Pienhiukkaset huonontavat sisäilmaa myös kotona

Timo Ronkainen & Markus Hirvonen

Moni on viime vuosina lukenut Australian ja Kalifornian megapaloista sekä Intian Delhin savusumuista. Kaikissa näissä tapauksissa ihmisten terveys on vaarassa pienhiukkasten vuoksi. Delhin tapauksessa vaarallisia pienhiukkasia kulkeutuu keuhkoihin jopa 20 tupakan verran päivässä. Suomessa ei ainakaan vielä ole edellä mainittujen maiden kaltaisia ongelmia.

Ulkoilmassa olevat pienhiukkaset kulkeutuvat myös sisäilmaan. Ulkoilman laatu vaikuttaa siis myös sisäilmaan. Kuten kaikki tiedämme, sisäilma ongelmia löytyy myös Suomesta. Ulkoilmanlaatuun yksittäinen ihminen ei juuri voi vaikuttaa, mutta kotona tapahtuvaan altistumiseen pienhiukkasille voimme itse vaikuttaa omalla toiminnallamme. Tähän artikkeliin on kerätty sisäilmastoon vaikuttavia asioita ja ohjeita, jotka on syytä huomioida kotona.

Sisäilma ja sisäilmasto

Muutama termi on syytä kaikkien ymmärtää niin tietää mistä sisäilma asioista oikeastaan puhutaan, eikä sekoita asioita ja termejä keskenään. Sisäilma on rakenteiden rajaamaa ilmaa eli sisäilma on sitä, mitä me hengitämme rakennusten sisällä. Sisäilmastolla puolestaan tarkoitetaan ihmisen terveyteen ja viihtyvyyteen rakennuksessa vaikuttavia fysikaalisia, kemiallisia ja mikrobiologisia tekijöitä. Perinteinen jaottelu tehdään lämpöolosuhteisiin ja ilman laatuun. Lämpöolosuhteisiin vaikuttavat ilman ja pintojen lämpötilat, ilman liike ja ilman suhteellinen kosteus. Ilman laatuun vaikuttavat kaasumaiset epäpuhtaudet (formaldehydi, VOC:t ym.) ja hiukkasmaiset epäpuhtaudet kuten pölyt ja kuidut ja bioaerosolit

Pienhiukkasten lähteet ovat useimmiten ulkona, mutta niille altistutaan pääosin sisätiloissa, sillä ne kulkeutuvat ilmanvaihdon, tuuletuksen ja ovien avautumisten mukana helposti sisätiloihin, joissa vietämme 90…95 % ajastamme. Pienhiukkasten kulkeutumista sisätiloihin tapahtuu myös vaatteiden, kenkien ja hiusten mukana. Suomessa kengät riisutaan pois kotioloissa, mutta esimerkiksi kouluissa on todettu tutkimusten mukaan PM₁₀ pitoisuuksien jopa kaksinkertaistuvan tiloissa missä oleskellaan ja liikutaan kengät jalassa. Kotona suomalaiset yleensä jättävät kengät, ulkoiluvaatteet yms. eteiseen tai tuulikaappiin ja niiden mukana ei pienhiukkasia siirry oleskelutiloihin. Tilannetta parantaa, jos ko. tilassa on poistoilmaventtiili, joka vie epäpuhtaudet pois ilmanvaihdon kautta. Ulkovaatteita onkin syytä säilyttää niihin varatuissa tiloissa.

Hiukkasista

Hiukkasille ei ole määritelty mitään terveydelle turvallista altistumisen alarajaa. Suomesta löytyy sisäilmaluokituksia ja ohjeita, joiden mukaan sisäilmasto saadaan turvallisesti suunniteltua ja toteutettua. Usein vain ihminen pilaa omalla toiminnallaan (osittain tietämättömyyttään) saavutetun sisäilmaston. Suomen lait eivät mielestämme ”uskalla” ottaa riittävästi kantaa hiukkaspitoisuuksiin, asumisterveysasetuksen 19 § kuitenkin määrittää hiukkasten pitoisuudesta seuraavaa:

Hengitettävien hiukkasten (PM₁₀) pitoisuus sisäilmassa 24 tunnin mittauksen aikana saa olla enintään 50 µg/m³.  Pienhiukkasten (PM_2,5) pitoisuus sisäilmassa 24 tunnin mittauksen aikana saa olla enintään 25 µg/m³. Teollisten mineraalikuitujen toimenpideraja kahden viikon aikana pinnoille laskeutuneessa pölyssä on 0,2 kuitua/cm².

