Měření vnitřního ovzduší ve školách
M.Mikešová, B.Kotlík, H.Kazmarová K.Žejglicová, Centrum laboratorních činností SZÚ Praha - Odbor chemických a fyzikálních laboratoří Centrum odborných činností SZÚ Praha – Odbor hygieny životního prostředí Použité fotografie pochází z fotodokumentace ZÚ Brno, KHS Ostrava, ZÚ Karviná, ZÚ Hradec Králové, ZÚ Plzeň a SZÚ
1
Proč školy? ¾
¾
Výsledky měření vnitřního ovzduší bytů poskytly rozsáhlý soubor informací o tomto typu vnitřního prostředí, proto se pozornost zaměřila na zmapování dalšího typu vnitřního prostředí, a to škol. Důvody měření ve školách:
• • •
dětí tráví ve škole téměř 1/3 času jedná se o citlivou populační skupinu hygienické limity kvality vnitřního ovzduší v prostorech, kam patří mimo jiné i školy jsou dány vyhláškou MZ ČR č.6/2003 Sb.a vyhláškou MZ ČR 410/2005 Sb. o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých 2
Projekt ¾
Součástí „Systému monitorování zdravotního stavu obyvatelstva ve vztahu k životnímu prostředí“,
Cíl projektu - získat základní informace o rozpětí běžně se vyskytujících hodnot vybraných parametrů v daném typu vnitřního prostředí a zjistit prostorovou variabilitu sledovaných parametrů v rámci školy ¾
Projekt měl 2 etapy z první etapa byla realizována na přelomu roku 20062007 z druhá etapa byla na základě výsledků první části upravena a realizována na počátku roku 2008
3
Pilotní studie Měření v základní škole v Neratovicích ¾ ¾ ¾ ¾
V rámci přípravy projektu měření ve školách květen 2006 ZŠ v klidné lokalitě v sídlištní zástavbě Cíl: z Ověřit vypracované postupy
měření a odběru vzorků z Získat základní informace o časové variabilitě jednotlivých parametrů v daném typu prostředí 4
Měření v základní škole v Neratovicích ¾ Dvoudenní měření ve třídě a v tělocvičně za běžného provozu a venkovní ovzduší před školou ¾ Parametry – NO2, CO, O3 – pouze venkovní ovzduší, PM10/PM2,5, VOC, HCHO, mikroklimatické faktory (teplota, vlhkost, tlak, proudění) a CO2
5
ZŠ v Neratovicích -
výsledky
¾ Hodnoty koncentrací PM2,5 byly přímo vázány na intenzitu aktivit v tělocvičně Tělocvična - koncentrace PM2,5 - 23.5.2006
PM2,5 mg/m3/min
0,1
přítomnost osob
PM2,5
Klouzavý průměr/60 (PM2,5)
0,08 0,06 0,04 0,02
13:00
12:45
12:30
12:15
12:00
11:45
11:30
11:15
11:00
10:45
10:30
10:15
10:00
9:45
9:30
9:15
9:00
8:45
8:30
8:15
čas
8:00
0
6
ZŠ v Neratovicích -
výsledky
¾ V netopné sezóně – problém dodržení limitů mikroklimatických faktorů Učebna - hodnoty teploty a relativní vlhkosti 22.5.2006 60
vyučování vlhkos t doporučovaná s podní m ez rH
teplota horní hranice teploty
40
o
C, %/min
50
30
13:15
13:00
12:45
12:30
12:15
12:00
11:45
11:30
11:15
11:00
10:45
10:30
10:15
10:00
9:45
9:30
9:15
9:00
8:45
8:30
8:15
8:00
čas
7:45
20
7
ZŠ v Neratovicích -
výsledky
¾ Koncentrace plynných škodlivin a VOC hluboko pod stanovenými limity ¾ Průběh koncentrací CO2 odpovídá režimu větrání Učebna - koncentrace CO2 - 22.5.2006 CO2
doporučená n.konc. CO2
0,2 0,15
13:15
13:00
12:45
12:30
12:15
12:00
11:45
11:30
11:15
11:00
10:45
10:30
10:15
10:00
9:45
9:30
9:15
9:00
8:45
8:30
8:15
8:00
0,1 0,05 0 7:45
% CO2/min
vyučování
čas
8
Monitoringu vnitř.ovzduší ve školách ¾
Vychází z poznatků získaných z měření bytů, z pilotního projektu měření v základní škole v Neratovicích a z literární rešerše.
