منازل مسکونی
ممکن است انتظار داشته باشیم که غلظت های آلاینده های هوای داخل کمتر از غلظت آلاینده های هوای آزاد باشد زیرا ممکن است ساختمان به عنوان نوعی حفاظ در برابر منابع بیرونی آلودگی هوا (به عنوان مثال ترافیک و صنایع) عمل کند، اما این انتظار بسته به نوع آلاینده و همچنین نوع محیط داخل و پارامترهای دیگری ممکن است صادق نباشد. در حقیقت، علاوه بر نفوذ احتمالی برخی از آلاینده های هوا از فضای بیرون، بسیاری از فعالیت های معمول از قبیل استعمال دخانیات (کشیدن سیگار و …)، پخت و پز، سیستم های گرمایشی و سرمایشی، تجهیزات و اثاثیه درون ساختمان، تمیز کردن و … به عنوان منابع داخلی موثر بر کیفیت هوای داخل منجر به کاهش کیفیت آن شده و در برخی موارد غلظت یک آلاینده خاص را تا حدی افزایش دهد که بیشتر از غلظت آن آلاینده در هوای آزاد شود.
از بین تمام فعالیت های زندگی، خواب بیشترین زمان را به خود اختصاص می دهد. مطالعات و تحقیقات الگوی زمانی فعالیت، روندهای مشابهی را برای خواب، با هشت تا نه ساعت خواب در روز به طور متوسط در تمام سنین، در سرتاسر جهان نشان می دهد. زمان زیادی که برای خواب صرف می شود موجب شده تا اتاق خواب به یک محیط مهم تبدیل شود. بطورکلی اکثر مطالعات نشان داده اند که غلظت عددی ذرات هوای داخلی از ذرات بسیار ریز با اندازه کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر و کربن سیاه در زمان عدم فعالیت و در طول شب وقتی که فعالیت انسان در منزل کاهش می یابد به حداقل مقدار خود می رسند. علاوه بر غلظت آلاینده های هوا ناشی از نفوذ هوای بیرون و یا فعالیت های قبلی، اتاق خواب شامل انتشارات مبلمان و مصالح ساختمانی نیز می باشد. برخی وسایل موجود در منزل، مانند تشک و بالش که افراد در طول خواب با آنها در تماس نزدیک هستند، مورد توجه ویژه قرار گرفته اند. گرد و غبار تشک از طیف گسترده ای از ویروس ها، ارگانیسم ها (باکتری ها ، قارچ ها) و آلرژن های آنها و گرد و غبار معدنی تشکیل شده است که همه آنها در حین حرکت قابلیت تعلیق مجدد دارند. علاوه بر این، تشک منبعی از انواع ترکیبات آلی فرار و نیمه فرار مانند منعطف سازها و بازدارنده های شعله هستند که ممکن است زیرمجموعه ترکیبات آلی فرار باشند و یا به عنوان مواد شیمیایی مختل کننده غدد درون ریز شناخته شوند. مطالعات کمی در مورد تعلیق ذرات انسانی ناشی از بالش، تشک و سایر وسایل رختخواب وجود دارد، اما گزارش شده است که از نظر بزرگی با ذرات معلق ناشی از سایر فعالیتهای داخلی انسان مانند پیاده روی قابل مقایسه است. گاهی ممکن است اتاق خواب با میزان تهویه کمتر نسبت به سایر محیط های خانگی مشخص شود، که ممکن است مانع از پراکندگی آلودگی ناشی از محیط داخلی شده و بنابراین منجر به تجمع ذرات شود. مطالعات کمی با نتایج نامشخص در مورد الگوهای تهویه و وجود آلاینده های مختلف هوا در طول مدت خواب، ارائه شده است. البته با توجه به مدت زمان صرف شده در اتاق خواب، تحقیقات بیشتری لازم است تا بتوان میزان مواجهه افراد را به طور کامل مشخص کرد.
فعالیت های پخت و پز نیز با افزایش غلظت ذرات (و بخصوص غلظت تعداد ذرات) و آلاینده های گازی در محیط های داخلی خانه در ارتباط است. مطالعات نشان داده اند که تنوع گسترده ای بین مناطق، به دلیل انواع مختلف اجاق، سوخت ها، روش های پخت و پز و انواع مواد غذایی وجود دارد.
انتشار گازهای گلخانه ای در کشورهای در حال توسعه از اهمیت ویژه ای برخوردار است، خصوصاً در جاهایی که جمعیت ها از سوختهای جامد استفاده می کنند و از اجاق های آشپزی نامناسب (بخصوص در مناطق روستایی) استفاده می کنند. تقریبا نیمی از خانوارهای جهان برای پخت و پز وابسته به سوخت های جامد هستند (به عنوان مثال چوب، پسماندهای کشاورزی، مواد دفعی حیوانات و زغال سنگ). که این نسبت در مناطق مختلف متفاوت است، سوختهای جامد در بیش از ۶۰ درصد خانوارهای آفریقا و آسیای جنوب شرقی، ۴۶ درصد در منطقه اقیانوس آرام غربی ، ۳۵ درصد در منطقه مدیترانه شرقی و بسیار کمتر (کمتر از ۲۰ درصد) در قاره آمریکا و اروپا استفاده می شوند. در کل دنیا، مواجهه با آلاینده های ناشی از سوختهای جامد (برای پخت و پز، گرمایش و روشنایی) مسئول ۸/۲ میلیون مرگ و ۶/۸۵ میلیون سالهای از دست رفته عمر بواسطه ناتوانی در سال ۲۰۱۵ بوده است. مطالعات متعددی ارتباط مواجهه با این آلاینده ها و پیامدهای نامطلوب بارداری (به عنوان مثال کم وزنی هنگام تولد، مرده زایی)، بیماری تنفسی (به عنوان مثال عفونت دستگاه تنفسی از جمله سل، و همچنین تشدید شرایط التهابی ریه مانند آسم)، سرطان، بیماری قلبی و عروقی (مانند سکته مغزی) و سایر موارد بهداشتی (مانند بیماری های چشمی، پیری پوست) را نشان داده اند. مطالعات متعددی (که بیشتر آنها در هند و چین انجام شده است) گزارش کرده اند که فرد در محلهای در حال پخت و پز (عمدتاً زنان) در معرض غلظت های بسیار زیاد دوده های پخت و پز قرار دارند که البته نوع سوخت تأثیر بسزایی در کیفیت هوای داخل IAQ و پیامدهای بعدی آن بر روی سلامت دارد. در واقع، مطالعات تأثیر قابل توجه زیست توده و احتراق زغال سنگ را بر غلظت آلاینده های هوا در فضاهای داخلی نشان داده اند. سلسله مراتب انواع سوخت بر اساس میزان غلظت PM۲.۵ گزارش شده در آشپزخانه ها به ترتیب از زیاد به کم به شرح زیر است: زیست توده، زغال سنگ، نفت سفید و اجاق های LPG/ برقی، با زیست توده و ذغال سنگ انتشار PM۲.۵ بسیار بالاتر از نفت سفید و LPG/ برقی دارند. به عنوان مثال، در یک مطالعه در جنوب هند، غلظت PM قابل تنفس (PM با قطر آیرودینامیکی کمتر از ۴ میکرومتر؛ PM۴) در خانه ها با استفاده از زیست توده بین ۵۰۰ تا ۲۰۰۰ میلی گرم در دقیقه در طول پخت و پز، و با میانگین ۲۴ ساعته غلظت شخصی ۲۳۱ ± ۱۰۹ میکروگرم بر متر مکعب است و برای کسانی که درگیر نیستند برای ۲۱ ± ۹۰ میکروگرم بر متر مکعب می باشد. همچنین در یک مطالعه مشابه برای افرادی که از سوختهای پاکتر (گاز یا کروسان) استفاده کرده بودند میانگین مواجهه ۲۴ ساعته کمتری (۳۹ ± ۸۲ میکروگرم بر متر مکعب) داشته اند. در مطالعه ی دیگری در چین مقایسه سوختهای ذغالسنگ، گاز و اجاق برقی برای پخت و پز نشان داد که میانگین ۲۴ ساعته غلظت ذرات PM۲.۵ در فصول غیرگرمایشی به ترتیب ۲۱۳، ۶۵ و ۵۵ میکروگرم بر متر مکعب بوده است. اگرچه تغییر سوخت منجر به کاهش زیاد PM و غلظت دیگر آلاینده ها می شود، اما امکان جایگزینی کامل با سوخت های تمیز ممکن است برای سال های طولانی در مناطقی که تأمین سوخت مشکل است غیرقابل اجرا باشد.
