Sisäilmamittaus ja -näytteet

Siäilmamittaus – Mitä asioita mitataan?

Termiä sisäilmamittaus ei useinkaan käytetä alan asiantuntijoiden piirissä, koska sen on monin tavoin epäspesifi ja se saattaisi tarkoittaa monia eri asioita. Yleisesti ottaen sisäilmasta voidaan mitata erilaisia sisäilman laatutekijöitä, joilla kuvastetaan mm. ilman vaihtuvuutta, kosteus- ja lämpöolosuhteita ja sisätilojen kosteuslisän määrää, sisäilmaan muodostuvia epäpuhtauksia, ulko- ja sisäilman välistä paine-eroa (vaikuttaa mm. epäpuhtauksien kulkeutumiseen) tai muita mitattavia suureita, joilla uskotaan olevan merkitys sisäilman laatuun. Tässä osiossa annan yleisimpiä esimerkkejä siitä, mitä sisäilmamittauksella voidaan tarkoittaa, kun puhutaan nimenomaan ilmasta mitattavia tekijöitä.

Kosteus- ja lämpöolosuhteet

Sisäilmamittauksissa kosteus- ja lämpöolosuhteita mitataan usein tietyn tarkastelujakson ajan jatkuvatoimisilla ja tallentavilla antureilla ja dataloggereilla. Nykyään uusissa rakennuksissa ja etenkin toimistorakennuksissa käytetään etäluettavia olosuhdemittareita, joiden mittausdataa voidaan lukea laitteilla, niitä voidaan esittää esillä olevilla näytöillä, tai ne voivat olla osana rakennusautomaatiotakin.

Sisätilojen termisten olosuhteiden vaikutus koettuun sisäilman laatuun on yksi tärkeimmistä sisäilman viihtyvyystekijöistä. Sosiaali- ja terveysministeriön asetuksen (STM545/2015 asunnon ja muun oleskelutilan terveydellisistä olosuhteista, Soveltamisohje I) mukaan lämpötilan lämmityskaudella tulisi olla välillä +18°C…+26°C ja lämmityskauden ulkopuolella +18°C…+32°C. Näistä arvoista poikkeavat lämpöolosuhteet ylittävät toimenpiderajan. Lisäksi sisäilman lämpöolosuhteille on annettu tavoitearvot ohjekortissa RT 07-11299 SISÄILMASTOLUOKITUS 2018 eri laatuluokille (S1…S3). S1-luokan tavoitearvot vastaavat yksilöllistä, parempaa sisäilmastoa ja S3-luokan tavoitearvot ovat lähempänä viranomaisvaatimusten vähimmäistasoa. Laatuluokkisen S1 ja S2 oleskeluvyöhykkeen operatiivisen lämpötila-alueen vähimmäisarvoksi on asetettu +20°C ja enimmäisarvoksi +27°C. Lisäksi laatuluokkien sisäilman lämpötiloille on asetettu ulkoilman vuorokauden keskilämpötilasta riippuva tavoitelämpötila vaihtelualueineen, joiden puitteissa lämpötilan tulee pysyä 90 % käyttöajastaan.

Liiallinen kosteus sisäilmassa voi edistää mikrobikasvustojen syntymistä ja rakennusmateriaalien vaurioitumista. Sisäilman kosteus määräytyy suurelta osin ulkoilman kosteuden mukaan, kun rakennuksessa ei ole suurta kosteustuottoa. Talvella sisäilman suhteellinen kosteus on tyypillisesti alhainen, mikä kuivattaa limakalvoja ja voi aiheuttaa ärsytysoireita. Sisäilman kosteuteen vaikuttavat ulkoilman kosteuden lisäksi sisällä olevat kosteuslähteet. Sisäilman merkittävimmät kosteuslähteet ovat tyypillisesti ihmisten aktiviteetit, ruuanlaitto, pyykinkuivaus, siivous jne. Lisäksi heikompi ilman vaihtuvuus näkyy tyypillisesti sisäilman lisäkosteuden tuottona ja kohonneena suhteellisena kosteutena.

