Ilmanlaadun optimointi: Syväsukellus ilmanpuhdistukseen ja sen terveysvaikutuksiin

Ilmanlaatu on kriittinen osa jokapäiväistä elämäämme – se vaikuttaa suoraan terveyteen ja hyvinvointiin. Tämä artikkeli keskittyy ilmanpuhdistusjärjestelmiin ja paljastaa niiden keskeisen roolin sisäilman parantamisessa. Tarkastelemalla viimeisimmät ilmansuodatustekniikan edistysaskeleet ja niiden tarjoamat terveyshyödyt. Samalla saadaan selkeä näkemys siitä, kuinka nämä järjestelmät edistävät puhtaampia ja terveellisempiä asuin- ja työtiloja. Puhdistetun ilman ja paremman terveyden välisen yhteyden ymmärtäminen on elintärkeää turvallisemman ja mukavamman ympäristön luomiseksi kotiin tai töihin.

Johdanto

Ilmanlaatu määritellään ympäristön ilman tilaksi, jolla on keskeinen rooli hyvinvoinnille ja ympäristön tasapainolle.

Ihmisen hengityselimet ovat monimutkainen biologinen kaasunvaihtomekanismi ensisijaisesti hapen ottamiseen ja hiilidioksidin poistamiseen. Lepotilassa aikuinen hengittää sisään ja ulos noin 7-8 litraa ilmaa minuutissa, mikä vastaa 10000 - 12000 litraa päivässä.(1) Tämä jo itsessään korostaa puhtaan ilman tarvetta optimaalisen fysiologisen toiminnan kannalta. Hengitetyn ilman laatu vaikuttaa suoraan hengitystehoon ja yleiseen terveyteen. Lue lisää hengityselimistöstä Biohakkerin käsikirjan Liikunta-osiosta.

Maailmanlaajuisesti ilmanlaatu vaihtelee merkittävästi; siihen vaikuttavat muun muassa luonnonilmiöt ja ihmisen toiminta. Teollisuuspäästöt, ajoneuvojen pakokaasut ja maataloustoiminta ovat hallitsevia ihmisen aiheuttamia ilmansaasteiden lähteitä.(2) Maaseutualueilla ilmanlaatu on usein urbaanialueita parempi, joskaan nekään eivät ole immuuneja saasteille, kuten otsonille ja pienhiukkasille. Tämä vaihtelu korostaa eri alueiden erilaisia ilmanlaadun hallintaan liittyviä haasteita.

Maailman terveysjärjestö WHO:n mukaan Suomessa on maailman puhtain ilma (kaupungeista Tampereella on puhtain ilma). Ilmassa olevien hiukkasten määrä on Suomessa keskimäärin kuusi mikrogrammaa kuutiometrissä, mikä on alhaisin taso. Suomen laajat metsät ovat tärkeässä roolissa, samoin lukemattomat järvet. Metsät kattavat yli 75 % Suomen maa-alasta.(3-4)

Ilmanlaatu ja sen terveysvaikutukset

Puhtaan ilman hengittäminen on optimaalisen terveyden ja hyvinvoinnin perusedellytys. Ilman epäpuhtauksien puuttumisella on merkittävä rooli terveysongelmien, erityisesti hengityselimiin liittyvien ongelmien, ehkäisemisessä ja lieventämisessä.(5) Maailman terveysjärjestön (WHO) mukaan puhtaan ilman saanti on terveellisen ympäristön perusedellytys: se vaikuttaa suoraan yleiseen hyvinvointiin.(6)

Lähde: Activesustainability.com (2019)

Ulkoilman saasteet ja saastuttaminen

Ilmansaasteet vaikuttavat ensisijaisesti hengityselimiin ja johtavat erilaisiin sairauksiin erityisesti silloin, kun hiukkaset ovat kooltaan alle 2,5 mikrometriä (PM2.5) – näitä esiintyy esimerkiksi savusumussa (engl. smog). Kyseiset hiukkaset kulkeutuvat keuhkoihin ja aiheuttavat tulehduksia, jotka pahentavat astman, kroonisen keuhkoputkentulehduksen ja keuhkolaajentuman kaltaisia sairauksia.(7-8)

Pitkäaikainen altistuminen joillekin ilman epäpuhtauksille, kuten bentseenille ja polysyklisille aromaattisille hiilivedyille, on yhdistetty myös korkeampaan keuhkosyövän esiintyvyyteen. Epidemiologinen näyttö ulkoilman epäpuhtauksien ja muiden syöpätyyppien, kuten rintasyövän riskistä on vähäisempää.(9)

Puhdas ilma pienentää merkittävästi kroonisten hengityselinsairauksien riskiä. Pitkäaikainen altistuminen puhtaammalle ilmalle vähentää merkittävästi kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden (COPD) ja keuhkoputkentulehduksen esiintyvyyttä.(10-11) Haitallisten hiukkasten ja kemikaalien puuttuminen ilmasta antaa keuhkoille mahdollisuuden toimia ilman rasitusta, joka aiheutuu epäpuhtauksien suodattamisesta. Tämä vastaavasti vähentää tulehduksia ja hengitysteiden kudosten kulumista.

