CAPITOLUL 1: INTRODUCERE

Studiul condiţiilor interioare în clădirile de locuit a fost redus

multă vreme la problema confortului termic. Odată cu conştientizarea

faptului că oamenii îşi petrec cca 90% din timp în interiorul clădirilor şi

cu creşterea calităţii vieţii în ţările dezvoltate economic, s-a pus

suplimentar problema asigurării unei calităţi corespunzătoare a aerului

interior respirabil (în sensul limitării concentraţiilor de substanţe

nocive).

S-a demonstrat că poluarea interioară a spaţiilor de locuit

depinde în mod esenţial de doi factori: degajările interioare de

poluanţi de la diferite surse (activităţi umane sau degajări de la

elementele de construcţie şi mobilier) şi poluarea datorată aerului de

ventilare, care poate fi mai poluat la exterior decât la interior. Trebuie

semnalat că apariţia unor noi materiale de construcţii, tabagismul,

efectele nocive ale unor degajări despre care în urmă cu 10 ani practic

nu se discuta (azbestul, radonul, ozonul interior, formaldehida,

acarienii etc) precum şi prezenţa unor sisteme de ventilare

neadaptate, au condus la probleme de sănătate ale ocupanţilor unor

clădiri.

Soluţia acestor probleme este cunoscută : trebuie realizată

ventilarea corespunzătoare a încăperilor. In aceste condiţii, specialiştii

trebuie să răspundă altor întrebări : cu ce sisteme de ventilare, care

trebuie să fie debitele de aer, care sunt concentraţiile ce trebuie să fie

respectate etc ? Este ştiut că sistemele de ventilare sunt costisitoare

ca investiţie şi exploatare (consum de energie la instalaţiile

mecanice); de curând se constată că întreţinerea lor nesatisfăcătoare

poate compromite total sistemul, care devine sursă de poluare

interioară, în loc de a fi un instrument în combaterea acesteia.

1

Majoritatea clădirilor de locuit şi social-culturale existente în

România sunt dotate fie cu sisteme de ventilare simpliste (ventilare

naturală prin canale de ventilare, ventilator pentru evacuarea aerului

viciat de la băi sau hotă la bucătărie), fie nu există nici un sistem ce

realizează un schimb de aer cu exteriorul, ventilarea încăperii fiind

determinată exclusiv de acţiunea aleatorie a ocupanţilor (de exemplu,

prin deschiderea ferestrelor). Cum semnalele nefavorabile şi

exigenţele privind calitatea aerului sunt o problemă de mare

actualitate pe plan mondial, se impune realizarea unor măsuri de

reabilitare a acestor sisteme (unde ele există) sau proiectarea unor

sisteme (pentru clădirile noi construite) care să asigure un nivel

acceptabil de poluare la interior.

In prezent, Legea 10/95 privind calitatea în construcţii a condus

la numeroase acţiuni care să faciliteze şi să asigure condiţiile de

aplicare profesionistă a acestei legi. In plus, Legea energiei, aplicabilă

momentan ca Ordonanţă Guvernamentală (noiembrie 2000) care

urmăreşte utilizarea eficientă a energiei, necesită un demers

fundamentat  pentru reducerea consumurilor de energie în clădiri.

Sunt în curs de finalizare « Ghidul pentru expertizarea energetică a

clădirilor », « Ghidul pentru auditarea energetică » şi « Ghidul pentru

reabilitarea termică a clădirilor ». Ne manifestăm dezaprobarea faţă

de tratarea unilaterală a problemelor de eficienţă enegetică în clădiri,

în sensul că problemele de calitate a aerului interior care se rezolvă

prin ventilare au fost practic omise. O astfel de greşală a fost făcută şi

în ţările Europei de Vest, după criza petrolului din 1970, care a

declanşat acţiuni masive de izolare termică. Drept consecinţă, a

apărut sindromul clădirilor bolnave, prost ventilate, în care mucegaiul

şi alte bacterii şi-au făcut apariţia, în care oamenii sufereau de dureri

de cap, s-au îmbolnăvit de astm bronşic etc. In literatura de

specialitate au fost dezbătute pe larg aceste probleme, s-a recunoscut

2

unanim necesitatea ventilării şi au fost concepute şi se caută încă noi

sisteme mai economice. Acesta este şi scopul final al acestei cercetări.

Pentru prima fază a contractului ne propunem de a analiza cei

mai importanţi poluanţi ce se pot regăsi la interiorul clădirilor de locuit

şi social-culturale (sursele de producere, efectele lor asupra sănătăţii,

norme şi reglementări actuale privind limitarea concentraţiei lor la

interior). în faze ulterioare ale cercetării ne propunem să analizăm din

punct de vedere al eficienţei şi al consumului de energie, metodele şi

sistemele de ventilare utilizate în prezent pe plan mondial, pentru

asigurarea confortului termic şi calităţii aerului în clădiri, pentru a

stabili cele mai bune soluţii care corespund condiţiilor climatice din

România.

CAPITOLUL 2: POLUANTII INTERIORI DIN CLADIRILE DE

LOCUIT : SURSE DE PRODUCERE, EFECTE ASUPRA SANATATII

2.1 POLUANTII INTERIORI

Poluanţii interiori din clădirile de locuit prezintă o mare varietate, şi

pot fi de natura anorganică (CO2, vapori de apă, NO, NO2, O3 sau

SO2) sau organică (COV-Compuşi Organici Volatili). La aceştia trebuie

să se adauge poluarea cu organisme vii, microscopice : bacterii,

virusuri, ciuperci microscopice şi acarieni, poluarea radioactivă (radon)

şi un poluant complex, cel mai des întâlnit în spaţiile închise, fumul de

ţigară. Sursele lor de producere pot fi multiple:

- metabolismul ocupanţilor; astfel, prin respiraţia unei persoane

adulte în stare de repaus, se degajă într-o oră 20 litri CO2, 50

grame de H2O şi mirosuri.

- activităţile ocupanţilor; spălarea rufelor, a veselei, a pardoselii,

geamurilor etc. produc cantităţi importante de vapori de apă

degajaţi în aerul interior. Activităţile de menaj casnic ce folosesc

produse chimice pentru curăţire (detergenţi, lacuri, vopsele etc.)

3

sunt la rândul lor surse de degajare de compuşi gazoşi, ele

antrenând în plus în aerul interior praf şi microorganisme. De

asemenea, activităţile de bucătărie (gătitul, spălatul veselei) degajă

mirosuri, vapori de apă, gaze de combustie, precum şi alţi compuşi

chimici..

- elementele de finisare şi decorare interioare (tapete,

tencuieli, mochete, mobilier) sunt percepute în ultimul timp ca

surse de degajare de gaze nocive (de exemplu HCHO-formaldehida

şi COV, particule), noi tehnologii pentru materiale de construcţii

slab emisive fiind în studiu.

Emisiile interioare de poluanţi au caracteristici foarte variate: unele

emisii sunt de slabă intensitate, dar de durată mare (respiraţie,

uscarea rufelor etc.), iar altele sunt puternice, dar de scurtă durată

(activităţi de bucătărie, duş etc.). Pentru o apreciere calitativă de

ansamblu, în tabelul 2.1 sunt redaţi principalii poluanţi ce pot fi

întâlniţi la interior, sursele lor probabile de degajare şi tipurile de

clădiri unde acestea pot apare, concentraţia posibilă a fiecărui poluant

în aerul interior, precum şi o comparaţie între concentraţia interioară

Ci şi exterioară Ce.

Tabelul 2.1: Surse de poluare în interiorul încăperilor

Poluant Sursă Concentraţia interioară posibilă

Ci/Ce Domeniu

CO Procese de combustie

100 ppm >>1 Birouri, locuinţe, magazine, patinoare

Particule respirabile

Tabagism, gătit, condensare volatile, sobe

100-500 mg/m3

>>1 Locuinţe, baruri, restaurante, birouri

Vapori organici (COV)

Solvenţi, pesticide, finisaje, procese de combustie

>1 Locuinţe, birouri, spaţii publice, restaurante, spitale

4

NO2 Procese de combustie, tabagism, uscătoare

200-1000 mg/m3

>>1 Locuinţe

SO2 Centrale proprii de încălzire

200 mg/m3 <1 Spaţii încălzite

Aerosoli (exclusiv fum de ţigară)

Procese de combustie, praf provenit din exterior

100 mg/m3 1 Locuinţe, birouri, mijloace de transport, restaurante

Formaldehidă (HCHO)

Izolaţii, finisaje, mobilier

0.005-1 ppm >1 Locuinţe, birouri

Radon Sol, materiale de construcţii

0,1-30 nCi/m3 >>1 Locuinţe, birouri

CO2 Oameni, animale, plante, umidificatoare, aer condiţionat

3000 ppm >>1 Toate tipurile de clădiri ocupate

Ozon (O3) Arc electric, lumină solară (UV), imprimante, calculatoare personale

0.02 ppm0.2 ppm

<1>1

Încăperi cu grad ridicat de vitrare, birouri

Din punct de vedere al tipologiei lor, poluanţii interiori pot fi

grupaţi în patru mari categorii : umiditatea aerului, particule solide

sau lichide (aerosoli) şi bioalergeni, metale grele şi compuşi gazoşi.

2.1.1. Umiditatea aerului

Vaporii de apă din aerul interiorul încăperilor constituie un poluant

important deoarece influenţează direct asupra confortului termic iar

înafara unor limite date, influenţează direct şi indirect asupra stării de

sănătate. De asemenea, umiditatea poate conduce la efecte

indezirabile (condens, mucegai etc).

Pentru a nu deveni periculoasă pentru sănătatea umană,

umiditatea relativă a aerului interior trebuie să fie cuprinsă între 20 -

5

30% şi 70 - 80%. Sub limita inferioară se pot produce reacţii de

uscăciune a mucoaselor şi afecţiuni cronice ale căilor respiratorii

(rinite), în timp ce valori importante conduc la dezvoltarea

bioalergenilor (acarieni). Dejecţiile acarienilor favorizează apariţia

astmului bronşic, maladie care tinde să cuprindă un număr din ce în ce

mai mare de persoane. Limitele menţionate sunt încă controversate,

astfel încât, în diferite ţări, reglementările în vigoare prevăd :

- în Germania, limita minimă (lm) 20 - 30%, valoare maximă (LM)

65%,

- în Belgia, lm 40%, LM 70%,

- în USA, lm 30%, LM 60%,

- în Franţa, lm 25%, LM 80%.

Sursele interioare de degajare de vapori de apă sunt în principal :

oamenii (prin respiraţie, perspiraţie şi transpiraţie) şi activităţile

umane, cum ar fi : băi, gătit, spălarea locuinţei. Dar locuinţa nu este

numai o sursă de vapori de apă ci şi « un izvor negativ » în sensul că

pereţii şi mobilierul pot să adsoarbă o parte din umiditate ; există de

asemenea un transfer de umiditate prin elementele de construcţie,

către exterior.

O metodă care permite evaluarea umidităţii aerului din încăperi

este cea a bilanţului de vapori propusă de DALICIEUX - FAUCONNIER

[11ş

In intervalul de timp dt, fluxurile de vapori elementare care

intră/ies dintr-o încăpere ventilată sunt :

- dMe /dMs - masa de umiditate care intră/iese dintr-o încăpere,

cu aerul de ventilare,

- dMv - cantitatea de vapori produsă în încăpere prin metabolism

sau activităţi ale ocupanţilor,

- dMm - masa de vapori adsorbită/desorbită de mobilier,

- dMp - masa de vapori adsorbită/desorbită de pereţi,

6

Dacă se notează cu dMa, masa de vapori acumulată de aerul

încăperii, ecuaţia de bilanţ se scrie :

dM

dt

dM

dt

dM

dt

dM

dt

dM

dt

dM

dta e s v m p (2.1)

Fluxul masic care traversează o suprafaţă unitară de material se

poate scrie, folosind o relaţie de transport liniară :

F (C C ) m a m ( / . )kg m2 h (2.2)

unde - coeficient de schimb de masă.

