Ruoanlaittoperäisten aerosolihiukkasten aikakäyttäytyminen sisäilmassa
Vesisenaho, Kuisma (2024)
Vesisenaho, Kuisma
2024
Tekniikan ja luonnontieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering and Natural Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2024-05-20
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202405035228
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202405035228
Tiivistelmä
Aerosolihiukkasten on havaittu vaikuttavan negatiivisesti ihmisten terveyteen, ja niiden arvioidaankin olevan maailmanlaajuisesti yksi merkittävimmistä terveysriskeistä. Aerosolihiukkasille altistutaan sekä sisä- että ulkoilmassa, mutta hiukkasaltistuksen arviointi ja hiukkaspitoisuuksia rajoittava lainsäädäntö keskittyvät ulkoilmaan. Samalla, erityisesti kehittyneissä maissa, ihmiset viettävät suurimman osan ajastaan sisätiloissa. Näin ollen ulkoilman perusteella määritetty hiukkasaltistus ei välttämättä vastaa todellista hiukkasaltistusta. Sisäilman, jossa ruoanlaiton arvioidaan olevan merkittävin hiukkaslähde, hiukkasaltistuksen arvioinnissa haasteena ovat ulkoilmaan suuremmat pitoisuusvaihtelut. Esimerkiksi ruoanlaiton seurauksena hiukkaspitoisuus kohoaa korkealle, ja pitoisuuden laimeneminen voi kestää useamman tunnin ajan.
Tässä työssä muodostetaan kaksi sovitefunktiota, jotka kuvaavat ruoanlaittoperäisten hiukkasten aikakäyttäytymistä sisäilmassa soveltuen laimenemisprosessin tarkasteluun. Ensimmäinen sovitefunktio huomioi ilmanvaihdon vaikutuksen ja hiukkasten deposition sisätilan pinnoille. Toisessa sovitefunktiossa puolestaan huomioidaan näiden sisäilman merkittävimpien aerosoliprosessien lisäksi koagulaatio, jonka merkitys korostuu korkeissa hiukkaspitoisuuksissa. Molemmissa sovitefunktioissa hiukkaspitoisuutta kuvataan keuhkodeposoituvalla pinta-alalla (LDSA), joka pyrkii kuvaamaan hiukkasten terveysvaikutuksia.
Muodostettuja sovitefunktioita testattiin mittaamalla ruoanlaiton ja sen jälkeisen laimenemisen LDSA-pitoisuuksia sähköisillä hiukkasantureilla viidessä kodissa. Molempien sovitefunktioiden havaitaan sopivan hyvin laimenemisvaiheen mittaustuloksiin, mutta koagulaation huomioivan sovitefunktion sovitevirhe on järjestelmällisesti pienempi. Eniten koagulaation huomioiminen pienentää sovitevirhettä kodeissa, joissa LDSA-pitoisuus oli korkein. Näin ollen yksinkertaisemman sovitefunktion, joka ei huomioi koagulaatiota, käyttäminen voi olla perusteltua matalissa pitoisuuksissa.
Sovitefunktioiden mukaisia sovitteita hyödynnetään LDSA:n vuorokausiannoksen arviointiin siten, että annos koostuu kotien ulkoilman vuorokausialtistuksesta ja yhden ruoanlaittokerran altistuksesta. Neljässä kodissa, joissa käytettiin liesituuletinta tai -kupua, ruoanlaittotapahtuman osuudeksi vuorokausialtistuksesta saadaan keskimäärin 30 %, mutta yhdessä kodissa, jossa liesituuletinta ei käytetty, vastaava osuus on noin 85 %. Kodista ja käytetystä sovitefunktiosta riippuen sovitteella ekstrapoloidun laimenemisvaiheen osuus ruoanlaiton LDSA-annoksesta vaihtelee välillä 66,5–82,9 %, mikä korostaa laimenemisprossin tarkastelun ja sovitefunktioiden merkitystä.
Muodostettujen sovitefunktioiden voidaan olettaa soveltuvan myös muiden sisäilman hiukkaslähteiden kuvaamiseen, mutta ennen kaikkea ne mahdollistavat hiukkasaltistuksen aikaisempaa tarkemman arvioinnin lyhyistä tai pienen aikaresoluution mittauksista. Näin ollen ne voivat tulevaisuudessa edesauttaa laajemman tutkimuksen toteuttamista ja siten myös sisäilman hiukkasaltistuksen minimoimiseen soveltuvien keinojen kartoittamista.
Tässä työssä muodostetaan kaksi sovitefunktiota, jotka kuvaavat ruoanlaittoperäisten hiukkasten aikakäyttäytymistä sisäilmassa soveltuen laimenemisprosessin tarkasteluun. Ensimmäinen sovitefunktio huomioi ilmanvaihdon vaikutuksen ja hiukkasten deposition sisätilan pinnoille. Toisessa sovitefunktiossa puolestaan huomioidaan näiden sisäilman merkittävimpien aerosoliprosessien lisäksi koagulaatio, jonka merkitys korostuu korkeissa hiukkaspitoisuuksissa. Molemmissa sovitefunktioissa hiukkaspitoisuutta kuvataan keuhkodeposoituvalla pinta-alalla (LDSA), joka pyrkii kuvaamaan hiukkasten terveysvaikutuksia.
Muodostettuja sovitefunktioita testattiin mittaamalla ruoanlaiton ja sen jälkeisen laimenemisen LDSA-pitoisuuksia sähköisillä hiukkasantureilla viidessä kodissa. Molempien sovitefunktioiden havaitaan sopivan hyvin laimenemisvaiheen mittaustuloksiin, mutta koagulaation huomioivan sovitefunktion sovitevirhe on järjestelmällisesti pienempi. Eniten koagulaation huomioiminen pienentää sovitevirhettä kodeissa, joissa LDSA-pitoisuus oli korkein. Näin ollen yksinkertaisemman sovitefunktion, joka ei huomioi koagulaatiota, käyttäminen voi olla perusteltua matalissa pitoisuuksissa.
Sovitefunktioiden mukaisia sovitteita hyödynnetään LDSA:n vuorokausiannoksen arviointiin siten, että annos koostuu kotien ulkoilman vuorokausialtistuksesta ja yhden ruoanlaittokerran altistuksesta. Neljässä kodissa, joissa käytettiin liesituuletinta tai -kupua, ruoanlaittotapahtuman osuudeksi vuorokausialtistuksesta saadaan keskimäärin 30 %, mutta yhdessä kodissa, jossa liesituuletinta ei käytetty, vastaava osuus on noin 85 %. Kodista ja käytetystä sovitefunktiosta riippuen sovitteella ekstrapoloidun laimenemisvaiheen osuus ruoanlaiton LDSA-annoksesta vaihtelee välillä 66,5–82,9 %, mikä korostaa laimenemisprossin tarkastelun ja sovitefunktioiden merkitystä.
Muodostettujen sovitefunktioiden voidaan olettaa soveltuvan myös muiden sisäilman hiukkaslähteiden kuvaamiseen, mutta ennen kaikkea ne mahdollistavat hiukkasaltistuksen aikaisempaa tarkemman arvioinnin lyhyistä tai pienen aikaresoluution mittauksista. Näin ollen ne voivat tulevaisuudessa edesauttaa laajemman tutkimuksen toteuttamista ja siten myös sisäilman hiukkasaltistuksen minimoimiseen soveltuvien keinojen kartoittamista.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8709]