Die Studie misst die Raumluftqualität in zwei High Schools in Salt Lake City

Eine Studie über die Luftqualität in Innenräumen an zwei Gymnasien in Salt Lake City ergab, dass die Luftfilterung zwar die Menge der Außenluftverschmutzung verringert, die Innenluft jedoch Trends der Außenluftqualität mit einer Verzögerung von etwa einer Stunde, je nach Art der Verschmutzung, widerspiegelt.

Die Studie wurde 2018 vom Gesundheitsamt von Salt Lake County durchgeführt und in der Zeitschrift veröffentlicht Schadstoffe, kommt, während die Inversionssaison im Winter im Salt Lake Valley zu Ende geht und zu einer Zeit, in der COVID-19 Diskussionen über eine verstärkte Belüftung in Schulen angespornt hat. Die Ergebnisse, so der Hauptautor der Studie, Daniel Mendoza, sind Teil einer Reihe von Studien, um die Faktoren besser zu verstehen, die sich auf die Raumluftqualität auswirken und wie schützend Innenräume vor schlechter Außenluftqualität sind.

„Das wird uns viel mehr Informationen und eine substanziellere Möglichkeit geben, die Notwendigkeit einer Verbesserung der Luftqualität anzugehen und zu rechtfertigen“, sagt Mendoza.

Einzigartige Probleme und einzigartige Lösungen

Atmosphärenwissenschaftler an der University of Utah arbeiten ständig daran, die einzigartigen Herausforderungen der Luftqualität im Salt Lake Valley besser zu verstehen. Umgeben von Bergen müssen sich die Bewohner der Wasatch-Front im Sommer mit Waldbrandrauch und Ozonverschmutzung auseinandersetzen sowie mit winterlichen Inversionen, die Emissionen unter einem Deckel aus stehender Luft einschließen, und den alltäglichen Auswirkungen von Auto-, Gebäude- und Industrieemissionen.

U-Wissenschaftler haben also kreative Wege gefunden, um Verschmutzungsquellen zu analysieren. Sie haben Luftsensoren an Lieferwagen, Stadtbahnen, Elektrobussen und sogar an Google StreetView-Autos angebracht. Jetzt führt Mendoza, wissenschaftlicher Assistenzprofessor am Department of Atmospheric Sciences und Visiting Assistant Professor am Department of City & Metropolitan Planning, diese Studien in Innenräumen durch, um zu sehen, wie Veränderungen der Außenluftqualität in die Räume eindringen, in denen die meisten von uns ihre Zeit verbringen .

Im Frühjahr 2018, Mendoza, ebenfalls außerordentlicher Assistenzprofessor in der Lungenabteilung der School of Medicine und leitender Wissenschaftler am interdisziplinären Forschungsinstitut NEXUS, zusammen mit Tabitha Benney, außerordentliche Professorin für Politikwissenschaft, und Sarah Boll von der Abteilung des Bundesstaates Utah of Facilities Construction and Management installierte Feinstaubsensoren in einem Bürogebäude in Taylorsville, Utah, um die Luftqualitätstrends über ein Jahr zu verstehen. Sie fanden heraus, dass Ereignisse mit schlechter Außenluftqualität aufgrund von Feuerwerk, Waldbränden und Inversionsereignissen im Winter auf den Innensensoren auftauchten. Das Filtersystem des Gebäudes hielt viel von der Inversionsverschmutzung ab, die teilweise von Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen abhängt, aber nicht so viel von der schlechten Luft durch Rauch.

Das war jedoch nur der Anfang dessen, was Mendoza und Benney über die Luftverschmutzung in Innenräumen lernen wollen. Im Allgemeinen ist ein Bürogebäude eine saubere Umgebung mit beständigen Aktivitäten den ganzen Tag über und wird hauptsächlich tagsüber genutzt. Aber die Dinge werden chaotischer, wenn Sie an andere Umgebungen denken. Was ist mit einer Schule mit einer Küche oder einer Turnhalle mit Schülern aus mehreren Häusern und Nachbarschaften, die im Staub auf der Spur sind?

