Kontekst badania
Jakość powietrza wewnętrznego w szpitalach zależy jednocześnie od liczby i aktywności użytkowników, działania wentylacji, prowadzonych procedur oraz emisji z materiałów, środków czyszczących i dezynfekcyjnych czy procesów laboratoryjnych. Tradycyjne, okresowe pomiary mogą nie rejestrować krótkotrwałych wzrostów stężeń ani powtarzalnych zmian związanych z porą dnia i roku. Szczególnym problemem jest traktowanie stężenia dwutlenku węgla jako podstawowego wskaźnika jakości powietrza. CO₂ dobrze odzwierciedla wpływ użytkowników i zapotrzebowanie na wentylację, lecz jego niskie stężenie nie oznacza automatycznie niskich stężeń lotnych związków organicznych lub aldehydów. Autorzy zbadali zatem możliwość połączenia długookresowego monitoringu wieloparametrowego z okresowymi analizami chemicznymi jako podstawy bardziej dostosowanego do funkcji pomieszczeń zarządzania jakością powietrza.
Cele i hipotezy
Celem było określenie charakterystycznych dla różnych stref szpitala czasowych wzorców stężeń CO₂, pyłu PM2,5 i formaldehydu oraz powiązanie ich z wynikami analiz lotnych związków organicznych i aldehydów. Szczególną uwagę poświęcono sytuacjom, w których wskaźnik związany z obecnością ludzi, czyli CO₂, wskazywał korzystne warunki, natomiast jednocześnie występowało nagromadzenie zanieczyszczeń chemicznych. Autorzy oceniali również przydatność takich danych dla przyszłego sterowania instalacjami wentylacyjnymi i systemami zarządzania budynkiem.
Metody badawcze
Badanie przeprowadzono w Hospital Clínic de Barcelona od czerwca 2023 do grudnia 2025 r., obejmując m.in. przestrzenie ogólnodostępne i poczekalnie, oddział hospitalizacyjny, oddział intensywnej terapii, pomieszczenia konsultacyjne oraz laboratoria anatomii patologicznej. Niskokosztowe czujniki mierzyły w sposób ciągły CO₂, PM2,5, PM10, formaldehyd, temperaturę, wilgotność względną oraz sumaryczny sygnał lotnych związków organicznych. Łącznie przetworzono około 1,79 mln surowych rekordów, uzyskując około 1,42 mln pomiarów wewnętrznych i ponad 264 tys. zagregowanych obserwacji godzinowych. Monitoring uzupełniono 12 comiesięcznymi kampaniami poboru próbek i laboratoryjnym oznaczaniem poszczególnych lotnych związków organicznych oraz aldehydów. Przeprowadzono także uzupełniające badania bioaerozolu i mikrobiomu powietrza, jednak stanowiły one poboczną część omawianej analizy.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Średnie warunki w większości badanych stref były na ogół korzystne według przyjętych kryteriów jakości powietrza, ale analiza czasowa ujawniła różnice niewidoczne w wartościach uśrednionych. CO₂ wykazywał przede wszystkim zależność od obecności użytkowników. W poczekalniach i pomieszczeniach konsultacyjnych regularne wzrosty występowały w ciągu dnia, szczególnie około godz. 10:00–15:00. Na oddziale intensywnej terapii stężenia były natomiast bardzo stabilne, co było zgodne z warunkami zapewnianymi przez kontrolowaną wentylację.
Odmienny charakter miały zmiany stężenia formaldehydu. W wybranych pomieszczeniach oddziału hospitalizacyjnego i konsultacyjnego występowały powtarzalne podwyższone wskazania, szczególnie latem, również nocą i wczesnym rankiem, czyli w okresach niewielkiego wpływu użytkowników. Autorzy wiążą ten wzorzec z możliwym wpływem emisji z materiałów, zależności emisji od temperatury oraz nagromadzeniem zanieczyszczeń przy mniejszej intensywności wymiany powietrza, podkreślając jednak, że źródeł tych nie mierzono bezpośrednio. PM2,5 pozostawał na ogół na niskim poziomie, a wzrosty miały głównie charakter krótkotrwałych zdarzeń, bez wyraźnego powtarzalnego harmonogramu.
