Kemialliset asumisterveystutkimukset Ajankohtaista laboratoriorintamalla 13..20 FT Helena Järnström, Erikoistutkija, VTT
11..20 2 SISÄILMASTO = SISÄILMAN FYSIKAALIST TEKIJÄT + SISÄILMAN LAATU SISÄILMAN LAATU = LÄHTEET + ILMANVAIHTO + SORPTIO Lähde 2: RAKENNE Lähde 1: ULKOILMA Tuloilma 2 Lähde 3: ASUMINEN TOIMINTA Hapettuminen, rikastuminen Poistoilma SISÄILMASTON LOPULLISEEN LAATUUN VAIKUTTAA: - LÄMMITYS- JA ILMASTOINTILAITTEET - RAKENNUSMATERIAALIT - RAKENNUKSEN KÄYTTÖ- JA KUNNOSSAPITO
11..20 3 Materiaalien emissiot ovat yksi suurimmista sisäilman laatuun vaikuttavista tekijöistä Uusien materiaalien emissioita kutsutaan primääriemissioiksi ja ne saattavat olla suuria. Uusissa ja korjatuissa rakennuksissa ne ovat sisäilman laadun dominoiva tekijä. Materiaalit saattavat hapettua tai jopa kemiallisesti hajota käytön aikana, jolloin niistä syntyy uusia emissioita. Näitä materiaalien hapettumis- ja hajoamistuottena syntyviä emissioita kutsutaa sekundäärisiksi emissioiksi ja ne ovat usein erityisen ärsyttäviä.
VTT KEMIANTEKNIIKKA 11..20 Rakenteiden aiheuttamat sisäilmaongelmat, 4 esimerkkinä lattiarakenne: NH3 NH3 Pintamateriaali Liima Tasoite Primeri NH3 NH3 VOCit Aldehydit Ketonit Orgaaniset hapot Ketjun pilkkoutuminen NH3 NH3 NH3 NH3 H 2 O NH3 Radikaaleja H 2 O Hapettuminen NH3 H 2 O NH3 RH! Kaseiini Betoni H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O
11..20 Esimerkkejä tyypillisistä sisäilman ongelmista 1980-90 luvuilla Tyypillisimmät haittaa aiheuttavat emissiot: Huonolaatuisten materiaalien päästöt: TXIB- viskositeetin muuntajan emissiot muovimatoista, liimoista ja maaleista (Texanol). Tämä emissio ei ole kosteuden aiheuttama. 2-Etyyliheksanoli. Käytetään lisäaineena mm. liimoissa ja PVCtuotteissa. Sitä syntyy myös kosteuden vaikutuksesta lattianpäällystesysteemissä. Lisäksi: Kosteuden aiheuttamien vaurioiden emissiot: 2-Etyyliheksanolia muodostuu kun PVC hajoaa
11..20 6 Milloin emissiosta johtuva ongelma? Rakenteen vaurio => SISÄILMAONGELMA VOC emissiot koholla: 2- etyyli- heksanoli n- butanoli = PVC:n hajoamistuotteita ärsytysoireita Kohteessa pinnoite asennettu märän rakenteen päälle => PVC:n hajoaminen kosteuden vaikutuksesta
11..20 7 Mitä määritetään? SISÄILMAN PITOISUUS Alkoholit, aldehydit, ketonit, esterit, bentseeni- yhdisteet jne VOC - rakennusmateriaalit Ammoniakki maalit - kaseiini tasoitteet Formaldehydi liimat -lastulevyt lattiapinnoitteet - puutuotteet RAKENTEEN EMISSIOT Ilman kosteus & lämpötilä OMINAISEMISSIOT HAJOAMISTUOTTEET Rakennekosteus
11..20 8 Miten määritetään sisäilman pitoisuus? Näytteenotto: Ilma sisään Adsorbentti Pumppu Ilma ulos Ennen mittausta: Ei tuuletusta 12 h IV normaalisti toiminnassa (korvausilmaventtiilit auki!) Rakennetta ei saa purkaa Rinnakkaiset näytteenotto+ kenttänolla, tarvittaessa otetaan vertailunäyte ja/tai ulkoilmanäyte Poikkeamat pitää kirjata - huomioidaan tulosten tulkinnassa