نوع اجاق همچنین یک عامل تعیین کننده مهم در انتشار و در همینطور غلظت های داخلی آلاینده ها است. در برخی از کشورهای در حال توسعه، آشپزخانه های سنتی و قدیمی که معمولاً منجر به مصرف بیشتر سوخت و انتشار بیشتر آلاینده های هوا می شوند در غلظتهای داخلی بسیار مؤثر هستند. نوع اجاق مورد استفاده در یک خانه به سطح درآمد بستگی دارد، زیرا اجاق ی پیشرفته تر به درآمدهای بالاتری نیاز دارند. انجام مداخلات برای تعویض اجاق های فعلی به انواع پیشرفته تر احتمالاً دستیابی به یک مرحله موفقیت آمیزتر از تغییر نوع سوخت برای کاهش مواجهه است. با این وجود، موفقیت در تغییر اجاق نیز چالش برانگیز است، زیرا باید توسط جامعه پذیرفته شود و باید با در دسترس قرار دادن قطعات جایگزین از آن حمایت شود. نتایج یک متاآنالیز در یک آزمایش بر روی اجاق های “تمیزتر” (مجهز شده به هود یا دودکش) کاهش قابل توجهی در متوسط ۲۴ ساعته غلظت آلاینده ها نشان داد. که این کاهش برای PM۲.۵ ۴۲ % (۲۹-۵۰ %) به علت جایگزینی اجاق پیشرفته، و ۸۳ % (۶۴-۹۴ %) برای تغییر به اجاقهای اتانول بود. در مورد کاهش مونوکسید کربن، کاهش در محدوده ۳۹% (۵۵-۱۱ %) برای سوخت جامد بدون دودکش تا ۸۲% (۹۵-۷۵ %) برای اجاق های اتانول بوده است. تعویض اجاق های سنتی با نوع پیشرفته تر آنها یا همراه با دودکش منجر به کاهش ۸۲ % در غلظت NH۳ ، ۵۳ و ۴۰ % در غلظت ذرات کربن سیاه شده است. البته باید توجه شود که آزمایش های بررسی کاهش غلظت ها در شرایط واقعی نسبت به شرایط آزمایشگاهی کاهش کمتری را نشان می دهند.
همانطورکه در بالا اشاره شده است، NO۲ به عنوان یکی از محصولات جانبی فرآیند احتراق توسط استفاده از وسایل گازسوز از قبیل اجاق گازها در هوای داخل منازل مسکونی و … می باشد. در یک مطالعه مداخله ای در منازل مسکونی که از اجاق گازهای بدون تهویه یا هود استفاده می کردند اثربخشی تعویض اجاق گازهای موجود با با اجاق گازهای برقی، نصب یک هود بر روی اجاق گازهای موجود و استفاده از سیستم های تصفیه هوا دارای فیلترهای با راندمان بالا برای ذرات معلق و فیلتر کربنی بر روی غلظت NO۲ بررسی شده است. در این مطالعه ۷۸ خانه بررسی شده است: ۱۷ تا از خانه ها اجاق گاز الکتریکی دریافت کردند، ۱۵ تا از منازل مسکونی هود یا سیستم تهویه برای اجاق گاز خود دریافت کرده اند و ۴۶ منزل مسکونی دستگاه تصفیه هوا دریافت کردند. غلظت NO۲ به مدت ۱ هفته قبل از مداخله و به مدت یک هفته بعد از مداخله و همچنین طی سه ماه پس از آن اندازه گیری شده است. تعویض اجاق گاز به اجاق برقی به ترتیب میانه غلظت NO۲ را به میزان ۵۱ و ۴۲ درصد در طی ۳ ماه پس از مداخله در آشپزخانه و اتاق خواب کاهش داده است. استفاده از دستگاه تصفیه هوا منجر به کاهش ۲۷ درصدی در آشپزخانه و ۲۲ درصدی در اتاق خواب شده است. استفاده از هود منجر به کاهش قابل توجهی در غلظت NO۲ آشپزخانه و اتاق خواب نشده است.
علاوه بر آلودگی ناشی از سوخت های مختلف، مواد غذایی همچنین می توانند مقادیر زیادی از آلاینده ها را منتشر کنند. مطالعات متعددی غلظتهای بالای حاصل از پخت و پز مواد را گزارش کرده اند و پخت و پز را به عنوان یکی از فعالیتهای داخلی با بیشترین تاثیر بر غلظت ذرات معلق در کشورهای توسعه یافته به ویژه در محدوده اندازه ذرات ریز و فوق العاده ریز معرفی کرده اند. در هشت خانه در هنگ کنگ، پخت و پز ۶۲ % از کل PM۲.۵ و با سهم نسبی بسیار پایین تر برای PM۱۰ برآورد شده است. همچنین در ۳۷ خانه در ایالات متحده آمریکا میانگین افزایش غلظت بالاتر از غلظت زمینه PM۲.۵ در اثر فعالیت های پخت و پز ۵۱ میکروگرم در مترمکعب برآورد شده است. در نروژ، سرخ کردن وافل حتی اگر هود هم روشن باشد باعث افزایش غلظتPM۱۰ تا ۱۹ برابر بیشتر می شود (۱۳۰ میلی گرم در متر مکعب) و اگر هود خاموش باشد منجر به افزایش ۶۲ برابر بیشتر (۲۴۶ میلی گرم متر مکعب) از غلظت زمینه می شود. برای PNC ها، در آشپزخانه ها بعد از پخت و پز غلظت ها بین ۱۰ تا ۴۰ برابر بیشتر است، دیگر مطالعات مقادیر بالاتری را در زمانهای بدون پخت و پز (۶۲۹۹-۱۲۲۰ ذره در سانتی مترمکعب) و ساعتهای پخت و پز (۱۴۰۰۰۰۰ ذره در سانتی متر مکعب) در خانه های تایوان گزارش کرده اند. مواد تشکیل دهنده نیز ممکن است باعث افزایش نرخ انتشارات شوند.
همچنین روش های پخت و پز نیز در میزان انتشارات موثرند. مطالعات مختلفی بر روی تاثیر روش های پخت و پز از قبیل کباب کردن (با استفاده از سوختهای جامد)، کباب کردن، سرخ کردن به روش غوطه ور کردن، سرخ کردن تابه ای، سرخ کردن به همراه تکان دادن، جوشاندن و بخار کردن بر روی جرم ذرات (PM۱۰ و PM۲.۵) و بیشتر ترکیبات شیمیایی آن (کربن عنصری، کربن آلی، هیدروکربن های پلی سیلیک، آلدهیدها، فلزات و PNC) انجام شده است. انتشار و تشکیل UFP به دلیل فرآیندهای احتراقی که در هنگام پخت و پز اتفاق می افتد. همچنین بخارات گرم نیز ممکن است سرد شده و هسته های تشکیل UFP های بیشتری شوند. اکثر انتشارات ذره ای در طی فرایند پخت و پز و در محدوده اندازه کمتر از میکرون (عموماً دامنه ذرات فوق العاده ریز، <100 نانومتر) قرار دارند و شامل قطرات روغن، محصولات احتراق، بخار حاصل از آب مورد استفاده برای پخت و پز و مواد تشکیل دهنده، و آلاینده های آلی متراکم شده است. مواد با چربی بیشتر ممکن است منجر به بیشترین میزان انتشار PM۲.۵ شوند در حالیکه با یک روش یکسان پخت و پز مواد با مقادیر کمتر چربی ممکن است اسیدهای چرب بیشتری تولید کنند که این حالت بیشتر در انواع گوشت و انواع مختلف چربی ها دیده می شود. همچنین دمای پخت و پز بر روی انتشار ذرات اثر گذار است بطوریکه بیشترین انتشار ذرات در پخت با دمای بالاتر روغن مشاهده شده است.