¾
Je součástí systému monitoringu zdravotního stavu obyvatelstva ve vztahu k ovzduší
¾
Byl realizován v pěti městech ČR (Brno, Ostrava, Hradec Králové, Plzeň a Karviná)
¾
Finální verze projektu byla upravena ve spolupráci s pracovníky zdravotních ústavů, hygienických stanic a pracovníky odboru hygieny dětí a mládeže
9
I.etapa projektu Filosofie - v rámci nárazového proměření za plného (normálního) vyučovacího režimu popsat:
z Vnitřní prostředí s nejdelší potenciální expozicí z vnitřního ovzduší (třídy, učebny). z Prostředí s nejvyšší možnou okamžitou zátěží z vnitřního ovzduší (tělocvičny). Měření bylo doplněno dotazníkovým šetřením.
10
I.etapa
¾
Byla realizována v pěti městech ČR (Brno, Ostrava, Hradec Králové, Plzeň a Karviná)
¾
Výběr školy V rámci oblasti (města) byly zastoupeny různé typy škol (zděné, panelové, staré, nové …) a různé typy lokalit (sídliště, administrativní části ….. atp.)
¾
Metodický návod MZ ČR a Hlavního hygienika ČR z 23.3.2007 pro měření a stanovení chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů kvality vnitřního prostředí podle vyhlášky č. 6/2003 Sb. 11
I.etapa
¾ Měřené látky/parametry z Rozsah měřených látek vycházel z Vyhlášky MZ ČR č. 6/2003 Sb. tj. NO2, CO, O3 (pouze outdoor) suspendované částice frakce PM10/PM2,5, těkavé organické látky (benzen, toluen, suma xylenů, styren, etylbenzen, trichloreten a tetrachloreten), formaldehyd a mikroklima. z V obou prostorách (učebna, tělocvična) byl, před zahájením vyučování, před ranním vyvětráním a před příchodem žáků odebrán jeden vzorek ovzduší do kanystru pro identifikaci organických látek. z CO2 jako ukazatel míry ventilace 12
I.etapa
¾ Lokalizace měřicích míst z Učebna (PM10, PM2,5, VOC, HCHO, mikroklima, CO2) jedno měřicí místo, střed místnosti 1,5 m nad zemí z Tělocvična (suspendované částice PM10 a PM2,5, organické látky) - jedno měřicí místo – dle dispozice tělocvičny (výklenek) z Venkovní ovzduší – (VOC, suspendované částice frakce PM10, CO, O3, NO2 včetně meteorologických charakteristik) mobilní systém nebo representativně umístěná stacionární stanice (ne dále jak 200 m od školy) Měřily se učebny 1. stupně ZŠ během topné sezóny (listopad – únor)
13
I.etapa
¾ Odběrové intervaly z Učebny a tělocvičny - 4 hodinový integrální odběr od cca 800 do 1200 hod. (VOC, PM 10, PM2,5, HCHO - pouze učebna) - v učebně kontinuální záznam mikroklimatických faktorů a CO2, popř. suspendovaných částic frakce PM10 měřených čítači částic (GRIMM) s určením gravimetrického faktoru
z
Venkovní ovzduší - kontinuální záznam z automatických analyzátorů (CO, O3,