Asumisterveysasetuksen antamia rajoja voidaan pitää toimenpiderajoina, joita ei pidä ylittää. Asumisterveysasetuksen teksti ei yleensä kerro kuluttajille mitään, joten selvitetään asiaa hieman. Kuvassa 1 on esitetty minne eri kokoiset hiukkaset päätyvät ihmisen elimistössä (µm on millimetrin tuhannesosa). Tämä kuva yhdessä asumisterveysasetuksen kanssa selventää jo hieman meidän käsitystämme siitä, mikä hiukkasissa on vaarallista.  Hiukkasten kokoluokkia voi verrata hiuksen paksuuteen, joka on 0,06–0,08 millimetriä eli 60-80 µm. ”Pieni” hiukkanen on siis vaarallisempi ihmisen terveydelle kuin ”iso” hiukkanen.

Hyvä ilmanvaihto vaatii säännöllistä ylläpitoa

Ilman suodatuksesta julkaistiin uusi standardi 16890, jota on Suomessa noudatettu ilmanvaihdon suodatuksen suunnittelussa 1.8.2018 alkaen. Uuden standardin tärkein tavoite on lisätä tietoisuutta huonolaatuisen sisäilman terveyttä heikentävistä vaikutuksista. Standardissa opastetaan suunnittelijoita erikokoisten hiukkasten suodattimisesta. Vaikka suunnittelija haluaisikin suodattaa kaikki pienhiukkaset sisäilmasta pois, usein energiatehokkuus käytännössä estää sen tekemästä. Tiukka suodatus nostaa puhaltimien energiantarvetta ja määrätyt energiatehokkuuden raja-arvot eivät välttämättä toteudu, jolloin suunnitelmaa ei voida lakien mukaan toteuttaa. Suunnittelijoiden suodatusratkaisuja voidaan kuitenkin pitää riittävinä Suomen olosuhteisiin. Usein kuitenkin suodattimien puhdistus ja vaihto laiminlyödään tai unohdetaan kokonaan. Jos kotona on ilmanvaihtokoneita tai korvausilmaventtiilejä, joissa on suodatusta, niin niitä on syytä puhdistaa ja vaihtaa riittävän usein.  Myös laitteen näkyvissä olevat pinnat on syytä puhdistaa 3-4 kertaa vuodessa. Yleissääntönä ilmanvaihtokoneissa voidaan pitää sitä, että hienosuodatin tulee vaihtaa vähintään kerran vuodessa ja karkea suodatin tulisi puhdistaa 3-4 kertaa vuodessa ja vaihtaa tarvittaessa, kuitenkin vähintään kerran vuodessa. Valmistajien ohjeita on syytä noudattaa. Korvausilmaventtileissä voi olla myös suodattimia ja ne tulisi puhdistaa 3-4 kertaa vuodessa ja vaihtaa tarvittaessa uusiin. Ilmanvaihtokanavat ja -kone puhaltimineen tulisi puhdistaa 5-8 vuoden välein. Suomessa laki ei edellytä laitteistojen, suodattimien, kanavistojen yms. puhdistamista asuinrakennuksissa. Laissa todetaan vain, että käytössä olevat järjestelmät eivät saa aiheuttaa käyttäjilleen terveyshaittaa. Ilmanvaihdon päätelaitteet eli venttiilit likaantuvat helposti varsinkin poistoilmapuolella ja niitä on myös syytä puhdistaa. Päätelaitteita puhdistaessa on tärkeää, ettei muuta venttiilin säätöarvoja puhdistuksen yhteydessä. Säätöarvojen muuttuessa rakennuksen painesuhteet voivat muuttua ja aiheutamme itsellemme sisäilmaongelmia. Suurinta osaa ilmanvaihdon päätelaitteista eli venttiileistä säädetään pyörittämällä keskellä venttiiliä olevaa ns. ”lautasta”. Tämä liikkuva lautanen pyörähtää helposti sitä puhdistettaessa ja venttiilin säätöarvot muuttuvat.