تمیز کردن یکی دیگر از فعالیتهای رایج داخلی است که می تواند باعث بدتر شدن IAQ شود. در ایالات متحده بزرگسالان به طور متوسط ۲۰ تا ۳۰ دقیقه در روز را برای تمیز کردن خانه های خود صرف می کنند. امور مربوط به تمیز کردن برای از بین بردن مواد ناخواسته مانند گرد و غبار و ذرات معلق در هوا از روی کف و مبلمان ضروری است. با این وجود، چنین فعالیتهایی می تواند علاوه بر تولید گازهای گلخانه ای از محصولات تمیز کننده منجر به تعلیق و توزیع مجدد ذراتی که قبلاً بر روی سطوح مختلف داخلی ته نشین شده اند شود. پارامترهایی که بر اثربخشی فعالیت های تمیزکردن تاثیر می گذارند شامل وسایل مورد استفاده (مانند جاروبرقی و جارو کردن)، انواع مختلف سطوح رفتارهای تمیز کردن هستند. فواصل بیشتر بین زمان های تمیز کردن باعث افزایش میزان گرد و غبار تجمع یافته بر روی کف (جرم غبار در واحد سطح) می شود و به دنبال آن باعث افزایش گرد و غبار تعیلق یافته می شود. همانند پخت و پز این فعالیت ها ممکن است باعث افزایش غلظت ذرات بصورت متناوب و دائمی شوند و گاهی ممکن است باعث پیک های بالای غلظت نیز شوند.
تعلیق مجدد ذرات توسط اختلاط مکانیکی در حین فعالیت های تمیز کردن مانند جاروبرقی و جارو زدن به صورت دستی بیشترین تاثیر را در تولید ذرات درشت PM۲.۵-۱۰ دارند. برای مثال در یکسری آزمایش مربوط به جاروبرقی بر روی فرش محققان گزارش کرده اند که PM۱۰ به میزان > 17 میکروگرم بر متر مکعب افزایش داشته است در حالیکه میزان تعلیق PM۲.۵ حدود ۱/۱ میکروگرم بر مترمکعب بوده است. در مطالعه ی دیگری تاثیر فعالیت های معمول در فضای داخل بر غلظت PM۲.۵ هوای داخل ساختمان ۳۲ میکرو گرم بر مترمکعب برآورد کرده است، در حالیکه پیک غلظت ۳ دقیقه ای PM۵ برای جاروبرقی بین ۸۱ تا ۹۰ میکروگرم بر مترمکعب گزارش شده است. بیشتر تحقیقات مربوط به انتشارات ناشی از فعالیتهای نظافتی، بر روی خود محصولات تمیز کننده متمرکز شده است، که با طیف گسترده ای از بیماریهای تنفسی، پتانسیل سرطان زایی و اختلال در غدد درون ریز همراه هستند. طیف گسترده ای از محصولات تمیز کننده منجر به تولید بسیاری از ترکیبات شیمیایی مختلف شامل ترپنها، کلر، آمینها و آلدهیدها می شوند که چنین انتشاراتی از محصولات نظافتی بخصوص ترپنها (در درجه اول لیمونن و لینولل)، می توانند با ازن نفوذی از محیط بیرون واکنش داده و منبع قابل توجهی برای آئروسل های آلی ثانویه محیط داخل باشند. تبخیر محصولات واکنش های ابتدایی ازن از بیشترین (فرمالدهید) به کمترین (اسیدهای دی کربوکسیلیک) و در آخر آنهایی هستند که منجر به تولید آئروسل های آلی ثانویه شوند. البته شکل گیری فزاینده و سریع UFPs حتی در صورت وجود غلظت کمی از واکنش دهنده ها می تواند رخ دهد.
در نمونه های گرفته شده از منازل افراد غیر سیگاری در فنلاند، انتشارات حاصل از محصولات تمیزکننده به عنوان یکی از منابع عمده در شکل گیری ترکیبات آلی فرار محیط های داخل شناخته شده اند، با این توضیح که دارای ۱۸ % از واریانس ترکیبات آلی فرار (انتشارات ترافیکی محیط بیرون و همچنین ۱۸ % از واریانس ترکیبات آلی فرار محیط داخل) می باشد. در کانادا محصولات خانگی خصوصا تمیزکننده ها مسئول تولید ۴۴ % از کل ترکیبات آلی محیط های داخل هستند. البته با گرم شدن هوا در فصول گرمتر و نیز به علت تهویه بیشتر شاهد ترقیق بیشتر این ترکیبات در محیط های داخل هستیم. البته لازم به ذکر است که میزان بالای PNC و غلظت جرمی کمترPM برای محصولات تمیزکننده آشپزخانه ها در مقایسه با استفاده از جارو برقی در برخی از مطالعات نیز گزارش شده است. بعلاوه برای کاهش انتشار ترکیبات آلی فرار و کاهش مواجهه با ترکیبات آلی فرار و سایر آلاینده ها در هنگام فعالیت های تمیز کردن با انجام تهویه مطلوب قابل دستیابی است.
به دلیل داشتن درجه حرارت پایین در طول زمستان، برخی از مناطق جهان برای حفظ دمای داخلی مناسب نیاز به گرمایش دارند. در کشورهای در حال توسعه بیشتر خانواده ها از سوخت جامد در اجاق های نامناسب برای گرمایش و همچنین برای پخت و پز استفاده می کنند، از این رو میزان غلظت ها و پیامدهای بهداشتی متعاقب آن مانند مواردی است که قبلاً برای انتشار پخت و پز توضیح داده شده می باشد. در کشورهای توسعه یافته، گرمایش مرکزی اغلب سیستم اصلی است. با این حال، در سال های اخیر، اجاق گاز و شومینه های چوبی محبوبیت بیشتری یافته اند، بخشی از آن به دلیل جذابیت آنها (ایجاد یک محیط دنج و گرم) و همچنین هزینه کمتری در مقایسه با سایر سوخت های گرمایشی می باشد. در آلمان خانه های با سیستم گرمایش مرکزی غلظت PM، فلزات سنگین و PAH کمتری را نسبت به خانه های گرم شده در اثر سوختن ذغالسنگ یا شومینه های روباز سوز چوبی نشان دادند. در انگلستان غلظتهای بالای مونوکسید کربن و دی اکسید نیتروژن در خانه های با سیستم های گرمایش غیرسوختی نسبت به خانه های با سیستم گرمایش سوختی مشاهده شده است. در مطالعه ای گوستفن و همکارانش میزان سطوح هیدروکربن های آروماتیک حلقوی در خانه هایی که از چوب به عنوان سوخت در اجاق، شومینه ها و بخاری ها استفاده می کردند را با خانه هایی که از گرمایش الکتریکی استفاده کرده بودند مقایسه نمودند. آنها مشاده کردند که میانه ۲۴ ساعته بنزوآلفاپیرن در محیط داخل خانه های با سوخت چوب چهار برابر (۵۲/۰ نانوگرم در مترمکعب) بیشتر از خانه های رفرنس (۱۲/۰ نانوگرم بر مترمکعب) بود. البته برای بیشتر ترکیبات هیدروکربن های آروماتیک حلقوی غلظت های داخلی کمتر از غلظتهای هوای آزاد بوده است. از طرفی دیگر، استفاده از هفت اجاق شومینه (که به طور کلی به گونه ای طراحی شده اند که محفظه آتش بدون نفوذ باشد) مورد آزمایش قرار گرفتند که افزایش قابل توجهی در غلظت داخلیCO ، CO۲ ،NO ، NO۲، VOCs، فرمالدئید و استالدهید مشاهده نشد اما در غلظت UFP ها و بنزن افزایش وجود داشته است.