Analizy laboratoryjne potwierdziły silne zróżnicowanie profilu chemicznego pomiędzy funkcjami pomieszczeń. Szczególnie charakterystyczne były laboratoria anatomii patologicznej, gdzie stwierdzono znacznie wyższe średnie stężenia m.in. acetonu, formaldehydu, etylobenzenu i ksylenów, zgodne z charakterem prowadzonych procesów. Na oddziale hospitalizacyjnym wyróżniały się natomiast m.in. acetaldehyd, niektóre związki związane potencjalnie ze środkami czyszczącymi i materiałami oraz limonen. Oddział intensywnej terapii charakteryzował się stosunkowo niskimi stężeniami większości analizowanych substancji.
Istotnym wynikiem było wykazanie czasowego rozdzielenia zachowania CO₂ i zanieczyszczeń chemicznych. W pomieszczeniach konsultacyjnych latem występowały okresy, gdy CO₂ pozostawał na poziomie uznanym za dobry, podczas gdy sygnał formaldehydu był podwyższony. Podobne zjawisko obserwowano na oddziale hospitalizacyjnym w nocy i nad ranem. Oznacza to, że sterowanie wentylacją wyłącznie na podstawie CO₂ może nie wykrywać sytuacji związanych z emisją z materiałów, środków czyszczących i dezynfekcyjnych lub procesów technologicznych. Autorzy wskazują więc na potencjał systemów zarządzania budynkiem wykorzystujących kilka parametrów jakości powietrza, z odmiennymi strategiami dla różnych funkcji pomieszczeń. W laboratoriach podstawowe znaczenie nadal powinny mieć kontrola źródła i wentylacja miejscowa, natomiast monitoring może służyć do wykrywania zdarzeń i oceny działania zastosowanych rozwiązań.
Wnioski
Długookresowy monitoring wieloparametrowy pozwala rozpoznawać charakterystyczne dla funkcji pomieszczeń i rodzaju zanieczyszczenia wzorce, których nie pokazują pojedyncze pomiary ani wartości średnie. CO₂ jest użytecznym wskaźnikiem zapotrzebowania na wentylację wynikającego z obecności ludzi, ale nie może samodzielnie reprezentować całej jakości powietrza w szpitalu. Formaldehyd i inne lotne związki mogą gromadzić się niezależnie od CO₂. Połączenie monitoringu ciągłego z okresową identyfikacją chemiczną może zatem stanowić podstawę do bardziej lokalnego i adaptacyjnego zarządzania wentylacją oraz do wczesnego wykrywania nietypowych warunków w poszczególnych strefach szpitala.
Ograniczenia zakresu badawczego
Niskokosztowe czujniki mają ograniczoną dokładność analityczną, mogą podlegać dryftowi i interferencjom, a w przypadku formaldehydu zaobserwowano zmiany odpowiedzi czujników w czasie; dlatego wyniki monitoringu należy interpretować przede wszystkim pod kątem wzorców czasowych, a nie jako pomiary referencyjne. Sygnał sumarycznych lotnych związków organicznych analizowano jedynie jakościowo. W części lokalizacji występowały przerwy w rejestracji i ograniczona liczba czujników. Okresowe analizy chemiczne i mikrobiologiczne stanowiły natomiast jedynie punktowe obrazy warunków. Nie wykonywano bezpośrednich pomiarów strumieni wentylacyjnych ani krotności wymian powietrza oraz kontrolowanych badań emisji materiałów, dlatego wskazywane związki między zanieczyszczeniami, wentylacją i potencjalnymi źródłami są interpretacjami opartymi na obserwowanych wzorcach, a nie bezpośrednim wykazaniem zależności przyczynowych. Badanie nie obejmowało także indywidualnej ekspozycji ani efektów zdrowotnych pacjentów i personelu.
Artykuł dostępny na stronie czasopisma Atmosphere