NO/NO2/NOX, suspendované částice frakce PM10 a mikroklimatické faktory - integrální odběr paralelně s měřením v učebně (VOC)
14
V tělocvičně
15
Ve třídě
16
Výsledky měření 3
Teplota (oC) Vlhkost (%) CO2 (%) PM2,5 (µg/m3) PM10 (µg/m3) HCHO (µg/m ) učebna tělocvična učebna tělocvična učebna učebna učebna tělocvična učebna min max průměr medián 95% kvantil limit *
21,9 26,8 23,8 23,7 25,3 * 21-23
17,5 24,4 20,5 20,4 23,4 * 19-21
25,5 52,4 35,6 34,2 44,5
34,7 59,4 45,9 44,9 53,9 30-65
0,080 0,593 0,156 0,136 0,203
5,0 133,0 48,3 40,4 105,1
-
80
62,0 187,0 106,6 101,7 174,4
28,2 253,0 105,8 88,6 223,8 150
3,4 40,8 13,2 12,4 23,2 60
dle Vyhlášky č. 410/2005 Sb. o hyg.požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých
17
Výsledky
Těkavé organické látky 3
Benzen (µg/m ) učebna tělocvičnavenkovní min 0,5 0,5 0,5 max 8,7 9,0 10,0 průměr 2,6 2,4 2,7 medián 2,5 2,0 1,9 95% kvantil 4,9 5,6 8,7 7 limit
3
3
min max průměr medián 95%kvantil limit
3
3
Toluen (µg/m ) Xyleny celkem (µg/m ) Styren (µg/m ) učebna tělocvična venkovní učebna tělocvična venkovní učebna tělocvičnavenkovní 0,6 0,7 0,5 0,3 0,9 0,5 0,5 0,5 0,5 54,8 44,0 34,0 128,6 120,0 40,0 9,8 3,3 0,6 11,7 9,3 8,4 17,4 19,8 9,1 1,3 0,9 0,5 8,4 5,5 3,9 6,6 9,4 4,7 0,5 0,5 0,5 32,4 38,0 23,9 51,8 75,6 33,6 5,3 3,1 0,5 300 200 40 3
3
Etylbenzen (µg/m ) Trichloreten (µg/m ) Tetrachlorethylen (µg/m ) učebna tělocvična venkovní učebna tělocvična venkovní učebna tělocvična venkovní 0,5 0,5 0,5 0,7 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 34,8 22,0 7,1 8,3 10,0 1,5 22,7 11,0 5,2 4,4 4,4 2,2 1,3 1,0 0,7 2,7 1,3 1,1 1,7 2,0 1,0 0,7 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 24,5 19,8 6,9 5,3 0,7 0,7 7,5 3,2 3,5 150 200 150 18
Výsledky
Suspendované částice PM10 Procentuální zastoupení učeben podle koncentrace PM10 12%
Procentuální zastoupení tělocvičen podle koncentrace PM10
12%
16% 32%
40%
36%
< 75 µg/m3
28%
< 75 µg/m3
75-100 µg/m3
75-100 µg/m3
100-150 µg/m3
100-150 µg/m3
> 150 µg/m3
24%
> 150 µg/m3
¾ Koncentrace susp. částic PM10 v 12% učeben (max. 187 µg/m3) a v 16% tělocvičen (max. 253 µg/m3) převyšovala limit daný vyhláškou č.6/2003 Sb. ¾ Vliv podlahové krytiny 19
Výsledky
Suspendované částice PM2,5 Procentuální zastoupení učeben podle koncentrace PM 2,5 16%
12%
12% 32 %
< 20 µg/m3 20-40 µg/m3 40-60 µg/m3 60-80 µg/m3
28%
> 80 µg/m3
¾ Koncentrace susp. částic PM2,5 v 16% učeben převyšovala limit daný vyhláškou č.6/2003 Sb. Maximum 133 µg/m3(tělocvičny z důvodu neúplného souboru dat nebyly hodnoceny).
