Työterveyslääkäri

Sisäilman hajut ja orgaaniset epäpuhtaudet

Työterveyslääkäri
2005;23(2):156-163
Anne-Rita Rundt, Peter Backlund ja Katja Paakkola

Hyvään sisäilmaan kuuluu, että sisätiloissa ei tupakoida eikä pidetä kotieläimiä, että ilmanvaihto ja lämmitys toimivat hyvin, ja ettei todettavissa ole merkkejä kosteus- tai homevaurioista. Näiden perusedellytysten täyttyessäkin tiloissa oleskelevat saattavat kokea erilaisia silmä- ja hengitystieoireita sekä viihtyvyyttä alentavia hajuhaittoja. Tällöin syitä on etsitty mm. sisäilman kemiallisiin epäpuhtauksiin kuuluvista orgaanisista tai epäorgaanisista yhdisteistä.

Sisäilman kannalta merkittäviä epäorgaanisia kaasumaisia yhdisteitä ovat mm. hiilidioksidi, hiilimonoksidi, otsoni, rikkiyhdisteet, typenoksidit ja ammoniakki. Formaldehydi sisäilman pilaajana on ollut tunnettu jo 1960–70-luvuilta. Orgaanisista yhdisteistä huomio on pitkään keskittynyt erityisesti mitattavissa oleviin haihtuviin orgaanisiin yhdisteisiin, mutta huomion laajentaminen myös muihin ilman mukana kulkeutuviin orgaanisiin yhdisteisiin on nähty tarpeelliseksi.

Haihtuvat orgaaniset yhdisteet eli VOCit (Volatile Organic Compounds)

Sisäilmassa esiintyy satoja kaasumaisia orgaanisia yhdisteitä, jotka WHO:n mukaan ryhmitellään kiehumapisteensä mukaisesti neljään ryhmään (taulukko «Sisäilman orgaaniset yhdisteet »1). Haihtuviksi orgaanisiksi yhdisteiksi eli VOCeiksi (Volatile Organic Compounds) nimitetään niitä, joiden kiehumapiste on 50–260°C välillä. Sisäilmaolosuhteissa VOCit ovat joko kaasumaisessa tai höyrymäisessä muodossa, mutta vähemmän haihtuvat yhdisteet voivat esiintyä myös hiukkasmuodossa tai partikkeleihin adsorboituneina. Tavanomaisimpia VOC-yhdisteitä ovat alkaanit, terpeenit, aromaattiset hiilivedyt, halogenoidut yhdisteet, aldehydit, ketonit, alkoholit ja esterit.

Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden lähteitä ovat ennen kaikkea rakennus- ja sisustusmateriaalit ja maalit mutta myös kalusteet ja tekstiilit. Myös ihmisen oma toiminta ja aineenvaihdunta, kemikaalien kuten pesu- ja puhdistusaineiden käyttö, tupakointi sekä ulkoilman saasteet ja liikenteen pakokaasut lisäävät sisäilman kemiallisia epäpuhtauksia.

Yli puolet sisäilman VOCeista arvioidaan olevan peräisin rakennusmateriaaleista. Uusissa tai vastakorjatuissa rakennuksissa rakennusmateriaalien päästöt eli primaariemissiot ovat yleensä suurimmillaan mutta vähenevät tavallisesti muutamien kuukausien kuluessa. Tunnusomainen "uutuuden" haju on yleensä helposti aistittavissa. Yleensä noin puolen vuoden kuluttua rakennuksen valmistumisesta primaariemissiot ovat tasolla, josta ei enää pitäisi olla sisäilman kannalta haittaa.

Vähitellen rakennusmateriaaleissa tapahtuu kemiallisten ja fysikaalisten tekijöiden aiheuttamia muutoksia, jotka voivat synnyttää mahdollisesti jatkuvaakin, sekundaarista emissiota. Näitä materiaalien hajoamista edistäviä tekijöitä ovat esim. kosteus, otsoni, kuumuus, UV-valo, huoltotoimet ja kuluminen. Sekundaariemissio on tavallisesti määrältään kuitenkin huomattavasti rakennusmateriaalien primaaripäästöjä vähäisempää.