Sisäilman fysikaalisille olosuhteille on määritetty myös muita kriteerejä, kuten ilman liike, valaistus- ja ääniolosuhteet sekä sisäpintojen pintalämpötilat. Näistä asioista voi parhaiten ottaa selvää Sisäilmastoluokitus 2018 -ohjekortista ja ns. asumisterveysasetuksesta (Sosiaali- ja terveysministeriön asetus asunnon ja muun oleskelutilan terveydellisistä olosuhteista sekä ulkopuolisten asiantuntijoiden pätevyysvaatimuksista 545/2015) sekä sen soveltamisohjeista.

Sisäilman hiilidioksidimittaus

Hiilidioksidin (CO2) pitoisuus on tärkeä mittari sisäilman laadulle, sillä se kertoo ilmanvaihdon riittävyydestä. Korkeat CO2-pitoisuudet voivat viitata puutteelliseen ilmanvaihtoon, mikä voi heikentää sisäilman laatua. Säännöllinen hiilidioksidimittaus auttaa varmistamaan, että sisäilmaan tulee riittävästi puhdasta korvausilmaa ja ilman vaihtuvuus on riittävällä tasolla.

Sisäilman hiilidioksidipitoisuus kuvaa rakennuksen käyttötilojen ilmanvaihdon riittävyyttä käyttäjien määrään nähden. Hiilidioksidipitoisuuden osalta sisäilman hiilidioksidipitoisuuden toimenpideraja ylittyy, jos pitoisuus on 1150 ppm suurempi kuin ulkoilman hiilidioksidipitoisuus (STM:n asetus 545/2015). Lisäksi ohjekortissa RT 07-11299 (Sisäilmastoluokitus 2018) on asetettu eri laatuluokkien (S1…S3) tavoitearvot sisäilman hiilidioksidilisän enimmäispitoisuuksille. Hiilidioksidilisän tavoitearvot ovat edellä mainittujen laatuluokkien vastaavassa järjestyksessä 350 ppm, 550 ppm ja 800 ppm. Ulkoilman taustapitoisuus on rakennuksen sijainnista ja muista tekijöistä riippuvainen, mutta tyypillisesti se on n. 400 ppm. Tällöin rakennusten sisäilman asetuksen mukaisena raja-arvona voitaisiin pitää pitoisuutta 1 550 ppm. Vastaavasti S1–luokan sisäilman tavoitearvona on <750 ppm, S2–luokan tavoitearvona 950 ppm ja S3–luokan tavoitearvona <1 200 ppm.

Paine-erot ulkovaipan yli

Olosuhdemittausten yhteydessä tulisi aina mitata myös ulkovaipparakenteen yli vaikuttavat paine-erot. Paine-erojen muodostuminen vaikuttaa merkittävästi sisäilmaolosuhteiden muodostumiseen ja rakenteiden kosteustekniseen toimivuuteen. Rakennuksen ollessa selvästi ns. alipaineinen, voi rakenteissa tai maaperässä olevat mikrobiperäiset epäpuhtaudet kulkeutua sisäilmaan. Toisaalta, jos rakennus on selvästi ns. ylipaineinen, voi sisäilman kosteus siirtyä epätoivotulla tavalla konvektion vaikutuksesta rakenteisiin.

Sosiaali- ja terveysministeriön asumisterveysasetuksen (STMa 545/2015) ja sen soveltamisohjeen mukaan alipaineisuuden ollessa suurempi kuin 15 Pa, tulee sen syy selvittää ja alipaineisuutta mahdollisuuksien mukaan pienentää. Vastaavasti, mikäli tila on jatkuvasti ylipaineinen ympäristöönsä nähden, tulee sen syy selvittää ja ilmanvaihto tasapainottaa. Rakennuksissa, joissa on koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto, olisi suositeltavaa ylläpitää noin 0 Pa:n paine-erot ulkoilmaan nähden. Yleisesti ottaen liiallinen ylipaine lisää kosteuskonvektion aiheuttamaa ja pitkään jatkuneena kosteusvaurion riskiä rakenteessa ja voimakas alipaine mahdollistaa hallitsemattomien vuotoilmareittien muodostumisen sekä epäpuhtauden kulkeutumisen sisätilaan.

