Kemialliset tutkimukset

VOC-, ammoniakki- ja formaldehyditutkimukset yms. kemialliset analyysit

Kemialliset tutkimukset ovat luonteeltaan jatkotutkimuksia, joita ennen on yleensä tehtävä sisäilman perustutkimukset. Katso Sisäilmatutkimusten käyttötarkoitus ja  Tutkimusmenetelmät.

Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden määrittämisellä ei voida todeta sisäilman laadun olevan kunnossa. Vaikka VOC-määritykset olisivat sisäilmaluokituksen mukaisessa parhaassa luokassa (S1-luokassa), sisäilmassa voi olla paljon erilaisia haitallisia tekijöitä ja rakennuksessa voi silti olla sisäilmaongelma.

Lisää tietoa sisäilman kemiallisista epäpuhtauksista löytyy tekstistä  Kemialliset epäpuhtaudet.

Yleistä tutkimisesta

Mikäli sisäilmaongelman selvittelyssä otetaan näytteitä haihtuvista orgaanisista yhdisteistä, tulee näytteenottoon, määritykset suorittavan laboratorion valintaan ja näytteiden tulkintaan kiinnittää erityistä huomiota. Oleellista osaavuudelle on paitsi menetelmää koskevat korkeat laatukriteerit, myös riittävä tulkintatuki. Pelkät pitoisuudet ja niiden määrät eivät tutkimuksen tarvitsijaa auta, vaan on osattava tulkita tulosten merkitys sisäilman laadun kannalta. Näytteenotto on suunniteltava hyvin ja sillä pitää olla jokin selkeä tavoite.

Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden tutkimukseen liittyy merkittäviä menetelmällisiä ongelmia. Esimerkiksi aldehydit, kuten formaldehydi pitää määrittää erikseen, omalla menetelmällään, eivätkä ne tule esiin tavanomaisessa, ns. Tenax -menetelmällä otetussa näytteessä.

Kemialliset aineet

Sisäilma saattaa sisältää terveyshaittaa aiheuttavia määriä kemiallisia aineita. Epäpuhtaudet voivat olla peräisin rakennus- ja sisustusmateriaaleista, kosteuden vaurioittamista rakenteista, ihmisen toiminnoista tai asunnon ja muun oleskelutilan ulkopuolelta. Kemialliset epäpuhtaudet ovat hiukkasmaisia tai kaasumaisia aineita, jotka voidaan jakaa orgaanisiin ja epäorgaanisiin yhdisteisiin.

Sisäilman kannalta merkittäviä epäorgaanisia kaasumaisia yhdisteitä ovat hiilidioksidi, hiilimonoksidi, otsoni, rikkidioksidi ja muut rikkiyhdisteet sekä typen oksidit ja ammoniakki.

Sisäilmassa on satoja orgaanisia kaasumaisia yhdisteitä, joiden pitoisuudet ovat tosin yleensä hyvin pieniä. Kemiallisten, sisäilmassa esiintyvien aineiden kokonaismäärää kuvataan usein haihtuvien orgaanisten aineiden pitoisuuksien määrällä VOC (Volatile Organic Compounds = haihtuvat orgaaniset yhdisteet).

Sisäilman kemiallisten epäpuhtauksien mittauksia tarvitaan sisäilman aiheuttamien terveys- ja hajuhaittojen, sairauksien tai niiden oireiden syiden selvittämiseen. Ennen mittaamista tulisi mahdollisimman hyvin selvittää sisäilmassa esiintyvät yhdisteet esimerkiksi materiaaliselvitysten ja hajuhavaintojen avulla sekä tutkimalla huoneen tai rakennuksen ulkoiset ja sisäiset olosuhteet (esimerkiksi ilmanvaihto).

Yksittäisten yhdisteiden mittaamisessa tulisi ensisijaisesti käyttää kussakin kohdassa mainittuja standardisoituja menetelmiä. Näytteen on edustettava mahdollisimman hyvin tavanomaisia olosuhteita. Huoneiston lämmityksen ja ilmanvaihdon on oltava tavanomaisesti toiminnassa ja esimerkiksi ulkoseinien korvausilmaventtiilien on oltava avoinna vuodenaikaista käyttötilannetta vastaavasti. Ikkunatuuletusta tulisi välttää ennen näytteenottoa ja näytteenoton aikana.