Lattiapäällysteistä aiheutuneita ongelmia

Rakennusmateriaaleista lattiapäällysteet laajoina pintoina käytettyinä ovat olleet erityisen huomion kohteena mahdollisina päästöjen lähteinä. Taulukossa «Tyypillisiä sisäilman haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästölähteitä »2 on esitetty erilaisista lattiapinnoitteista ja muista materiaaleista todettuja päästöjä. Erityisesti PVC:stä eli polyvinyylikloridimuovista valmistettujen muovimattojen ja linoleumin emissiotuotteiden on todettu aiheuttavan sisäilmaan epämiellyttävää hajua. Myös muovimateriaalit voivat vaurioitua kulutuksen, lämmön, kosteuden tai mikrobien aiheuttaman hajoamisen seurauksena, jolloin muodostuu erilaisia hajoamistuotteita sekundaariemissiona. PVC-muovin ja sen pehmittimenä yleisesti käytetyn dietyyliheksyyliftalaatin (DEHP) hajoamistuotteen tavallinen emissioyhdiste on 2-etyyli-1-heksanoli, jolla on tunnusomainen kitkerän-makea haju. Muoveista vapautuvien VOC-yhdisteiden on todettu hajuhaittojen ohella aiheuttavan hengitysteiden ja silmien ärsytysoireita. Näyttää myös siltä että jotkut näistä tekijöistä voivat olla synnyttämässä tai ainakin pahentamassa astmaoireita.

VOC-näytteiden keräys

Sisäilmassa esiintyy monta sataa erilaista haihtuvaa yhdistettä. Yksittäisten yhdisteiden pitoisuudet voivat vaihdella mittaamattomista pitoisuuksista muutamaan sataan µg/m3. Yksittäisten VOC-yhdisteiden pitoisuudet ei-teollisten rakennuksien sisäilmassa ovat yleensä alle 50 µg/m3 ja useimpien alle 5 µg/m3.

VOC-näytteet kerätään imemällä ilmaa aktiivisesti kiinteän adsorptiomateriaalin läpi, yleisimmin Tenax TA putkeen. Näyte otetaan hengitysvyöhykkeeltä tutkittavan huoneen keskeltä. Mahdollisuuksien mukaan otetaan myös vertailunäyte vastaavasta "puhtaasta" tilasta, ja tarvittaessa ulkoilmanäyte, mikäli epäillään epäpuhtauksien kulkeutuvan ulkoilmasta sisäilmaan. Näytteenottoaika on yleensä 0,5–2 tuntia. Satunnaisesti esiintyvien hajuongelmien selvittämisessä voidaan käyttää passiivista keräystä, jolloin keräysaika on noin kaksi viikkoa. Näytteenoton aikaiset olosuhteet tulee kirjata huolellisesti, ja näytteenottotapa suunnitella hajulähteen ominaisuuksien mukaan. Myös materiaalinäytteiden tutkiminen on tietyissä tilanteissa tarpeen, jolloin esim. pala lattiapinnoitetta voidaan tutkia emissiokammiossa tai ns. mikroemissiokammiota hyväksikäyttäen (Field and Laboratory Emission Cell, FLEC).