حضور انسان می تواند در IAQ نقش داشته باشد. حرکت افراد (به عنوان مثال راه رفتن) می تواند ذراتی را که قبلاً بر روی سطوح مختلف در داخل منازل ته نشین شده اند (به عنوان مثال کف، مبلمان)، و یا بدن افراد می توانند از طریق ریزش پوست بدن یا واکنش های ازن با چربی های سطح پوست و/یا محصولات مراقبت شخصی (مانند عطرها) مجددا معلق شوند. تعلیق مجدد می تواند منبع مهمی برای ذرات معلق در مقایسه با سایر منابع داخلی باشد. شدت و بزرگی تعلیق مجدد ذرات با اندازه ذرات، بار گرد و غبار، نوع سطح، ماهیت و شدت فعالیت، تهویه و رطوبت نسبی متفاوت است. این حالت برای ذرات درشت از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا برای ذرات در محدوده اندازه ۷/۰ تا ۱۰ میکرومتر افزایش می یابد. در مطالعات آزمایشگاهی PM۱۰ در طول عمل راه رفتن ۸۴% افزایش یافته، در حالیکه هیچ تاثیری بر روی PNC مشاهده نشده است و تاثیر خیلی کمی نیز بر روی UFP تایید شده است. در این آزمایش بار بیشتر گردوغبار با PM۱۰ بیشتری همراه بود که این مورد نشان می دهد با حذف منظم گرد و غبار (یعنی تمیزکردن) با راه رفتن افراد در یک اتاق ذرات معلق در هوا کاهش می یابند. فرش ها نسبت به کف های سخت باعث تعلیق مجدد ذرات با محدوده اندازه ۳ تا ۱۰ میکرومتر می شوند و این در حالیست که اختلاف معناداری در حدود اندازه های ۴/۰ تا ۳ میکرومتر مشاهده نشده است. تیان و همکارانش در مطالعه ای نشان دادند که ۹۰ دقیقه طول می کشد تا ذرات معلق به سطح زمینه قبلی خود برگردند و ته نشین شوند. بسیاری از فعالیت های دیگر نظیر حرکت کاغذ، مرتب کردن تختخواب و تا کردن لباسها نیز می توانند باعث تعلیق مجدد ذرات شوند. البته فعالیتهای پرتحرک تر، فرشها بجای کفپوش های چوبی و تعداد افرادی که این فعالیت ها را انجام میدهند همگی با تولید ذرات با غلظت های بالاتر در ارتباط هستند. ترکیب ذرات معلق به شرایط محیطی، منطقه و عملکرد ساکنین بستگی دارد. ذرات غبار داخل می توانند از مواد معدنی، فلزات سنگین، هیدروکربن های معطر حلقوی، سموم دفع آفات، فتالات، مهار کننده های شعله، عوامل مداخله گر در غدد درون ریز، باکتری ها، ویروس، قارچ ها، گردوغبار مایت و سایر بقایای حیوانی تشکیل شوند. از این رو، علاوه بر اثرات سلامتی ناشی از مواجهه با ذرات معمولی، بیماری های مرتبط با آلرژن ها و بیماری های عفونی با مواجهه با گرد و غبار معلق خانگی ارتباط دارند. علاوه بر این از آنجاییکه ازن به سرعت با چربی های پوست، مو و لباس ها واکنش می دهند تنها حضور یک نفر بر شیمی ازن داخلی اثر می گذارد. که این امر منجر به کاهش قابل توجهی در غلظت ازن می شود این در حالیست که این واکنش ها در نتیجه عمل ازن باعث افزایش غلظت سایر ترکیبات نظیر گروه های کربونیل، کربوکسیل یا آلفا هیدروکسی کتون می شود. بنابراین، اتاقهای ساکنین معمولاً حاوی مقادیر کمتری SOAs (Secondary Organic Aerosols) ناشی از واکنشهای ازن ـ ترپن هستند، زیرا با توجه به در دسترس بودن اکسیدانها واکنش ازن با پوست ساکنین، کاهش می یابد. از نظر مصرف ازن، اسکالن مهمترین ماده تشکیل دهنده لیپیدهای سطح پوست است و پس از آن اسیدهای چرب اشباع نشده نیز وجود دارند. واکنشها با روغن پوست می توانند در بخش شاخی پوست که در گرد و غبار داخلی وجود دارد اتفاق بیفتند و همچنین در روغنهای پوستی به دلیل انتقال به سطوح در اثر تماس صورت می گیرد. علاوه بر این، محصولات مراقبت شخصی نیز در مصرف ازن تأثیر دارند. اثر صابون ها، شامپوها، عطرها و سایر محصولات مراقبت شخصی می تواند چندین ساعت پس از استفاده از فرد دفع (واجذب) شود. یکی از فراوان ترین ترکیباتی که در بدن انسان یافت می شود، لیمونن است، که می تواند در محصولات مراقبت شخصی یافت شود.
همانطورکه در بالا اشاره شد، یکی از آلاینده های بسیار مهم برای IAQ ترکیبات آلی فرار در نظر گرفته می شود. فرمالدئید در سال ۲۰۰۴ توسط سازمان جهانی بهداشت به عنوان گروه یک ترکیبات سرطانزا برای انسان دسته بندی شده است. همانطورکه مستحضرید، همانند بسیاری از آلاینده های دیگر، این ترکیب دارای منابع انتشار متفاوت برای هوای داخل و آزاد می باشد. از منابع انتشار آن برای هوای آزاد می توان به بیوسفر، واکنش های اتمسفری ترکیبات آلی فرار و احتراق زیست توده و سوخت اشاره کرد. همانند بسیاری از دیگر ترکیبات آلی فرار، از منابع انتشار فرمالدئید در هوای داخل ساختمان می توان به محصولات و اثاثیه درون ساختمان از قبیل محصولات چوبی اشاره کرد. در حقیقت در محصولات چوبی به میزان گسترده ای از افزودنی های بر پایه فرمالدئید استفاده می شود. علاوه بر این، شیمی هوای داخل ساختمان و احتراق می تواند منجر به تولید این آلاینده هوای داخل ساختمان شود. غلظت فرمالدئید در هوای داخل ساختمان معمولاً بیشتر از غلظت آن در هوای آزاد می باشد زیرا عمدتاً به علت منابع انتشار داخلی و نرخ تبادل هوای کم می باشد. در یک مطالعه مروری که در سال ۲۰۱۹ به چاپ رسیده است، C. Liu و همکاران نتایج بسیار جالبی را ارائه کرده اند که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت. جدول شماره ۱ مناطق، نوع ساختمان، فصل و ماه نمونه برداری و تجهیزات مورد استفاده برای ۳۱ مطاله بررسی شده در این مطالعه مروری را نشان می دهد.
جدول شماره۱ . مناطق، نوع ساختمان، فصل و ماه نمونه برداری و تجهیزات مورد استفاده برای ۳۱ مطاله بررسی شده.