Lukuisissa tutkimuksissa ilmanlaadun paraneminen on yhdistetty astman ja allergioiden vähenemiseen.(12-13) Puhtaasta ilmasta puuttuvat allergeenit, kuten siitepöly, homeen itiöt ja epäpuhtaudet, jotka laukaisevat astmakohtauksia ja allergisia reaktioita. Tämä vähentää näiden sairauksien esiintymistiheyttä ja vakavuutta.(14)

Puhtaalla ilmalla on laajoja pitkän aikavälin terveyshyötyjä, kuten sydänsairauksien, keuhkosyövän ja aivohalvauksen riskin väheneminen. Eri puolilla maailmaa tehtyjen kattavien tutkimusten perusteella ilmanlaadun paraneminen pidentää elinajanodotetta, koska elimistön elintärkeisiin järjestelmiin kohdistuva tautitaakka vähenee.(15) Kaikkien ilman epäpuhtauksien aiheuttaman kuolleisuuden arvioidaan lisääntyvän maailmanlaajuisesti 8,8 (7,11-10,41) miljoonalla tapauksella vuodessa. Odotettavissa oleva elinajanodote (LLE) vastaavasti laskee 2,9 (2,3-3,5) vuodella, mikä on ehkäpä hieman yllättäenkin jopa enemmän kuin tupakoinnin aiheuttama elinvuosien lasku.(16)

Puhtaan ilman hengittämisen psykologiset hyödyt jätetään yleensä huomiotta. Ympäristöpsykologiset tutkimustulokset kuitenkin osoittavat, että puhdas ilma voi vähentää stressitasoja, lievittää ahdistusta ja vähentää masennusoireita. Paremman ilmanlaadun alueilla asuvien ihmisten hyvinvointia arvioitiin paremmaksi mielenterveyden osalta ja heidän tyytyväisyys elämään oli korkeampi.(17-18)

Tutkimukset ovat myös osoittaneet suoran yhteyden ilmanlaadun ja kognitiivisten kykyjen välillä. Altistuminen korkeammalle ilmanlaadulle parantaa kognitiivisia toimintoja, parantaa muistin säilymistä ja lisää keskittymiskykyä. Erilaiset epäpuhtaudet voivat heikentää aivotoimintaa, kun taas puhtaampi ilma voi parantaa kognitiivisia tuloksia.(19) Epidemiologisten tutkimusten perusteella ilmansaasteille altistuminen on yhteydessä myös dementiaan.(20)

Sisäilman saasteet

Sisäilman saastuminen on yhtä suuri ongelma kuin ulkoilman saastuminen. Maailmanlaajuisesti yli neljä miljoonaa kuolemantapausta johtuu sisäilman saastumisesta. Monet tekijät vaikuttavat yksilön altistumiseen kotitalouksien ilman epäpuhtauksille. Näihin kuuluvat kotitalouden elementit, kiinteiden polttoaineiden poltto, ruoanlaittokäytännöt, kotitalouden tuholaisten erittämät allergeenit, kosteus ja sisäilman homeet.(21-22) Sisäilman korkeaan saastumisasteeseen vaikuttavat kotitalouden ominaispiirteet, asukkaiden toimet sekä tupakointi, kaasulaitteet ja kotitaloustuotteet, jotka heikentävät ilman vaihtuvuutta.(23)

Homeiden myrkyllisyys näyttää olevan kasvava kysymys ja ongelma monissa kotitalouksissa, sosiaalisissa kodeissa (kuten vanhainkodit) ja julkisissa rakenteissa (kuten koulut).(24-26) Homeille altistuminen voi aiheuttaa ihmiselle erilaisia sairauksia, kuten astmaa, allergista nuhaa ja yliherkkyydestä aiheutuvia keuhkotulehduksia tarkasti määriteltyjen fysiologisten mekanismien kautta.(27)

Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC-yhdisteet) ovat hiilipohjaisia kemikaaleja, jotka haihtuvat nopeasti huoneenlämmössä. Niitä esiintyy yleisesti jokapäiväisissä tuotteissa, kuten maaleissa, puhdistusaineissa ja polttoaineissa sekä puussa ja puupohjaisissa levyissä.(28-29)

VOC-yhdisteet kulkeutuvat elimistöön hengityksen, ihokosketuksen tai nielemisen kautta aiheuttaen soluvaurioita ja fysiologisia häiriöitä. VOC-yhdisteet aiheuttavat terveysriskejä, jotka vaihtelevat altistumisen tyypin ja tason mukaan. Lyhytaikaisia vaikutuksia ovat silmien, nenän ja kurkun ärsytys, päänsärky ja huimaus.(30) Pitkäaikainen altistuminen voi johtaa vakavampiin ongelmiin, kuten syöpään, maksa- ja munuaisvaurioihin ja keskushermoston häiriöihin.(31-32) VOC-altistuminen voi myös edistää autoimmuunisairauksien puhkeamista ja etenemistä edistämällä kroonista tulehdusta ja immuunipuolustuksen hajoamista.(33)

