteet ovat yliopistokiinteistön toimistohuoneista, joissa ei oireiltu tai oireiltiin sisäilmaan liittyen. Oiretiloissa 75 100 % maljoille kasvaneista pesäkkeistä oli solutesteissä toksisia. Mitkä olosuhteet suosivat toksiinin tuottajien menestymistä? Maria Andersson Johanna Salo
Olosuhde 1. Desinfioivia biosideja sisätiloissa (1/4) Mirja Salkinoja-Salonen Yhdisteet tunnistaa parhaiten CAS-numeron perusteella. Desinfioivia biosideja käytetään esimerkiksi maaleissa, liimoissa, tiivistemassoissa, ilmanvaihtokanavissa, siivoustuotteissa, homeenestoaineissa ja tekstiileissä. Punainen laatikko: Ihmiselle myrkyllisiä/herkistäviä Sininen laatikko: Suosivat toksiineja tuottavia homeita
Olosuhde 1. Desinfioivia biosideja sisätiloissa (2/4) Kipsilevykasvusto Kipsilevyn mikrobit eroteltiin ja löydettiin ainakin kymmenen eri lajia. Maria Andersson, Mirja Salkinoja-Salonen Johanna Salo
Olosuhde 1. Desinfioivia biosideja sisätiloissa (3/4) PHMG:n läsnäolo maljalla valikoi kipsilevyn kymmenestä lajista kolme toksista. PHMG 500 ppm maljalla Maria Andersson, Mirja Salkinoja-Salonen
Olosuhde 1. Desinfioivia biosideja sisätiloissa (4/4) Kosteassa tilassa olleen kipsilevyn palasia levitettiin erilaisille maljoille. Niistä kasvaneitten pesäkkeiden toksisuudet tutkittiin sian siittiöillä ja munuaissoluilla. Tulos Eri maljoilla kasvaneista pesäkkeistä toksisia oli seuraavasti: Mallas-agar ilman lisiä: 20 % toksisia MA + 500 ppm PHMG: 86 % toksisia MA + 500 ppm PHMB: 80 % toksisia MA + 200 ppm Triklosan 66 % toksisia Maria Andersson, Mirja Salkinoja-Salonen Johanna Salo
Olosuhde 2. Kemikaalit rakennusmateriaaleissa (1/2) Arseenipitoinen puunsuoja-aine Rakennusten toksiineja tuottavat homeet ovat stressiaktivoituvia: Homeenestoaineet eivät estä kasvua, vaan nopeuttavat toksiinien ja itiöiden tuottoa. Booriyhdiste PHMG homepesuaine Mirja Salkinoja-Salonen
Olosuhde 2. Kemikaalit rakennusmateriaaleissa (2/2) Tutkittu näyte mitattu pitoisuus, mg / kg kuiva-ainetta Rakennusmateriaalinäytteet arseeni boori kromi kupari rakennusvillat (n = 3) < 1 26000 32000 < 3 <2 tapetti 4 100 < 3 97 rakennuspaperi (n= 3) 1-2 < 20-30 < 3 11 1600 pahvi 1 30 < 3 97 kuitulevy, tuulensuojalevy (n = 2) < 1 30 200 < 3 < 1 59 puuaines (n = 3) < 1 < 50 800 < 3 < 2 sahanpuru 2 < 20 < 3 10 Sisätilapölyt oireileva asunto 34 58 83 120 terve asunto < 1 < 20 50 62 maatilapöly 4 43 42 33 Vertailunäytteitä maanäytteet (n = 4) 4-7 10-20 14 30 13 20 lehtikomposti (n = 3) 2-3 29 44 20 54 14 34 Epäorgaanisten puunsuojausaineiden (arseeni, boori, kromi, kupari) pitoisuuksia sisätilapölyissä ja vakavasti terveyshaittaoireisten rakennusten (n= 2) materiaalinäytteissä. Näytteet kerätty v. 2009 2010. Pölyt olivat 3 12 kk kertymiä. Mirja Salkinoja-Salonen
Olosuhde 3. Rakennusmateriaaliemissiot Rakennusmateriaaleista voi emittoitua yhdisteitä, jotka suljetussa tilassa, kuten rakenteiden sisällä, kiihdyttävät toksiineja tuottavan homeen kasvua. Kuvassa kahden viikon kasvatuksen jälkeen sisäilmasta eristetty Penicillium expansum P61 tiiviisti umpeen teipatuilla mallas-agar-maljoilla. Ylärivin maljoissa ilmatilassa oli rakennuspaperi, alarivillä ei. Johanna Salo
Olosuhde 4: Korkea hiilidioksidipitoisuus (1/4) Korkea hiilidioksidipitoisuus edistää myrkyllisiä trilongiineja tuottavien Trichodermojen kasvua rakennusmateriaalissa. Trichoderma longibrachiatum Thg tuulensuojalevyllä CO 2 -pitoisuus 400 ppm, kasvatusaika kolme viikkoa CO 2 -pitoisuus 3000 ppm, kasvatusaika kolme viikkoa Pauliina Salonen