Kuiva sisäilma voi olla ongelma talvella

Ilman kuivuus on talviaikana ongelma. Puupohjaiset sisustus- ja rakennusmateriaalit kuivuvat ja haristuvat. Myös ihminen reagoi helposti kuivuuteen. Sisäilman kuivuus voi aiheuttaa ihon, silmien ja hengitysteiden ärsytysoireita. Mikäli ilman suhteellinen kosteus on alle 20 % (lämpötiloissa 19-22 °C), kuten Suomessa talvella usein on, ja muut mahdolliset ärsytysoireiden syyt on poistettu, kannattaa harkita ilman kostuttamista. Suhteellisen kosteuden tavoitetasoksi asetetaan 30-40 % kuitenkin niin, ettei kosteutta pääse tiivistymään rakenteisiin. Yleensä tiivistymisen huomaa huonetilan kylmimmältä pinnalta ja lähes aina se on ikkuna. Eri valmistajien ilmankostuttimia voidaan pitää turvallisina ja terveellisinä, kunhan ne huolletaan ja hoidetaan valmistajien ohjeiden mukaisesti. Sisäilmaa voi kostuttaa myös erilaisilla kotikonsteilla kuten pyykkäämällä ja kuivattamalla pyykit sisällä tai vain kastelemalla pyyhe ja laittamalla sen esim. patterin päälle. Sähkölämmitteisten pattereiden päällä ei kuivatusta saa tehdä tulipaloriskin vuoksi. Alentamalla huoneiston lämpötilaa parin asteen verran, voidaan lievittää kuivan ilman aiheuttamaa ärsytystä. Monet muutkin kodin arkiaskareet lisäävät kosteuden määrää asunnoissa. Ilmanvaihto tuo ulkoa kosteutta (jota talvella on ulkoilmassa vähän) ja poistaa sisäilmaan kertynyttä kosteutta. Ilmanvaihtoa ei saa missään tapauksessa sammuttaa tai pienentää liiallisen kuivuuden vuoksi.

Puun poltto altistaa pienhiukkasille

Puuta poltettaessa pienhiukkasille altistumisen todennäköisyys on korkea ja altistuminen kohonneille, terveydelle haitallisten epäpuhtauksien pitoisuuksille voi kestää useita tunteja, ennen kuin ilmanvaihto palauttaa sisäilman laadun ennen puunpolttoa olleelle tasolle. Puun polttaminen tuottaa siis päästöjä ilmaan. Puuta poltettaessa muodostuu aina savua, joka sisältää vaihtelevan määrän pienhiukkasia, häkää, hiilivetyjä ja muita terveydelle haitallisia yhdisteitä. Puun polttaminen voi huonontaa lähiympäristön hengitysilman laatua. Ongelma on pahimmillaan kylminä ja tyyninä pakkaspäivinä. Tällöin päästöt jäävät säätilan vuoksi leijumaan matalalle, ja ne voivat tunkeutua myös sisälle. Myös oikeat poltto- ja sytytystavat vähentävät päästöjä. Myös runsas kynttilänpoltto saattaa nostaa pienhiukkasten määrän jopa yli tunnin ajaksi vähintään vilkkaan liikenneympäristön pitoisuuksien tasolle, tai jos kynttilä sammutetaan puhaltamalla tai jos se savuttaa huonon laadun tai ilmavirtauksen seurauksena.

Ruukkukasvit ovat osoittaneet kykynsä poistaa ilmassa olevat haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) pienissä, suljetuissa kammioissa monien tuntien tai päivien tieteellisissä testeissä. Käytännössä tämä ei kuitenkaan toimi, vaan kyseessä on yleinen harhakäsitys. Kasveja tarvittaisiin (kasvista riippuen) useita kappaleita lattia m² kohden, että puhdistusvaikutusta saataisiin aikaan normaaleissa asuintiloissa. Kasvit epäilemättä parantavat kodin viihtyisyyttä, mutta niillä ei siis ole todettu sisäilmaa parantavaa vaikutusta. Joissakin tapauksissa kasvit heikentävät sisäilmaa, koska ne keräävät esimerkiksi lehtien pinnoille pölyä sekä multa ja ruukut voivat homehtua. Multa sisältää aina jonkinlaisia epäpuhtauksia, jotka voivat vaikuttaa sisäilman laatuun. Allergikoilla on lisäksi riski saada oireita voimakkaiden tuoksujen tai siitepölyjen vuoksi.