Taulukko: Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden lähteet

• VOC-yhdisteiden pitoisuudet ovat korkeammat sisäilmassa (10-100 μg/m3 ) kuin ulkoilmassa
• Syöpää aiheuttavien vaikutusten lisäksi VOC-yhdisteet ovat voimakkaita keskushermostomyrkkyjä
• VOC-yhdisteet metaboloituvat nopeasti ja tuottavat useita myrkyllisiä metaboliitteja, jotka erittyvät virtsaan
• Virtsasta voidaan mitata jopa 38 VOC-metaboliittia satojen tai tuhansien ng/ml:n pitoisuuksina.
• Virtsan VOC-metaboliitit ovat arvokkaita biomarkkereita, joiden avulla voidaan yhdistää näiden kemikaalien terveysvaikutukset

Lähde: Li, A. & Pal, V.  & Kannan, K. (2021). A review of environmental occurrence, toxicity, biotransformation and biomonitoring of volatile organic compounds. Environmental Chemistry and Ecotoxicology 3: 91–116.

Haihtuvat orgaaniset yhdisteet on myös yhdistetty mahdollisesti astman ja allergioiden riskin lisääntymiseen.(34) Työpaikat, joissa on korkeita VOC-pitoisuuksia, kuten automaalaamot, kemialliset pesulat, ravintolat ja kopiokeskukset, aiheuttavat merkittäviä terveysriskejä – syöpäriskit ovat jopa 310-kertaisia hyväksyttäviin raja-arvoihin verrattuna.(35) Haihtuvista orgaanisista yhdisteistä trikloorieteeni ja vinyylikloridi ovat myrkyllisimpiä ja karsinogeenisimpia yhdisteitä.(36)

Vähän VOC-yhdisteitä sisältävien tuotteiden käyttö ja ilmanvaihdon parantaminen on ratkaisevan tärkeää altistumisen minimoimiseksi ja haitallisilta terveysvaikutuksilta suojautumiseksi.

Ilman suodatus- ja puhdistustekniikat

Sisäilman kemikaalien tehokas poistaminen on ratkaisevan tärkeää ihmisten terveyden kannalta. Uusien ilmansuodatustekniikoiden kehittäminen on tuonut mukanaan useita tapoja vähentää ilmansaasteita. HEPA-suodattimet pidättävät hyvin tehokkaasti ilmassa olevia epäpuhtauksia. Aktiivihiilisuodattimilla on suuri kyky absorboida kaasuja ja hajuja, kun taas UV-valo neutralisoi tehokkaasti mikrobiperäisiä epäpuhtauksia. Ionisaattorit perustuvat epäpuhtauksien houkuttelemiseen ja neutralointiin sähköisesti varattujen ionien avulla. Näillä tekniikoilla on kullakin ainutlaatuiset mekanisminsa, jotka parantavat huomattavasti sisäilman laatua.(37-39)

Lue tarkemmat kuvaukset eri ilmanpuhdistus- ja suodatustekniikoista alta:

Kuva: Taiteellinen näkemys tulevaisuuden ilmanpuhdistimesta.

Korkean hyötysuhteen hiukkassuodattimet (HEPA)

HEPA-suodattimet toimivat sieppaus-, imeytymis- ja diffuusiomekanismien avulla. Ne on suunniteltu pidättämään jopa 0,3 mikrometrin kokoisia hiukkasia 99,97 prosentin tehokkuudella.(40) Suodattimen kuidut on järjestetty monimutkaiseksi verkoksi, joka pidättää ja pitää hiukkaset kiinni fysikaalisten prosessien avulla, kun ilma virtaa suodattimen läpi.(41) HEPA-suodattimia käytetään laajalti kotitalouksien ilmanpuhdistimissa. Ne vangitsevat erittäin tehokkaasti ilmassa olevia hiukkasia, kuten pölyä, siitepölyä ja lemmikkieläinten hilseilyä – siksi HEPA-suodattimia suositellaan usein allergikoille ja astmaatikoille.

Aktiivihiilisuodattimet (ACF)

Näissä käytetään käsitelty hiilen muotoa, jossa on pienitilavuuksisia huokosia, jotka lisäävät adsorptiolle tai kemiallisille reaktioille tarkoitettua pinta-alaa. Aktiivihiilisuodattimet ovat erityisen tehokkaita poistamaan haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (VOC-yhdisteitä), hajuja ja kaasuja ilmasta adsorption avulla, jolloin epäpuhtaudet tarttuvat hiilihiukkasten pintaan. Ne ovat näin ollen tehokkaita vähentämään kodin hajuja, savua ja kemikaalihöyryjä.(42-43)

Tutustu tarkemmin Daikinin ilmanpuhdistimeen tästä.

Yhteenveto