Rakennuksen homeiden aineenvaihduntatuotteiden mittaamiseen perustuvan analytiikan kehittäminen

Abstract

Työn tavoite oli kehittää menetelmiä paikallistamaan haitalliset homevauriot suurista rakennuskokonaisuuksista. Uutena näytteenottotekniikkana kehitettiin toksisuusmittauksiin riittävän sisäilmanäytteen kerääminen vesihöyryä kondensoimalla. Toksiinien kulkeutuminen ilmatilassa vesihöyryn mukana todennettiin laboratoriomittauksin. Kaasumaisten aineenvaihduntatuotteiden, VOC ja CO2, käytettävyyttä paikallisten ja ajantasaisten muutosten indikaattoreina selvitettiin. Lisäksi tutkittiin jo julkaistulla menetelmällä eri tilojen homekantojen toksisuuskirjoa.

Ilmankosteutta on pidetty vain homeiden kasvun edistäjänä, mutta tässä työssä havaittiin kosteuden myös kuljettavan toksisia aineita. Sisätilan vesihöyryn kondensointi on toistettava ja kvantitatiivinen keräysmenetelmä. Kondensoitu vesihöyry edustaa tilan käyttäjien hengitysilman laatua. Ongelmatilojen sisäilmasta 17,5 ilmakuutiosta 3-5 vuorokauden aikana kondensoitu vesi riitti haitallisuuden toteamiseen erilaisin solutestein. Eri huoneiden kondenssivedet erosivat sekä toksisuuden että väkevyyden suhteen. Toimistohuoneen ilmasta saatiin 1000 μg kuiva-ainetta, joka jo 10 – 15 μg/ml pitoisuuteen laimennettuna oli myrkyllistä hermosoluille kolmen vuorokauden ja siittiösoluille tunnin altistuksessa.

Haittatiloista kasvatetut homekannat erittivät aktiivisesti nestepisaroita, joiden toksisuus oli moninkertainen itse kasvustoon verrattuna ja monisatakertainen hiukkaskeräyspölyjen toksisuuteen verrattuna. Haittatilasta eristetyn Penicillium expansum -kannan erittämät nestepisarat olivat toksisia kohdesoluille vielä 1000–10000 -kertaisina laimennoksina. Pisarat sisälsivät ketoglobosiinia ja kommunesiinia. Näiden todettiin kulkeutuvan vesihöyryn mukana suljetussa ilmatilassa.

Online-kaasusensoreilla ja adsorbenttikeräimillä todettiin eri VOC-ryhmillä erilaiset ajasta riippuvat käyttäytymisprofiilit huoneilmassa. Alkoholiryhmän yhteispitoisuus kymmenkertaistui, aldehydiryhmän 17-kertaistui, terpeeniryhmän viisinkertaistui ja ketoniryhmän puolittui, kun ilmanvaihto oli ollut 12 tuntia pois päältä. Helposti haihtuvien yhdisteiden (VVOC) yhteispitoisuus oli kaikissa näytteissä lähes sama (289–293 μg/m3).

Sisätilanäytteiden homeiden toksisuuskirjo antoi täsmätietoa sisäilman homeitiöiden laadusta. Saman rakennuksen joissakin huoneissa 100 % tutkituista pesäkkeistä osoittautui toksiinia tuottaviksi, joissakin huoneissa ei yksikään. Toksiset pesäkkeet olivat ehdoton enemmistö huoneissa, joiden käyttäjillä oli sisäilmaan liittyvää haittaoireilua.

Jatkossa tulee tutkia rakennusmateriaalialustan ja olosuhteiden vaikutusta homeiden toksisten nestepisaroiden tuottoon ja toksiinien kulkeutumismekanismeja eri kosteuspitoisuuksissa. Lisätutkimuksia tarvitaan vielä selvittämään, soveltuuko vesihöyrystä kondensoimalla kerätty sisäilmanäyte homevaurioituneen rakennuksen haitallisten tilojen paikallistamiseen. Perustutkimusta tarvitaan selvittämään olosuhteiden vaikutusta toksisten homekantojen valikoitumiseen.

Aim of this project was to develop methods for locating harmful mold contamination in large buildings. Condensing water vapour directly from indoor air was developed as a sampling technique compatible with assaying toxicity. Toxicity assays executed in the laboratory confirmed that airborn water vapour was a carrier of toxins in indoor space. The applicability of gaseous metabolites, VOC and CO2, was evaluated as an indicator of temporal and local changes of the spectrum of molds in indoor space.

Indoor moisture has, so far, been considered as a promoter of mold growth, but in this work it was shown that airborn moisture is a carrier of toxic compounds. Condensing airborn moisture enabled repeated and quantitative sampling. Water condensed from the indoor vapour reflects the quality of air inhaled by the occupants of the space. Water condensed from 17,5 cubic meters of air within 3 to 5 days was sufficient for assaying harmful air contaminants by cell toxicological methods. Condensates harvested from different rooms differed in toxicities and concentrations of the contaminants. The condensate harvested from one office contained 1000 µg of substances that, within one hour of exposure, provoked toxic response in sperm cells at dilutions of 10 to 15 µg/ml.

Molds cultured from the damaged rooms emitted exudates that were in cell tests many-fold more toxic than extracts prepared from the mold and several hundred-fold more toxic compared to settled dusts. Penicillium expansum, an isolate from one of the damaged spaces, emitted exudate droplets that were toxic in cell exposures even when diluted 1000 – 10 000 fold. These droplets contained chaetoglobosin and communesin. Water vapour was shown to vehicle these substances in enclosed space.

Gas sensoring on-line and adsorbent samplings revealed differences in the profiles and time-dependence of different VOC groups in indoor air. Substances of the alcohol group ten-folded, aldehydes 17-folded, terpene-group five-folded whereas the ketone group halved during ventilation downtime of 12 hours. The summed concentration of very volatile (VVOC) was unchanged, 289 to 293 µg/m3, in all samplings.

The diversity of toxic indoor molds gave important clues on the prevalence and properties of contaminants in indoor air. Within one building, in some rooms up to 100% of the colonies from dust and fall-out plates produced toxins, whereas in some rooms no producers were found. In rooms where building-related ill-health symptoms were reported, majority of the colonies were toxic.

The results invite for continued investigation of materials and conditions controlling the generation of toxic aqueous exudates from molds and the mechanisms and moisture dependence of their air-borne carriage. Further investigation is needed to assess whether condensate samplings are useful for localizing the damaged sites within buildings. Basic research is needed to clarify conditions elective for toxic molds.