Näytteiden analysointi ja tulkinta

VOC-näytteiden analysointi tapahtuu yleensä termodesorptiolla ja kaasukromatografialla käyttäen yksittäisten yhdisteiden tunnistamiseen massaselektiivistä detektoria. Näytteistä analysoidaan haihtuvien orgaanisten yhdisteiden kokonaismäärä eli TVOC (Total volatile organic compounds), jonka lisäksi yleensä määritetään VOCien pääkomponentit ja niiden pitoisuudet. TVOC-mittausten käyttökelpoisuutta on yhä enemmän alettu kyseenalaistaa käsitteiden ja määritysten erilaisista tulkinnoista sekä puutteellisesta standardoinnista johtuen. Lisäksi yksittäisten VOC-yhdisteiden terveysvaikutukset ovat hyvin erilaisia. Siten jonkin erittäin haitallisen aineen pieni pitoisuus TVOC-määrityksessä saattaa tulla aliarvioiduksi, ja toisaalta vähemmän haitallisten aineiden merkitys ylikorostua. Näin ollen kansainvälisiä tai kotimaisia viranomaisohjeita tai standardeja ei ole käytettävissä vaan olemassa olevat raja-arvot ovat ohjeellisia. TVOC-mittaustulosta ei voida siis sellaisenaan käyttää terveyshaittojen arvioinnissa, mutta kohonnut TVOC-pitoisuus (yli 600 µg/m3) on osoitus kemiallisten aineiden epätavallisen suuresta määrästä sisäilmassa, ja edellyttää usein lisäselvityksiä. Teollisuudessa käytössä olevia HTP-arvoja ei voida käyttää arvioitaessa toimistotyyppisistä tiloista tehtyjä määrityksiä. Huomioitavaa on myös, että VOC-menetelmällä ei saada mitatuksi sisäilman kannalta mahdollisesti merkityksellisiä kemiallisten reaktioiden välituotteita tai partikkeleiden pintaan adsorboituneita VOCeja. Muita tärkeitä epäpuhtauksia kuten formaldehydiä tai muita pieniä aldehydejä, ammoniakkia tai pienimolekyylisiä rikkiyhdisteitä joudutaan määrittämään muilla mittausmenetelmillä.

TVOC-määritystä pidetään kuitenkin tietyin varauksin käyttökelpoisena ilman laadun indikaattorina, kun kyseessä ovat suhteellisen samankaltaiset koostumukset, esim. samankaltaisten rakennusmateriaalinen luokittelu emissionopeuden perusteella, tai arvioitaessa korjaustoimenpiteiden, peruskorjausten ja ilmanvaihtoon liittyvien muutosten vaikutuksia sisäilman laatuun.

Sisäilman orgaanisten yhdisteiden aiheuttamia terveys- ja viihtyvyyshaittoja

Altistumisen sisäilman orgaanisille yhdisteille on katsottu voivan aiheuttaa lukuisia terveyshaittoja. Eniten tutkimustietoa löytyy orgaanisten yhdisteiden viihtyvyyttä alentavien hajuhaittojen sekä ärsytysoireiden yhteydestä. Eräät puolihaihtuvat orgaaniset yhdisteet (SVOC) on myös todettu mahdollisesti syöpää (esim. bromatut palonestoaineet) ja syöpää (PAH-yhdisteet) aiheuttaviksi, ja lisääntymistä vahingoittaviksi. Näiden sisäilmasta johtuvien terveysvaikutusten selvittämiseen tarvitaan vielä lisätutkimuksia.

Viihtyvyyttä alentavat hajuhaitat

Tavallisin sisäilman orgaanisiin yhdisteisiin liitetty haitta on haju, joka ennen kaikkea on yleensä viihtyvyyshaitta; terveyshaitaksi se muodostuu silloin kun sen aiheuttaa haitalliseksi tunnetut yhdisteet. Yleensä kemikaalien hajukynnykset ovat huomattavasti matalampia kuin ärsytystä aiheuttavat pitoisuudet, mutta reaktiivisilla yhdisteillä (esim. formaldehydi) hajukynnyksen antama "turvallisuusmarginaali" voi olla yllättävän kapea. Hajuhaittoja aiheuttavat yleensä yhdisteet, joilla on alhainen hajukynnys. Toisinaan ihminen haistaa niin pieniä pitoisuuksia, että käytössä olevilla kemiallisilla analyysimenetelmillä hajua ei pystytä selvittämään. Yksilölliset vaihtelut hajuaistimuksessa ovat suuria, lisäksi mm. kulttuurierot, hajuihin liittyvät aikaisemmat mielleyhtymät ja adaptaatio vaikuttavat hajun aistimiseen. Sisäilman hajuhaittojen selvittämisessä voidaan käyttää VOC-määrityksiä, ja tarvittaessa aistinvaraista arviointia koulutettua hajupaneelia hyväksikäyttäen.