Dacă densitatea de flux este omogenă, pentru o suprafaţă S se

obţine :

dM

dt S (C C )m

a m ( / )kg h (2.3)

Considerând vaporii de apă un gaz perfect, concentraţia lor, pentru

o temperatură Ta, se calculează :

Cp

R Tv

v a

( / )kg m3 (2.4)

unde Rv - constanta gazelor perfecte pentru vaporii de apă

Rv = 461,5 J/K . kg

Debitul de masă de vapori rezultă :

dM

dt S

p T HR

R T

p T HR

R Tm sat a a

v a

sat sf sf

v sf

(2.5)

făcând ipoteza că temperatura suprafeţei Tsf = Ta şi deci

psat (Ta) = psat (Tsf) rezultă :

dM

dt S HR HRm

a sf ( / )kg s (2.6)

cu

a p T

R Tsat a

v a

7

Deoarece umiditatea relativă pe suprafaţă, HRsf este greu de

stabilit, a fost înlocuită prin umiditatea relativă medie a materialului,

ceea ce revine a integra un termen de difuzie coeficientului . Atunci :

dM

dtS HR HRm

a m ( / )kg s (2.7)

Dacă acest flux se exprimă în funcţie de masele de apă

transferate :

dM

dtM Mm

m a m m ( / )kg h (2.8)

unde

m m

ms

si S R T

V p T

S

V av a

sat a m

(h-1)

cu a - coeficient de adsorbţie al materialului,

- coeficient de schimb raportat a umiditatea medie, care depinde

de natura, starea materialului, forma şi viteza aerului înconjurător.

Schimbul aer - pereţi a fost modelat neglijând difuzia pein perete

către exterior. Atunci, fluxul de vapori va fi descris de o relaţie

asemănătoare cu cea dedusă anterior :

dM

dtM Mp

a p p p kg h( / ) (2.9)

Pentru aplicarea practică a metodei coeficienţii a şi cunoscuţi

pentru foarte puţine materiale, au fost identificaţi separat pentru

mobilier, pereţi care dau către exterior şi pereţi interiori. Măsurători

efectuate apoi în încăperi test au dat o foarte bună corelaţie cu

rezultatele calculate.

Concluziile foarte importante care se desprind sunt

următoarele :

- efectul de « tampon » pe care îl constituie încăperea datorită

adsorbţiei/desorbţiei este foarte important,

8

- modelul de ordinul I adoptat pentru descrierea « inerţiei

higroscopice » a încăperii dă rezultate foarte bune.

Alte cercetări 14 arată rolul important al ventilării pentru

reducerea umidităţii în încăperile cu degajări importante de vapori de

apă (bucătării, băě).

Degajarea de umiditate medie a unei persoane dintr-un

apartament este considerată a fi de 2 .5 kg/zi (respiraţie plus activităţi

casnice). Pentru băi, se poate considera o medie de 2 kg/zi. Pentru o

ventilare corespunzătoare se recomandă un debit de aer de 0.35

l/s.m2, ceea ce pentru o înălţime obişnuită de încăperi corespunde la

0.5 sch/h 15.

2.1.2. Particule solide sau lichide în suspensie în aer (aerosoli) şi

bioalergeni

Aerosolii sunt particule solide sau lichide ce se pot afla în stare de

suspensie (plutire) în aer şi variază mult ca formă şi compoziţie

chimică. Prezenţa lor în aerul atmosferic este cauzată de mai mulţi

factori, dintre care cei esenţiali sunt : vulcanii, incendiile naturale

(păduri), agricultura, eroziuni ale clădirilor sub acţiunea vântului

(factori naturali) sau: traficul rutier, degajări de la centrale termice,

prelucrări ale unor materiale de construcţii (factori antropici).

Particulele de diametru mai mare de 75 m se depun rapid sub

acţiunea greutăţii şi sunt denumite pulberi, iar cele cu diametrul mai

mic de 50 m pot rămâne în aer sub formă de aerosoli.

Aerosolii inhalaţi cu diametrul inferior de 10µm constituie un

pericol de contaminare pe cale respiratorie. Prezenţa lor în mediul

interior este în principal legată de schimbul de aer exterior-interior,

procese de combustie datorate unor echipamente de ardere a

combustibililor sau tabagism. Unele materiale izolante (precum

azbestul), materiale de construcţii, precum şi unele elemente de

9

mobilier pot fi uneori surse de emisie a unor microfibre minerale. In

funcţie de dimensiuni efectele lor asupra organismului sunt diferite.

Astfel :

- suspensiile cu diametrul între 2 - 10 µm; sedimentează lent în

atmosferă şi nu difuzează; se depun în arborele traheo-bronşic de unde

pot fi eliminate prin clearance mucociliar şi tuse,

- suspensiile cu diametrul mai mic de 2 µm; se depun în

căile respiratorii terminale şi în alveole prin sedimentare şi difuzie

(pentru că viteza curentului de aer este practic nulă ). Particulele

atmosferice în suspensie constituind un complex de substanţe organice

şi minerale pot fi împărţite în mod grosier, după criteriul dimensiunilor

şi al compoziţiei în doua clase:

- particule cu diametrul sub 2,5 µm = fracţia alveolară sînt

particule fine, supuse conversiei din faza gazoasă în fază solidă,

formate din gaze de combustie, vapori organici sau metalici care

recondensează

- particule cu diametrul peste 2,5 µm = fracţia traheo-

bronşică şi/sau extratoracică sînt particule mari provenite din praf

de la suprafaţa solului şi a şoselelor şi praf din industrie, fagocitate de

macrofagele alveolare.

Toxicitatea prafului este în special dată de particulele cu

diametrul sub 10 µm, care constituie fracţiunea aerosolilor

respirabili.

Măsurători experimentale făcute în apartamente, au arătat că în

cazul locuinţelor fumătorilor, concentraţia de particule cu diametrul de

0.1 - 20µm este de 1.5 ori mai mare decât în cazul locuinţelor

nefumătorilor [6ş.

Bioalergenii (praf, acarieni, mucegaiuri, polen etc.) sunt frecvent

întâlniţi la interior în cantităţi variabile. Dezvoltarea lor e favorizată de

anumiţi agenţi, precum : umiditate excesivă, apă stagnantă, defecte

de igienă a unor instalaţii de ventilare etc., iar efectul lor nociv, tradus

10

prin iritaţii ale mucoaselor, se regăseşte la populaţiile cu risc crescut

de îmbolnăviri (astmatici, batrâni etc.).

Cercetări făcute în Franţa, la Bordeaux [6şarată că în interiorul

locuinţelor este o contaminare dublă faţă de contaminarea exterioară

cu germeni şi ciuperci microscopice. S-au făcut de asemenea

comparaţii între locuinţe vechi şi locuinţe reabilitate care au arătat că

nu există diferenţe sensibile între cele două tipuri de clădiri. Facem

observaţia că locuinţele reabilitate erau prevăzute conform normelor

franceze din perioada analizată [10ş, cu ventilare care să asigure un

debit minim de aer egal cu cel mare dintre cele două valori  :

- debitul de aer care să ţină cont de natura şi calitatea poluantului

emis,

- debitul de aer care ţine seama de gradul de ocupare al

încăperilor.

Experienţele au arătat că că gazele putrescibile şi expirate sunt

susceptibile să servească drept elemente nutritive microbilor care

sunt dizolvaţi în picăturile de apă din aerul expirat. Rezultă că o

atmosferă confinată, plus căldura şi umiditatea care se produc,

constituie un mediu « predilect » pentru apariţia şi multiplicarea

germenilor, ceea ce favorizează epidemiile.

Se pare mai ales că acţiunea continuă a aerului interior stagnant

alterat în urma unui sejour prelungit, într-un local închis şi prost

ventilat poate deveni cu adevărat nefastă pentru sănătate.

Improspătarea aerului este necesară nu numai pentru a înlocui

oxigenul absorbit prin respiraţie dar şi pentru a evacua C02, vaporii de

apă şi diferitele emanaţii ale corpului uman. O persoanăînchisă într-un

spaţiu ermetic se poate asfixia prin degajarea sa de CO2, CO,

transpiraţie, gaze naturale sau vapori toxici rů mirositori. O persoană

trebuie să dispună zilnic de 420 m3 de aer (≈ 500 kg), ceea ce

constituie minimul sů vital. Astfel, dacă lui îi revine într-o locuinţă un

11

volum de 15 m3 (suprafaţă 5 m2 x ďnălţime 3 m), în 24 h, este

necesar un număr de schimburi orare de 1.17 sch/h.

2.1.3. Metalele grele

Cele mai importante metale grele ce pot fi întâlnite în mediul

interior sunt plumbul, nichelul, cromul, cadmiul, vanadiul şi arsenicul.

Plumbul poate proveni din degradarea unor pânze de tablou vechi, dar

poate fi transportat şi din exterior, unde poate exista în concentraţii

importante datorită emisiilor de la traficul rutier. Arsenicul intră în

compoziţia unor vopsele interioare pe baza de latex, iar în stare de

vapori poate fi uşor inhalat, cu efecte nocive asupra sănătăţii

(intoxicaţii grave).

Cercetări experimentale care au constat în dozarea simultană a

concentraţiilor exterioare Ce şi interioare Ci de metale grele în aer

(Marseille - Franţa [5ş) au arătat că raportul Ci / Ce se situează între

următoarele procente :

- pentru plumb 13 - 80%

- pentru nichel 43%

- pentru crom 58 %

- pentru cadmiu 42 - 130 %

- pentru vanadiu 32 - 106 %

Se observă că în cazul cadmiului şi al vanadiului există surse

interioare de degajări. Acestea pot fi fumul de ţigară, culori tip

« carioca » ş.a.

In praful depus pe mobilă s-a găsit o concentraţie mare de plumb,

mai ales în marile centre urbane şi în apropierea zonelor industriale.

Această formă de poluare ar putea conduce la îmbolnăvirea locatarilor

de « saturnism ».

2.1.4. Compuşii gazoşi

12

În domeniul de analiză a calităţii aerului interior, poluanţii cel mai

des întâlniţi sunt oxizii de carbon (CO2, CO etc.), oxizii de azot sau

acizi azotaţi (NOx, HNO3 etc) dioxidul de sulf (SO2), radonul şi

Compuşii Organici Volatili (COV). Cel mai periculos rămâne fără

îndoială monoxidul de carbon (CO), care în combinaţie cu

hemoglobina din sânge, formează carboxihemoglobina. Sursa lui de

producere esenţială în clădiri este dată de arderea incompletă a unor

combustibili la interior, urmată de scăpări necontrolate de la instalaţia

de ardere. O altă sursă importantă a CO la interior este tabagismul.

Dioxidul de carbon (CO2) este unul din cele mai importante

gaze din sistemul Pământ-Ocean-Atmosferă. El provine atât din surse

naturale (ciclul natural al carbonului) cât şi din surse antropice

(arderea combustibililor fosili). În ultimele decenii, creşterea continuă

a concentraţiei sale în atmosferă datorată proceselor industriale, a

condus la apariţia ”efectului de seră”, fenomen responsabil de

încălzirea scoarţei terestre (în medie).

Dioxidul de carbon nu este un poluant periculos pentru sănătate în

concentraţiile uzual întâlnite la interior (între 0 şi 3% participaţie

volumică), în schimb este utilizat ca martorul cel mai fidel al prezenţei

umane. Sursele sale de producere sunt în mod esenţial oamenii (prin

expiraţie şi tabagism).

Debitul de CO2 rezultat din expiraţie depinde de metabolismul

corpului uman şi se exprimă prin relaţia :

G 4*10-5 Q*A (l/s)

(2.10)

în care : - Q este metabolismul specific al corpului uman (W/m2),

- A este suprafaţa corpului uman (egală cu 1,8 m2 în medie).

Aerul expirat conţine CO2 în proporţie de 4,4% din volum.

Deoarece bioxidul de carbon nu poate fi filtrat, adsorbit sau desorbit în

13

interiorul încăperilor, măsurarea concentraţiei de CO2 a constituit

multă vreme singura modalitate de a evalua calitatea aerului interior.

Conform anumitor standarde 2, concentraţia maximă admisă de

CO2 la interior este de 5% (limită la care aerul nu mai este respirabil),

deşi s-a arătat (SUNDELL) că şi la valori mai mici pot apare fenomene

de disconfort (oboseală, dureri de cap).

Monoxidul de carbon (CO) exercită acţiunea sa toxică prin

intermediul carboxihemoglobina (COHb). Modelul utilizat în mod

curent pentru a calcula concentraţia de COHb este modelul lui

COBURN 12.