Puun pienpoltto aiheuttaa 40% Suomen pienhiukkaspäästöistä

Puun pienpoltto on Suomessa perinteisesti suuressa suosiossa ja halkojen tekeminen lähentelee kansallisurheilua. Puun pienpoltto koetaan edulliseksi lämmitysmuodoksi sen suuresta työmäärästä ja panosluonteisen kekopolton huonosta hyötysuhteesta huolimatta. Puun pienpolton aiheuttamat ongelmat ovat erikoinen ilmiö sillä 60-luvulta lähtien puun käyttö on vähentynyt ja ilmanlaatu taajamissa parantunut. Alimmalta tasoltaan puun käyttö on kasvanut lähes 50 prosenttia ja sen merkitys ilmansaasteiden lähteenä on lisääntynyt samassa suhteessa. Samaan aikaan teollisuuden ja energiantuotannon sekä liikenteen pakokaasupäästöt ovat vähentyneet voimakkaasti. Nykyisellään puun pienpoltto aiheuttaa 40% Suomen kaikista pienhiukkaspäästöistä (PM_2,5), 55 % mustan hiilen (BC) päästöistä, yli 80 % soluille myrkyllisten ja syöpävaarallisten PAH yhdisteiden päästöistä, 30 # haisevien ja limakalvoja ärsyttävien haihtuvien orgaanisten hiilivetyjen (VOC) päästöistä sekä 25 % hiilimonoksidin (CO) päästöistä. THL:n terveysriskinarvion mukaan noin 250 suomalaista kuolee vuosittain ennenaikaisesti sairauksiin, joita aiheuttavat pienhiukkaset, jotka syntyvät pientalojen tulisijoista. (THL)

Haja-asutusalueilla puut saadaan yleensä oman tilan metsänharvennuksen sivutuotteena ja niiden käyttö energiantuotannossa onkin perusteltua. Lisäksi polttotekniikasta riippuvien pienhiukkaspäästöjen merkitys ja vaikutus ei ole kovin suuri naapurien ollessa yleensä kohtuullisen kaukana. Taajamissa puun pienpoltoon liittyy sitä vastoin merkittäviä haasteita ja ympäristöterveysriskejä mitä edellä jo kuvattiinkin. Puun pienpolton vaikutukset sisäilmaan ovat moninaisia. Vaikutukset ulottuvat puun varastoinnista palamisen ilmantarpeen luomien paine-erojen kautta pienhiukkasille altistumiseen.

Käsittele ja polta puuta oikein

Polttopuun laatuun tulee kiinnittää erityistä huomiota ja käytännössä hyvälaatuisen polttopuun tuotanto vaatii keinokuivausta ja sen jälkeen ilmavaa säilytystä sateelta suojattuna. Polttopuurangoissa ja pilkkeissä esiintyy kohtalaisesti tai runsaasti Thrichoderma- ja Pencillium -sientä ja alkutalven aikaan myös jonkin verran Aureobasidiumia joka on tyypillinen kosteusvauriosieni. Edellä mainituista mikrobeista Thrichoderma on mykotoksiinien, eli hermomyrkkyjen, tuottaja ja sille altistuminen aiheuttaa usein silmien, kurkun ja nenän ärsytysoireita sekä yleisoireita. Tämä on otettava huomioon niin polttopuiden valmistuksen yhteydessä kuin niiden käsittelyssä sisätiloissakin. Mikrobien määrän arviointi silmämääräisesti on mahdotonta eli polttopuun käsittelyssä tulee koko tuotantoketjun toimia oikein, jotta terveysriskit voidaan minimoida.

Polttopuut tulisi tuoda sisään noin 1-2 vrk ennen käyttöä, jolloin puut ehtivät hyvin lämmetä huonelämpötilaan. Suurien puumäärien säilyttäminen sisätiloissa lisää altistusta puun mikrobeille ja voi vaarantaa sisäilmaston laadun. Sisutuslehdissä usein näkyvät sommitellut isohkot polttopuukasat tulisijan edessä ja ympärillä lähettävät vääränlaisen viestin.