Ärsytysoireet ja yleisoireet

Sisäilmaan on liitetty myös monia silmien, limakalvojen ja ihon ärsytysoireita. Esim. formaldehydin aiheuttamat silmien ja hengitysteiden ärsytysoireet ovat hyvin tiedossa. Sen sijaan kemiallisesti stabiilien VOC-yhdisteiden oletettua yhteyttä ärsytysoireisiin ei ole tutkimuksin yksiselitteisesti pystytty vahvistamaan, vaikkakaan yksilöllistä, tavanomaista poikkeavaa herkkyyttä ei voi täysin poissulkea. Useimmiten hajukynnys on ärsytyskynnystä matalampi ja koetut haitat saattavat pikemminkin yhdistyä hajuhaittoihin. Ärsytysoireiden selittämiseksi tutkimuksen laajentaminen VOCeista myös muihin orgaanisiin yhdisteisiin on nähty aiheelliseksi. Raportoitujen yleisoireiden kuten esim. päänsäryn, väsymyksen ja keskittymiskyvyn laskun syy-seuraussuhteen tutkiminen on ärsytysoireitakin vaikempaa eikä niiden yhteyttä aistinvaraisiin tai psyykkisiin ärsykkeisiin voi poissulkea.

VOCeista OCIA-maailmaan

Koska koettuja ärsytysoireita ja sisäilmahaittoja ei ole riittävästi pystytty selittämään VOCien pohjalta, on tullut tarve laajentaa tarkastelua myös sisäilman muihin orgaanisiin yhdisteisiin, ja syntyi käsite OCIA (organic compounds in indoor air). OCIAt käsittävät kaikki biologisesti merkitykselliset ilmassa kulkeutuvat orgaaniset yhdisteet VOCien lisäksi, myös puolihaihtuvat (SVOC) ja partikkeleihin adsorboituneet yhdisteet. Erityisesti kemiallisesti reaktiivisten orgaanisten yhdisteiden, kuten radikaalien ja ionisoitujen yhdisteiden (esim. pinta-aktiivisten aineiden) yhteys ärsytysoireisiin näyttää vahvistuvan. Esim. tyydyttymättömien VOCien kuten terpeenien ja otsonin (O3) reaktioissa syntyy välituotteina erittäin reaktiivisia radikaaleja, joiden pysyviä hapetustuotteita ovat aldehydit, ketonit ja karboksyylihappo. Terpeeneistä mm. limoneenia käytetään usein sisäilman raikastimissa ja puhdistusaineissa sen sitruunan ja männyn tuoksun takia. On epäilty, että ärsytysoireet voisivat johtua reaktioissa syntyvistä epästabiileista välituotteista. Lisäksi reaktioissa muodostuvat pysyvätkin tuotteet ovat usein lähtöaineita ärsyttävämpiä.

Puolihaihtuviin yhdisteisiin (SVOC) luetaan joukko muovien pehmittimiä (mm. ftalaatit), palonestoaineita, torjunta-aineita sekä palamisessa syntyviä aineita (PAH-yhdisteet). Heikomman haihtuvuuden takia SVOCien oletetaan tarttuvan ja tiivistyvän pölyhiukkasten pinnoille eivätkä ne näin ollen esiinny korkeina pitoisuuksina ilmassa. Huonepöly onkin todennäköisesti merkittävä SVOC-yhdisteiden varasto. Myös esim. tuulilasin sisäpinnalle muodostuva samea kalvo on useiden erilaisten SVOC-yhdisteiden aikaansaama. SVOCien analytiikka on haastavaa ja näytteenotto- ja analyysimenetelmien kehittämiseen on tarvetta.

Rakennusmateriaalien päästöluokitus

Rakennusmateriaaleista maahantuojat ja valmistajat voivat halutessaan hakea tuotteilleen päästöluokitusta, jonka myöntää Rakennustietosäätiö RTS (www.rts.fi). Luokitustoiminta on vapaaehtoista mutta suositeltavaa rakentamisen laadun edistämiseksi. Luokituksessa asetetaan vaatimuksia materiaaleista huoneilmaan kulkeutuville kemiallisille päästöille eli emissioille neljän viikon iässä testattuina. Tutkittavia ominaisuuksia ovat TVOC:n, formaldehydin, ammoniakin ja karsinogeenisten aineiden emissiot sekä haju. Luokituksessa rakennusmateriaalit jaetaan kolmeen luokkaan, M1, M2, M3, joista M1 on paras. Materiaalien varastoinnissa, asennuksessa ja käytössä tulee noudattaa valmistajan ohjeita.