Ilmanäyte kerätään tutkittavasta huoneesta oleskeluvyöhykkeeltä siten, että näytteenotto tapahtuu huoneen keskeltä noin 0,5 – 1,5 metrin korkeudelta. Näyte otetaan huonetilasta, joka parhaiten edustaa tutkittavan epäpuhtauden esiintymistä. Jos vertailunäytteen ottaminen on mahdollista, se tulisi ottaa vastaavasta tilasta. Eräiden epäpuhtauksien esiintyminen riippuu sisäilman lämpötilasta ja kosteudesta (formaldehydi ja ammoniakki), joten ne tulisi mitata myös syyskesällä tai muun tavanomaisen kosteusrasituksen aikana.

Näytteenotossa käytettävien pumppujen ja mittalaiteiden pitää olla kalibroitu laitevalmistajan antamien ohjeiden mukaan sekä tarkistettu ennen mittauksien aloittamista. Näytteenoton aikaiset olosuhteet kirjataan erilliseen mittauspöytäkirjaan. Mittauspisteet merkitään huoneiston pohjapiirrokseen. Kahden peräkkäisen näytteen ottaminen lisää tuloksen luotettavuutta. Näytteet toimitetaan välittömästi näytteenoton jälkeen laboratorioon analysointia varten.

Sisäilmaston eri osatekijöille on annettu teknisiä tavoitearvojaAsumisterveysoppaassa, Sisäilmaluokituksessa ja Sisäilmaohjeessa.

Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC)

Sisäilmassa esiintyy satoja orgaanisia kaasumaisia yhdisteitä. Nämä yhdisteet jaetaan yleensä neljään ryhmään niiden kiehumispisteiden mukaan:

  • VVOC = erittäin haihtuvat yhdisteet, kiehumispiste >0…50-100 C, esim. formaldehydi ja pentaani
  • VOC = haihtuvat yhdisteet, kiehumispiste 50-100…240-260 C, esim. styreeni, tolueeni, ksyleeni
  • SVOC = puolihaihtuvat yhdisteet, kiehumispiste 240-260…380-400 C, esim. PAH -yhdisteet = polysykliset aromaattiset hiilivedyt
  • POM = hiukkasiin sitoutuneet yhdisteet, kiehumispiste >380 C, esim. pestisidit eli torjunta-aineet.

Esimerkkejä VOC-emissioista sisäilmassa

VOC-yhdiste Mahdolliset lähteet
α-pineeni, limoneeni aina sisäilmassa, ilmanraikastimet, puhdistusaineet, puu
TIXB (2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol,diisobutyrate) vinyylituotteet
Texanolit (trimethylpentadiol-(1,3)-isobutyrate) lateksimaalit
D5 (decamethylcyclopentasiloxane) henkilökohtaiset hygieniatuotteet, esim. deodorantit
4-PC (4-phenylcyclohexene) voimakas haju jo hyvin pienillä pitoisuuksilla, ärsyttävä. Sivutuotteena styreenin ja 1,3-butadieenin reaktiossa (lateksista), muovimatosta
2-metyylipropaanihapon 1-(1,1-dimetyylietyyli)-2-metyyli-1,3-propaanidiyyliesteri: PVC-muovista
bentseeni lyijytön bensiini, tupakointi, pakokaasut
alifaattiset hiilivedyt joko sisä- tai ulkoilmasta, dieselautojen emissiot
aromaattiset hiilivedyt liikennepäästöt (esim. bentseeni, alkyylibentseenit, tolueeni, etyylibentseeni, trimetyylibentseenit)
amiineja (mm. aniliini, quinoliini, nikotiini, pyridiini), limoneeni tupakansavu
yksinkertaiset aromaattiset yhdisteet (tolueeni, bentseeni) tupakansavu
alifaattiset ja aromaattiset hiilivedyt: lämmitysöljy
klooratut ja alifaattiset hiilivedyt liimat
mono- ja diklooribentseeni: polyuretaani- ja polystyreenivaahto
limoneeni ja pineeni detergentit (= pinta-aktiiviset aineet), kiillotusaineet
p-diklooribentseeni deodorantit yms. hajusteet, koimyrkkypallot
asetoni kosmetiikkatuotteet
alkoholit (etanoli, isopropanoli) puhdistusaineet