Sisäilman mikrobit Andersen-keräimellä

Mikrobien, kuten homeiden ja bakteerien, esiintyminen sisäilmassa voi olla merkki rakennuksen kosteusvaurioista tai mikrobien ilmayhteydestä sisäilmaan. Andersen-keräin on Suomessa käytetyin ja yleisesti hyväksytty/validoitu menetelmä sisäilman mikrobipitoisuuksien ja -lajien mittaamiseksi.

Sisäilman mikrobinäytteet kerätään Andersen 6-vaiheimpaktorilla ja analysoidaan mikroskopoimalla. Menetelmän avulla on tarkoitus arvioida, ovatko sisäilman mikrobipitoisuudet/-suvusto tavanomaisia (Asumisterveysasetuksen 545/2015 soveltamisohje, osa IV). Tulosten tulkinnassa huomioidaan rakennuksen sijainti, ikä sekä mittausvuodenaika. Lisäksi mittausten aikana huomioidaan rakennuksen käyttäjien samanaikaisen toiminnan ja muut sisätilojen mittauksiin vaikuttavat tekijät, kuten rakennuksen ilmanvaihto.

Taajamassa sijaitsevan asunnon yli 500 pmy/m3 talviaikainen sienipitoisuus viittaa mikrobikasvuun. Sisäilman sienipitoisuudet 100–500 pmy/m3 ovat poikkeavan suuria talviaikaan ja indikoivat viitteestä tai lievästä viitteestä mikrobikasvusta, mikäli indikaattorimikrobien osuus on suuri. Alle 100 pmy/m3 mikrobipitoisuus voi viitata mikrobikasvustoon, jos näytteen lajistossa esiintyy dominoivina pitoisuuksina kosteusvaurioon viittaavia mikrobisukuja, tai lajikkeisto on epätavanomaisen yksipuolinen indokaattorimikrobien osalta. Kokonaispitoisuuksien lisäksi huomioidaan myös esiintyneiden mikrobisukujen tavanomaisuus, kuten ulkoilmalle tyypilliset Penicillium ja Cladosporium. Yleisesti ottaen suuret bakteeripitoisuudet (> 4500 pmy/m3) viittaavat tyypillisesti puutteelliseen ilmanvaihtoon.

Sisäilman VOC-mittaus

Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC-yhdisteet) ovat kaasumaisia aineita, joiden pitoisuudet sisäilmassa ovat usein koholla heti rakennuksen valmistumisen, mutta vähenevät ajan kuluessa. Toisaalta kosteusvauriokohteissa VOC-pitoisuudet voivat olla joidenkin yhdisteiden osalta pitkäänkin korkeita, kuten kostealle betonille liimatun muovimaton tapauksessa. VOC-yhdisteitä voi vapautua rakennusmateriaaleista, kalusteista, siivousaineista ja muista lähteistä.

Rakennuksen sisäilmasta otettavan VOC-näytteen tarkoituksena on arvioida, kuinka paljon sisäilmassa on haihtuvia orgaanisia yhdisteitä ja eri yksittäisten yhdisteiden pitoisuuksia. Tyypillisesti haihtuvia orgaanisia yhdisteitä pääsee sisäilmaan mm. rakennusmateriaalien, päällyste- ja sisustusmateriaalien emissioiden seurauksena. Lisäksi voi esiintyä käyttäjälähtöisiä yhdisteitä mm. hajusteiden, puhdistusaineiden tms. käytöstä.

Näytteenotto tehdään aktiivisella näytteenottomenetelmällä, jossa ilmanäyte kerätään pumpun avulla yhdistelmäkeräinputkeen (kvartsivilla-Tenax TA-Carbograph 5TD). VOC-ilmanäytteenotto sekä näytteiden säilytys ja toimitus laboratorioon suoritetaan Asumisterveysasetuksen 545/2015 soveltamisohjeen osan III mukaisesti. Laboratorio raportoi yksittäisten yhdisteiden pitoisuudet yhdisteen omalla vasteella määritettynä, sekä lisäksi tolueenivasteella määritettynä, mikäli yhdisteen pitoisuus on lähellä asumisterveysasetuksessa (STMa 545/2015) yhdisteelle annettua toimenpiderajaa. Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden summakonsentraatiot (TVOC) on laskettu tolueenivasteella.