20
Výsledky
Oxid uhličitý
0, 15 0, 1
8:24
8:52
9:21
9:50 10:19 čas
10:48
11:16
11:45
0 0 ,1 0 ,2 0 5 ,2 5 ,3 5 0 ,1
7:55
0
0
,0
2
CO (%)
0
0, 05
CO2 (% )
0, 2
Koncentace CO2 v učebně
8 :0 0
8 :2 1
8 :4 2
9 :0 4
9 :2 5
9 :4 6
1 0 :0 8
1 0 :2 9
1 0 :5 0
1 1 :1 2
1 1 :3 3
1 1 :5 4
č a s
¾ Průběh koncentrace CO2 odpovídá režimu větrání v učebně (doporučená hodnota koncentrace CO2 je 0,12 – 0,15 %)
21
Dotazníky ¾ Dotazník jsme získali celkem od 452 dětí. Průměrný věk dětí byl 9 let. ¾ Dotazník obsahoval 18 otázek zaměřených na:
• •
podmínky bydlení a režim dne dítěte zdravotní stav dítěte (typ alergického onemocnění,
příznaky alergických onemocnění, výskyt syndromu nemoci z budov, zhoršování příznaků v různém prostředí)
22
Dotazníky
Zhoršení příznaků v různých typech prostředí
ospalost a únava během dne častá bolest hlavy svědění a slzení očí
venku
mimo nachlazení:
ve škole
ucpaný nos a vodnatá rýma
doma
pokašlávání a dráždění v krku suchý kašel ve dne hvízdavé dýchání a pískoty 0
5
10
15
20
25
% dě tí s daným příznak e m
¾ Ve škole se u 20 % dětí zhoršila bolest hlavy a u 17% pocit únavy. 23
Závěry
I.etapa
¾ Z naměřených hodnot v I.etapě projektu vyplynulo, že problém ve vnitřním prostředí škol představují suspendované částice a mikroklimatické faktory ¾ Nalezené hodnoty CO2 ukázaly, že výměna vzduchu v učebnách je ve většině případů nedostatečná, maximální naměřená hodnota CO2 byla téměř 5x vyšší než je hodnota doporučená ¾ Koncentrace formaldehydu a dalších těkavých org. látek nepředstavovaly v měřených školách problém
24
II.etapa projektu Na počátku roku 2008 (leden-duben) byla realizována 2. etapa měření s cílem ověřit reprezentativnost výsledků získaných v první etapě a doplnit informace o prostorové variabilitě vybraných parametrů. V každém kraji změřena 1 základní škola (14 škol) ● školy byly vybrány ve spolupráci s Krajskými hygienickými stanicemi (ze 3 navržených škol byla vybrána 1 pro měření) ● v každé škole změřeno 10 učeben ● měření prováděli pracovníci Zdravotních ústavů 25
II.etapa
Měřené parametry Rozsah měřených parametrů vycházel z výsledků měření 1. etapy, kde se jako problémové ukázaly : ¾ mikroklimatické faktory – teplota a vlhkost ¾ CO2 – indikátor výměny vzduchu ¾ suspendované částice PM10, PM2,5, PM1,0 ( o tuto frakci byl projekt rozšířen)
Odběrové intervaly V každé učebně byly měřeny vždy 2 vyučovací hodiny včetně přestávky mezi nimi 26
Měření
27
Výsledky měření ¾ Změřeno bylo 14 škol, 141 učeben
min max medián 25percentil 75percentil průměr limit (doporučení)
PM10
PM2,5
PM1,0
CO2
vlhkost
teplota
(μg/m3 )
(μg/m3 )
(μg/m3 )
%
%
°C
37 558 146 113 183 155 150
11 207 51 38 74 63 80
3 70 12 8 19 17 -
0,066 0,298 0,124 0,103 0,166 0,138 (0,12 - 0,15)
17 52 35 31 39 35 30 - 65
20,6 30,0 23,7 22,6 24,7 23,8 20 - 24
¾ Měření potvrdilo, že koncentrace aerosolových částic a mikroklimatické faktory včetně koncentrace CO2 představují ve školách problém 28