VOC-yhdisteet ja terveys

  • VOC-yhdisteet yksi syy sisäilmaongelmiin
  • vaikutukset yleensä palautuvia, häviävät pian altistumisen jälkeen
  • tanskalainen tutkimus 1991:
    • TVOC < 200 μg/m3 ei oireilua
    • TVOC = 200…3000 μg/m3 oireilua voi esiintyä
    • TVOC > 3000 μg/m3 epämiellyttävä olo
    • TVOC > 25000 μg/m3 myrkytysoireita
    • pitkäaikaisvaikutuksista niukasti tietoa

Formaldehydi (H2CO)

Formaldehydi on väritön ja pistävänhajuinen kaasu, joka on silmiä ja hengitysteitä ärsyttävä. Hajun voi aiheuttaa esimerkiksi luokittelematon tai pinnoittamaton lastulevy tai lastulevypintojen kosteusvaurio. Formaldehydipitoisuutta kohottaa myös korkea sisäilman lämpötila. Ulkoilman kosteuden ollessa suurimmillaan syksyllä pitoisuustaso voi olla moninkertainen talvella mitattuun arvoon verrattuna.

Huoneilman formaldehydipitoisuus määritetään esimerkiksi nestekromatografisesti tai kromotrooppihappomenetelmällä.

Keräiminä voidaan käyttää passiivikeräimiä tai ilmaisinputkia. Formaldehydin hajukynnys on 50 μg/m3.

Ammoniakki (NH3)

Sisäilman ammoniakki on indikaattori sisäilman ongelmista. Ne ammoniakkipitoisuudet, joita Suomessa sisäilmassa tavataan, eivät ole sinällään terveysongelma, vaan ammoniakkimittausta käytetään osoittamaan rakennusmateriaaleissa tapahtuvaa hajoamista. Samaan aikaan ammoniakin kanssa rakennusmateriaaleista vapautuu muita yhdisteitä, joiden kautta terveysvaikutukset välittyvät.

Sisäilman ammoniakki kuuluu epäorgaanisiin kaasumaisiin yhdisteisiin. Sisäilman ammoniakkipitoisuus muodostuu suurimmaksi osaksi lattiapäällysteen alla sekä seinä- ja kattotasoitteissa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden seurauksena. Rakenteiden korkea kosteuspitoisuus aiheuttaa mm. proteiinin hydrolyysin käynnistymisen, minkä seurauksena muodostuu ammoniakkia.

Huoneilman ammoniakki- ja amiinipitoisuus määritetään ioniselektiivisellä elektrodilla tai fotometrisesti.

VOC-yhdisteitä

VOC-yhdisteisiin kuuluvat mm. seuraavat orgaaniset yhdisteet:

  • alkaanihiilivedyt (heksaani, dodekaani, undekaani)
  • terpeenit (α-pineeni, β-pineeni, 3-kareeni, limoneeni)
  • aromaattiset hiilivedyt (tolueeni, bentseeni, ksyleenit, styreeni, trimetyylibentseeni)
  • klooratut hiilivedyt (1,4-diklooribentseeni, trikloorietyleeni)
  • alifaattiset aldehydit (heksanaali, nonanaali)
  • alkoholit (etanoli, n-butanoli, propanoli, 2-etyyli-1-heksanoli)
  • esterit ja ketonit (n-butyyliasetaatti, asetoni)
  • muut yhdisteet (esim. pyridiini, siloksaanit)

VOC-yhdisteiden analysointi suoritetaan suoraan luettavilla instrumenteilla tai erotusmenetelmään pohjautuvilla menetelmillä. Suoraan luettavia instrumentteja käytetään mm. ajallisen vaihtelun ja huoneistojen välisten pitoisuuksien osoittamiseen. Suoraan luettavina instrumentteina voidaan käyttää liekki-ionisaatiodetektoria (FID), fotoionisaatiodetektoria (PID) tai fotoakustista sensoria (PAS). Suoraan luettavien instrumenttien käyttö on helppoa, mittalaitteet ovat kannettavia ja mittaukset voidaan suorittaa vuorokauden ympäri tapahtuvalla mittauksella. Haittana on yksilöllisten yhdisteiden tunnistamattomuus, laitteiden erilaiset keräysalueet ja korkea määritysraja, joka saattaa vaihdella 50 – 300 μg/m3 välillä. Tulokset on ilmoitettava keräysmenetelmän mukaan, esimerkiksi TVOCFID.