COHb VCO. X Pi

COHb VCO. X Piexp

r.t

Vb. Xt

CO

0CO

(2.11)

unde : t - timpul (min),

COHb - concentraţie (ml CO/ml sânge),

VCO - producţia endogenă de CO (7.10-3 ml/min),

PiCO - presiunea parţialăa CO inspirat (kPa),

Vb - volumul sanguin,

r = Pa O2 / O2 Hb.M,

X1

D

P P

VL

H20

a

Pa O2 - presiunea parţială a oxigenului în sânge (kPa),

O2 Hb - concentraţia (ml O2 /ml sânge),

M - raport de afinitate a CO şi a O2 pentru hemoglobină

(240),

DL - difuzivitatea CO (m mol / min kPa),

P - presiunea atmosferică (kPa),

PH2O - presiunea vaporilor de apă saturanţi la 37°C, (6530 Pa),

Va - volumul respiraţiei alveolare (ml/min).

14

Se observă că timpul de răspuns al organismului este proporţional

cu volumul sanguin Vb. Acest timp este de ordinul orelor.

In aer nepoluat, concentraţia naturală de COHb în sânge este de

0.3 - 0.7%. Ea poate atinge în mod normal 3 - 4% la fumători şi 1.2 -

1.5% la nefumători. In cazul intoxicării cu CO, când concentraţia de

COHb creşte la cca 10% apar efecte minore (cardiovasculare,

ameţeli) ; peste această valoare apar manifestări mai severe (dureri

de cap, asfixiere, vomă etc) ; pierderea de cunoştinţăşi coma apar la

concentraţii de peste 40%.

In prezent se presupune că intoxicaţia cu COHb este cauza crizelor

de angor şi a anginei pectorale. Ca în toate cazurilor de poluare,

anumite grupuri de populaţie sunt mai expuse :

- bolnavii de boli cardio-vasculare,

- bolnavii de insuficienţă respiratorie cronică (bolnavii de astm, de

bronşite cronice etc),

- persoanele în vârstă,

- copii mici şi foetuşii,

- anemicii.

Numărul cazurilor de accidentaţi nu este de neglijat ; în Franţa în

1985 au fost înregistrate 48 de decese şi 375 de spitalizări.

Este de aşteptat ca şi în România numărul de accidente să crească

(ele sunt de mult semnalate), odată cu creşterea numărului de

centrale de apartament, de aparate locale cu focar propriu, de

preparat apă caldă.

Principalele aparate casnice, la originea accidentelor sunt :

- aparatele de preparat apă caldă cu gaz sau cu cărbune,

neracordate la coşul de fum (58% din cazuri în Franţa),

- idem, racordate (28%),

- diferite sisteme de încălzire de vârf (16%).

Cauzele accidentelor sunt :

- instalarea defectuasă a aparatelor menţionate,

15

- proasta utilizare,

- lipsa de întreţinere.

Un mijloc de prevenire a unor astfel de accidente este amelorarea

instalaţiilor de ventilare şi de evacuare a produselor de combustie.

Dioxidul de sulf (SO2) este întâlnit în cantităţi mult mai mari la

exterior decât la interior. Aşadar, mediul exterior este principala sursă

de poluare cu SO2 a mediului interior, prin intermediul debitului de aer

de ventilare şi infiltraţiilor, însă acest gaz poate rezulta şi din arderea

(într-o instalaţie de încălzire cu combustie amplasată la interior) a

combustibililor fosili cu conţinut important de sulf. Concentraţia

posibilă de SO2 într-o încăpere astfel încălzită este evaluată la 20

mg/m3, mult mai mică decât cea prezentă la exterior.

Radonul (Rn) este un gaz radioactiv ce provine din

descompunerea radiului (ce se găseşte în diverse concentraţii în sol

sau în materiale de construcţii). La rândul său, radonul se poate

dezintegra, producând două elemente derivate (izotopi) cu perioade

mici de înjumătăţire : 222Rn şi 220Rn care emit particule radioactive

(particule alfa). Inhalat sub această formă, radonul pătrunde în

plămân şi poate produce cancerul pulmonar (radonul în sine nu

produce efecte nefavorabile asupra sănătăţii, fiind un gaz inert).

Într-o clădire, radonul penetrează prin sol de jos în sus prin

neetanşeităţile de construcţie ce apar la legătura dintre părţile

inferioare (subsol tehnic, pivniţă) şi superioare (parter şi etaj) ale

clădirii. De asemenea, radonul poate fi prezent în cantităţi mici şi în

materialele de construcţii.

Concentraţia de Rn în atmosferă se măsoară în picocurie/l (pCi/l)

sau Bequereli/m3 (1 pCi/l 37 Bq/m3). Concentraţia produselor de

dezintegrare a Rn se măsoară în unităţi denumite WL (Working Level).

1 WL este definit ca fiind expunerea într-o atmosferă cu produse de

dezintegrare a Rn, într-o proporţie oarecare, astfel încât emisia totală

de particule alfa, până la dezintegrare totală, este de 1,3*105 MeV pe

16

litru de aer. Această valoare corespunde energiei potenţiale a

particulelor alfa asociată celor doi compuşi (izotopi) aflaţi în echilibru

cu 100 pCi/l de radon; aşadar, 1WL 100 pCi/l. Efectul expunerii la Rn

asupra sănătăţii este evaluat în WLM (Working Level Month), care este

definit ca expunerea la 1WL timp de 170h. Expunerea continuă la 1WL

timp de 1 an (8760h) corespunde la o expunere de 51 WLM.

Concentraţia de Rn în clădiri depinde de poziţia clădirii şi de

materialele de construcţii utilizate. Studii făcute în SUA pe 403 de case

au condus la o valoare medie de 0,0066 WL pentru parter şi 0,0127WL

pentru subsol. Alte studii, făcute în Marea Britanie, au condus la o

concentraţie medie de Rn în camera de zi cuprinsă între 0,0016 şi

0,0471WL, valoarea sa depinzând de debitul de aer de ventilare al

încăperii.

În lipsa unor date comparabile privind concentraţia radonului în

clădiri, concentraţia maximă admisă luată în calcule pentru produsele

de dezintegrare ale Rn este de 0,01WL. Cu toate acestea, alegerea

acestei valori este destul de contestabilă, deoarece cei doi compuşi ai

Rn sunt rareori în echilibru. Dacă 50% din acest echilibru este atins, un

nivel maxim admisibil MPL (din engleză – Maximum Permissible Level)

de 0.02 WL sau 71 Bq/m3 este tolerat.

Nivelul Rn într-o clădire este variabil în funcţie de radioactivitatea

solului şi a materialelor de construcţii, de rata de depunere a acestuia

pe suprafeţele solide, de proporţia de Rn ce difuzează în aer şi

bineînţeles, de debitul de aer ce ventilează clădirea.

În fig. 2.1 este reprezentată concentraţia Rn în funcţie de debitul

de aer, corespunzătoare unei emisii de 0.0054 WL, măsurată pentru

grupul de clădiri din Marea Britanie. Din analiza acestei figuri se

observă că un debit mediu anual de aer de 0.5 schimburi/h produce o

concentraţie interioară de Rn de 0.010WL. Pentru 8760 de ore (1 an

de zile), şi presupunând că ocupanţii îşi petrec cam 80% din timp la

interior, rezultă o expunere anuală la Rn de 0.52 WLM sau 36 WLM

17

pentru o perioadă de 70 de ani. Această valoare reprezintă o creştere

a riscului de apariţie a cancerului pulmonar de 14-36% pentru

ocupanţii clădirilor respective.

anual

iarna

0

0.5

1.0

0 1.0

0.5

0.01

0.02

0.03

Debitul mediu de ventilare (schimburi/ora)

Con

cent

ratia

med

ie d

e de

scen

dent

i ai r

adon

ului

(W

L)

Fig. 2.1. Concentraţia de radon funcţie de debitul de aer de

ventilare

În Suedia, de exemplu, este fixată o limită MPL de 70 Bq/m3

sau, echivalent, de 0,019WL, care potrivit aceleiaşi figuri,

corespunde unui debit de aer de 0.25 schimburi/h. Un debit

inferior acestei valori ar conduce în mod evident la depăşirea

valorii MPL admise.

De aceea, ventilarea satisfăcătoare este cea mai bună soluţie de

micţorare a riscului de îmbolnăvire.

Un poluant deosebit de nociv pentru sănătate (dovedit ştiinţific)

este fumul de ţigară, datorat exclusiv omului prin fenomenul de

tabagism. Acest fenomen poate fi privit sub două aspecte : tabagism

activ (inhalarea sa de către fumători) şi tabagism pasiv (inhalarea sa

18

de către nefumători). Efectele fumului de ţigară asupra nefumătorilor

au făcut obiectul a numeroase studii epidemiologice, care au permis

evidenţierea câtorva efecte nocive asupra sănătăţii : iritaţia ochilor,

afecţiuni respiratorii şi cardiace, cancer pulmonar. Ele sunt datorate

compuşilor nocivi eliberaţi de fumul de ţigară, cum ar fi : acroleina,

nicotina, gudronii şi CO (monoxid de carbon). Pe plan mondial,

campaniile deschise contra tabagismului au condus la adoptarea unor

măsuri extrem de restrictive pentru limitarea acestui obicei nociv

(pentru fumători) şi protejarea sănătăţii nefumătorilor (interzicerea

fumatului la locul de muncă şi în spaţii aglomerate închise).

Procentul important al azotului din aerul atmosferic (circa 79%)

impune de la sine prezenţa unor compuşi chimici derivaţi din acest

element chimic şi studierea efectului lor asupra sănătăţii. Dintre

aceştia, dioxidul de azot (NO2) este a priori recunoscut ca fiind mult

mai toxic decât monooxidul de azot (NO), chiar dacă cei doi

compuşi gazoşi sunt prezenţi în atmosferă în proporţii variabile. Ei fac

parte dintr-o familie mai mare de substanţe- oxizii de azot- care

cuprinde şi alţi compuşi derivaţi ai azotului : HNO3, nitraţii din aerosoli

şi peroxi-acetil-nitratul (PAN). Datorită importanţei lor mai mari în

raport cu aceştia din urmă, NO şi NO2 sunt de obicei notaţi cu simbolul

NOx. Spre deosebire de SO2, aceşti compuşi sunt prezenţi în

concentraţii importante la interior (200-1000 mg/m3), prezenţa lor

datorându-se în general tabagismului şi aparatelor de combustie

funcţionând cu gaz.

Oxizii de azot au un rol important în producerea ozonului din aer şi,

la exterior, pot contribui la aciditatea precipitaţiilor (aşa numitele ”ploi

acide”).

Toxicitatea NO2 în concentraţii mari este dovedită ştiinţific, dar

toxicitatea sa cronică în concentraţii medii sau mici este încă incertă.

Ozonul (O3) este un gaz format în păturile inferioare ale

atmosferei. El apare ca rezultat indirect al reacţiilor chimice între

19

Compuşi Organici Volatili (COV) şi oxizi de azot (NOx) sub efectul

temperaturii ambiante şi radiaţiei solare. Principalii vectori de

producere a ozonului sunt produsele de combustie (vehicule cu motor,

centrale termice etc.) şi solvenţii chimici. Recent, s-a arătat că unele

echipamente de birou (computere, imprimante, copiatoare) pot fi

surse de producere a ozonului.

În ultimii douăzeci de ani problema impactului ozonului atmosferic

asupra omului, legată de emisiile de clorofluorocarburi (CFC) şi alte

gaze, a fost considerată una dintre problemele de mediu majore. Cea

mai importantă consecinţă a creşterii concentraţiilor acestor gaze în

atmosferă a fost scăderea ozonului stratosferic în special în zona

Antarctică şi crearea aşa-numitei ”găuri de ozon”. Ozonul din

atmosfera înaltă este un important absorbant al radiaţiilor ultraviolete.

Prin urmare, subţierea stratului ozon conduce la reducerea acestui

efect de absorbţie, cu consecinţe nefavorabile asupra sistemelor

biologice de pe Pământ (creşterea incidenţei cancerelor de piele).

Datorită acestui impact a fost iniţiat Protocolul de la Montreal care are

ca obiect negocierea reducerii utilizării CFC-urilor şi a halonilor care

produc distrugerea ozonului stratosferic.

Din punct de vedere al impactului nociv direct asupra sănătăţii,

inhalarea ozonului în anumite concentraţii se manifestă în general prin

probleme respiratorii asupra copiilor sau persoanelor cu afecţiuni

respiratorii cronice.