Tulosten tulkinta, asuinrakennukset

Asuinrakennuksista suoritettujen sisäilman VOC-mittausten tuloksia verrataan ensisijaisesti Asumisterveysasetuksen 545/2015 soveltamisohjeen osassa III annettuihin toimenpiderajoihin. Toimenpiderajat ovat annettu alla olevassa taulukossa. Toimenpiderajan ylittyminen tarkoittaa, että yhdisteen lähde ja merkitys sisäilman laadulle on selvitettävä ja tarvittaviin toimenpiteisiin ryhdyttävä haitan poistamiseksi. Näytetulos, jossa jonkun yhdisteen toimenpideraja ylittyy, on tutkimusraportissa merkitty punaisella värillä. Lisäksi VOC-mittausten yksittäisiä yhdisteitä arvioidaan niiden tavanomaisesta poikkeavan esiintymisen näkökulmasta, mikäli esim. yksittäisen yhdisteen pitoisuus on suurempi kuin 10 %:n osuus kokonaispitoisuudesta (TVOC). Mittausarvoja saatetaan verrata myös muihin viitearvoihin, mikäli mittausolosuhteet, kuten voimakas ilmavaihto, vaikuttaa mittaustulokseen (vrt. toimistorakennukset).

Alla on esitetty taulukko, jossa toimenpiderajat ns. Asumisterveysasetuksen mukaiset.

PAH-yhdisteet sisäilmassa

Sisäilmasta otettavassa PAH-näytteessä kerätään pumpun avulla XAD-adsorbenttiin ja yhdisteet analysoidaan (kaasukromatografin ja massaspektrometrin) laboratoriolaitteistoilla. Sisäilmanäytteestä tutkitaan EPA:n (Yhdysvaltojen ympäristösuojeluvirasto) priorisoimat 16 PAH-yhdistettä sekä 1-, ja 2-metyylinaftaleenit, eli näiden PAH-yhdisteiden summapitoisuus, sekä näiden yksittäisten yhdisteiden pitoisuudet.

Polyaromaattiset hiilivedyt (PAH-yhdisteet) ovat ryhmä kemiallisia yhdisteitä, jotka voivat päätyä sisäilmaan esimerkiksi rakenteissa käytetystä kreosootista. Kreosootti on kivihiilitervan tislauksessa syntyvää öljyä ja kivihiilipiki sen sivutuotteena syntyvästä tahmeasta seoksesta.

Ne ovat tunnettuja terveydelle haitallisista vaikutuksistaan, kuten syöpäriskin lisääntymisestä. Näitä  PAH-yhdisteiden määrän selvittäminen sisäilmasta on tärkeää terveysriskien arvioimiseksi.

PAH-yhdisteiden esiintyminen sisäilmassa johtuu pääasiassa kivihiilipikeä sisältävistä kosteussivelyistä, bitumikermeissä sekä paperi- tai pahvituotteissa käytetyistä kyllästeistä. Sisäilman PAH-yhdisteiden terveydellistä merkitystä on tutkittu ajan saatossa melko paljon Suomessa ja muualla maailmassa, mutta tälläkään hetkellä ei ole voimassa olevia kansallisia raja-arvoja sisäilman PAH-yhdisteiden kokonaispitoisuuksille. Eräiden PAH-yhdisteiden (EPA:n priorisoimat 16 PAH-yhdistettä) arvioidaan myös syöpävaarallisiksi tai lisääntymiskykyä heikentäviksi, minkä vuoksi näitä myös tutkitaan laboratorikokein. Normaalissa sisäilman lämpötilassa naftaleenia pidetään merkittävimpänä indikaattoriyhdisteenä, koska se on rakennusmateriaaleista tavatuista PAH-yhdisteistä haihtuvin höyryjakeen komponentti ja kattaa tyypillisesti 50-90 % PAH-yhdisteiden kokonaispitoisuudesta. Asumisterveysasetuksessa naftaleenin toimenpiderajana käytetään 10 µg/m³, mutta lisäksi asumisterveysasetuksessa todetaan, ettei sisäilmassa saa esiintyä naftaleenin hajua. Kokemukseni mukaan naftaleenin hajukynnys on kuitenkin alhaisempi kuin tuo edellä mainittu toimenpideraja.