منطقه | نوع ساختمان | فصل/ماه سال | تجهیزات | |
کشورهای/مناطق در حال توسعه | چین | مسکونی | تابستان، زمستان | کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا[۱] (HPLC) |
عمومی (فروشگاه) | چند ماه | پایش آنلاین | ||
عمومی (کتابخانه) | ژانویه | HPLC | ||
مسکونی | آوریل، می، دسامبر | HPLC | ||
مسکونی | پاییز، زمستان | HPLC | ||
عمومی (مراکز خرید یا فروشگاه های زیرزمینی) | تابستان | پایش آنلاین | ||
مسکونی | آگوست | اسپکتروفتومتر | ||
مسکونی | تابستان و زمستان | HPLC | ||
مسکونی | تابستان و زمستان | HPLC | ||
ایران | مسکونی | زمستان | گاز کروماتوگرافی (GC) | |
مالزی | عمومی (مدرسه) | گزارش نشده است | HPLC | |
صربستان | عمومی (مدرسه) | آوریل | گزارش نشده است | |
تایلند | مسکونی | آوریل ـ ژوئن | HPLC | |
کشورهای/مناطق توسعه یافته | استرالیا | عمومی (دانشگاه) | فوریه ـ مارچ | HPLC |
مسکونی | سالانه | HPLC | ||
فرانسه | مسکونی | گرمایش و بدون گرمایش | HPLC | |
عمومی (مدرسه) | سالانه | GC | ||
یونان | عمومی (مدرسه) | گرمایش و بدون گرمایش | HPLC | |
هنگ کنگ | عمومی (مهدکودک) | می ـ ژولای | HPLC | |
ژاپن | مسکونی | تابستان، زمستان | HPLC | |
مسکونی | آگوست ـ ژانویه | HPLC | ||
کره جنوبی | مسکونی | سالانه | HPLC | |
هلند | عمومی (بیمارستان) | مارچ | HPLC | |
اسپانیا | عمومی (مدرسه) | سالانه | HPLC | |
مسکونی | ژانویه ـ فوریه | HPLC | ||
مسکونی | می ـ ژوئن | HPLC | ||
ایالات متحده امریکا | مسکونی | گزارش نشده است | HPLC | |
عمومی (فروشگاه) | سالانه | HPLC | ||
مسکونی | تابستان | HPLC | ||
مسکونی | ژوئن ـ ژولای | HPLC | ||
عمومی (فروشگاه) | ژانویه، می، ژولای، سپتامیر و نوامبر | HPLC |
همانطورکه در شکل شماره ۱ نشان داده شده است، غلظت فرمالدئید در هوای آزاد برای کشورها و مناطق در حال توسعه در محدوده ۱۰۰ – ۲/۰ میکروگرم بر متر مکعب بوده است و برای کشور ایران (شهر تهران) در محدوده ۹-۷ میکروگرم بر متر مکعب بوده است در حالیکه برای کشورها/مناطق توسعه یافته این محدوده کوچکتر بوده و از ۱ تا ۲۰ میکروم گرم بر متر مکعب بوده است. در حقیقت، از دلایل آن می توان به اجرای دقیق تر استانداردها و قوانین در خصوص کاهش آلاینده های هوا در کشورهای توسعه یافته اشاره کرد و بالعکس در کشورهای در حال توسعه یا استانداردی وجود ندارد یا اینکه نادیده گرفته می شود.
[۱] High Performance Liquid Chromatography (HPLC)
شکل شماره ۱٫ غلظت فرمالدئید هوای آزاد در ۱۵۴ اندازه گیری در ۲۹ مطالعه.
همانطورکه در شکل شماره ۲ نشان داه شده است، نسبت غلظت فرمالدئید در هوای آزاد به هوای داخل در محدوه نزدیک به صفر تا ۲۵/۲ بوده است. جالب توجه است که این نسبت برای کشورها یا مناطق توسعه یافته کمتر از یک می باشد و این نشان دهنده غلظت تقریباً مساوی این آلاینده در هوای آزاد و داخل بوده است و حتی غلظت بیشتر این ترکیبات در هوای داخل نسبت به هوای آزاد بوده است. یکی از مهم ترین دلایل می تواند تولید بیشتر این آلاینده توسط منابع داخلی ذکر شده در بالا باشد.
دستگاه هایی مانند رایانه ها، چاپگرها و فتوکپی ها منبع انواع آلاینده های هوا از جمله PM و ازن هستند که می توانند واکنش های منتهی به آلاینده های ثانویه و تشکیل UFP را آغاز کنند. در حقیقت، تمام تحقیقات مربوط به توزیع اندازه ذرات ناشی از چاپگرهای مختلف و دستگاه های کپی نشان می دهد که در درجه اول انتشار ذرات در محدوده UFP می باشند. در حال حاضر چاپگرها و فتوکپی های مدرن غلظت ازن بسیار پایین تری نسبت به نسخه های قدیمی تر منتشر می کنند، این در حالیست که آنهایی که ازن ساطع می کنند PNC های بالاتری هم تولید می کنند. اکثر مطالعاتی که چاپگرها و فتوکپی ها را ارزیابی کرده اند در شرایط آزمایشگاهی بوده اند و تعداد کمی از داده ها در شرایط دنیای واقعی در مدارس و دفاتر جمع آوری شده است. بیشتر مطالعات در این مورد اتفاق نظر دارند که در دفاتر، منابع خارجی (انتشارات ترافیکی) معمولاً مسئول اصلی PNC ها در مقایسه با انتشارات داخلی مانند چاپگرها هستند.
لوازم اداری و خانگی می توانند منبع مهمی برای ازن داخلی باشند. گذشته از ازن در فضای باز که وارد ساختمانها می شود، دستگاه های انتشار ازن داخلی (IOEDs) (Indoor Ozone Emission Devices) از قبیل دستگاه های تصفیه هوا و دستگاه های چاپ و همچنین ضد عفونی کننده ها، منبع اصلی ازن داخلی هستند. بررسی های قبلی نشان داد که میانگین میزان انتشار ازن (OER) (Ozone Emission Rate) دستگاه تصفیه هوا، ژنراتور ازن، دستگاه تصفیه هوا در اتاق، فتوکپی، چاپگرهای لیزری و سایر وسایل کوچک به ترتیب ۸/۶۲، ۳/۷۶، ۶/۴، ۳/۳، ۸/۰ و ۴/۰ میلی گرم در ساعت است. البته مطالعات کمی در مورد میزان انتشار ازن از سایر وسایل انتشار ازن خانگی و اداری مانند اتوهای برقی، سشوار، قوری های برقی، جارو برقی و رایانه ها وجود دارد. علاوه بر این، داده های تجربی کمتری و همچنین تعداد محدودی از مقاله های تحقیقاتی در مورد برخی از وسایل منتشر کننده ازن داخلی، مانند دستگاه تصفیه هوا قابل پوشیدن، برس های تمیزکننده حیوانات خانگی، ماشین های بخار صورت، تهویه های یخچال، شستشو دهنده های میوه و سبزیجات، ضدعفونی کننده کفش ها و دستگاه های تصفیه هوا درون ماشین (داشبورد) وجود دارد. مطالعات آینده برای تعیین انتشار ازن و سایر آلاینده ها از این دستگاه ها مورد نیاز است. شکل شماره ۳ میزان انتشار ازن از وسایل مورد استفاده در داخل ساختمان را نشان می دهد. شکل شماره۳ نشان می دهد که بر طبق آزمایشات انجام گرفته بیشترین نرخ انتشار ازن مربوط به تمیزکننده هوای تعبیه شده در کانال ورودی به اتاق یا ساختمان می باشد و کمترین آن مربوط به چاپگرهای لیزری است. البته با توجه به داده ها، تقریباً هیچ تفاوتی بین OER های تصفیه هوا در اتاق که با آزمایش میدانی و آزمایش های محفظه وجود ندارد. همچنین شکل شماره ۳ نشان می دهد که OER های تمیز کننده هوا در کانال ورودی به اتاق یا ساختمان و ژنراتور ازن عموماً بزرگتر از دستگاه های فتوکپی و چاپگر هستند. همانطورکه در جدول شماره ۲ نشان داده شده است، چاپگرهای لیزری، دستگاه کپی، دستگاه تصفیه هوا قابل حمل، تصفیه کننده هوای تعبیه شده در کانال ورودی به اتاق یا ساختمان و تولیدکننده های ازن علاوه بر انتشار ازن منجر به انتشار سایر آلاینده های هوا از قبیل ذرات معلق، ترکیبات آلی فرار، فرمالدئید، استالدئید و NO۲ می شوند
جدول شماره ۲٫ سایر آلاینده های تولید شده توسط برخی تجهیزات مورد استفاده.