Puun poltto panosluonteisesti kekopolttotekniikalla on päästöjen hallinnan kannalta erityisen haastavaa. Tätä polttotekniikkaa edustaa käytännössä kaikki kiukaat, takat ja muut tulisijat, jotka on sijoitettu huonetiloihin. Puuta voidaan polttaa myös hyvällä hyötysuhteella ja erittäin vähäisin päästöin automatisoiduilla alapalo- tai käänteispalokattiloilla ja edelleen pellettinä tai hakkeena eri kokoluokissa. Palamisen hallinta panosluonteisessa kekopoltossa on erittäin haastavaa sillä palamisen eri vaiheet vaativat erilaisen ilmamäärän eri kohtiin paloprosessia syötettynä. Toimivan palamisilma-automaation toteuttaminen panospolttoon perustuvissa laitteissa on liki mahdoton tehtävä ja jokainen puulämmittäjä säätääkin primääri- ja sekundääri-ilmansyöttöä perustuen lähinnä mututuntumaan ja verenperintönä opittuihin menetelmiin. Oman mausteensa tulisijan käsisäätöön tuo useissa tapauksissa muuttuva polttoaineen laatu.

Tulisijan käyttö on kompleksinen kokonaisuus

Palamisprosessit vaativat aina palamisilmaa. Teoreettinen palamisilman tarve, kun poltetaan 1kg puuperäistä polttoainetta on karkeasti noin 3,7 m³ palamisilmaa. Palaminen tapahtuu aina yli-ilmalla ja riippuen peltien säätöasennoista. Tulisijojen ilmakertoimien skaala on laaja 2 – 30 jolloin palamisilman tarve poltettaessa kilo puuta olisi 8 – 110 m³. Suurimmat ilmakertoimet on avotakoilla ja alhaisemmat suuluukulla varustetuissa tulisijoissa. Suuluukulliset tulisijat toimivat noin 2-3 yli-ilmakertoimella eli poltettaessa kilo puuta käytetään noin 8 – 12 m³ palamisilmaa. Tämä tarkoittaa siis, että jos tulisijassa poltetaan 5 kg puuta tunnissa on palamisilman tarve ilmakertoimella kolme 60 m³/h, eli 17 l/s. Tyypillisen pienen pientalon tulo- ja poistoilmavirrat voisivat olla luokkaa 40 l/s normaalikäytössä, joten tulisijan käyttö on erittäin poikkeuksellinen tapahtuma ilmanvaihdolle. Ilman poistoilman kompensaatiota rakennuksesta tulee vahvasti alipaineinen ja tämä korvausilma imetään silloin rakenteen läpi.

Merkittävä osa koetuista sisäilmaongelmista aiheutuu juuri rakenteista sisäilmaan kulkeutuvista epäpuhtauksista ja tulisija toimii todellisena turboimurina, mikäli korvausilmaa ei riittävissä määrin voida syöttää. Toisaalta alipaineinen ympäristö saa aikaan sen, että tulisija voi tuprauttaa palamistuotteet sisäilmaan mitä voitaneen pitää sisäilman kannalta huonoimpana ratkaisuna. IV-koneissa on takkatoiminto ja edistyneempiin koneisiin voi ohjelmoida myös omia profiileja. Käytännössä takkatoiminto hidastaa poistoilmapuhaltimen nopeutta, jolloin tulisijan ja poistoilmapuhaltimen aikaan saama alipaine ei kasva liian suureksi. On myös mahdollista, että tuloilmaa lisätään, jolloin rakennuksen kokonaisilmanvaihto tehostuu tilapäisesti. Ilmansyöttö voidaan toteuttaa myös erillisellä palamisilmakanavistolla lattian alta. Tällöin tulisija ikään kuin toimii irrallisena yksikkönä ilmanvaihdosta eikä IV-koneen kompensaatiota tarvitse välttämättä toteuttaa. Rakentamisnormit ovat vasta vuodesta 2018 eteenpäin vaatineet korvausilmakompensaation tulisijoille ja muille kohdepoistoille. Tulisijan käyttö altistaa käyttäjänsä monenlaisille sisäilmastoriskeille, joista osa on itsestään selviä ja osa johdannaisvaikutuksia. Kokonaisuutena tulisijan optimaalinen käyttö on erittäin kompleksinen kokonaisuus vaikka emme tässä ole edes tarkastelleet hiukkaspäästöjen muodostumista ja niiden vaikutusta palamistapahtuman jälkeen!