Rakennusmateriaalien päästöluokitus sisältyy Rakennustietosäätiön ja Sisäilma-yhdistyksen laatimaan Sisäilmaluokitus 2000-asiakirjaan, jossa on myös esitetty sisäilman tavoitearvoja koskien lämpöoloja, äänitasoa, ilmanvaihtoa ja ilman epäpuhtauksia. Ilman laadun tavoitearvot jaetaan kolmeen luokkaan, S1, S2, S3, joista S1 on paras. TVOC-pitoisuus on siihen liittyvistä puutteista huolimatta osa luokitusta. Rakentamisessa vähä-päästöisten rakennusmateriaalien käytön sekä hyvän ilmastoinnin ja suunnittelun on todettu edistävän laadullisesti hyvän sisäilman saavuttamista.

Lopuksi

Yleisesti hyväksyttynä käsityksenä on, että sisäilman kemialliset epäpuhtaudet tavalla tai toisella yhdistyvät koettuihin sisäilmaongelmiin kuten ärsytysoireisiin ja hajuhaittoihin. Sisäilman VOCien vähentämiseen on pyritty erilaisin suosituksin jo 80-luvun alusta. Rakennusmateriaalien päästöjen testauksiin on kiinnitetty erityistä huomiota viimeisten kymmenen vuoden aikana ja kiinnostus vähäpäästöisten materiaalien kehittämiseen on ollut merkittävää. Muutokset asuntojen rakennus- ja pinnoitemateriaaleissa ja kotitalouskemikaalien koostumuksissa ja käyttötottumuksissa ovat aiheuttaneet muutoksia myös sisäilman kemialliseen koostumukseen, mm. tolueenipitoisuuden on todettu vähentyneen. Toisaalta uusia, ja vähemmän haihtuvia VOCeja on ilmaantunut. Ainekohtaisten VOCien terveysvaikutusten tutkimisen ohella huomio näyttää nyt kohdentuvan myös muiden sisäilman orgaanisten yhdisteiden (OCIA) biologisen merkityksen arvioimiseen ja tutkimiseen. Se mikä on helposti mitattavissa ei välttämättä aina ole sisäilmahaittojen kannalta merkityksellisintä. Sisäilmaongelmat ovat niin monisäikeisiä ja haastavia, ettei niitä voi ratkaista käyttämällä vain yhtä tutkimusmenetelmää, ja ongelmien selvittäminen vaatii useimmiten moniammatillista yhteistyötä. Tavoitteena tulee olla puhdas, raikas ja hajuton sisäilma sekä työssä että kotona.