11..20 9 ISO 16000-6 sisäilmastandardi Adsorbentti: Tenax TA Analysointi: kaasukromatografi + massaspektrometridetektori (MSD), näytteen syöttö termodesorptiolla (260 C) Identifiointi/ tunnistus: Kaasukromatogrammista tunnistetaan mahdollisimman monta VOC- yhdistettä MSD:llä scan modessa. Kvantitointi MSD:ltä tai vaihtoehtoisesti FID:ltä (liekki-ionisaatiodetektori) Tarkempi määre on: tunnistetaan vähintään yksittäistä VOC yhdistettä ja/tai kaikki VOC yhdisteet, joiden pitoisuus on yli 2 µg/m 3 Tyydyttävä tunnistusaste on saavutettu kun 7% yhdisteistä on tunnistettu
11..20 VVOC alue ISO 16000-6, jatkuu TVOC on detektorivaste välillä C 6 C 16 (heksaani- heksadekaani) TVOC alue Standardi määrää myös, että C 6 C 16 alueen ulkopuolella havaitut yhdisteet, joiden pitoisuus on yli 2 µg/m 3 raportoidaan (nk. SVOC- yhdisteet näkyvät C 16 jälkeen, VVOC- yhdisteet ennen C 6 ) SVOC alue
11..20 11 Yksittäisten VOC- yhdisteiden vasteet verrattuna tolueenin vasteeseen Kemiallinen ryhmä Yhdiste CAS vaste Kerroin Glycols / Glycolethers 2-(2-Butoxyethoxy)ethanol 000112-34- 0,00014 2,3 Acids Hexanoic acid 000142-62-1 0,00012 2,0 Ketones 2-Pentanone 0007-87-9 0,00012 2,0 Alcohols 1-Propanol, 2-methyl- 000078-83-1 0,00009 1, Esters TXIB 006846-0-0 0,00009 1, Aldehyde Hexanal 000066-2-1 0,00008 1,3 Cycloalkanes Cyclohexane 0001-4-3 0,00007 1,2 Aliphatic hydrocarbons Octane 000111-6-9 0,00006 1,0 Aromatic hydrocarbons Benzene, methyl- (Tolueeni) 0008-88-3 0,00006 1,0 Terpenes delta-3-carene 013466-78-9 0,00006 1,0 Halocarbons Ethane, 1,1,2-trichloro- 000079-00- 0,00003 0,
11..20 12 Miten määritetään rakenteen emissio? ISO 16 000-9, standardit Mittaus oikeasta rakenteesta: FLEC Field and Laboratory Emission Cell Paineilma Paineilma sisään Näytteenott sisään o FLEC Materiaali SER = Specific Emission Rate eli emissiokerroin, ilmoitetaan pinta- alaa kohden tunnissa, yksikkö g/m 2 h
11..20 13 Raportointi Raportin tulee sisältää tiedot siitä miten näyte on otettu mistä näyte on otettu mittausolosuhteet (lämpötila, kosteus, ilmanvaihto?) Analyysimenetelmä sekä miten tulos on laskettu? Tulosten arviointi- onko tulos ok?
11..20 14 Määräykset ja ohje-arvot Ympäristöministeriö: Rakentamismääräyskokoelma D2 Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto, uusi versio voimaan 1.1.20 Sisältää määräyksiä (velvoittavia) sekä ohjeita (suosituksia) Sosiaali- ja terveysministeriö: Asumisterveysohje, uusin versio voimassa 1..2003 Terveysviranomaisten käytössä Sisäilmastoyhdistys ry: Sisäilmastoluokitus 2008. Alan omat suositusarvot, vapaaehtoinen
11..20 1 Sosiaali- ja terveysministeriö: Asumisterveysohje TVOC- tulosta ei voda käyttää sellaisenaan terveyshaitan arvioinnissa. Toisaalta kohonnut TVOC- pitoisuus,, 600 g/m 3, on osoitus kemiallisten aineiden epätavallisen suuresta määrästä ja lisäselvitykset yksittäisten yhdisteiden tutkmiseksi ovat todennäköisesti tarpeen. Styreeni-yhdisteen pitoisuus saa olla enintään 40 g/m 3. Ammoniakin tavanomainen pitoisuustaso -20 g/m 3. Yli 40 g/m 3 pitoisuustaso kohonnut => lisäselvityksiä tarvitaan. Formaldehydi- pitoisuus saa olla enintään 0 g/m 3.