Compuşii Organici Volatili (COV) reunesc mai mult de 250 de

specii gazoase diferite având o concentraţie mai mare de 1 ppb (părţi

per bilion). Ei pot fi repartizaţi în trei mari familii de de compuşi

chimici, cum ar fi:

- compuşi alifatici (hidrocarburi, alcooli şi aldehide), dintre care cel

mai des întâlnit la interior este formaldehida (HCHO), tratată

separat în lucrarea de faţă,

20

- compuşi aromatici (izomeri ai benzenului, toluenului, stirenului şi

xilenului) şi

- compuşi halogenaţi (formaţi din combinaţia unei hidrocarburi

alifatice sau aromatice cu unul sau mai mulţi halogeni, cel mai

adesea clorul).

Pentru a facilita analizele, se face frecvent apel la noţiunea de

TCOV (Cantitate Totală de COV) ce consideră ansamblul acestor specii

ca o entitate unică. Sursele lor de producere pot fi multiple : debite de

aer introduse din exterior, tabagism, sisteme de ardere a

combustibililor, activităţi de bucătărie, echipamente de birou precum

imprimante şi xerox.

Efectul lor asupra sănătăţii se manifestă în general prin dureri de

cap, iritaţii ale ochilor şi uscăciune a mucoaselor.

În prezent nu există reglementări pentru nivelul maxim de TCOV

din aer, dar se recomandă o valoare maximă de 0.5 mg/m3 în funcţie

de sursa poluantă. Mai mult, opiniile privind concentraţiile maxime

admisibile pentru TCOV s-au dovedit foarte diferite în funcţie de

autori. Astfel, după BERGLUND (1992), o expunere medie la o

concentraţie de TCOV mai mică de 0.2 mg/m3 nu prezintă nici un

pericol, primele simptome negative apărând dincolo de 3 mg/m3.

MOLHAVE şi alţii (1986) au înregistrat plângeri ale ocupanţilor

clădirilor nou construite (iritaţii ale mucoaselor) în condiţiile în care

concentraţia de TCOV nu depăşea 0.16 mg/m3. Din acest motiv, din

punct de vedere igienico-sanitar, fiecare COV ar trebui

monitorizat şi evaluat după gradul său de toxicitate, făcând

abstracţie de concentraţia TCOV-ului echivalent.

În tabelul 2.2 sunt redate emisiile (în kg pol/oră) de TCOV,

particule şi ozon pentru două tipuri de echipamente de birou:

imprimante cu laser, copiatoare (xerox) şi computer personal (PC).

Concluzionând, se poate afirma că emisiile de TCOV, ozon şi

particule se dovedesc a fi variabile în funcţie de echipamentul de birou

21

studiat. Astfel, pentru copiatoarele ’’uscate’’, ele sunt superioare faţă

de imprimantele laser. Computerele personale prezintă emisii slabe de

TCOV şi particule şi emisii practic neglijabile de ozon. Totuşi, acestea

din urmă emit cantităţi de COV specifici, ce pot fi la originea unor

mirosuri neplăcute.

Tabelul 2.2 : Emisii de TCOV, ozon şi particule de la echipamente de

birou

Echipament/

Proces

Emisie de TCOV

(mg/h)

Emisie particule

(mg/h)

Emisie ozon

(mg/h)

Imprimante cu

laser

38,6

(2,4-130)

1,6

(<0,02-5,5)

1,2

(<0,02-6,5)

Copiator cu

procedeu de

copiere uscat

42,2

(15,0-108)

1,8

(<0,7-6,2)

5,2

(1,2-6,3)

Computer

personal (PC)

12,2

(0,05-24,2)

0,05

(<0,027-0,12)

<0,02

Un alt poluant important ce merită a fi amintit este formaldehida

(HCHO), un Component Organic Volatil (COV) emis cu o constantă de

timp de cinci ani de către anumite materiale de construcţii sau finisaj

(panouri de lemn aglomerat, vopsele, textile, spumele izolante etc.).

Acest gaz provoacă o iritaţie a căilor respiratorii şi este suspectat, pe

baza unor studii de laborator, de a avea efecte cancerigene.

Emisia de formaldehidă de la spumele de izolat (la care minim 0,5%

din greutate este formaldehidă liberă) se caracterizează printr-un

maxim, după care degajarea continuă la un nivel scăzut. Acest proces

este datorat degajării iniţiale a formaldehidei libere şi a metilolului,

după care continuă emisia de formaldehidă ce produce degradarea

polimerului. În tabelul 2.3 sunt date emisiile de formaldehidă pentru

22

diferite produse utilizate în încăperi, obţinute prin teste în tunele de

aer.

Tabelul 2.3 : Emisii de formaldehidă în încăperi

Material Emisie (mg/h*m2)

Scânduri din aşchii agglomerate 0,46-1,69

Scânduri din celuloză comprimată 0,17-0,51

Plăci de ipsos pentru tencuială 0-0,13

Hârtie tapet 0-0,28

Carpete 0

Unele standarde de ventilare propun o concentraţie maximă

admisă de formaldehidă de 0.1 ppm. Această valoare a fost fixată

ţinând seama de efectele iritante, dar nu poate garanta protecţia

sănătăţii categoriilor de indivizi cu sensibilitate crescută (copii,

bătrâni, bolnavi cronici). Sunt necesare studii epidemiologice

suplimentare privind riscul igienico-sanitar indus de acest compus

gazos, în special în cazul efectelor sale de durată.

Deşi nu este un poluant propriu-zis, mirosul constituie în ultimul

timp un indice tot mai des utilizat în evaluarea calităţii aerului.

Mirosurile sunt asociate în general cu aglomeraţia umană, baia,

gătitul, alte activităţi domestice (curăţat sau spălat cu produşi chimici)

sau cu degajări de la elemente de mobilier. În acest sens, a apărut o

nouă ştiinţă multidisciplinară, denumită ştiinţa odoratului, ce îşi

propune evaluarea calităţii olfactive a aerului (însemnând calitatea

aerului ”din punct de vedere al mirosului”) pe baza unor informaţii de

ordin biologic, fiziologic, chimic sau statistic.

Mirosul corpului uman este datorat glandelor sebacee, transpiraţiei

şi sistemului digestiv, ce degajă bioefluenţi. Diluarea sa până la un

nivel acceptabil se face prin introducere de aer proaspăt. YAGLOU a

arătat pe baza testării unui eşantion reprezentativ la bioefluenţi, că

23

intensitatea percepţiei mirosului care intră din exterior în încăperi

ocupate descreşte cu logaritmul debitului de aer proaspăt (figura

2.2). În această figură se observă că pentru o intensitate moderată a

mirosului (indice 2), aferentă unui grad de ocupare de 5.7

persoane/m2, debitul de aer proaspăt trebuie să fie de 7.6 l/s pentru

adulţi şi 9.9 l/s pentru copii (7-14 ani).

Figura 2.3 prezintă dependenţa stabilită de YAGLOU, între gradul

de ocupare a încăperii şi debitul de aer proaspăt, pentru o intensitate

medie de percepţie a mirosului dat de bioefluenţi (testele au fost

făcute pentru încăperi de 3m înălţime).

4

3

2

1 2 3 4 5 10 207.6

Debit de aer proaspat (l / s , pers)

Inte

nsi

tate

a m

iro

sulu

i co

rpo

ral

adulti

copii scolari

9.9

D e n s ita te a d e o c u p a r e ( m 3 /p e r s )

De

bit

ae

r p

roa

sp

at(

l/s

pe

rs)

0 5 1 0 1 5

5

1 0

adulti

copii scolari

Fig. 2.2. Relaţia dintre debitul de aer Fig. 2.3. Relaţia dintre

debitul de aer

proaspăt şi intensitatea percepţiei proaspăt şi gradul de ocupare al

unei

mirosului. încăperi.

24

Intensitatea mirosului reprezintă, prin definiţie: ”forţa de

percepţie a senzaţiei de miros” (ASHRAE 1989, MOSCHANDREAS,

1992). Ea este exprimată cel mai des prin legea lui STEVEN:

(2.12)

care traduce dependenţa neliniară a acestei intensităţi S în funcţie de

concentraţia C (în mg/m3) a poluantului responsabil de miros, k şi n

(între 0.2 şi 0.7) fiind constante ce depind de experienţa considerată.

Această dependenţă arată că la creşterea concentraţiei într-un anumit

raport are loc creşterea percepţiei olfactive într-un raport inferior.

Pentru determinarea valorii lui n, se face deseori apel la un eşantion

de indivizi pentru aprecierea nivelului de miros dintr-o încăpere. Pe

baza răspunsurilor primite de la aceştia, s-au putut construit scări de

valori pentru intensitatea mirosului. Cea mai simplă dintre acestea

aparţine lui LITTLE şi MOSCHANDREAS (1992), cu următoarele

aprecieri:

0 - absenţa oricărui miros

1 – simplă percepere a mirosului

2 – miros slab

3 – miros moderat

4 – miros puternic

De foarte multe ori, simţul mirosului permite detectarea unor

poluanţi în concentraţii relativ mici, sistemul senzorial uman

răspunzând într-o mai mică sau mai mare măsură (în funcţie de gradul

de sensibilitate al fiecăruia) la prezenţa unui anume compus chimic

având o concentraţie mult inferioară celei maxime admisibile,

periculoasă pentru sănătate. Există însă poluanţi (de exemplu,

monooxidul de carbon) pentru care limita inferioară de percepţie a

mirosului este mult mai ridicată decât pragul de risc sanitar. În cazul

25

lor, organismul (prin simţul olfactiv) nu trage un semnal de alarmă, de

unde concluzia evidentă că nu trebuie controlat nivelul poluării aerului

de către percepţia olfactivă a omului, ci de către un sistem de

ventilare capabil de a menţine permanent concentraţiile interioare sub

limita lor admisibilă.

CAPITOLUL 3: NORME SI REGLEMENTARI IGIENICO-SANITARE PRIVIND

LIMITAREA POLUARII ÎN CLADIRILE DE LOCUIT

3.1 EVALUAREA CALITATII AERULUI INTERIOR DIN PUNCT DE

VEDERE IGIENICO-SANITAR : PROBLEMATICA GENERALA,

NORME SI REGLEMENTARI INTERNATIONALE PRIVIND

EXPUNERILE LA POLUANTI, INDICI DE CALITATE A AERULUI

INTERIOR

Evaluarea riscului igienico-sanitar la care sunt expuşi ocupanţii unei

ambianţe interioare poluate este similară celei aplicate unei populaţii

prezente intr-un mediu exterior. Această procedură cuprinde două

etape distincte: analiza expunerii indivizilor şi analiza răspunsului

(fiziologic) la aceasta expunere.

3.1.1 Analiza expunerii

Analiza expunerii la diverşi poluanţi are ca scop aprecierea cantităţii

de materie toxica inhalate de ocupanţii unei clădiri în perioada de timp

în care ei sunt prezenţi în clădire. Analiza expunerii necesită

cunoaşterea ’’schemei de activitate’’ a ocupanţilor, precum şi a

concentraţiilor de poluanţi din spatiile pe care ei le tranzitează.

AUSTIN şi alţii (1992) definesc aceste ’’scheme de activitate’’ prin

momentul de apariţie, durata, locul şi maniera în care se organizează

diversele activităţi ale unei populaţii în cursul unei perioade bine

determinate.

26

In prezent se cunosc trei posibilităţi de modelare a

comportamentului indivizilor ’’in perioada de ocupare’’. Astfel, fie se

pot impune scheme arbitrare de ocupare, fie se pot alege scheme de

activitate adaptate unei populaţii studiate pe baza unor eşantioane

standard, fie se pot utiliza metode probabiliste.

Oricare ar fi modalitatea de descriere a schemei de activitate,

rezultatele analizei expunerii se exprimă sub forma unor indici ce sunt

prezentaţi în cele ce urmează:

3.1.1.1 Expunerea instantanee

Expunerea instantanee Einst (mg/m3) reprezintă concentraţia de

poluant calculata sau măsurată la fiecare moment de timp t.

Expunerea maxima sau ’’de vârf’’ Emax (mg/m3) corespunde maximului

acestei valori intr-o perioada <t1,t2> bine determinata. Aceşti indici

punctuali, care sunt îndeosebi utilizaţi pentru gazele foarte toxice

prezentând un pericol imediat, se exprima prin relaţiile :

(3.1)

3.1.1.2 Expunerea medie

Expunerea medie Emed (mg/m3), care are şi denumirea de

’’concentraţie medie ponderată în timp’’ (notata Cmed) este mărimea

cea mai des utilizată pentru a caracteriza expunerea la un poluant

intr-o perioada de timp <t1,t2>. Ea integrează, prin definiţie, durata şi

intensitatea expunerii, conform relaţiei:

(3.2)

27

3.1.1.3 Expuneri medii personalizate

Pentru poluanţii ce pătrund in organism pe cale respiratorie, calculul

expunerilor instantanee şi medii poate fi personalizat, introducând

frecvenţa respiratorie b (in număr de respiraţii/oră) sau volumul

respirator Vres (în m3). în aceste condiţii, relaţiile mai sus menţionate se

transformă in:

(3.3)

Luarea în considerare a factorilor fizici ai organismului uman

(vârstă, greutate, sex etc..)permite în egala măsură definirea unei

Absorbţii Cronice Zilnice (ACZ) a unui poluant definita prin cantitatea

de poluant absorbită în unitatea de timp şi de masa a corpului (APC,

1995). Acest indice de expunere corespunde deci unei expuneri medii

personalizate, calculata pe o perioada de 24 ore, şi exprimata în

mg/kg zi.

3.1.1.4 Încărcarea toxică neliniară

Utilizarea unor valori limita de concentraţii mediate (ponderate) în

timp drept criterii de analiză a calităţii igienico-sanitare a unei

ambiante se bazează pe principiul unei dependente liniare intre

concentraţia de poluant şi timpul de expunere. Aceasta reprezentare,

ce pare adaptata în cazul metalelor grele sau radiaţiilor nucleare, este

insa contestabila pentru majoritatea gazelor toxice. După WILSON

(1990), dublarea concentraţiei unui poluant în acelaşi interval de timp

28

generează un efect mai mare decât dublu asupra ocupanţilor. In acest

sens, el propune drept indice de evaluare a calităţii aerului interior, o

’’încărcare toxica neliniară’’ L (mgns/m3n), definita prin relaţia:

(3.4)

Valoarea indicelui n este proprie fiecărui gaz; ea permite, în egala

măsură, luarea în considerare a sensibilităţii indivizilor supuşi poluării.

Daca n este egal cu unitatea, încărcarea toxica corespunde modelului

liniar de expunere integrată.

3.1.2 Analiza răspunsului la expunere

Analiza răspunsului la expunere se bazează pe punerea în legătură

a indicilor de expunere calculaţi cu valorile limita corespunzătoare

anumitor ’’praguri de risc’’, pentru fiecare poluant în parte. In

paragraful de fata, vom analiza în mod succesiv modul de evaluare a

riscului igienico-sanitar pentru un poluant sau pentru un amestec de

poluanţi.

3.1.2.1 Răspunsul la un poluant

Din punct de vedere al legislaţiei igienico-sanitare, există

organizaţii mondiale sau naţionale (din SUA, Marea Britanie,

Franţa) care statuează valori ale concentraţiilor de poluanţi interiori,

ce nu trebuie depăşite pentru a nu aduce prejudicii sănătăţii umane.

Dintre aceste organizaţii, ar trebui amintite cele mai importante : OMS

(Organizaţia Mondială a Sănătăţii), ASHRAE (American Society of

Heating and Refrigeration Engineers) şi EPA (Environmental Protection

Agency)– Statele Unite, care statuează concentraţii maxime admise

pentru clădiri de locuit şi ne-industriale, respectiv : OSHA

(Occupational Safety and Health Administration), NIOSH (National

29

Institute for Occupational Safety and Health) şi ACGIH (American

Conference of Governmental Industrial Hygienists) – toate din SUA,

care statuează concentraţii maxime admise pentru clădiri industriale.

Pentru evaluarea răspunsului unui individ la o expunere, se

apelează în mod frecvent la reglementările naţionale referitoare la

calitatea aerului, care propun valori limitate superior ale

concentraţiilor, astfel încât ne-depăşirea lor sa fie echivalentă cu

absenţa oricărui risc igienico-sanitar. Aceste concentraţii-limită sunt în

general valori mediate în timp (aşadar ’’expuneri medii’’) date pentru

un poluant unic şi pentru o perioada de expunere bine determinata. In

funcţie de tara, ele au denumiri diferite: ’’concentraţie maxima

admisibila’’, ‘’’valoare limită de prag’’, ‘’’valoare limită’’, ‘’limită

medie’’, ‘’valoare limită de toleranţă’’, ‘’doză de referinţă’’ sau ‘’’limită

de expunere’’ (COOK, 1987). In ţara noastră, termenul de

’’concentraţie maximă admisibilă’’ este cel mai des utilizat.

Reglementări internaţionale pentru clădiri rezidenţiale şi ne-

industriale

Valorile concentraţiilor maxime admisibile preconizate pentru

mediile industriale consideră o expunere maxima de 8 ore pe zi,

pentru adulţi robuşti şi sănătoşi. Pentru a evalua riscurile igienico-

sanitare la care pot fi supuşi în general indivizii ce îşi desfăşoară

activitatea în clădiri rezidenţiale şi ne-industriale, e necesar de a lua în

considerare şi fragilitatea lor potenţială (copii, astmatici etc..), precum

şi durate variabile de expunere. Astfel, mai multe organisme au fost

abilitate pentru a defini limite de concentraţie acceptabile pentru

aceste categorii de populaţie :

in Statele Unite, prin intermediul agenţiei de Standarde Naţionale

pentru Calitatea Aerului Ambiant (NAAQS), Agenţia de Protecţie a

Mediului (EPA) a stabilit limite superioare acceptabile ale

30

concentraţiilor exterioare pentru expuneri de durate scurte şi lungi,

pentru 6 poluanţi (CO, SO2, particule în suspensie. NO2, O3 şi Pb).

Aceste valori rămân valabile şi pentru ambiantele interioare.

Pe baza procedurii proprii de evaluare a calităţii aerului, ASHRAE

introduce standardul 62-1989 – ‘’’Ventilation for Acceptable Indoor

Quality’’, în care sunt definite concentraţii limită pentru 35 de

poluanţi (ASHRAE, 1989a, TUCKER, 1992).

Organizaţia Mondiala a Sănătăţii (OMS) a publicat la rândul sau în

1984 şi 1987 o lista de recomandări pentru a ajuta tarile europene

sa stabilească propriile reglementari (ROBERTSON, 1992 ; LEVY,

1992).

Mai mulţi autori, printre care : ALEVATIS şi XENAKI-PETREAS (1995),

HAGHIGHAT şi DE BELLIS (1993) sau COHAS (1994), propun o sinteză

a recomandărilor a acestor organisme sau a reglementarilor naţionale

în materie de calitate a aerului. In cele ce urmează, sunt prezentate

valori limită de expunere recomandate de către OMS şi ASHRAE

Standard 62-1989 pentru clădiri rezidenţiale şi ne-industriale.

Recomandări ale OMS (clădiri ne-industriale) şi ASHRAE

Tabelul 3.1 prezintă valorile limita de expunere la diferiţi poluanţi,

recomandate de OMS. In aceste clasificări, OMS tratează separat

substanţele dovedite ca fiind cancerigene. Orice expunere fiind

periculoasă în cazul acestor substanţe, organismul; citat nu

recomanda un indice propriu zis de expunere, ci indica un risc igienico-

sanitar potenţial prin introducerea unor ’’unităţi de risc’’. O unitate de

risc este definita ca surplusul de cancere provocate unei populaţii

expusa permanent unei ambiante conţinând 1 g/m3 din substanţa

considerată (tabelul 3.2). OMS este de asemenea singurul organism

31

abilitat de a propune limite de concentraţii bazate pe criterii

senzoriale.

Tabelul 3.1: Valori limita de concentraţie preconizate de OMS

pentru substanţe ne-cancerigene (1987)

Poluant Concentraţie limita medie (mg/m3)

Durata de expunere

Radon 100 Bq/m3 1 anNO2 0,21

0,081 h24 h

CO 100603010

15 min30 min1 h8 h

SO2 0,50,35

10 min1 h

CO2 1800 1 hO3 0,15-0,2

0,1-0,121 h8 h

HCHO (Formaldehida) 0,1 30 minCS2 (Disulfid de carbon) 0,1 24 hC6H5CH3 (Toluen) 7,5 24 hC2Cl4 (Tetracloretilena) 5 24 h

Tabelul 3.2: Unităţi de risc indicate de OMS pentru substanţe

cancerigene

Substanţa Unităţi de risc Localizarea tumorii

Acrilonitril (C3H3N) 2*10-5 Plămâni

Arsenic (As) 4*10-3 Plămâni

Benzen (C6H6) 4*10-6 Sânge (leucemie)

Crom (Cr) 4*10-2 Plămâni

Nichel (Ni) 4*10-4 Plămâni

Hidrocarburi

Aromatice Policiclice

(HAP)

9*10-2 Plămâni

Clorura de vinil 1*10-6 Ficat

32

(CH2=CHCl)

ASHRAE Standard 62-1989 (Clădiri rezidenţiale şi ne-industriale)

Tabelul 3.3 rezuma valorile maxime de concentraţie preconizate de

Standardul ASHRAE 62-1989 – ’’Ventilation for Acceptable Indoor

Quality’’. Pentru poluanţii din aer ale căror limite nu sunt repertoriate

nici în Standardul ASHRAE, nici în alte standarde specifice ambiantelor

non-industriale, ASHRAE recomanda adoptarea valorilor ACGIH şi

divizarea lor cu 10, pentru luarea în considerarea sensibilităţii

potenţiale a populaţiei (ASHRAE, 1989a; LUNAU, 1993).

Tabelul 3.3 : Valori limită de concentraţie date de ASHRAE Standard 62 (1989a)

Poluant Concentraţie limită pentru expunerea de lungă durată (mg/m3)

Concentraţie limită pentru expunerea de scurtă durată (mg/m3)

Concentraţie limită pentru expunerea continuă (mg/m3)

Particule 0,075 (1 an) 0,260 (24 h) -NO2 0,1 (1 an) - -CO 10 (8 h) 40 (1 h) -SO2 0,08 (1 an) 0,365 (24 h) -CO2 - - 1800O3 - 0,235 (1 h) 0,1Plumb 0,0015 (3 luni) - -Radon - - 0,027 WL (*)(*) WL: Work Level

După cum se poate constata, majoritatea reglementărilor sau

recomandărilor în materie de expunere la poluanţi califică riscul

igienico-sanitar prin propunerea unor valori maxime de concentraţii

mediate în timp, la care indivizii nu trebuie expuşi. Utilizarea

sistematică a acestor indici de expunere se explică prin faptul că, în

absenţa unor date precise despre răspunsul corpului uman la o doză

33

inhalată de poluanţi, ei constituie o manieră simplă de integrare a

intensităţii şi duratei de expunere la un mediu poluat.

Recentele progrese din domeniul medical, bazate pe avansarea

ipotezei de ne-linearitate a răspunsului uman la concentraţiile inhalate

ar putea contesta această metodologie de evaluare a calităţii aerului.

Chiar dacă numeroase studii sunt necesare pentru a confirma această

tendinţă, apare mai just de a propune valori limită ale încărcării

toxice aferente unui poluant, pentru a evalua riscul sanitar indus

ocupanţilor.

3.1.2.2 Răspunsul la un amestec de poluanţi

Principala dificultate întâlnită în analiza răspunsului uman la

expunerea la un amestec de mai mulţi poluanţi provine din

insuficienta cunoaştere a efectului rezultat prin punerea în comun a

unor poluanţi, cu efecte sanitare individuale diferite. La ora actuală,

nu există date ştiinţifice sau teorii care pot prezice analitic impactul

produs asupra sănătăţii prin inhalarea unui ansamblu oarecare de

poluanţi. În aceste condiţii, două abordări ale problemei sunt posibile

şi cel mai des utilizate:

- supunerea unui eşantion reprezentativ de oameni sau animale

la un aer de diverse compoziţii (amestecuri de poluanţi) şi

judecarea răspunsului acestora cu privire la calitatea aerului

respirat. Rezultatele sunt exprimate sub forma unor corelaţii

empirice ce leagă simptomele constatate de compoziţiile

aerului. Deşi simplă de utilizat, metoda nu poate avea caracter

de generalitate, deoarece concluziile experimentelor nu pot fi

extinse pentru alte situaţii. Acest lucru se datorează marelui

număr de poluanţi şi varietăţii domeniilor de concentraţie din

34

ambianţele locuite, care fac imposibilă studierea tuturor

combinaţiilor posibile.

- Evaluarea rapoartelor dintre concentraţia unui poluant şi

concentraţia sa maximă admisibilă, până la care nici un risc

sanitar nu este posibil. Această metodă stă la baza construcţiei

tuturor indicilor multi-poluant ce vor fi prezentaţi în continuare.

Aceşti indici se deosebesc numai prin interpretarea diferită a

valorii lor. Prin prisma acestor diferenţe de interpretare, există

trei teorii explicite sau implicite privind interacţiunea mai multor

poluanţi dintr-un amestec, din punct de vedere al efectului său

asupra sănătăţii umane.

Aceste teorii sunt prezentate în cele ce urmează.

a) Aditivitatea (sinergia) efectelor

Teoria cea mai des întâlnită în reglementările internaţionale privind

calitatea sanitară a aerului interior este cea a aditivităţii efectelor

fiecărui poluant în parte. Astfel, dacă Ci (mg/m3) este concentraţia unui

poluant I din aer, iar CMAi este valoarea sa maximă admisibilă din

punct de vedere sanitar, MOLHAVE (1995) sugerează utilizarea

unui indice Iaditiv definit prin:

(3.5)

pentru a traduce expunerea şi riscul indus ocupanţilor de acest

amestec de poluanţi din ambianţa considerată. Daca Iaditiv>1,

expunerea la acest amestec este considerată periculoasă pentru

sănătate.

35

Această abordare este valabilă în cazul unor compuşi chimici ce

produc efecte similare pentru sănătate şi se dovedeşte utilă pentru

amestecuri de poluanţi din aceeaşi familie. Ea este frecvent utilizată la

evaluarea riscului sanitar datorat Componenţilor Organici Volatili

(COV) ale căror concentraţii individuale depăşesc rareori 50 µg/m3,

valoare inferioară de 100-1000 ori celei maxime admisibile. În aceste

condiţii, se defineşte o valoare medie limită de concentraţie pentru

ansamblul de COV (TCOV).

Pe de altă parte, utilizarea indicelui Iaditiv pentru a caracteriza calitatea

sanitară a unei ambianţe conţinând mai mulţi poluanţi ale căror efecte

medicale nu sunt de acelaşi tip apare mult mai contestabilă, deoarece

efectul cumulat al acestora poate fi superior sumei efectelor

individuale. Situaţia inversă, materializată prin neutralizarea efectelor

între poluanţi, este posibilă, dar după cum semnalează COOK (1987),

apare ca puţin probabilă.

b) Compensarea efectelor

În cazul unor poluanţi pentru care s-a arătat că nu au efecte aditive

(cumulate) asupra sănătăţii, s-a căutat o evaluare cât mai simplă a

efectului sanitar produs de aceştia în cadrul unui amestec. De aici a

apărut ideea compensării efectelor, ce constă în caracterizarea

ambianţei ca ”global acceptabilă”, chiar în condiţiile când valorile

maxime admise pentru unul sau mai mulţi poluanţi sunt depăşite.

În acest sens, Laboratorul de Igienă al Oraşului Paris (LIOP) a propus

indicele ILIOP drept un indicator de apreciere a calităţii aerului calculat

pentru un ansamblu de trei poluanţi-martor (CREUZEVAULT, 1993):

monooxid de carbon (CO), dioxid de carbon (CO2) şi Descompunere

Totală Bacteriană (DTB). Pe baza concentraţiilor acestora (exprimate

36

în ppm pentru CO şi CO2 şi în părţi/m3 pentru DTB), el este exprimat

sub forma:

(3.6)

Valorile ce apar la numitorii celor trei rapoarte exprimă pragul de

concentraţie maximă admisibilă ce nu trebuie depăşit, pentru fiecare

compus în parte. În cazul monooxidului şi dioxidului de carbon, aceste

valori corespund percepţiei fumului de ţigară şi respectiv, apariţiei

senzaţiei de ”aer închis”, această manieră de exprimare putând

conduce la conceptul de calitate olfactivă a ambianţei. Autorii

indicelui semnalează că ele pot fi modificate (pentru fiecare poluant în

parte) în funcţie de caracteristicile ambianţei studiate sau de

sensibilitatea populaţiei.

În toate cazurile, interpretarea indicelui din punct de vedere sanitar

este relativ simplă. Astfel, o valoare mai mare ca 3 arată ne-

depăşirea, pe ansamblul celor trei poluanţi, a valorilor maxime

admise, deci o bună eficacitate a sistemului de ventilare, în timp ce o

valoare mai mică de 3 traduce ne-adaptarea acestuia la cerinţele de

calitate sanitară a aerului ambiant.

Utilizarea indicelui ILIOP pentru evaluarea calităţii aerului conţinând

un ansamblu de poluanţi este simplă, dar trebuie tratată cu precauţie,

în lipsa cunoaşterii răspunsului la expunere pentru fiecare poluant

analizat individual.

c) Nici o interacţiune a efectelor

Indicele de calitatea aerului ICLIM2000

37

Indicele ICLIM2000 elaborat de EDF (Electricite de France) pentru

programul de calcul CLIM2000 (LAHELLEC şi GADEAU, 1995) pune

în relaţie concentraţiile medii ponderate în timp pentru 4 poluanţi

(monooxid şi dioxid de carbon, dioxid de azot şi formaldehidă) cu

valorile lor limită de concentraţie, definite ca Valori de Risc Limitat

(VRL, în mg/m3), adică acele concentraţii limită până la care nu există

absolut nici un risc sanitar. Indicele este exprimat prin relaţia :

(3.7)

Pentru evaluarea calităţii sanitare a ambianţei, au fost definite

următoarele reguli:

- dacă 0<ICLIM200<1, calitatea aerului este considerată bună,

deoarece, în medie, Valorile de Risc Limitat nu sunt atinse,

- dacă 1<ICLIM200<2, aerul este considerat poluat, deoarece, în

medie, Valorile de Risc Limitat sunt depăşite şi

- dacă ICLIM2000>2, aerul este considerat periculos, deoarece, în

medie, concentraţiile depăşesc de două ori Valorile de Risc

Limitat.

Indicele de calitatea aerului IBILGA

Acest indicator de evaluare a calităţii aerului a fost propus de

COHAS (1994) pentru un număr de p poluanţi, prin utilizarea

concentraţiilor medii ponderate în timp Cmedie, şi a Valorilor de Risc

Limitat (VRL) şi de Risc Important (VRI- definită ca acea concentraţie a

cărei depăşire conduce la riscuri importante pentru sănătate) pentru

fiecare poluant (redate în tabelul 3.4). La un anumit moment de timp

t şi pentru un anumit poluant p, indicele IBILGA este calculat astfel:

38

- dacă atunci

- dacă atunci

(3.8)

Interpretarea indicelui IBILGA din punct de vedere al calităţii aerului este

următoarea:

- dacă IBILGA < 0, calitatea aerului este excelentă,

- dacă IBILGA = 0, riscul sanitar este nesemnificativ,

- dacă 0<IBILGA<1, riscul sanitar este limitat şi

- dacă IBILGA > 1, riscul sanitar este important şi inacceptabil.

Tabelul 3.4 : Valori de Risc Limitat şi Valori de Risc Important pentru şase poluanţi

(COHAS, 1994)

Poluant Durata expunerii (h)

VRL (mg/m3) VRI (mg/m3)

CO2 1-24 4500 12000CO 1

824

301511

773430

NO, NO2 1824

0.40.1650.150

10.330.21

SO2 1824

0.90.350.33

1.300.820.80

HCHO 1-24 0.06 0.12O3 1

824

0.160.130.10

0.250.200.15

În concluzie, indicele propus de către COHAS utilizează poluantul cu

concentraţia cea mai ridicată pentru caracterizarea calităţii sanitare a

39

aerului. Dacă cel puţin una din valorile VRL este depăşită, indicele

arată un risc sanitar al ambianţei studiate. În caz contrar, aerul este

considerat ne-periculos.

Indicii multi-poluant ICLIM2000 şi IBILGA nu se dovedesc a fi cei mai precişi

evaluatori ai calităţii aerului, deoarece modul lor de calcul nu ţine cont

de posibilitatea cumulării efectelor dintre mai mulţi poluanţi

(aditivitatea efectelor). Astfel, ei exprimă faptul că o ambianţă este

considerată acceptabilă atunci când nici una din concentraţiile medii

nu este superioară Valorii de Risc Limitat. Pe de altă parte, teoria

aditivităţii efectelor sugerează că suma rapoartelor dintre concentraţia

medie şi valoarea sa maximă admisibilă nu trebuie să depăşească

unitatea. Din acest motiv, indicele definit prin relaţia ( ? ?) reprezintă

un criteriu de evaluare mult mai sever şi restrictiv.

3.1.2.3 Teoria FANGER privind intensitatea şi percepţia

mirosului

Cercetări recente ale profesorului FANGER (Danemarca) au permis o

evaluare a calităţii aerului încărcat cu substanţe ce provoacă senzaţia

de miros. Principiul este asemănător cu cel stabilit pentru aprecierea

stării de confort termic: răspunsul ocupanţilor, prelucrat şi interpretat

statistic.

FANGER a introdus o unitate de măsură a emisiei, denumită olf.

Un olf este definit ca emisia de bioefluenţi (mirosuri corporale) a

unei persoane standard, cu un metabolism de 1 met (în stare de

repaus). Această unitate de măsură este subiectivă, depinzând de

simţul olfactiv al celui care evaluează mirosul. Ea poate fi utilizată şi

pentru alte surse de poluare, cărora le este astfel asociată o

intensitate de degajare a mirosului în olfi, egală cu numărul de

40

persoane standard care produc aceeaşi senzaţie de miros. Emisia în

olfi pentru o persoană ce desfăşoară diverse activităţi este dată în

tabelul 3.5.

Intensitatea percepută a poluării aerului cu miros de către o

persoană standard (deci de către o sursă de 1 olf), aflată într-un spaţiu

ventilat cu un debit de aer proaspăt de 1 l/s, este de 1 pol. Ca unitate

derivată, se utilizează mai frecvent 1 decipol (0.1 pol), care semnifică

poluarea resimţită de o persoană standard, ventilată cu un debit de 10

l/s (aer proaspăt).

Tabelul 3.5 : Emisia de bioefluenţi pentru diferite activităţi

Activitate Emisie (olf)

Stare de repaus (1 met) 1

Activitate normală (4 met) 5

Activitate intensă (6 met) 11

Fumător (în timp ce

fumează)

25

Fumător (medie) 6

Pentru a stabili relaţia dintre calitatea aerului interior şi ventilarea

încăperilor, FANGER a studiat răspunsurile oferite de un lot de 1000 de

persoane, bărbaţi şi femei, aflaţi într-o încăpere-test, în stare de

repaus. Calitatea aerului respirat a fost apreciată acceptabilă sau

inacceptabilă de către 168 de persoane, imediat după intrarea

acestora în încăpere. Relaţia stabilită (pe bază statistică) între

41

procentul de nesatisfăcuţi (nemulţumiţi) PD (în limba engleză :

Percentage of Dissatisfied) şi debitul de aer specific q (l/s*olf) a fost:

25.083.1exp395 qPD (3.9)

0 5 1 0 1 5 3 02 52 0 3 5 4 54 0 5 0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

b io e flu e n ti = 1 o l f

ven

tila

re p

en

tru

1 o

lf

Pro

cent

ul d

e ne

mul

tum

iti P

D (%

)

Debitul de aer proaspat (l/s olf)

Fig. 3.1. Procentul de nemulţumiţi în funcţie de debitul de aer

proaspăt.

0 1 2 3 4 5 6

10

20

30

40

50

Perc ep tia po luar ii ae ru lu i (dec ipo l)

Proc

entu

l de

nem

ultu

miti

PD

(%

)

Fig. 3.2. Procentul de nemulţumiţi în funcţie de percepţia

42

de calitate a aerului interior (măsurată în decipoli).

Relaţia este aplicabilă pentru q > 0.32 l/s*olf şi este reprezentată în

figura 3.1. Se observă că pentru un debit de aer proaspăt de 10 l/s,

un procent de 15% din persoane s-au declarat nemulţumite de

calitatea aerului interior.

Dacă în locul debitului specific se introduce intensitatea percepţiei

mirosului P (decipoli), se obţine :

(3.10)

Această relaţie este reprezentată grafic în figura 3.2.

Ecuaţia de confort pentru calitatea aerului interior

Utilizând mărimile ce exprimă emisia de poluanţi (în olfi) şi senzaţia

de intensitate a poluării (în decipoli), ecuaţia de bilanţ pe o încăpere

se poate scrie:

(3.11)

în care:

Pi(e) – intensitatea percepută a poluării interioare, respectiv

exterioare,

C - emisia de poluant (olf)

q- debitul de aer proaspăt (l/s).

Din această expresie rezultă valoarea debitului necesar q pentru

realizarea unui nivel de poluare interior acceptabil Pi :

(3.12)

Relaţia de mai sus permite determinarea debitului de aer proaspăt

corespunzător unui procent dat de nemulţumiţi PD (normele ASHRAE

43

recomandă PD=20%, deci Pi = 1.4 decipol), calculând intensitatea

percepută a mirosului la interior, corespunzătoare lui PD :

(3.13)

Trebuie menţionat că debitul de aer calculat astfel corespunde unui

amestec perfect dintre aerul introdus şi cel interior. Pentru o eficienţă

E subunitară a sistemului de ventilare, acest debit se determină prin

luarea în considerare a acestei eficienţe :

(3.14)

Pentru aprecierea corectă a concentraţiei de poluant, efluenţilor ce

provin de la persoane li se adaugă efluenţii ce provin de la materiale

de construcţii, mobilier şi alte surse. Pe baza unor cercetări realizate în

15 clădiri administrative, FANGER a stabilit valorile emisiei de poluanţi

ce corespund unei densităţi de ocupare a spaţiului de 0.1 persoane/m2

(tabelul 3.6).

Tabelul 3.6 : Emisii de bioefluenţi de la diferite surse, în clădiri de

locuit

Sursa de poluare Emisia

(olf/m2)

Persoane (0.1 pers/m2)

- nefumători sau fumători

< 20%

- 40% fumători

0.1

0.2

0.3

44

- 60% fumători

Materiale de construcţii şi

instalaţii

- clădiri vechi

- clădiri puţin poluate

0.4

0.1

Emisii totale

- media clădirilor

existente (40%

fumători)

- clădiri puţin poluate,

fără fumători

0.7

0.2

După cum se poate constata, majoritatea reglementărilor sau

recomandărilor în materie de expunere la poluanţi califică riscul

igienico-sanitar prin propunerea unor valori maxime de concentraţii

mediate în timp, la care indivizii nu trebuie expuşi. Utilizarea

sistematică a acestor valori de expunere se explică prin faptul că, în

absenţa unor date precise despre răspunsul corpului uman la o doză

inhalată de poluanţi, ei constituie o manieră simplă de integrare a

intensităţii şi duratei de expunere la un mediu poluat.

3.2 LEGISLATIA NATIONALA PRIVIND CALITATEA AERULUI

INTERIOR

Din punct de vedere legislativ, odată cu adoptarea în ţara noastră a

Legii Mediului 137/95, s-au pus bazele unei activităţi la scară

45

naţională de protejare a tuturor componentelor mediului înconjurător

(aer, apă, sol).

Normele şi reglementările în vigoare din România cu privire la

’’calitatea aerului’’ se referă în principal la aerul exterior atmosferic.

Astfel, STAS 12574-87 stipulează concentraţii maxime admisibile

(mediate pe diferite perioade de timp: 30 minute, o lună, o zi sau un

an de zile) în aerul din zone protejate pentru 28 de substanţe,

considerate cu grad de risc crescut pentru sănătatea umană (tabelul

3.7).

Acest standard nu se referă la calitatea aerului din atmosfera

zonelor de muncă. În acest caz, există reglementări specifice, în

funcţie de ramura de industrie poluantă. Ele nu se încadrează în

domeniul de interes al studiului de faţă. Ar merita totuşi amintit STAS

462/93 care reglementează (ca valori maxime acceptate de lege)

emisiile de la diferite surse poluante din industrie.

În ţara noastră nu există reglementări pentru concentraţii maxime

admisibile în clădirile rezidenţiale şi non-industriale. De cele mai multe

ori, aceste valori sunt considerate identice cu cele pentru aerul

exterior (atmosferic), deşi sursele de poluare interioare au o

caracteristică şi o ”dinamică’’ mult diferită de cele exterioare.

De aceea, este necesară o preocupare mai atentă la nivelul

organizaţiilor guvernamentale de profil, în vederea elaborării unor

norme specifice ţării noastre.

46

Tabelul 3.7 : Concentraţiile maxime admisibile ale substanţelor chimice poluante din aerul zonelor

protejate

Substanţa poluantă Concentraţia maximă admisibilă (g/m3): Media pe scurtă durată

Concentraţia maximă admisibilă (g/m3): Media pe lungă durată

Concentraţia maximă admisibilă (g/m3): Media pe lungă durată

Concentraţia maximă admisibilă (g/m3): Media pe lungă durată

30 min zilnică lunară AnualăAcid azotic 0.4 - - -Acid clorhidric 0.3 0.1 - -Acroleină 0.03 0.01 - -Aldehide (formaldehidă-HCHO)

0.035 0.012 - -

Amoniac 0.3 0.1 - -Anhidridă fosforică 0.3 0.1 - -Arsen - 0.003 - -Benzen 1.5 0.8 - -Cadmiu - 0.00002 - -Clor 0.1 0.03 - -Crom (CrO2) - 0.0015 - -Dioxid de azot (NO2)

0.3 0.1 - 0.04

Dioxid de sulf (SO2) 0.75 0.25 - 0.06Fenol 0.1 0.03 - -Fluor- compuşi anorganici gazoşi sub formă de aerosoli uşor solubili

0.015 0.005 0.0012 -

Fluor- compuşi anorganici gazoşi sub formă de aerosoli greu solubili

- 0.03 - -

Funingine 0.15 0.05 - -Furfurol 0.15 0.05 - -Hidrogen sulfurat (H2S)

0.015 0.008 - -

Mangan – compuşi - 0.01 - -Metanol 1.0 0.5 - -Metil mercaptan - 0.00001 - -Oxizi de carbon 6.0 3.0 - -Oxidanţi (O2) 0.1 0.03 - -Plumb - 0.0007 - -Sulfaţi în suspensie, 0.03 0.012 - -

47

inclusiv aerosoli de acid sulfuricSulfură de carbon 0.03 0.005 - -Pulberi în suspensie 0.5 0.15 - 0.075

3.3 REGLEMENTARI NATIONALE SI MONDIALE PRIVIND DEBITUL

DE AER NECESAR PENTRU VENTILAREA MECANICA

Odată cu adoptarea Normativului I5-97 intitulat ”Normativ privind

proiectarea şi executarea instalaţiilor de ventilare şi climatizare”, s-au

stabilit (cu titlul de recomandări) valori ale debitelor de aer de

ventilare necesare pentru încăperi cu diverse destinaţii sau

caracterizate de anumite tipuri activitate a ocupanţilor. Pentru

exemplificare, valorile orientative ale debitului total pentru ventilare

(sub forma unui număr orar de schimburi sau a unui debit specific pe

unitatea de suprafaţă a încăperii) sunt redate în tabelul 3.8 în funcţie

de destinaţia încăperii, în timp ce în tabelele 3.9 şi 3.10 se prezintă

debitul de aer exterior (proaspăt) recomandat (raportat la o persoană,

un m2 de suprafaţă sau un m3 de volum) în funcţie de destinaţia

clădirii şi comportamentul ocupanţilor.

Tabelul 3.8: Valori orientative pentru numărul orar de schimburi de

aer în funcţie de destinaţia încăperii sau debitele de aer specifice în

funcţie de suprafaţa încăperii

Destinaţia încăperii Debit specific

(m3/h*m2)

Număr orar de

schimburi de

aer (h-1)

Birou 3-6

Bucătărie

- mică

- mijlocie

- mare

60

80

90

48

Garaj 4-5

Sală de baie 4-6

WC

4-5

Tabelul 3.9 : Debitul de aer exterior necesar pentru încăperile din

clădirile de locuit, social-culturale ventilate şi climatizate (normativ I5-

97)

Destinaţia clădirii Debitul de aer proaspăt, în

m3/h*persoană

Social-culturale şi de locuit :

- în absenţa fumatului

- fumat moderat

- fumat intens

- fumat foarte intens

- încăperi cu copii sub 12

ani

25

35

50

75

15

Tabelul 3.10 : Debitul specific de aer exterior recomandat pentru

încăperile din clădirile de locuit ventilate şi climatizate (normativ I5-

97)

Destinaţia încăperii Debitul de aer

exterior pe 1 m2 de

suprafaţă (m3/h*m2)

Debitul de aer

exterior pe 1 m3 de

volum (m3/h*m3)

Saloane 6 -

Dormitoare 6 -

Bucătării 72 -

Birouri - 2

49

După cum se poate constata, debitul minim de aer proaspăt ce

trebuie asigurat de un sistem de ventilare mecanică este stabilit în

funcţie de tipul încăperii ce trebuie ventilată şi de tipul activităţii

umane ce se desfăşoară în încăpere. Aceste criterii traduc în fapt

valoarea debitului necesar pentru diluarea nocivităţilor degajate la

interior, fără însă a specifica natura acestora (tipul compusului chimic

ce se degajă) sau cantitatea emisă în unitatea de timp (debit de

emisie).

Cum în normativul prezentat nu se face o referire clară la modul de

calcul al acestui debit minim de aer proaspăt, presupunem că valorile

recomandate s-au obţinut pe baza aceleiaşi metodologii stabilite de

normativele anterioare de ventilare româneşti (STAS 6648/1), ce

stabileau un debit de aer proaspăt din aplicarea a trei condiţii: debit

pentru diluarea CO2, debit de minim 10% din debitul total introdus în

încăpere şi debit specific (în m3/h*persoană) în funcţie de gradul de

poluare cu fum de ţigară (20 m3/h*pers pentru încăperi unde nu se

fumează şi 30 m3/h*pers pentru încăperi unde se fumează). Valoarea

debitului de aer proaspăt adoptat se obţinea ca maximul acestor trei

valori.

Debitul pentru diluarea CO2 este calculat cu formula:

(l/s)

(3.15)

unde YCO2 (în litri CO2/s) reprezintă debitul de emisie al CO2 din

încăpere, Cadm concentraţia maximă admisă de CO2 la interior din

considerente igienico-sanitare, iar Cext concentraţia de CO2 în aerul

exterior.

Prin aplicarea acestei metode, în lucrările româneşti de specialitate

rezultă debite de aer proaspăt/persoană de 47 m3/h pentru repaus şi

50

de 90 m3/h pentru muncă fizică uşoară (corespunzătoare unor debite

de emisie a CO2 de 6,4*10-3, respectiv 12,5*10-3 l/s). Aceste valori au

fost stabilite pentru concentraţii de CO2 de 0,5 l/m3 la exterior şi 1 l/m3

la interior.

Standardele de ventilare şi calitatea aerului din alte ţări

preconizează la rândul lor un debit minim de aer proaspăt pentru

diluarea CO2. Pentru exemplificare, în tabelul 3.11 sunt date debitele

de aer proaspăt (pe persoană) calculate după standardul britanic BS

5925, ce corespund unei concentraţii interioare maxime admise de

CO2 de 0,5% dacă la exterior concentraţia este de 0,04%, pentru

diferite valori ale metabolismului uman (dependent de activitatea

fizică desfăşurată).

Tabelul 3.11: Debit de aer proaspăt pentru diluarea CO2

Activitate Metabolism

(W)

Debit de CO2

expirat (l/s)

Debit de aer proaspăt

pentru diluarea CO2

(m3/h*persoană)

Repaus 100 4,4*10-3 2,9

Muncă

uşoară

160-320 (8,8-13)*10-3 4,7-9,4

Muncă

moderată

320-480 (13-22)*10-3 9,4-14

Muncă grea 480-650 (22-31)*10-3 14-19

Muncă

foarte grea

650-800 (31-39)*10-3 19-23

Prin comparaţie cu datele din literatura românească, se observă că

valorile debitului din tabelul de mai sus sunt inferioare celor calculate

51

cu standardul românesc (cea mai mare valoare de 23 m3/h*pers, este

mai mică decât valoarea de 47 m3/h*pers corespunzătoare repausului,

conform standardului nostru). Diferenţa provine din valorile diferite

ale concentraţiei maxime admise de CO2 la interior (prezentă în

formula de calcul a debitului). Aceasta este cam de 5 ori mai mare în

literatura străină, în timp ce debitele de emisie a CO2 au valori

apropiate.

Standardul american ASHRAE 63-1989 ”Ventilation for Acceptable

Indoor Air Qualiy” recomandă la rândul său un debit de aer proaspăt

specific în funcţie de gradul de ocupare (tabelul 3.12). În calculul

acestui debit sunt incluse degajările de CO2, mirosuri şi fum de ţigară.

Tabelul 3.12: Debite de aer proaspăt recomandate de ASHRAE

Standard 62-1989

Destinaţia încăperii Grad de ocupare

estimat (număr de

persoane/100 m2)

Debit de aer proaspăt

specific (m3/h*pers)

Birouri 7 36

Săli de conferinţe 60 36

Auditorii 150 27

Săli de clasă 50 27

Restaurante 70 36

Baruri 100 54

Discoteci 100 45

Holuri pentru fumători 70 108

52

Camere de spital 10 45

Magazine 20-30 0,36-5,4

Pe de altă parte, aplicarea teoriei lui FANGER (prezentată în

subcapitolul 3.2) conduce la debite de aer proaspăt foarte mari. În

tabelul 3.13 sunt date comparativ valorile debitelor de aer proaspăt

indicate de cele mai cunoscute standarde internaţionale şi cele

calculate cu relaţiile stabilite de FANGER şi aplicate pentru un

procentaj de nemulţumiţi de PD = 20%, pentru o emisie medie de 0.7

olf/m2.

Tabelul 3.13: Debitul de aer proaspăt recomandat de diferite

standarde

internaţionale

Standarde sau

recomandări

Debit de aer proaspăt

(l/s*m2)

Teoria FANGER 5.0

Standard ASHRAE 62-1989 0.7

Standard englez BS 5925 1.3

Standard german DIN

1946 pentru birouri mari

1.9

Determinarea debitului de aer necesar pentru ventilare când

degajările de nocivităţi sunt variabile în timp

Calculul debitului de ventilare necesar pentru diluarea nocivităţilor

urmăreşte determinarea debitului de aer necesar pentru a menţine

concentraţia de poluant din încăpere la o valoare mai mică sau egală

ca valoarea maximă admisibilă prevăzută în standarde. Acest calcul

este în general bazat pe ipoteza unor degajări de substanţe poluante

constante în timp. În realitate, acestea pot fi variabile în multe situaţii,

53

ceea ce conduce la re-evaluarea debitului de aer necesar pentru a

limita concentraţia interioară sub valoarea sa maximă admisibilă. În

cele ce urmează, vom prezenta calculul debitului pentru un caz

particular, în care degajarea este variabilă după o anumită lege.

Pentru degajări constante de nocivităţi, determinarea debitului de aer

se regăseşte în bibliografie.

Ipoteze de calcul:

Variaţia în timp a masei de poluant degajată este:

(3.16)

unde G0 este cantitatea de poluant din încăpere la momentul de timp

iniţial ô=0, iar G1 cantitatea de poluant la momentul ô. ô0 reprezintă

timpul după care cantitatea de poluant degajată este egală cu 63%

din cantitatea totală emisă. Acest tip de degajare corespunde în

general solvenţilor (amestecuri de lacuri şi vopsele) şi se determină

prin măsurători (cântărire).

Pornind de la expresia lui G se poate determina debitul de poluant

emis în unitatea de timp Y:

(3.17)

Considerând că debitul de emisie al poluantului Y este variabil în

timp conform relaţiei (3.16), debitul de aer L ce ventilează încăperea

este constant, iar concentraţia iniţială din încăpere yi=0, se doreşte

determinarea debitului de aer necesar pentru a menţine concentraţia

de poluant din încăpere până la o valoarea maximă admisibilă ymax.

Pentru aceasta , se porneşte de la ecuaţia conservării masei de

poluant din încăpere în intervalul de timp infinit mic dô:

54

(3.18)

unde V este volumul încăperii. După izolarea în membrul drept a

derivatei concentraţiei în raport cu timpul , notată , aceasta

devine:

(3.19)

Dacă se integrează ecuaţia diferenţială omogenă , rezultă că:

(soluţia ecuaţiei omogene)

(3.20)

unde C=C(ô) este o constantă de integrare variabilă în timp. Derivând

expresia lui y în raport cu timpul, se obţine:

(3.21)

care se poate introduce în ecuaţia diferenţială iniţială, obţinând:

(3.22)

După simplificări şi înlocuirea lui Y , această relaţie se transformă în:

(3.23)

iar prin integrare, rezultă C:

55

(3.24)

de unde, prin înlocuire în ecuaţia diferenţială, se poate deduce imediat

expresia concentraţiei y:

(3.25)

La momentul iniţial ô=0, y = yi = 0, de unde rezultă .

Expresia finală a concentraţiei y din încăpere se va scrie aşadar:

(3.26)

Punând condiţia ca la ymax, derivata concentraţiei în raport cu timpul y'

să se anuleze (y'=0), rezultă:

(3.27)

care, după rearanjarea termenilor, devine:

56

(3.28)

Dacă se notează şi , se poate scrie că:

(3.29)

de unde rezultă timpul maxim în care concentraţia y ajunge la ymax:

(3.30)

CAPITOLUL 4 : SCOPUL VENTILARII

In acest capitol se face pe scurt justificarea ventilării locuinţelor,

urmând ca în fazele ulterioare ale cercetării să fie prezentate

sistemele existente pentru ventilarea locuinţelor şi să fie selecţionate

acele sisteme care corespund condiţiilor climatice din România.

Prin definiţie, un sistem de ventilare trebuie sa furnizeze o cantitate

suficientă de aer pentru a elimina în permanenţă din aerul interior

poluanţii ce se produc ca urmare a degajărilor interioare (oameni,

aparate casnice, tabagism, degajări de la materiale de construcţii etc.)

şi să aducă, în acelaşi timp, aerul proaspăt necesar respiraţiei umane.

În majoritatea cazurilor, el este conceput şi pentru a asigura un

57

confort termic interior optim, prin preluarea sarcinii termice (pozitive

sau negative) a încăperii ventilate sau climatizate.

Un ocupant reacţionează în general la poluare atunci când sistemul

său senzorial detectează o emisie puternică, corespunzătoare unei

creşteri rapide a nivelului de poluare din încăpere. Prin urmare, el

porneşte ventilatorul de la hota de bucătărie sau, în cel mai rău caz,

deschide fereastra. Pentru emisiile slabe, el nu realizează gradul de

poluare decât atunci când acesta atinge valori importante. Acţiunea

pe care o va întreprinde asupra sistemului de ventilare este în acest

caz imprecisă, fie radicală fie insuficientă, şi în orice caz ne-adaptată

problemei de poluare respective. Aceasta conduce în general la

pierderi mari de energie (de exemplu, la deschiderea ferestrei) şi o

uscare excesivă a aerului din încăpere (mai ales iarna) sau fenomene

de condens, crescând probabilitatea de apariţie în timp a

mucegaiurilor.

De exemplu, în cazul unui dormitor ocupat de două persoane, în

timpul nopţii, acestea degajă aproximativ 800 de grame de vapori de

H2O şi 300 litri de CO2, plus mirosuri corporale. Dimineaţa, când

persoanele vor aprecia aerul curat din celelalte încăperi vor realiza cât

de poluat este aerul din dormitor şi vor acţiona în consecinţă (în

general prin deschiderea ferestrei).

Aceste exemplu clasic ilustrează faptul că omul nu este capabil să

gestioneze de o manieră eficientă nivelul de poluare la care este

supus, de aceea ventilarea cea mai eficientă trebuie să fie cât mai

independentă de obiceiurile ocupanţilor şi să furnizeze în fiecare

moment debitul de aer proaspăt necesar diluării nocivităţilor până la o

concentraţie limită superioară a acestora considerată ne-periculoasă.

Un principiu esenţial este acela că ventilarea în clădiri

trebuie să asigure 24 ore din 24 (cu sistemul de ventilare

58

aferent pornit sau oprit în funcţie de necesităţi) un nivel de

poluare acceptabil pentru sănătatea ocupanţilor şi să

privilegieze încăperile mai poluate. În plus, trebuie respectată

cu stricteţe regula ca mişcarea aerului să se facă dinspre

încăperile mai puţin poluate către cele mai poluate.

CAPITOLUL 5 : CONCLUZII

Sintetizând informaţiile prezentate în primele trei capitole ale

lucrării de faţă, putem afirma că problema poluării mediilor interioare

este din ce în ce mai actuală şi mai serios privită, mai ales datorită,

îmbunătăţirii condiţiilor de viaţă din lumea întreagă ciplate cu

interesul de consum minim de energie în clădiri. Pornind de la această

idee, realizarea unei calităţi optime a aerului interior respirabil devine

un măsură obligatorie pentru protejarea sănătăţii oamenilor, atât pe

termen scurt, cât şi pe termen lung, ea prinzând contur în ţările

dezvoltate ale lumii, care au elaborat deja o serie de norme şi

reglementări privind limitarea poluării interioare.

Pe de altă parte, determinarea debitului de aer proaspăt în vederea

asigurării unei bune calităţi a aerului interior rămâne o problemă

delicată, în primul rând datorită varietăţii poluanţilor ce se regăsesc în

clădirile de locuit. Majoritatea standardelor (româneşti, dar şi unele

mondiale) recomandă debite de aer proaspăt în funcţie de prezenţa

CO2 şi a fumului de ţigară, consideraţi ca martori-etalon ai gradului de

poluare interior. S-a arătat că pot exista şi alţi poluanţi cu efecte

nocive asupra sănătăţii (capitolul 1), care ar putea necesita (în

anumite condiţii) o cantitate de aer proaspăt superioară celei din

standarde (capitolul 3). Din păcate, modul de degajare al acestora

(variaţia în timp şi debitul degajat în unitatea de timp) este deseori

insuficient cunoscut (spre exemplu, emisiile de formaldehidă sau COV

de la diverse materiale de construcţii, elemente de îmbrăcare

59

interioare sau echipamente de birou) şi nu se poate trage o concluzie

decât prin studiul efectiv (experimental şi numeric) al unor situaţii

concrete.

Chiar dacă fenomenul de diluare (reducere a concentraţiei) are loc

simultan pentru fiecare poluant în parte, există poluanţi cu efecte

sinergice (cumulative) asupra organismului uman. Pentru aceştia,

adoptarea unui debit de aer proaspăt ca maximul dintre debitele

calculate pentru fiecare în parte nu mai are acoperire, fiind necesară

însumarea debitelor pentru luarea în considerare a cumulării efectelor.

Concluzionând, se poate afirma că, din punctul de vedere igienico-

sanitar, cunoaşterea cât mai exactă a debitului de aer proaspăt pentru

ventilare constituie o cerinţă esenţială pentru asigurarea unei bune

calităţi a aerului interior respirabil. Totuşi, pentru creşterea eficacităţii

sistemelor de ventilare proiectate pentru diluarea şi evacuarea

poluanţilor, sunt recomandate, pe cât posibil : limitarea surselor de

degajare aferente activităţilor umane (tabagism) şi evacuarea

poluanţilor în apropiere de sursa lor de degajare (aspiraţii locale).

Cunoaşterea insuficientă a tuturor surselor de degajare dintr-o

încăpere face deocamdată imposibilă determinarea unei valori exacte

a debitului de aer proaspăt pentru limitarea concentraţiei fiecărui

poluant la valoarea sa maximă admisibilă la interior. În consecinţă, noi

studii sunt necesare la nivel naţional şi internaţional, pentru

determinarea acestor debite, cu un grad suficient de generalitate.

Pentru activităţile curente de proiectare a instalaţiilor de ventilare şi

climatizare din ţara noastră se pot adopta valorile orientative stabilite

de standardele în vigoare (normativul I5-97).

60