Das alles ist Teil eines Bildes, das mit jedem Forschungsprojekt Schritt für Schritt klarer wird. Diese Studie konzentriert sich auf Schulumgebungen, insbesondere zwei Schulen in Salt Lake City: East High School und West High School. Sie befinden sich, wie zu erwarten, auf der Ost- und Westseite der Stadt. West High liegt in der Nähe der Autobahn I-15, Eisenbahnlinien und Erdölraffinerien und näher am Great Salt Lake, der eine Staubquelle sein kann.

„Kinder verbringen im Durchschnitt etwa 900 Stunden pro Jahr in der Schule“, sagt Benney. „Die Schule hat also mehr Konsequenzen für die langfristige Gesundheit der Kinder als manches Zuhause.“

Das Team installierte zwei Luftqualitätssensoren in Forschungsqualität: einen im Freien und einen im Innenbereich. An der West High befand sich der Innensensor auf einem Balken im Gemeinschaftsbereich der Schüler. An der East High wurde es in einem Fitnessstudio installiert. Die Sensoren meldeten stündliche Messwerte zwischen dem 8. Februar und dem 30. April 2018, während des Endes der Inversionssaison im Winter und dem Beginn des Frühlingswetters, das Staubstürme beinhalten kann. Die Sensoren suchten gezielt nach Feinstaub in der Luft.

Während des dreimonatigen Studienzeitraums zeigten sich Veränderungen der Außenluftqualität in Innenräumen, jedoch mit einer Verzögerungszeit von 35 bis 70 Minuten, je nach Art des Luftverschmutzungsereignisses. So zeigte sich eine Spitze des Feinstaubs in der Luft draußen, wie zum Beispiel in der morgendlichen Hauptverkehrszeit, etwa eine Stunde später als eine Spitze des Feinstaubs in Innenräumen, wobei der Abstand zwischen Feinstaubspitzen im Freien und in Innenräumen je nach Art der Verschmutzung variierte.

„Das ist etwas, das jetzt umsetzbar sein kann“, sagt Mendoza. „Jetzt beginnen wir zu verstehen, wie lange es dauert, bis einige Arten von Verschmutzung ins Innere eindringen. Daher können wir darüber nachdenken, den Luftstrom während dieser Zeiten möglicherweise zu reduzieren, weil wir wissen, dass die Verschmutzung zunehmen wird.“

Die Forscher wollen nicht nur ihre Ergebnisse mit Schulbeamten teilen, sondern auch untersuchen, ob beispielsweise die schulischen Leistungen während dieser Unterrichtszeit beeinträchtigt werden, da die morgendliche Hauptverkehrszeit die Verschmutzung in Innenräumen jeden Tag ungefähr zur gleichen Zeit erreicht.

Inversionen, Staubstürme . . . und verbranntes Popcorn

Während der Studie wurden einige bemerkenswerte Ereignisse von den Sensoren aufgezeichnet. Ein Innensensor hat brennendes Mikrowellen-Popcorn erkannt.

Ein weiteres war ein zweitägiges Inversionsereignis im März, als Emissionen im Salt Lake Valley eingeschlossen wurden. In dieser Zeit waren die Luftverschmutzungsspitzen durch den Berufsverkehr besonders deutlich.

„Wir konnten nach dem Ende der Hauptverkehrszeit eine verbleibende und zunehmende Verschmutzung feststellen, bis die Inversion am dritten Tag ausgewaschen wurde.“

Während der Inversion erreichten die Feinstaubwerte in Innenräumen keine ungesunden Werte und waren in Innenräumen an beiden Schulen tatsächlich ähnlich, obwohl die Luftverschmutzung im Freien an der West High etwas höher war. Das liege wahrscheinlich an den Luftfiltern des Gebäudes, sagt Mendoza.

Die Sensoren zeichneten auch die Auswirkungen eines Staubsturms auf, der Mitte April über Salt Lake City hinwegfegte. Zu der Zeit funktionierte der Feinstaubsensor im Freien an der West High School nicht, aber die Sensoren der East High nahmen den zusätzlichen Staub auf.