Tulisijojen panosluonteisen kekopolton ongelmallisuutta on sivuttu tämän artikkelin aiemmissa kappaleissa. Hyvän palamisen peruspilarit muodostuvat 3T -säännön ympärille. Turbulence, Time, Temperature. Eli vapaasti suomennettuna riittävä palamisilman ja polttoaineen sekoittuminen oikeassa paikassa ja oikeaan aikaan, riittävä reaktioaika riittävän lämpimässä olosuhteessa, jotta palavat yhdisteet voivat reagoida palamisilman hapen kanssa sekä riittävän korkea lämpötila että palaminen ylipäänsä pysyy tehokkaana käynnissä. Puun näkyvän liekin vaiheen palamisessa palaa puusta haihtuvat lukuisat hiilivedyt. Mikäli näitä hiilivetyjä ei saateta riittävän korkeaan lämpötilaan jää osa niistä palamatta ja ne muodostavat pyrolyysivaiheessa erilaisia tervamaisia yhdisteitä. Nämä epätäydellisen palamisen tuotteet ovat erittäin haitallisia terveydelle. PAH-yhdisteet hajoavat auringonvalon vaikutuksesta ulkoilmassa mutta ne voivat myös reagoida ilmassa muiden ilmansaasteiden kanssa. Tyypillinen tällainen reaktio on PAH-yhdisteiden ja typenoksidien reaktio, jossa syntyy nitro-PAH-yhdisteitä, jotka ovat erittäin karsinogeenisiä.

Polttopuun kosteus on merkittävin tekijä palotapahtuman lämpötilan laskuun sillä veden höyrystämisen vaatima faasimuutosenergia kuluttaa palamisessa vapautuvaa lämpöenergiaa ja edistää sitä kautta epätäydellistä palamista. Hiukkaspäästöjen ja PAH-yhdisteiden muodostumisen näkökulmasta kuivan polttopuun käyttäminen on ensiarvoisen tärkeää eikä esimerkiksi roskia saisi missään tapauksessa polttaa tulipesässä.

Kuiva puu ja toimiva tulisija vähentävät päästöjä

Polttoperäiset pienhiukkaset voivat huonontaa merkittävästi sisäilman laatua. Oman ja lähinaapuruston puulämmityksen savut kulkeutuvat talvikaudella ulkoa sisäilmaan talon rakenteissa olevien aukkojen ja ilmanvaihdon kautta tai suoraan omasta tulisijasta. Erityisesti puun epätäydellinen palaminen aiheuttaa suuria päästöjä. Yksi vaikuttavammista sisäilmastonkin laatuun vaikuttavista toimista on hankkia keinokuivattua polttopuuta tai muutoin varmistua polttopuun laadusta. Optimaalisin ratkaisu on korvata vanhat tulisijat uudemmilla ja mikäli kyseessä on lämmityskattila kannattaa se olla ala- tai käänteispalotekniikkaan perustuva. Laadukas polttoaine on perusedellytys uusissa ja vanhoissa ratkaisuissa. Yksi erittäin helppo ja tehokas keino on hankkia lämminilmakehittimeksi pellettitakka, joka toimii korkealla hyötysuhteella ja tuottaa vain vähän hiukkaspäästöjä.

Puuta poltetaan lähinnä iltaisin ja viikonloppuisin, jolloin suuri osa perheenjäsenistä on kodin sisätiloissa. Tällöin toistuvan altistumisen todennäköisyys on korkea ja altistuminen kohonneille, terveydelle haitallisten epäpuhtauksien pitoisuuksille voi kestää useita tunteja. Kuten aiemmin jo mainittiin, kestää useita tunteja ennen kuin ilmanvaihto palauttaa sisäilman laadun ennen puunpolttoa olleelle tasolle.

Ihminen voi omalla toiminnallaan vaikuttaa merkittävästikin hengittämänsä sisäilman laatuun. Tässä artikkelissa oli vain muutama esimerkki sisäilmaan vaikuttavista tekijöistä.

 

Teksti:
Timo Ronkainen, lehtori & Markus Hirvonen, projektiasiantuntija
Karelia-ammattikorkeakoulu