Taulukko 1. Sisäilman orgaaniset yhdisteet
VVOC1 erittäin haihtuvat yhdisteet 0–100 °C
VOC haihtuvat yhdisteet 50–260 °C
SVOC2 puolihaihtuvat yhdisteet 240–400 °C
POM3 partikkeleihin sidotut yhdisteet >380 °C
1=very volatile organic compounds 2=semivolatile organic compounds 3=organic compounds associated with particulate matter (particulate organic matter)
Taulukko 2. Tyypillisiä sisäilman haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästölähteitä
yhdisteryhmä: yhdisteitä mahdollisia päästölähteitä
aldehydit: pentanaali, heksanaali, heptanaali, oktanaali, nonanaali puurakenteet, lastulevy, tapetit, lattiavahat, hajusteet, linoleum, kostea mineraalivilla
bentsaldehydi pakokaasut, lastu- ja kuitulevyt
alifaattiset ja sykliset hiilivedyt: heksaani, heptaani, oktaani, sykloheksaani, metyylisykloheksaani liimat, bensiini, pakokaasut, liuottimet, polyuretaani
nonaani, dekaani, un-, do-, tri-, tetra-, penta- ja heksadekaani pakokaasut, polttoöljy, dieselöljy
C4-C5-hiilivedyt: butaanit, pentaanit kylmä-, ponne- ja vaahdotusaineet, nestekaasu(butaani), polyuretaani
alkoholit: propanolit, butanolit, pentanolit liuottimet, puhdistusaineet, maalit
aromaattiset hiilivedyt: etyylibentseeni, ksyleenit, trimetyylibentseenit, tolueeni maalit, lakat, liimat, pakokaasut, bensiini, liuottimet, seinäpinnoitteet, polyuretaani, puhdistusaineet
bentseeni bensiini, pakokaasut, tupakka
styreeni polyesteri(lujitemuovi)hartsi, kumimatot
glykolit: 1-metoksi-2-propanoli, 1-etoksi-2-propanoli vesiohenteiset maalit, lakat
1,2-propaanidioli, 2-(2-etoksietoksi)etanoli korkkilaatat
klooratut hiilivedyt: tri- ja tetrakloorieteeni, 1,1,1-trikloorietaani liuottimet, kuivapesuaineet, liimat
siloksaanit : mm. dekametyylisyklopentasiloksaani saumausaineet, kosteuseristeet, tekstiilien lian hyljintäpinnoitteet
terpeenit: alfa- ja beeta-pineeni, 3-kareeni, limoneeni puumateriaalit, hajusteet, puhdistusaineet, maalit, liuottimet
muut: TXIB, 2-etyyliheksanoli muovimatot
1,4-diklooribentseeni deodorantit, koimyrkyt, ilmanraikasteet
Anne-Rita Rundt
LL, työterveyshuoltoon erikoistuva lääkäri
Turun aluetyöterveyslaitos
mailto:anne-rita.rundt@ttl.fi
Peter Backlund
FT, dos., erikoistutkija
Turun aluetyöterveyslaitos
peter.backlund@ttl.fi
Katja Paakkola
LL, työterveyshuollon erikoislääkäri
Turun aluetyöterveyslaitos
mailto:katja.paakkola@ttl.fi

Kirjallisuutta

  1. Asumisterveysohje. Sosiaali- ja terveysministeriön oppaita 2003:1. Helsinki:Edita Prima Oy 2003
  2. Bornehag C-G, Cain W S. Health-relevant VOC Measurements. Healthy Buildings 2000, Espoo. http://www.hb2000.org/workshop25.html
  3. Engström K. Mitä työterveyslääkärin tulisi tietää VOCeista. Työterveyslääkäri 1997;15:10-3
  4. Hyttinen M. Otsonin pitoisuuksista ja reaktioista sisäilmassa. Ympäristö- ja Terveys 2004;35:64-67
  5. Korpi A. Puolihaihtuvat orgaaniset yhdisteet sisäilmassa. Ympäristö ja Terveys 2004;35:60-4
  6. Lyly O. Haihtuvat orgaaniset yhdisteet sisäilman laadun määrityksessä. Ympäristö ja terveys 1999;30:50-3
  7. Paananen A-L, Kasanen J-P. Sisäilmaongelmiin liittyvien ärsytysoireiden syitä ja selityksiä. Ympäristö ja Terveys 2002;33:12-5
  8. Salthammer T, toim. Organic Indoor Air Pollutants. Weinheim: Wiley-VCH 1999
  9. Tuomainen A, Seuri M, Sieppi A. Indoor air quality and health problems associated with damp floor coverings. Int Arch Occup Environ Health 2004;77:222-6
  10. Tuomainen M, Pasanen A-L, Tuomainen A, Liesivuori J, Juvonen P. Usefulness of the Finnish classification of indoor climate, construction and finishing materials; Comparison of indoor climate between two new blocks of flats in Finland, Atmos Environ 2001; 35:305-13
  11. Wolkoff P, Nielsen G D. Organic compounds in indoor air - their relevance for perceived indoor air quality?. Atmos environ 2001; 35: 4407-17