„Wir haben einen deutlichen Anstieg gesehen“, sagt Mendoza. „Es war wissenschaftlich sehr interessant für uns, weil wir sehen konnten, wie diese Verschmutzung hereinkam und die Raumluftqualität verschlechterte.“

Aber auch hier bot die Filteranlage des Gebäudes einen gewissen Schutz. Während der Feinstaub im Freien auf fast 50 Mikrogramm pro Kubikmeter hochschnellte (ungesund für empfindliche Gruppen), erreichten die Werte in Innenräumen etwa 20 Mikrogramm pro Kubikmeter (mäßige Luftqualität).

Erhöhte Filterung oder erhöhte Belüftung?

Im Laufe der Studie erfuhren die Forscher mehr über die Lüftungssysteme der Schule und stellten fest, dass die Schulen 2018 MERV8-Filter verwendeten, die etwa 85 % der Partikel auffangen. Seitdem haben die Schulen auf MERV13- und MERV14-Filter aufgerüstet, was in etwa mit der Aufrüstung von einer chirurgischen Maske auf eine N95 vergleichbar ist.

„Es gibt gute Neuigkeiten“, sagt Benney. „Die Schulen waren insgesamt ziemlich beschützend.“ Aufgrund der unterschiedlichen Belüftung und Filterung in Wohnungen und aufgrund der erhöhten Luftverschmutzung in einigen einkommensschwachen Vierteln ist die Luft in Schulen für einige Kinder möglicherweise sogar sicherer als in Wohnungen, sagt sie.

Zu wissen, wie die Luftverschmutzung in Innenräumen und im Freien zusammenhängt, ist ein Ausgangspunkt für Maßnahmen zum weiteren Schutz der Schüler. „Wir haben ein Muster gesehen“, sagt sie, „und wir versuchen herauszufinden, wie regelmäßig dieses Muster ist und wie sich diese Verzögerungen bei verschiedenen Verschmutzungsarten verhalten, damit wir verschiedene Arten der Filterung ausprobieren können. Es gibt viele verschiedene Wege dazu gehen Sie davon aus. Und das macht es so spannend. „

Inmitten der COVID-19-Pandemie hat das Problem der Belüftung in Schulen eine zusätzliche Dimension, die es vorher nicht gab.

„Jetzt gibt es dieses Drücken und Ziehen“, sagt Mendoza. „Für das Eindringen von Umweltverschmutzung möchten wir die Belüftung reduzieren, aber für COVID-Vorsichtsmaßnahmen möchten wir die Belüftung erhöhen.” Mendoza hat mit Gebäudemanagern auf dem U-Campus zusammengearbeitet, um dieses Gleichgewicht anzugehen, und hinzugefügt, dass sie daran arbeiten, die Belüftung während Inversionen zu reduzieren.

Ausweitung der Studien zur Luftqualität in Innenräumen

Derzeit arbeiten die Forscher an einer weiteren Studie zu den Auswirkungen von Autos, die außerhalb von Schulen während der Bring- und Abholzeiten im Leerlauf stehen. Es ist Teil einer wachsenden Forschungslinie zur Luftqualität in und um Schulen und zu den Auswirkungen, die Luft auf die Bildung haben kann.

Andere zu untersuchende Gebäudetypen umfassen Wohnhäuser mit Haustieren, Verdunstungskühler, Staubsaugen, Haarspray- und Aerosolverwendung und unzählige andere menschliche Faktoren, die die Raumluftqualität beeinflussen.

Eine weitere Studie, die gerade in Arbeit ist, blickt auf Klima- und Luftqualitätsdaten der letzten 15 Jahre in Utah zurück und wirft einen Blick auf die Gesundheit von Schulen und den sie umgebenden Gemeinden.

„Wir versuchen, die Forschung so zu gestalten, dass wir, anstatt nur die Wissenschaft zu betrachten, wann immer möglich bestimmte Gruppen oder gefährdete Bevölkerungsgruppen berücksichtigen, um die einzigartigen Erfahrungen hervorzuheben, die diese Menschen möglicherweise haben“, sagt Benney.

„Die Qualität der Außenluft an einer Schule ist wirklich repräsentativ für die Nachbarschaft, insbesondere für Grundschulen“, sagt Mendoza, da die meisten Kinder nur wenige Blocks von ihrer Grundschule entfernt wohnen. Jetzt betrachten wir die Gesundheit auf der Ebene der Nachbarschaft.“