تجهیزات | ترکیبات آلی فرار | ذرات معلق | سایر آلاینده ها | منابع |
چاپگر لیزری | + | + |
| ۷۳, ۷۹ |
چاپگر لیزری | + |
| فرمالدئید | ۷۳, ۸۰ |
چاپگر لیزری | + | + |
| ۷۳, ۸۱ |
دستگاه کپی | + | + | فرمالدئید، NO۲ | ۷۳, ۸۲ |
دستگاه کپی | + |
| فرمالدئید، استالدئید | ۷۳, ۸۳ |
دستگاه تصفیه هوا قابل حمل | + | + | فرمالدئید، استالدئید | ۷۳, ۸۴ |
دستگاه تصفیه هوا قابل حمل | + | + | فرمالدئید، استالدئید | ۷۳, ۸۵ |
تصفیه کننده هوای تعبیه شده در کانال ورودی به اتاق یا ساختمان |
| + |
| ۷۳, ۸۶ |
تصفیه کننده هوای تعبیه شده در کانال ورودی به اتاق یا ساختمان |
| + |
| ۷۳, ۸۷ |
تولیدکننده ازن |
|
| NOX | ۷۳, ۸۸ |
۸- رادن و منابع آن
رادن یک گاز رادیواکتیو طبیعی، بدون رنگ، بو و مزه است که از سلسله فروپاشی اورانیوم (۲۳۸U) تولید میشود. بطور طبیعی سه ایزوتوپ رادن (Rn) وجود دارد که شامل ۲۱۹Rn (اکتینن)، ۲۲۰Rn (تورن) و ۲۲۲Rn (رادیوم) که عمدتاً رادن نامیده می شود. اکتینن داری نیم عمر بسیار کوتاهی است حدود ۳ ثانیه و در مقادیر چشمگیری به داخل هوا منتشر نمی شود. تورن (۲۲۰Rn) از سلسله فروپاشی توریوم ـ ۲۳۲ تولید می شود و در داخل منازل نیز گزارش شده است و حدود ۴% از کل میزان دوز دریافتی از پرتوها را در انسان به خود اختصاص می دهد. مواد ساختمانی مهمترین منبع انتشار تورن (۲۲۰Rn) در هوای داخل است و بخش ناچیزی از آن ناشی از گازهای خاک است. رادن (۲۲۲Rn) مهمترین ایزوتوپ رادن است که نگرانی های زیادی در باره آن وجود دار. اورانیوم در همه خاکها و صخرهها به مقدار کمی وجود دارد و این میزان از محلی به محلی دیگر متفاوت می باشد. رادن به ذرات رادیواکتیوی تجزیه میشود که میتوانند از طریق تنفس وارد بدن شوند. استنشاق محصولات حاصل از تجزیه رادن با افزایش ریسک سرطانهای دستگاه تنفسی بخصوص سرطان ریه در ارتباط است.
رادن در محیط های آزاد بطور معمول در هوا پخش می شود در حالیکه در محیط های محصور نظیر ساختمان ها، معادن و غارها ممکن است تجمع یابد. رادن هوای داخل عمدتاً ناشی از گاز خاک حاصل از خاک ها و سنگهای کف ساختمان و مقدار کمی نیز ناشی از انتشار گازهای موجود در آب خانگی و مصالح ساختمانی است. در برخی از موارد غلظت گاز رادن در هوای آزاد نیز به مقادیر خطرناکی ممکن است برسد؛ برای مثال هوای خروجی از معدن اورانیوم شهر Schneeberg آلمان حاوی حدود Bq/m3 10000 رادن بوده است. رادن همچنین از برخی منابع انسان ساخت نظیر محل های دفع پسماندهای رادیواکتیو منتشر می شود.
مقدار رادن موجود در آبهای سطحی بسیار ناچیز است و همچنین در تاسیسات تصفیه آب که سیستم های هوادهی بزرگی دارند مقدار گاز رادن در آب خروجی آنها بسیار کم می باشد چراکه از طریق هوادهی سبب انتشار رادن آب به هوا می شوند. گاز رادن محلول در آبهای زیرزمینی امکان طی کردن مسیرهای بسیار طولانی را دارد. اغلب منابع آب قبل از استفاده تحت تأثیر فرآیندهای تصفیه آب قرار می گیرند که سبب حذف رادن از آب می شوند اما در سیستم های تأمین آب کوچک و شبکه های خصوصی که دارای سیستمهای بسته (محصور) هستند بعلت اینکه زمان کافی جهت تجزیه رادن وجود ندارد غلظت رادن در آنها بیشتر است. در چنین شرایطی گاز رادن در زمان حمام کردن و دیگر فعالیتهای خانگی وارد هوای داخل می شود. در ایالات متحده امریکا خانه هایی که دارای منابع آب زیرزمینی بوده اند، حدود ۵% از کل رادن هوای داخل ناشی از گاز رادن موجود در آب بوده است. برآورده شده است که مقدار Bq/L 370 رادن در منابع آب خانگی منجر به حدود Bq/m3 37 رادن در هوای داخل می شود.
۸-۱- خاک
اولین منبع اصلی تولید گاز رادن، در درجهی اول اورانیوم وسپس توریوم موجود درخاک و سنگ میباشد. بدین معنی که گاز رادن تولید شده توسط آنها دربسترهای زیرین زمین براحتی ازمیان خاکها به بالا نفوذ کرده و به فضای آزاد راه مییابد. مقدار متوسط اورانیوم در پوسته زمین برای سنگ ppm3 و برای خاک ppm1/2 برآورد شده، و در نتیجه، میانگین غلظت آن را در پوسته زمین ppm 7/2 منظور مینمایند. اگر چه اورانیوم و به تبع آن رادیوم در تمام سنگها و خاکها وجود دارد، ولی مقدار آن از نقطهای به نقطهای دیگر و سنگی به سنگ دیگر متغیر میباشد. معمولاً میزان اورانیوم در سنگهای آذرین اسیدی مثل گرانیت، شیلهای سیاه و بعضی از سنگهای دگرگونی مثل گنایس و شیست بیشتر از سنگهای مختلف دیگر میباشد. به عنوان مثال مقدار متوسط آن در سنگ گرانیت که دارای غلظت بالای اورانیوم میباشد، حدود ppm7/4 و در بعضی از گرانیتها به ppm40- 20 هم میرسد. برعکس میزان اورانیوم در سنگهای آذرین بازی مثل بازالت، سنگهای رسوبی فاقد فسفاتها و بعضی از سنگهای دگرگونی مثل مرمر و کوارتز معمولاً اندک است. مثلا مقدار متوسط در بازالت در حدود ppm9/0 برآورد شده است.
کل مقدار گاز رادنی که در داخل خاک ایجاد میشود به منافذ خاک راه پیدا نمیکند، بنابراین ضریبی به نام ضریب انتشار را در نظر میگیرند. هر چه این ضریب بزرگتر باشد رادن بیشتری ایجاد و در نتیجه احتمال نفوذ به بیرون از خاک بیشتر میشود. به طور کلی غلظت رادن در خاک، به غلظت رادیوم موجود در خاک، ضریب انتشار، تخلخل، قابلیت انتقال، دانهبندی، رطوبت خاک و دمای خاکهای سطحی بستگی دارد. کاهش قابلیت انتقال، باعث کاهش میزان خروج گاز از خاک به داخل ساختمان میگردد. به طوری که میزان ورود گاز رادن با ریشه دوم تغییرات قابلیت انتقال خاک متناسب است. زمینهای شنی رادن بیشتری را از خود عبور میدهند. افزایش دمای خاک سطحی از ۵ به ۵۰ در جه سانتیگراد، باعث افزایش خروج رادن به میزان ۵۵ درصد از خاک میگردد.