výsledky třídy
Rozpětí PM10, PM2,5, PM1,0
400
Rozpětí hodnot koncentrací aerosolových částic v měřených třídách * 558 µg/m3 maximum naměřeno v jediné třídě v Pardubicích
3
koncentrace [µg/m]
350 300
rozpětí hodnot min - max 25 - 75 percentil medián
250 200
limit
150 limit
100 50 0 PM10
PM2,5
PM1,0 29
výsledky Průběh koncentrací jednotlivých frakcí suspendovaných částic v učebně přestávka
300 250 200 150 100 50 0
8: 58 9: 06 9: 14 9: 22 9: 30 9: 38 9: 46 9: 54 10 :0 2 10 :1 0 10 :1 8 10 :2 6 10 :3 4 10 :4 2
3
koncentrace [µg/m]
350
PM10
PM2,5
PM1,0
30
výsledky
Oxid uhličitý Koncentrace CO2 v učebnách 0,060 -0,100 obj. %
>0,201 obj.%
0,200
vliv větrání
0,150 0,100 0,050 0,000
10 :0 1 10 :0 9 10 :1 7 10 :2 5 10 :3 3 10 :4 1 10 :4 9 10 :5 7 11 :0 5 11 :1 3 11 :2 1 11 :2 9 11 :3 7
24%
44%
Průběh koncentrace CO2 v nevětrané učebně
0,101-0,150 obj. %
koncentrace CO2 [%]
0,151-0,200 obj. %
22%
0,250
0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000 7: 29 7: 36 7: 43 7: 50 7: 57 8: 04 8: 11 8: 18 8: 25 8: 32 8: 39 8: 46 8: 53 9: 00
10%
koncentrace CO2 [%]
Průběh koncentrace CO2 ve větrané učebně
31
Výsledky - třídy Suspendované částice ¾ ¾
V 65 třídách (46%) byl překročen limit pro PM10 (150 µg/m3) V 29 třídách ( 21%) byl překročen limit pro PM2,5 (80 µg/m3)
Mikroklimatické faktory + CO2 ¾ ¾ ¾
V 31 třídě (22 %) nebyl dodržen limit pro vlhkost ( 30-65%) V 51 třídě (36 %)nebyl dodržen limit pro teplotu ( 20 – 24 oC) V 48 třídách (34%) byla překročena max. doporučená hodnota CO2 (0,15%)
32
školy
Rozpětí PM10 R ozpětí hodnot suspendovaných částic P M 1 0 v měřených šk olách 400 *
3
koncentrace[µg/m]
350
3
max. 558 μg /m v jed né učebně
300 250 200
lim it
150 100 50 0
. . a k. k. k. k. k. ý k ý k. k. k. ha ý k k in ý ý a ý ý ý ý s ý ý k č r k k k k k k k ň k k c o s s s P c c s c ec ezs ys a r r ad e če bi lze č av ín te ou er l r l v s u o o P V s b o o m Z d d h l Ú J ih om Li s ko O lo ar ar o v e tře P S v h K i l a J rá or K M ký es
k.
33
školy
Koncentrace PM2,5 Rozpětí hodnot suspendovaných částic PM2,5 v měřených školách 3
koncentrace [µg/m]
180 160 140 120 100 80
*
3
max. 207 μg/m v jedné učebně
lim it
60 40 20 0 . . . . k. ý k. k. ý k. ý k. ský raha ý k ý k. č ina ý k. ý k ký k ký k ký ý k k k ň k k P ic lze es t eck yso l ínsk e s a vs a rs dec erec ezsk ouc b č č V P u o r v a o l b Z r Ús Li skos Olom Pard Jih omo arlo ve h řed t S K álo av Jih or Kr M
34
Výsledky v rámci školy ¾ V každé škole 10 tříd
PM10 ¾ ¾
nejvyšší rozdíl mezi třídami v rámci jedné školy - 478 µg/m3, nejmenší rozdíl 34 µg/m3, v ostatních školách 101 – 281 µg/m3 nejvyšší průměrná hodnota ve škole (průměr z 10 změřených tříd) – 204 µg/m3 a nejnižší – 117 µg/m3
PM2,5 ¾ ¾
nejvyšší rozdíl mezi třídami v rámci jedné školy 172 µg/m3, nejmenší rozdíl 17 µg/m3, v ostatních školách 40 – 121 µg/m3 nejvyšší průměrná hodnota ve škole (průměr z 10 změřených tříd) – 144 µg/m3 a nejnižší – 36 µg/m3 35
