Improved methods for assessing and reducing the health effects of poor indoor air

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Doctoral thesis (article-based) | Defence date: 2020-10-09
Date
2020
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
117 + app. 105
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 134/2020
Abstract
In Finland, problems with indoor air quality (IAQ) are common in both residential and public buildings. The adverse health effects, especially respiratory symptoms due the moisture and mold damage have been well known for a long time. However, it is still unclear which mechanisms results in adverse health effects. Studies regarding IAQ in school buildings have typically carried out specific investigations, such as microbial measurements, and few have collected broad, simultaneous data of perceived and measured IAQ. This thesis aims to improve and develop the available methods for assessing the health-related exposures to and reported IAQ in moisture damaged residential and school buildings with and without IAQ problems and complaints. Research data are from the following four projects: HOTES (I publication of the thesis), Indoor Air Police, EURA, and TOXICPM (II-IV publications of the thesis). In HOTES, exposure assessments of fungi and bacteria (incl. actinomycetes) on health effects (reported and measured: peak expiratory flow, PEF and fractional exhaled nitric oxide, FeNO) were conducted in 41 severely moisture damaged homes. In Indoor Air Police, the exposure and health effects among the occupants of school buildings with (24 classrooms) and without (12 classrooms) IAQ problems were characterized based on a new method to collect real-time information of perceived IAQ using a developed online questionnaire. In third publication, the efficiency of improved ventilation to reduce exposure and reported perceived IAQ was tested. The fourth publication involved conducting a comprehensive characterization of IAQ in school buildings with and without reported IAQ complaints and detecting measurable differences between these buildings. This thesis showed that increased microbial growth in building structures is associated with poorer perceived health and increases in respiratory tract and general symptoms, especially among adults. The developed online questionnaire enables collecting real-time data on a large scale in schools and can be a useful extra tool as a first step in screening IAQ problems. Even relatively small changes in the airflow and pressure differences can have an effect on the measurable and perceivable parameters of IAQ. The concentration of airborne culturable fungi and the occurrence of fungal species in dust demonstrated most clearly the differences between the problem and the reference schools, especially of Trichoderma. This thesis provides novel results on tools to assess and improve IAQ, including a new questionnaire, determination of microbial growth from building materials, and use of indoor positive pressure.

Erilaiset sisäilmaongelmat ovat yleisiä suomalaisessa rakennuskannassa, niin julkisissa kuin yksityisissäkin rakennuksissa. Kosteus- ja homevaurioiden haitalliset terveysvaikutukset, etenkin hengitystieoireet, ovat olleet jo pitkään tiedossa. Edelleen on kuitenkin epäselvää, mitkä tekijät ovat haitallisten vaikutusten takana. Koulurakennusten sisäilman laatua koskevat tutkimukset ovat tyypillisesti keskittyneet tiettyjen altisteiden tutkimuksiin, kuten mikrobimittauksiin. Laajaa, samanaikaista tietoa havaitusta ja mitatusta sisäilman laadusta on vain vähän saatavilla. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli kehittää menetelmiä sisäilman laadun terveydellisen merkityksen arviointiin ja testata menetelmiä, joiden avulla voitaisiin parantaa terveydellisen merkityksen arviointia. Lisäksi tavoitteena oli selvittää vakavasti kosteusvaurioituneiden kotien mikrobialtistusta ja haitallisia terveysvaikutuksia sekä sisäilmaongelmaisten koulujen haitallisia terveysvaikutuksia uudenlaisen nopeasti täytettävän kyselylomakkeen avulla. Tämän väitöskirjan aineisto on kerätty neljässä eri tutkimushankkeessa: HOTES (julkaisu I), Sisäilmapoliisi, EURA ja TOXICPM (julkaisut II-IV). HOTES tutkimuksessa oli mukana 41 vakavasti kosteusvaurioitunutta kotia ympäri Suomea. Kodeista otettiin rakennusmateriaalinäytteet vauriokohdista sieni- ja bakteerimäärityksiä (mukaan lukien aktinomykeetit) varten. Asukkaiden terveydentilaa kartoitettiin kyselylomakkeella sekä PEF- ja FeNO-mittauksilla (uloshengityksen huippuvirtaus ja uloshengitysilman typpioksidimittaus). Sisäilmapoliisi-tutkimuksessa kerättiin osallistujien raportoimaa ja mitattua dataa yhteensä 24 sisäilmaongelmaisesta ja 12 sisäilmaongelmattomasta luokkahuoneesta. Raportoinnissa käytetiin tätä tutkimusta varten kehitettyä sähköistä kyselyä. Lievän ylipaineistuksen vaikutusta sisäilman laatuun ja sisäilman laadun raportointiin testattiin. Tutkimuskouluissa tehtiin sisäilman laadun kokonaisarviointi ja tarkasteltiin eroja koulujen välillä, joissa oli ja ei ollut havaittu sisäilmaongelmia. Tämä väitöskirja osoitti, että lisääntynyt mikrobikasvu rakenteissa on yhteydessä heikentyneeseen terveyteen ja hengitystie- sekä yleisoireiden lisääntymiseen, etenkin aikuisten keskuudessa. Tässä tutkimuksessa kehitetyn onlinekyselyn avulla voidaan kerätä suuri määrä reaaliaikaista tietoa, jota voidaan käyttää hyödyllisenä työkaluna sisäilmaongelmien kartoittamisessa. Ilmanvaihtoon liittyvä interventiotutkimus osoitti, että suhteellisen pienillä paine-eromuutoksilla voi olla vaikutusta sekä mitattavaan että koettuun sisäilman laatuun. Pölynäytteistä mitatuissa mikrobipitoisuuksissa (erityisesti Trichodermapitoisuudet) oli eroja vaurio- ja vertailukoulujen välillä. Tässä väitöskirjatutkimuksessa kehitettyjä ja testattuja menetelmiä – uutta kyselylomaketta, mikrobikasvun määrittämistä rakennusmateriaaleista sekä paine-erojen säätöä – voidaan hyödyntää sisäilman laadun arvioimisessa ja parantamisessa.
Description
The public defence will be organized remotely via Zoom https://aalto.zoom.us/j/64200192570
Supervising professor
Salonen, Heidi, Asst. Prof., Aalto University, Department of Civil Engineering, Finland
Thesis advisor
Hyvärinen, Anne, Prof., Finnish Institute for Health and Welfare, Kuopio, Finland
Pekkanen, Juha, Prof., University of Helsinki, Finland
Keywords
indoor air quality, moisture damage, microbial growth, health, symptoms, questionnaire, sisäilman laatu, kosteusvaurio, mikrobikasvu, terveys, oireet, kyselylomake
Other note
Parts
  • [Publication 1]: Järvi, Kati; Hyvärinen, Anne; Täubel, Martin; Karvonen, Anne; Turunen, Mari; Jalkanen, Kaisa; Patovirta, Riitta; Syrjänen, Tuula; Pirinen, Juhani; Nevalainen, Aino; Salonen, Heidi; Pekkanen, Juha. Microbial growth in building material samples and occupants’ health in severely moisture-damaged homes. Indoor Air. 2018, (28), 2, 287–297.
    DOI: 10.1111/ina.12440 View at publisher
  • [Publication 2]: Järvi, Kati; Vornanen-Winqvist, Camilla; Mikkola, Raimo; Kurnitski, Jarek; Salonen, Heidi. Online questionnaire as a tool to assess symptoms and perceived indoor air quality in a school environment. Atmosphere. 2018, (9), 7, 270.
    Full text in Acris/Aaltodoc: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201808084492
    DOI: 10.3390/atmos9070270 View at publisher
  • [Publication 3]: Vornanen-Winqvist, Camilla; Järvi, Kati; Toomla, Sander; Ahmed, Kaiser; Andersson, Maria; Mikkola, Raimo; Marik, Tamás; Kredics, Lásló; Salonen, Heidi; Kurnitski, Jarek. Ventilation Positive Pressure Intervention Effect on Indoor Air Quality in a School Building with Moisture Problems. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2018, (15) 2, 230.
    DOI: 10.3390/ijerph15020230 View at publisher
  • [Publication 4]: Vornanen-Winqvist, Camilla; Järvi, Kati; Andersson, Maria A; Duchaine, Caroline; Letorneau, Valerie; Kedves, Orsolya; Kredics, Lásló; Mikkola, Raimo; Kurnitski, Jarek; Salonen, Heidi. Exposure to indoor air contaminants in school buildings with and without reported indoor air quality problems. Environment International. 2020, 141, 105781.
    Full text in Acris/Aaltodoc: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202006013438
    DOI: 10.1016/j.envint.2020.105781 View at publisher
Citation