Mikäli halutaan selvittää myös yksittäisiä yhdisteitä, on suositeltavaa käyttää VOC -yhdisteiden erotusmenetelmään pohjautuvaa menetelmää. Erotusmenetelmään sisältyy ilmanäytteen keräys, varastointi, siirto analyysilaitteeseen, erottelu sekä havainnointi ja tunnistus. Yleisimmäksi keräysmenetelmäksi on muodostunut Tenax TA-adsorbentin käyttö. Se on kattava keino analysoitaessa WHO:n määrittelemän alueen C6-C16 -yhdisteitä (heksaani – heksadekaani). Alueen ulkopuolelle jäävien pienimolekyylisten yhdisteiden tunnistamiseen ja määrittämiseen käytetään Tenax GR -adsorbenttia ja aistinvaraista arviointia. Pienimolekyyliset yhdisteet on usein todettu syyllisiksi sisäilmassa esiintyviin hajuhaittaongelmiin. Yhdisteitä ovat mm. formaldehydi, asetaldehydi, etikkahappo, amiinit, β -glukaani, jotkin aromaattiset hiilivedyt ja monet biosidit.

Kaasumaisten aineiden näytteenottoa on käsitelty Työterveyslaitoksen julkaisemassa kirjassa Työhygienia – Työolot ja niiden parantaminen.

Muovimattojen hajoaminen sisäilmaongelmien aiheuttajana

Alkaalisen kosteuden aiheuttama lattianpäällysteiden hajoaminen on osoittautunut yleiseksi sisäilman laadun heikentäjäksi. Yleensä syynä on päällysteiden asentaminen liian kostealle alustalle ja siksi näitä ongelmia tavataan yleensä uusissa, muutamia vuosia vanhoissa rakennuksissa. Ongelmaan viittaa poikkeava haju. Syy varmennetaan sisäilman haihtuvien orgaanisten yhdisteiden ja lattiamateriaalien päästöjen samankaltaisuuden perusteella. Jos muovin hajoaminen käynnistyy, se jatkuu, vaikka lattia myöhemmin kuivaisikin. Tästä syystä pelkkä lattialaatan kosteuden mittaaminen ei välttämättä paljasta ongelmaa.

 

Lähdekirjallisuus

1. Aurola R, Välikylä T, toim. Asumisterveysopas. Ympäristö- ja terveys-lehti. Pori 2008.

2. Ruotsalainen R, Palonen J, Jokiranta K, Seppänen O. Suomen LVI-yhdistysten Liitto ry, julkaisu 4. Sisäilmaston kuntotutkimus. Suomen LVI-yhdistysten Liitto ry. Helsinki 1997.

3. Seuri M, Muut sisäilman laatua huonontavat tekijät. Julkaistu / Hometta 2 / Luku 16.  www.miame.net

4. Seuri M, Palomäki E. Haasteellinen sisäilma. Riskianalyysi sisäilmaongelmissa. Rakennustieto Oy. Tampere 2000.

5. Sisäilmastoluokitus 2000, Sisäilmayhdistys julkaisu 5. Sisäilmayhdistys ry, Rakennustietosäätiö, Suomen Arkkitehtiliitto SAFA, Suomen toimitila- ja rakennuttajaliitto RAKLI, Suunnittelu- ja konsulttitoimistojen Liitto SKOL. Espoo 2001.

6. Asumisterveysohje, Sosiaali- ja terveysministeriön oppaita 2003:1, Sosiaali- ja terveysministeriö. Oy Edita Ab. Helsinki 2003.  Nettiversio ladattavissa tästä.

7. Tuomainen A. Luentolyhennelmä Rakennusfysiikan tutkijakoulun kurssilla: Sisäilman laatu, ilman epäpuhtaudet ja niiden haitallisuus. Kuopio 1999.

8. Virta J. Terveellinen sisäilmasto. Sisäilmatietoa rakentajille, sisäilmastoselvitysten tekijöille ja kiinteistön omistajille. Työsuojelurahasto. Espoo 2001.

9. Tuomainen A. Muovimattojen hajoaminen sisäilmaongelmien aiheuttajana. Julkaisu / Hometta 2 / Luku 8.  www.miame.net

Muuta kirjallisuutta

Kalliokoski P, Pfäffli P, Riihimäki V, Starck J, Vaaranen V, Helminen P (toimituskunta). Työhygienia – Työolot ja niiden parantaminen. Työterveyslaitos. Helsinki 1992.

 

© Helsingin, Espoon ja Vantaan Terveelliset tilat, Sisäilmayhdistys ry. (2008)