školy
Koncentrace CO2 3
koncentrace [µg/m]
Rozpětí hodnot koncentrací CO2 v měřených školách 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
doporučení
) ) ) ) ) l) ) ) .) c) ň) ) ha o) .V B. lín n/L.) lav a šták . K bere vin á ito ve b ice Plze Pr a Č . ( Br n . ( K o H ( y h ( í i u r ( r K . a . k . st L .( (L ý rd ( Ji (F ý k ý k sk ý ý k k. ( k . ( K ý k. Pa eň sk ý k k. (Ú ina ý k . ( k k sk k r c ý . s e č s a e k Plz ck ý ck sk so če ký o č or av rlo v r ad ere zs mou ick ý do steck Vy Zlín h Ji h a e e m b l e ř i K v o L Ú o s Olo rd ub St Ji h álo sk a v P a Kr or M
¾ nejvyšší rozdíl mezi třídami v rámci jedné školy byl 0,199 obj. % ¾ nejvyšší průměrná hodnota ve škole (průměr z 10 změřených tříd) 0,194 obj.% 36
školy
Vlhkost
vlhkost [%]
Rozpětí hodnot vlhkosti v měřených školách 70 60 50 40 30 20 10 0
doporučení
) ) ) ) ) ) .) .) c) l) o) k) ha ín .)) eň .V ce ná va .B .K re ve rn ra ol št á lz bi vi la H /L (K (Č be P to y r ( (B K h P u i i . . i ( n r ( a . . d J k k k k (L (L k. (F stí (K ý ar ý ký a( k. k. k. ký ký (Ú (P k. sk ký in sk ňs c s r ý s . ý . č ý e e ý e v e a k k k k z č d a c c v so sk oč sk ý Pl ra or lo re ký ín do ou Jih Vy lez ick m ar ec be eh Zl ře m s i t b t o v K s o o L S l u o Ú Jih sk O ál rd av Kr Pa or M
¾ nejvyšší rozdíl mezi třídami v rámci jedné školy byl 28,9% ¾ průměrné hodnoty vlhkosti ve škole (průměr z 10 změřených tříd) se pohybovaly od 28,1% do 43,3% 37
školy
Teplota Rozpětí hodnot teploty v měřených školách
30
o
teplota [ C]
35
25 20
doporučení
15 ) ) ) ) ) ) ) .) el ) o) e) eň) r ah a á) ec .V B. lín n/ L.) lav a št ák Č . ( Br n . ( K (H. K iber rvi n ito v ub ic ( Plz o P ( y h í r K i t k. k . k ý k ý k. k. (L ( Ka k. (L Pard ský k. ( (Ú s a ( J . (F ý . k k ý ský n s ( . ň k i s k r ý k e c k ý . e a ký es oč o č or av rl o v r ad e reck zský ou ck k ý k Pl z o č ecký Vy s l ín s d e h c Ji h a e t i m b l Z ře Ús ve om K Li o s Ol o rd ub St Ji h ál o sk r a v P K ora M
¾ nejvyšší rozdíl teplot mezi třídami v rámci jedné školy byl 7,1 oC ¾ průměrné hodnoty teploty ve škole (průměr z 10 změřených tříd) se pohybovaly od 21,7 oC do 25,6 oC 38
Závěry
II.etapa
¾ Naměřené hodnoty potvrdily, že problém ve vnitřním prostředí škol představují suspendované částice a mikroklimatické faktory. ¾ Nalezené hodnoty CO2 ukázaly, že výměna vzduchu v učebnách byla často nedostatečná (34% tříd). ¾ Z rozdílů hodnot mezi třídami v rámci školy vyplývá, že na základě změření jedné třídy nelze hodnotit školu. 39
Shrnutí ¾ Byly vytipovány problematické parametry vnitřního prostředí škol - prašnost a mikroklima (teplota, vlhkost), ¾ ve třídách je často nevyhovující výměna vzduchu indikovaná vysokými koncentracemi CO2, ¾ VOC včetně formaldehydu ve škole zásadní problém nepředstavují, ¾ rozpětí hodnot jednotlivých parametrů v různých třídách v rámci jedné školy může být značné 40
Děkuji za pozornost
41