چنانچه میزان رطوبت موجود در منافذ خاک زیاد باشد، خروج رادن از خاک بهتر صورت میگیرد. به طوری که کف بتونی یکپارچه مقدار گاز رادن ورودی به داخل ساختمان را در مقایسه با خاک فاقد هر گونه پوشش، به مقدار ۱۰ درصد کاهش میدهد. وجود ترک و شکاف در کف و درزهای اطراف مسیر لولهها، ورود رادن را به داخل ساختمان افزایش میدهد. میزان جریان گاز رادن از خاک کف ساختمان در آپارتمانها به دلیل بزرگی نسبت حجم به سطح کف زمین، خیلی کمتر از خانههای معمولی است. در نتیجه مقدار رادن به ازای هر نفر در ساختمانهای آپارتمانی خیلی کمتر از خانههای معمولی خواهد بود. بنابراین مهمترین منبع گاز رادن در داخل ساختمانها نشت آن از خاکهای پی ساختمان میباشد.
ساختار زمین مهمترین فاکتور کنترلکننده منبع و توزیع رادن است. مقادیر نسبتاً بالای رادن با انواع خاصی از بسترهای سنگی و رسوبات غیرمتراکم نظیر گرانیتها، سنگهای فسفاتی و پوستههای سرشار از مواد آلی مرتبط است. انتشار رادن از صخرهها و خاکها متأثر از فاکتورهای متعدی است. به محض انتشار گاز رادن از مواد معدنی، حرکت آن به سطح (زمین) توسط مشخصههای انتقال بستر و خاک تحت کنترل قرار میگیرد؛ این مشخصهها شامل ماهیت سیال حامل نظیر دیاکسیدکربن و آب زیرزمینی، فاکتورهای هواشناسی نظیر فشار بارومتری، باد، رطوبت نسبی و بارش؛ تخلخل خاک و محتوای رطوبت خاک میباشند. مهمترین فاکتورهای کنترل کننده انتقال و تجمع رادن در داخل ساختمان عبارتند از ۱) مشخصههای بستر و خاکهایی که انتقال سیال را تحت تأثیر قرار میدهند(نفوذپذیری و تخلخل) ۲) ساختار ساختمان و کاربری آن که شامل میزان تهویه و گرمایش ۳) شرایط محیطی نظیر دما (دمای زیاد در ماههای سردتر سبب یک اثر دودکشی در خانه میشود که باعث کشیدهشدن گازهای خاک نظیر رادن به داخل خانه میشود)، سرعت و جهت نیز سبب افزایش اثر دودکشی میشوند.
۸-۲- مصالح ساختمانی
معمولاً موادی نظیر چوب، آجر، کاشی، بتون، گچ، سیمان و مواد عایقبندی نظیر چوب و شیشه، در داخل ساختمان یافت میشود. با توجه به منشاء پیدایش هر یک از این مواد در پوسته زمین، ممکن است حاوی مقادیر مختلفی از رادیونوکلوئیدهای طبیعی پوسته زمین از قبیل اورانیوم، توریم و رادیوم باشند. در گذشته از موادی نظیر خاکستر باقیمانده در نیروگاههای فسیلی، ذغال سنگ و گچ فسفاته که حاوی مقادیر بالایی از رادیوم ـ ۲۲۶ هستند، در صنعت ساختمانسازی استفاده مینمودند. بنابراین با توجه به وزن زیاد مصالح ساختمانی به کار رفته در بناها بویژه در مواد ساختمانی حاوی مقادیر بالای رادیوم، میزان انتشار گاز رادن نسبت به خاک، در درجه دوم اهمیت قرار دارد. گرچه غلظت رادیوم ـ ۲۲۶ در موادی نظیر کاشی، سیمان، بتون و آجر در محدوده ۲۰۰-۱۰۰ بکرل در هر کیلوگرم گزارش شده است. به دلیل اینکه میزان اتمهای رادن ـ ۲۲۲ بسیار پایین است، تأثیر چندانی در افزایش غلظت رادن در هوای داخل ساختمانها ندارد. همچنین علیرغم اینکه مقدار غلظت رادیوم در چوپ، کم و در حدود ۱ بکرل در هر کیلوگرم است، به علت وجود منافذ زیاد، رادن تولید شده در آن، براحتی به خارج راه مییابد. مصالح ساختمانی در مقایسه با خاک و آبهای زیرزمینی به عنوان منابع کوچک انتشار رادن محسوب میشود، مگر اینکه از غلظت بالایی از رادیوم برخوردار باشد. رویهم رفته مصالح ساختمانی، آهنگ دز انتشار گاز رادن را ۳۰ تا ۵۰ درصد افزایش میدهد.
۸-۳- آبهای زیرزمینی
قابلیت ترکیب رادن با دیگر عناصر در شرایط آزمایشگاهی بسیار اندک بوده ولی به آسانی قابلیت انحلال در آب را دارد. از اینرو گاز تولیده شده در بسترهای سنگی زیرین زمین براحتی از میان خاک و سنگهای مختلف عبور کرده و وارد آبهای زیرزمینی میشود و زمانیکه این آب به سطح زمین میرسد، معمولاً قسمت اعظم رادن آن به سرعت در هوا آزاد شده و مقدار کمی از آن نیز وارد آبهای سطحی میگردد. از این جهت آب دریاها و اقیانوسها نیز به مقدار بسیار کمی سبب انتشار رادن به هوای آزاد میشود. بنابراین آبها به طور کلی و بویژه آبهای زیرزمینی،دومّین منبع مهّم انتشار گازرادن بشمارمیروند. چنانچه آبهای زیرزمینی حاوی رادن در محیط خانه به مصرف برسند مقداری رادن در محیط منتشر میگردد. مقدار رادن موجود در آبهای مصرفی در محیط خانه، به نوع و درجه تصفیه قبل از ورود به شبکه توزیع بستگی دارد. بر اساس مطالعات انجام شده اگر سنگهای تشکیل دهندهی یک سفرهی آب زیرزمینی دارای ۱ میلیگرم اورانیوم در هر کیلوگرم باشد غلظت رادن در آب زیرزمینی به بیش از ۳۰۰۰۰ بکرل بر مترمکعب خواهد رسید.
رادن مهمترین منبع پرتوی یونساز در بین دیگر منابع طبیعی به شمار میرود. غلظت گاز رادن در هر محیط به میزان اورانیوم موجود در آن محل بستگی دارد و چون میزان اورانیوم موجود در آبهای جهان بطور متوسط کمتر از مقدار آن در خاک است، بدیهی است که غلظت گاز رادن در سطح مجاور آبهای جهان کمتر از غلظت آن در سطح مجاور خشکیها میباشد. غلظت متوسط رادن در هوای بالای اقیانوسها ۱۸/۰-۰۱۸/۰ میلیبکرل (۰۰۵/۰-۰۰۰۵/۰ پیکوکوری در لیتر) است و این غلظت تقریباً ۰۱/۰ غلظت آن روی خشکی است. از طرفی چون اورانیوم یکی از عناصر تشکیل دهنده اکثر مواد ساختمانی است، منطقی است که غلظت رادن در فضاهای بسته بیش از میزان آن در هوای آزاد باشد. به عنوان مثال غلظت متوسط رادن در فضای آزاد تقریباً ۷/۳ میلی بکرل در لیتر (۵/۰پیکوکوری در لیتر) و در فضاهای بسته ۵/۱۸ میلی بکرل در لیتر (۰۱/۰پیکوکوری در لیتر) میباشد.