11..20 16 Viitearvot sisäilman pitoisuuksille ja rakenteiden emissioille VTT PUBLICATIONS 672: Reference values for building material emissions and indoor air quality in residential buildings Compound or compound group Normal value (µg/m 3 ) Limit for abnormal concentration (µg/m 3 ) 6 months one year 6 months one year Aromatic hydrocarbons 0 30 80 40 Aliphatic hydrocarbons 2 2 3 3 Cycloalkane 1 Alcohol 2 3 3 0 Aldehyde 3 3 0 0 Ketone 1 Ester 1 1 20 20 Glycol/ glycolether 2 2 4 3 Terpene 70 70 1 1 Acid 20 TVOC 270 270 400 400 Formaldehyde 2 30 30 40 Ammonia 4 4 60 60
Viitearvoja 12 kk ikäiselle rakenteelle: Specific emission rate µg/m 2 h 11..20 17 PVC Parquet Levelled ceiling Painted wall (n=6) (n=4) (n=) (n=9) normal value abnorma l value normal value abnorma l value normal value abnorma l value normal value abnorma l value Acid 1 1 Alcohol 1 2 2 3 Aldehyde 1 2 2 3 Aliphatic hydrocarbon 20 40 < 20 3 1 Aromatic hydrocarbon 2 6 < 1 < Cycloalkane < < < < Ester 1 30 1 Glycol/ glycolether 2 0 < 20 30 1 Ketone 20 < Terpene < < 30 4 < TVOC 120 170 30 4 180 230 40 0 Ammonia 1 2 < 0 70 1 Formaldehyde 30 40 1
11..20 18 SVOC- yhdisteistä SVOC- yhdisteet eli semi volatile organic compounds - huonosti haihtuvat orgaaniset yhdisteet, kiehumispiste välillä 240-400 C. Esimerkiksi PVC-pinnoitteissa esiintyvät ftalaatit kuuluvat tähän määritelmään. Näytteenotto poikkeaa tavanomaisesta VOC-analyysistä koska pitoisuudet sisäilmassa ovat hyvin pieniä, tasolla << g/m 3 => näytteen tilavuudet luokkaa kuutiometri (m 3 ) Analysointiolosuhteet määritellään yhdistekohtaisesti
11..20 19 VTT:n julkaisuja aiheesta Semi volatile organic compounds and flame retardants. Occurrence in indoor environments and risk assessment for indoor exposure http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2009/t2486.pdf Reference values for building material emissions and indoor air quality in residential buildings http://www.vtt.fi/inf/pdf/publications/2008/p672.pdf Muovimattopinnoitteisen lattiarakenteen VOC-emissiot sisäilmaongelmatapauksissa http://www.vtt.fi/inf/pdf/publications/200/p71.pdf Sisäilman laatu ja rakenteiden emissiot uusissa asuinrakennuksissa http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/200/t2281.pdf Sisäilman laadun hallinta http://www.vtt.fi/inf/pdf/publications/2004/p40.pdf
11..20 20 Lyhenteet FID- Flame Ionisation Detector FLEC- Field and Laboratory Emission Cell ISO- International Standardization Organisation MSD- Mass Selective Detector SER- Specific Emission Rate SVOC- Semi Volatile Organic Compound TVOC- Total Volatile Organic Compound VOC Volatile Organic Compound VVOC- Very Volatile Organic Compound
11..20 21 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa