Historie a standardizace hodnocení koncentrací bakterií a plísní v ovzduší
Článek vyhodnocuje a shrnuje poznatky ve vyšetřování koncentrací mikroorganismů v ovzduší. Kvalita vnitřního prostředí je ovlivněna koncentrací mikroorganismů. Tato koncentrace je ve značné míře důsledkem realizace stavby, jejího vybavení a dostatečného režimu úklidu. Článek je určen nejen odborné veřejnosti.
Vyšetřování koncentrací mikroorganismů v ovzduší má dlouhou historii. Největší pozornost se však soustředila na tato vyšetření až po smrti deseti archeologů, kteří se zúčastnili otvírání hrobky krále Kazimíra v Polsku v roce 1973. Následným výzkumem se zjistilo, že v hrobce bylo mnoho plísní, zejména druhu Aspergillus flavus. Spory těchto plísní a zvláště jejich toxiny, které vdechovali archeologové dlouhou dobu v uzavřeném prostředí hrobky, byly následně zjištěny jako příčina onemocnění s následkem smrti.
O přítomnosti spor plísní v ovzduší se vědělo již v 19. století - první nákresy spor plísní z ovzduší byly zakresleny spolupracovníky Charlese Darwina v roce 1833. V polovině 19. století objevil Pasteur spolu s dalšími vědci podstatu infekčních onemocnění. Bakterie a plísně se poté staly středem zájmu intenzivního studia. Práce z té doby zjistily, že bakterie a plísně při růstu na různých substrátech vytvářejí viditelné kolonie. V té době byl zaveden termín colony forming unit (kolonie tvořící jednotky), tj. termín, který se pro hodnocení počtu bakterií a plísní užívá dodnes.
První souborná měření koncentrací bakterií a plísní v ovzduší byla provedena ve Velké Británii v letech 1885-6. Publikované výsledky jsou užitečné i dnes, i když získané hodnoty (stejně jako dnes) jsou závislé na parametrech přístroje použitého k měření. Již první práce jasně ukazovaly na důležitost větrání pro snížení koncentrace bakterií a plísní z ovzduší vnitřního prostředí. V té době byl vytvořen i první standard pro hodnocení celkové koncentrace mikroorganismů v ovzduší: 20 000 cfu/m3.
Současně se zájmem o vyšetřování koncentrací mikroorganismů v ovzduší se začal rozvíjet i vývoj přístrojů na jejich detekci v ovzduší. K dnešnímu dni jsou podobných přístrojů na světě stovky a výsledky s nimi získané lze velmi obtížně porovnávat. S tím souvisí i různá hladina standardů, které jsou v jednotlivých zemích používány. Výsledky jsou samozřejmě závislé i na řadě dalších faktorů, jako je především složení živných půd pro bakterie a plísně, délka expozice vyšetřování aj.
Poměrně brzy bylo zjištěno, že sledování koncentrací mikroorganismů v ovzduší má určité zákonitosti. Více je mikroorganismů v ovzduší přes den (v noci jsou koncentrace nejnižší), což bylo interpretováno jako závislost na lidské činnosti. Bylo prokázáno i to, že koncentrace mikroorganismů v ovzduší závisí na ročním období.
Další měření ukázala, jak je důležitý úklid, který byl doporučován zejména do nemocnic. Bez nepovšimnutí nezůstaly ani výsledky, které poukazovaly na souvislost mezi špatným ovzduším v domech pracující třídy a jejich častými nemocemi a kratší dobou života než ve velkých domech bohatých. Vztah byl nalezen i pro počet lidí užívajících určitou plochu v obývaném prostředí a koncentrací mikroorganismů v ovzduší. Příklad výsledků měření koncentrací bakterií a plísní v ovzduší z roku 1886 uvádí tab. 1.
| Dům s počtem místností | |||
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 4 | |
| Prostor/1 osoba (m2) | 19,7 | 23,1 | 170,2 |
| Koncentrace bakterií | 58 000 | 43 000 | 8 500 |
| Koncentrace plísní | 2 200 | 1 200 | 400 |
Tab. 1 Koncentrace bakterií a plísní v ovzduší domů s různě velkým prostorem pro jednu osobu
(měření z roku 1886 (hodnoty v cfu/m3))
K významu pravidelného úklidu v domácnostech přispěly výsledky následujících vyšetření (tab. 2), ve kterých byly sledovány koncentrace mikroorganismů v ovzduší domácností označených podle úrovně úklidu prostředí.
| Úroveň úklidu | Koncentrace bakterií a plísní | |
|---|---|---|
| Domy s jednou místností | velmi dobrá | 18 000 |
| méně dobrá | 41 000 | |
| špatná | 49 000 | |
| velmi špatná | 93 000 | |
| školy | výborná | 3 000 |
| dobrá | 16 000 | |
| méně dobrá | 30 000 |
Tab. 2 Koncentrace mikroorganismů (bakterií a plísní) v ovzduší domů a škol s různým stupněm úrovně úklidu
(měření z roku 1886 (hodnoty v cfu/m3))
Důležitost větrání jako způsobu obměny vzduchu byla měřena i ve školách. Dnes málo používaným hodnocením bylo v té době stanovení poměru koncentrace bakterií ke koncentraci plísní v ovzduší. Za hygienický standard byla považována hodnota ≤ 30, tedy koncentrace bakterií v ovzduší mohla být až 30x vyšší než koncentrace plísní.
Jednou z metod dříve a v některých případech i dnes používanou byla sedimentace. Ta užívala dva druhy metod a to metodu vertikální a metodu horizontální.
Monitorování koncentrací mikroorganismů v ovzduší se věnovaly po Velké Británii brzy i další země a to zejména Francie, Německo a Rusko. Některé práce z té doby obsahovaly i doporučené přípravky na dezinfekci a to zejména v nemocnicích. V USA se jedna z prvních prací týkající se měření mikroorganismů v ovzduší zabývala sledováním koncentrací bakterií v ovzduší různých prostředí. V tab. 3 jsou naměřené hodnoty, z nichž je patrné, že v ovzduší venkovské krajiny bylo dvakrát méně bakterií než v ovzduší továren.
| Odběrové místo | Koncentrace bakterií |
|---|---|
| Ovzduší venkova | 1 977 |
| Městské ovzduší | 2 542 |
| Prostředí kanceláří | 3 319 |
| Ovzduší v továrnách | 3 990 |
| Ovzduší ve školách | 3 389 |
Tab. 3 Koncentrace bakterií v ovzduší různých míst (měření z roku 1914 (hodnoty v cfu/m3))
S dostupností přístrojů a metod pro vyšetřování mikroorganismů v ovzduší se výzkum zaměřoval i na jednotlivé druhy mikroorganismů. To se týkalo zejména monitorování bakterií způsobujících tuberkulózu nebo streptokoků. Značné rozšíření těchto bakterií bylo zjištěno v ovzduší škol a veřejně přístupných míst. Některé z publikovaných výsledků ukazují, že druhové složení populací mikroorganismů bylo v ovzduší např. v roce 1934 prakticky stejné jako dnes. Objev antibiotik znamenal snadnější a rychlejší léčení pacientů, umožnil však vznik bakterií rezistentních na většinu antibiotik. Dnes představují tyto rezistentní bakterie vážný problém zejména pro pacienty s oslabeným imunitním systémem.
Od roku 1930, kdy byla zjištěna souvislost mezi alergickým onemocněním a kvalitou ovzduší, byl zvýšený zájem věnován zejména koncentracím plísní v ovzduší. Počet osob s alergií nejen na plísně se celosvětově stále zvyšuje. Proč tomu tak je, není dosud zcela jasné. Pro stavebníky je však jistě zajímavý názor, který uvádí americká organizace EPA, zabývající se ochranou životního prostředí. V současné době je velký nárůst alergických onemocnění v USA přičítán způsobu výstavby, tzv. "drywall", (užití sádrokartonových desek s papírem nalepeným z obou stran). Tím se do výstavby domů od 1970 zavedly podmínky velmi příznivé pro plísně. Tato metoda výstavby, která v USA převažuje, je zaváděna z ekonomických důvodů jak v komerční, tak bytové výstavbě. Papír a lepidla jsou organické materiály, které podporují růst plísní pokud jsou zdi vlhké. Klasické, ale dražší systémy výstavby s omítkami, jsou na površích zásadité a toto prostředí je k plísním nepřátelské. V případě nutnosti je možné omítky odstranit a umožnit zdem snadnější vysoušení. V souvislosti s užíváním "drywall", rostou v interiérech častěji plísně a to je považováno za jednu z příčin nárůstu alergií na plísně v USA. Situaci celosvětově zhoršuje i zvyšování nákladů na vytápění a v souvislosti s tím i menší frekvence větrání interiérů. Zejména v zateplených budovách se pak i menší problém s navlhlými zdmi projevuje růstem plísní.
Od roku 1980 se Kanada a další země věnovaly se zvýšeným úsilím vytvoření standardů pro hodnocení koncentrací mikroorganismů v ovzduší. Velká pozornost je soustředěna i na studium vztahů mezi výskytem plísní ve vnitřním prostředí a onemocněním rezidentů.
V mnoha zemích světa jsou v současné době pro hodnocení koncentrací mikroorganismů v ovzduší užívány standardy. Hodnoty těchto standardů jsou velmi odlišné, kromě použitých přístrojů pro vyšetřování a metod měření jsou závislé i na klimatických podmínkách v jednotlivých zemích. Některé z těchto standardů jsou uvedeny v tab. 4 a 5.
| Země | Koncentrace bakterií | Prostředí |
|---|---|---|
| Čína | 1 000 | ***hotely |
| 2 500 | byty | |
| 7 000 | prodejny knih | |
| ČR | 500 | pobytové místnosti |
| Finsko | 4 500 | |
| Holandsko | 1 000 | |
| 5 000 | byty i veřejné prostory | |
| Polsko | 10 000 | průmysl |
| Slovensko | 500 | byty i ostatní budovy |
| Organizace | ||
| EU | 500 | neprůmyslové prostředí |
| OSHA | 1000 | |
Tab. 4 Standardy pro hodnocení bakterií v ovzduší vnitřního prostředí (hodnoty v cfu/m3)
Mikroorganismy jsou důležitou součástí bioaerosolu vnitřního prostředí. Jsou jednou z kontaminant prostředí, která může významně ovlivnit zdraví člověka. Jsou jedinou škodlivou složkou prostředí, která je živá a má proto schopnost se ve vnitřním prostředí za určitých podmínek nejen hromadit, ale i rozmnožovat.
| Země | Koncentrace plísní | Prostředí |
|---|---|---|
| ČR | 500 | pobytové místnosti |
| Finsko | 100 | |
| Holandsko | 10 000 | |
| Kanada | 400-500 | byty |
| 150 (léto 500) | kanceláře | |
| Německo | 200-500 | u/v < 1 * |
| Polsko | 5 000 | byty i veřejné prostory |
| 50 000 | průmysl | |
| Rusko | 10 000 | |
| Slovensko | 500 | byty i ostatní budovy |
| USA - New York | u/v < 1 * | 1 000 → okamžitá evakuace |
| Organizace | ||
| ACGIH | 100, u/v < 1 * | |
| AIHA | 1 000 | |
| EU | 500 | kanceláře |
| 1 000 | byty | |
| IAQA | 300 | |
| 100 | pro oslabené jedince | |
| ISIAQC | u/v < 1 * | přirozené větrání |
| u/v < 1 * | mechanické větrání | |
| OHSC | 500 | byty |
| 250 | komerční prostory (mechanické větrání) | |
| OSHA | 1 000 | |
| WHO | 150-500 | |
Tab. 5 Standardy pro hodnocení plísní v ovzduší vnitřního prostředí (hodnoty v cfu/m3)
* u/v je tzv. poměrné znečištění - udává poměr koncentrace plísní uvnitř objektu (u) ke koncentraci plísní ve venkovním ovzduší (v)
Použité zkratky: AIHA - American Industrial Hygiene Association, ACGIH - American Conference of Governmental Industrial Hygienist, EU - European Union, IAQA - Indoor Air Quality Association, ISIAQC - International Society of Indoor Air Quality and Climate, OSHA - Occupational Safety and Health Administration, OHSC - Occupational Health and Safety Consulting, WHO - World Health Organisation.
Kvalita vnitřního prostředí je ovlivněna koncentrací mikroorganismů v ovzduší vnitřního prostředí. Tato koncentrace je ve značné míře důsledkem realizace stavby, jejího vybavení a dostatečného režimu úklidu. Návrh projektu budovy, instalace všech technických zařízení, zařízení interiéru, všechny dodatečné úpravy budov (rekonstrukce, zateplování, izolace) a úklid vnitřních prostor by měly být prováděny tak, aby zajistily:
- možnost dostatečného větrání a vytápění s podmínkami neumožňujícími mikroorganismům se ve vnitřním prostředí hromadit a
- neumožnily mikroorganismům se v interiérech rozmnožovat. Sledování koncentrací bakterií a zejména plísní v ovzduší vnitřního zařízení pak umožní odhad zdravotního rizika v prostředí, ve kterém jsou koncentrace mikroorganismů vyšší než doporučené standardy.
Literatura
[1] Klánová K. (2002): Standardní operační postupy pro vyšetřování mikroorganismů v ovzduší a pro hodnocení mikrobiologického znečištění ovzduší ve vnitřním prostředí. Acta hygienica, epidemiologica et microbiologica č. 1: 1-21.
[2] Vyhláška MZČR č. 6/2003 Sb.
[3] Vyhláška MZSR č. 326/2002 Zz.
[4] Worldwide Exposure Standards for Mold and Bacteria - Historical and Current Perspectives, OEHCS 2003.