۸-۴- سایر منابع رادن
سایر منابع رادن شامل نفت، گازطبیعی، ذغال سنگ و بعضی از صنایع میباشندکه نسبت به دو منبع مذکور از اهمیت کمتری برخوردارند. غلظت رادن در نفت خام در حد ۷/۳ تا ۱۵ بکرل بر کیلوگرم گزارش شده است که قسمت عمده آن در مرحله جداسازی گاز طبیعی از آن جدا میشود. چون معمولاً از مرحله خروج هیدروکربنها از چاه تا مصرف آنها در ساختمانها مدت نسبتا طولانی سپری میشود، مقدار رادن در آنها بسیار کاهش یافته و تقریبا بیخطر میشوند. از اینرو عمدهترین منابع تولید و انتشار رادن، معمولاً خاک و آبهای زیرزمینی میباشد.
مسیرهای ورود رادن به داخل ساختمانها
رادن خاک از طریق درز و شکافهای کف، دیوارها و خطوط لوله زیر ساختمان وارد هوای داخل ساختمان میشود. همانطورکه در شکل شماره ۴ آورده شده است به طور کلی راههای ورود رادن به ساختمانها و منازل عبارتند از :
۱) آب زیرزمینی مورد مصرف در منازل مسکونی
۲) درزهای موجود در محل اتصالها
۳) درزهای موجود دردیوارها
۴) حفرههای درون دیوارها
۵) شکستگیهای کف ساختمان
۶) شکستگیهای کف طبقات بالا
۷) لولههای آب و فاضلاب
۸) رادن متمرکز شده در زیرزمینها
شکل شماره ۴٫ راههای ورود رادن به ساختمانها.
مقادیر رادن موجود در هوای آزاد، هوای داخل، گاز خاک و آبهای زیرزمینی بسیار متفاوت است. رادن رهاشده از صخرهها و خاکها به سرعت در اتمسفر رقیق میشود. غلظتها در هوای آزاد معمولاً بسیار پایین بوده و احتمالاً خطری ندارند. رادن وارد شده به داخل ساختمانها، غارها، معادن و تونلهایی که تهویه آنها ضعیف است در برخی از موارد میتواند به غلظتهای بالا برسد. روش ساخت و میزان تهویه ساختمان بر غلظت رادن داخل ساختمان تاثیرگذار میباشد. بنابراین مواجهه افراد با رادن با توجه به نحوهی استفاده از ساختمان و فضاها متغیر خواهد بود.
اصولاً جلوگیری و کاهش سطح رادن در هوای داخل منازل مسکونی و فضاهای سربسته نیازمند دانش فنی و مهندسی و مهارتهای خاصی میباشد. با توجه به اینکه ورود گاز رادن به داخل منازل مسکونی عمدتاً از طریق نشت آن از زمین و دیوارها به داخل منازل مسکونی صورت میگیرد راههای کاهش رادن در منازل مسکونی و فضاهای سربسته به دو دسته تقسیمبندی میشود: ۱) جلوگیری از ورود گاز رادن به داخل منازل مسکونی و فضاهای سربسته و ۲) کاهش گاز رادن در هوای داخل منازل مسکونی و فضاهای سربسته که در ادامه هر کدام از این دو روش تشریح شده است.
الف – جلوگیری از ورود رادن به داخل منازل مسکونی و فضاهای سربسته
برای جلوگیری از ورود گاز رادن به داخل منازل مسکونی و فضاهای سربسته باید به پارامترهای زیر توجه خاصی شود :
- استفاده از چاهک رادن : اگر ساختمان دارای کف بتنی یک تکهای باشد، میتوان با ایجاد چاهک رادن در زیر کف بتنی، گاز رادن جمعشده در زیر ساختمان را مستقیماً به بیرون هدایت کرد(این روش برای منازل مسکونی دارای سطوح رادن بیشتر از ۱۲۰۰ بکرل در متر مکعب بسیار مناسب و کارآمد میباشد).
- آببندی کف و دیوارهای ساختمانها : برای آببندی کف و دیوارهای ساختمانها باید از موادی از قبیل سیمان، رنگ و یا ورقههای پلاستیکی برای جلوگیری از نفوذ گاز رادن به داخل ساختمان استفاده کرد(این روش برای منازل مسکونی دارای سطوح رادن در محدوده ۵۰۰-۴۰۰ بکرل در متر مکعب بسیار مناسب و کارآمد میباشد).
- افزایش تهویه در زیرزمین ساختمانها : در صورتیکه ساختمان دارای زیرزمین باشد، میتوان با افزایش میزان تهویه در زیرزمین از تجمع گاز رادن در زیرزمین و منزل مسکونی جلوگیری کرد(این روش برای منازل مسکونی دارای سطوح رادن تا ۷۰۰ بکرل در متر مکعب بسیار مناسب و کارآمد میباشد).
- استفاده از قلوه سنگ بجای شن درشتدانه در طراحی و ساخت پی ساختمان: در این روش از قلوه سنگهای تمیزی به قطر کمتر از ۲ سانتیمتر و به ارتفاع تقریبی ۴ اینچ (حدود ۱۰ سانتی متر) در کف ساختمان که فونداسیون بتنی بر روی آن بنا خواهد شد، استفاده میشود. این لایه، جابجائی راحتتر هوا و گازهای خروجی از خاک و هدایت آنها به لولهی خروجی را فراهم مینماید.
- استفاده از مواد کاهش دهنده سرعت گاز رادن خاک: قبیل از اینکه بتن فوندانسیون ریخته شود از یک لایه ورق پلیاتیلنی ۶ میلیمتری برای پوشش قلوه سنگها استفاده شود و از این لایه همچنین میتوان برای درزبندی محل ورود لولهها به ساختمان استفاده کرد. این پوشش به عنوان یک مانع اولیه برای گاز خروجی از خاک بوده و باعث مسدود نمودن تمام سوراخها، ترکها و شکستگیهایی که ممکن است بعدا در بتن بوجود آید، میشود.
- لولهی تهویه T شکل: این لوله از جنس پی وی سی بوده و به گونهای در داخل قلوه سنگها و در محلهای نفوذ گاز قرار داده میشوند که بتوان گاز رادن را بعد از خروج از خاک براحتی و بدون هیچ مقاومتی از طریق این اتصال وارد لوله تخلیه کرد.
ب – کاهش رادن در هوای داخل منازل مسکونی و فضاهای سربسته
در این روش که اساس آن غیرفعال سازی گاز رادن وارد شده به داخل ساختمان بوده است، برخلاف روش اول اغلب بسادگی گاز رادن وارد شده به داخل ساختمانها را از ساختمانها خارج میسازند. برای کاهش گاز رادن در هوای داخل منازل مسکونی باید به نکات زیر توجه خاصی شود :
- بوجود آوردن فشار مثبت در ساختمانها: برای این کار میتوان فشار هوای داخل ساختمان را توسط یک فن با مکش هوا از بیرون و دمیدن آن به داخل ساختمان بالا برده و از نفوذ گاز رادن به داخل ساختمان جلوگیری کرد (این روش برای منازل مسکونی دارای سطوح رادن تا ۷۰۰ بکرل در متر مکعب بسیار مناسب و کارآمد میباشد)؛ در انگلستان نتایج مطالعات نشان داده است که استفاده از یک فن با دبی l/s 50 در منازلی که غلظت گاز رادن در آنها حدود Bq/m۳۷۵۰ بوده است سبب کاهش غلظت رادن به کمتر از Bq/m۳ ۲۰۰ شده است (البته میبایست توجه نمود در مناطقی که غلظت آلایندههای هوای آزاد (بیرون از خانه) بالا است و در اکثر روزهای سال غلظت آلایندهها بالاتر از حد استاندارد یا رهنمودی باشد این روش سبب افزایش غلظت آلایندههای هوا در هوای داخل می شود).
- اصلاح سیستم تهویه ساختمان : برای کاهش نفوذ گاز رادن از کف و دیوارهای ساختمان میتوان سیستم تهویه اصلاح کرد (این روش برای منازل مسکونی دارای سطوح رادن پایینتر از ۴۰۰ بکرل در متر مکعب بسیار مناسب و کارآمد میباشد).