Teolliset mineraalikuidut

Teollisia mineraalikuituja (pituus > 20 µm) ovat mm. eristevillakuidut, joita saattaa päästä sisäilmaan rakenteiden eristekerroksesta, akustointilevyistä sekä ilmanvaihtokoneen, –kanavistojen ja päätelaitteiden ääneneristyslevyistä. Eristevillakuidut sisäilmassa saattavat aiheuttaa mm. ihon, silmien ja hengitysteiden ärsytystä.

Sisäilman mineraalikuitulaskeumanäytteet kerätään ns. petrimaljalle laboratorion näytteenotto-ohjeen mukaisesti. Näytteenoton jälkeen petrimaljalle painetaan geeliteippi ja näytteet lähetetään laboratorioon. Näytteet analysoidaan laboratoriossa valomikroskooppia käyttäen. Menetelmä on kvantitatiivinen, eli sillä saadaan selville mineraalikuitujen kokonaismäärä, mutta ei sitä, kuinka montaa eri kuitutyyppiä näytteessä esiintyy. Näytteenoton pituus on tavallisesti kaksi viikkoa.

Sosiaali- ja terveysministeriön asetuksen (Asumisterveysasetus 545/2015) mukaan asuinrakennuksissa mineraalikuitujen toimenpiderajana kahden viikon aikana mittausalustalle laskeutuneesta pölystä on 0,2 kuitua/cm2. Tämän arvon ylityttyä tulee ryhtyä toimenpiteisiin kuitulähteen selvittämiseksi ja kuitujen sisäilmaan leviämisen estämiseksi. Työterveyslaitoksen mukaan työpaikoilla mineraalikuitujen viitearvona kahden viikon aikana mittausalustalle laskeutuneesta pölystä on 0,2 kuitua/cm2. Tämän arvon ylityttyä tulee ryhtyä toimenpiteisiin kuitulähteen selvittämiseksi ja kuitujen sisäilmaan leviämisen estämiseksi.

Pölyn koostumuksen määrityksessä pyyhintänäyte kerätään tasopinnalta tai ilmanvaihtokanavan pinnalta kvalitatiivista (laadullinen) määritystä varten. Pölynäyte kerätään pinnalta pyyhkimällä pintaa nurinpäin käännetyllä muovipussilla laboratorion näytteenotto-ohjeen mukaisesti. Näytteet analysoidaan elektronimikroskoopilla.

Näytteistä tutkitaan seuraavien hiukkastyyppien esiintyminen:

• tavanomainen huonepöly
• karkea ulkoilmapöly
• teolliset mineraalikuidut
• rakennusmateriaalipöly (myös asbesti)
• puupöly
• metallipöly
• homeitiöt (ilman lajimääritystä)

Hiukkastyypin osuus näytteessä arvioidaan silmämääräisesti asteikolla: sisältää vähäisiä määriä – sisältää – sisältää runsaasti. Poikkeuksena tähän ovat teolliset mineraalikuidun, joiden määrä voidaan antaa myös painoprosentteina. Menetelmä ei suoraan sovellu esimerkiksi kosteus- tai homevaurion poissulkemiseen. Jos analyysin perusteella näytteessä todetaan normaalista poikkeavia hiukkasia, tulee jatkotoimenpiteisiin hiukkaslähteen selvittämiseksi ryhtyä. Tämä tutkimusmenetelmä voi olla myös hyvä lisätutkimus, kun samasta kohtaa mitataan laskeutuvien mineraalikuitujen määrää.

Yhteenvetona voidaan todeta, että erilaisten mittausmenetelmien tarkoituksenmukainen käyttö on olennainen osa sisäilman laadun ylläpitämistä ja parantamista. Kattavien sisäilmamittausten avulla voidaan tunnistaa ja hallita sisäilmaan liittyviä riskejä, joiden korjaaminen edistää terveellisempää ja turvallisempaa asuinympäristöä.