Mikä tuottaa korkeita hiilidioksidipitoisuuksia rakennuksiin? (2/4) Ihminen itse: Päiväkotien lepohuoneet, Mitattu hiilidioksidi sisätilasta Mikrobit rakenteiden sisällä: Mitattu hiilidioksidi rakenteesta Lähde: LVI-talotekniikkateollisuus ry, OAMK, MAMK, TAMK, SAMK, Metropolia, (2012),Päiväkotien sisäilmatutkimus. Johanna Salo
Mikrobit tuottavat hiilidioksidia, joka tiivistetyssä rakenteessa kertyy korkeiksi pitoisuuksiksi (3/4) Homeiden tuottama hiilidioksidi kasvatuskammioissa 6.6. - 4.7.2013 Homeitten kasvualustana kipsilevy 100 cm 2, kammion tilavuus 12,5 litraa 12000 CO 2 [ppm] 10000 8000 6000 4000 2000 0 Aspergillus westerdijkiae PP2+ NH 4 Cl Aspergillus westerdijkiae PP2 + KNO 3 Aspergillus westerdijkiae PP2+ H 2 O Trichoderma atroviride 1/226+ KNO 3 Trichoderma atroviride 1/226 + H 2 O Huoneilman hiilidioksidipitoisuus Trichoderma atroviride 1/226 + NH 4 Cl Päiväys Johanna Salo
Pitäisikö rakenteet suunnitella hiilidioksidia läpäiseviksi? (4/4) Hiilidioksidin diffuusiokertoimet (D) ja hiilidioksidivastukset (Z) kipsilevyssä, huokoisessa puukuitulevyssä, bitumivuorauspaperissa ja höyrynsulkumuovissa 20 C). Olli Lipponen
Olosuhde 5. Kuivunut mikrobikasvusto Kokeissa todettiin, että kipsilevyn pintapaperiin kasvanut mikrobikasvusto oli kuivatettuna toksisempaa kuin kostea kasvusto. Sian siittiöt Solukuolema Tappava vaikutus Liikuntakyvyn häviäminen MNA (hiiren hermosolu) PK-15 (sian munuaissolu) Altistusaika 2h 30 min 1d 4d 2d 2d Näyte Tehollinen toksisuus, EC 50 g/ml] kuivapainoa kohti Kuivunut paperi <25 100 10 5 30 130 Kostea paperi 90 90 40 20 100 100 Kuivunut kasvusto 240 200 4 4 50 50 Kostea kasvusto 200 170 80 80 180 180 Kipsilevypalasta irrotettiin pintapapereita mallas-agar-maljoille. 8 viikon aikana kasvanut mikrobimassa kerättiin ja sen toksisuus mitattiin siittiöillä, hermosoluilla (MNA) ja munuaistubulusten epiteelisoluilla (PK-15). Sekä kuivunut kipsilevyn pintapaperi että kuivunut kipsilevystä eristetty kasvusto olivat toksisempia kuin vastaavat kosteana pidetyt. Taulukossa toksisuus on ilmoitettu EC 50 arvona [ g/ml], joka on alin soluvamman aiheuttava pitoisuus/annos. Mitä pienempi arvo sitä suurempi myrkyllisyys. Maria Andersson Johanna Salo
Johtopäätöksiä olosuhteista 1. Rakennuksissa on desinfioivia biosideja, jotka ovat ihmiselle myrkyllisiä/herkistäviä, eivät estä toksiineja tuottavien homeiden kasvua. 2. Desinfioivat biosidit tappavat mikrobeja valikoivasti ja kaventavat lajikirjoa toksiineja tuottavien lajien hyväksi. 3. Rakennusten toksiineja tuottavat homeet ovat stressiaktivoituvia, ja homeenestoaineet kiihdyttävät niiden kasvua ja itiöintiä. 4. Rakennusmateriaaleista voi emittoitua yhdisteitä, jotka suljetussa tilassa, kuten rakenteiden sisällä, kiihdyttävät toksiineja tuottavan homeen kasvua.
Johtopäätöksiä olosuhteista 5. Mikrobit tuottavat hiilidioksidia, joka tiivistetyssä rakenteessa kertyy korkeiksi pitoisuuksiksi, ja suosii homeiden kasvua. 6. Rakennusmateriaalien hiilidioksidiläpäisevyydessä on miljoonakertaisia eroja, jotka vaikuttavat hiilidioksidin kertymiseen rakenteeseen. 7. Mikrobikasvuston kuivattaminen ei vähennä sen toksisia vaikutuksia.
KIITOS MIELENKIINNOSTA! Mirja Salkinoja-Salonen Maria A. Andersson Johanna Salo Olli Lipponen Pauliina Salonen Martti Viljanen Heikki Ojamo Raimo Mikkola Esko Sistonen Michael Gasik Vera V Teplova Mikko Salin Kiitämme rahoittajia: Työsuojelurahasto (hanke Tsr112134), Suomen Akatemia (SA 118637 ja SA 253727) teknisestä tuesta: Mikrofokus Oy sekä Riggert Förnäs UVA-Finland