مقالات متعددی در مورد اُزون و استفاده از اُزون در داخل ساختمانها نوشته شده است. در رابطه با همین دستگاههای اُزونساز یا به اصطلاح اُزون ژنراتور که به عنوان تصفیهکننده هوا فروخته میشوند، EPA (سازمان حفاظت زیستمحیطی امریکا) دستهبندی گستردهای از این مبحث را بررسی کرده است، از جمله اطلاعاتی که توسط یک تولیدکنندهی پیشرو در تولید دستگاههای اُزون ژنراتور منتشر شدهاند.
اغلب برندهای دستگاههای اُزونساز دارای شماره تاسيس EPA در بستهبندی خود هستند. این شماره به شناسایی امکانات خاص محصولات توسط EPA کمک میکند. البته لازم به ذکر است که نمایش این شماره روی دستگاه به معنای تایید EPA نیست و این شماره به هیچ وجه نشاندهنده امنیت و یا موثر بودن محصول نیست.
مقدمه و هدف
دستگاههای اُزونساز که به عنوان تصفیهکننده هوا فروخته میشوند عمدتا گاز اُزون تولید میکنند. اغلب فروشندگان با تبلیغات دروغین خود این باور غلط را به افراد منتقل میکنند که این دستگاهها کاملا بیخطر و از طرفی کاملا موثر هستند. اما حقیقت چیز دیگری است! نزدیک به یک قرن است که متخصصین این ادعاها را رد کردهاند.
(Sawyer, et. al 1913; Salls, 1927; Boeniger, 1995; American Lung Association, 1997; Al-Ahmady, 1997)
هدف مقالهی حاضر ارائه اطلاعات دقیق در مورد استفاده از دستگاههای تولیدکننده اُزون در فضاهای داخلی ساختمان است. این اطلاعات بر اساس شواهد علمی معتبری است که در حال حاضر موجود میباشند.
اُزون چیست؟
اُزون مولکولی است که از سه اتم اکسیژن تشکیل شده است. دو اتم اکسیژن، مولکول اساسی اکسیژن را تشکیل میدهند، یعنی همان اکسیژنی که نفس میکشیم و برای زندگی ضروری است. سومین اتم اکسیژن میتواند از مولکول اُزون جدا شود و دوباره به مولکولهای سایر مواد متصل شود، بنابراین میتواند ترکیب شیمیایی آنها را تغییر دهد. اساس ادعاهای تولیدکنندگان همین توانایی واکنش با مواد دیگر است.
اما اُزون چگونه میتواند مضر باشد؟
اُزون خواص شیمیایی خاصی دارد که باعث میشود غلظت بالای این گاز برای واکنش با مواد آلیِ خارج از بدن، موجب شود امکان واکنش با مواد آلی مشابهی که در بدن ما وجود دارد را نیز به دست آورد و به طور بالقوه برای سلامتی مضر باشد و عواقب نامطلوبی برای بدن در پی داشته باشد. وقتی فرد اُزون را استنشاق میکند، این گاز میتواند به ریههای او آسیب برساند. میزان نسبتا کم اُزون میتواند باعث درد قفسه سینه، سرفه، تنگی نفس و تحریک گلو شود. همچنین ممکن است اُزون بیماریهای مزمن تنفسی مانند آسم را بدتر کند و توانایی بدن برای مبارزه با عفونتهای تنفسی را به خطر بیندازد. البته باید به این نکته توجه کنید که افراد دارای حساسیت به اُزون، خیلی متفاوت هستند. افراد سالم و همچنین افرادی که دچار بیماریهای تنفسی هستند، هنگام قرار گرفتن در معرض اُزون ، دچار مشکلات تنفسی خواهند شد. از سوی دیگر ورزش در محیطی که فضای آن دارای اُزون باشد باعث افزایش مقدار اُزون در بدن میشود و خطر ابتلا به بیماریهای تنفسی را افزایش میدهد. ممکن است که اثرات مضر بر روی فرد پس از قرار گرفتن در معرض سطوح پایین اُزون قابل بازیابی و قابل چشمپوشی باشد، اما در سطوح بالاتر این اثرات نامطلوب، سلامتی را به خطر انداخته و میتوانند آسیبرسان باشند، همچنین بهبودی در سطوح بالاتر سختتر شده و باعث کم شدن طول عمر میشود (US EPA, 1996a, 1996b).
تولیدکنندگان و فروشندگان دستگاههای اُزونساز برای توصیف اُزون از اصطلاحات گمراهکننده مانند «اکسیژن فعال»، «هوای خالص» یا «هوای کوهستانی» استفاده میکنند. با این توصیفها آنها بیان میکنند که اُزون یک نوع اکسیژن سالم است. اما اُزون یک گاز سمی با خواص شیمیایی و سمی است و بسیار متفاوت از اکسیژن است. چندین سازمان دولتی در امریکا، استانداردهای سلامتی و یا توصیههایی را برای محدود کردن قرارگیری در معرض اُزون تعیین کردهاند. این محدودیتهای قرارگیری در معرض اُزون در جدول ۱ خلاصه شده است.
جدول۱. استانداردها و اثرات اُزون
اثرات سلامتی | عوامل ریسک | استانداردهای سلامتی |
کاهش عملکرد ریه تشدید آسم تحریک گلو و سرفه درد قفسه سینه و تنگی نفس التهاب بافت ریه حساسیت بیشتر به عفونت تنفسی | عوامل پیشبینی شده برای افزایش ریسک و شدت اثرات بر سلامتی عبارتند از: افزایش غلظت اُزون در هوا مدت زمان بیشتر قرارگیری در معرض برای برخی از اثرات سلامتی فعالیتهایی که میزان تنفس را افزایش میدهد (به عنوان مثال، ورزش) برخی از بیماریهای ریهای که فرد از پیش داشته (مثلا آسم) | سازمان غذا و داروی امریکا (FDA) بیان میکند که اُزون در محیطهای داخلی نباید بیشتر از 0.05 ppm باشد سازمان ایمنی و سلامت شغلی (OSHA) بیان میکند که کارکنان نباید در معرض متوسط غلظت بیش از 10/0 ppm در ۸ ساعت قرار بگیرند موسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی (NIOSH) توصیه میکند که حد مجاز باید 10/0 ppm باشد و نباید از این حد تجاوز کند استاندارد کیفیت هوای آزاد سازمان حفاظت زیستمحیطی (EPA) برایاُزون حداکثر ۸ ساعت در هوای آزاد با غلظت 0.08 ppm است |
آیا چیزی به عنوان « اُزون خوب» و «اُزون بد» وجود دارد؟
سازمان حفاظت زیستمحیطی ایالات متحده امریکا (EPA) بین اُزون در اتمسفر بالاتر و پایینتر تمایز قائل شده است. اُزون موجود در اتمسفر فوقانی ِ «اُزون استراتوسفر» به فیلتر کردن اشعه ماوراء بنفش خورشید کمک میکند. اگرچه اُزون در استراتوسفر به عنوان محافظ عمل میکند، اما همین اُزون در جو یعنی در هوایی که ما تنفس میکنیم، میتواند برای سیستم تنفسی مضر باشد. سطوح خطرناک اُزون میتواند به وسیلهی تعامل نور خورشید با مواد شیمیایی خاص در محیط تولید شوند (به عنوان مثال، خودروها و انتشار مواد شیمیایی توسط گیاهان). این غلظتهای مضر اُزون در جو اغلب با غلظتهای بالای سایر آلایندهها همراه است، از جمله دی اکسید نیتروژن، ذرات ریز و هیدروکربنها. اُزون میتواند خالص یا ترکیبی از سایر مواد شیمیایی باشد که برای سلامتی مضر هستند.
آیا ژنراتورهای اُزونساز در کنترل آلودگی هوا در داخل محیط موثر هستند؟
شواهد علمی موجود نشان میدهد که اُزون در غلظتهایی که از استانداردهای بهداشت عمومی فراتر نمیرود، پتانسیل و توان اندکی برای حذف آلایندههای هوا در محیط داخلی دارد. بررسی تحقیقات علمی نشان میدهد که برای بسیاری از مواد شیمیایی که معمولا در محیطهای داخلی یافت میشوند، فرآیند واکنش با اُزون ممکن است ماهها و یا سالها طول بکشد (Boeniger, 1995). اُزون هرگز با چنین مواد شیمیاییای واکنش نشان نمیدهد. بر خلاف ادعاهای برخی از تولیدکنندگان، ژنراتورهای اُزونساز در حذف مونوکسید کربن (Salls, 1927; Shaughnessy et al., 1994) یا فرمالدهیدها (Esswein and Boeniger, 1994) نیز موثر نیستند.
در بسیاری از مواد شیمیایی که اُزون به راحتی با آنها واکنش نشان میدهند، این واکنش میتواند انواع مختلفی از مواد جانبی مضر یا تحریککننده ایجاد کنند (Weschler et al., 1992a, 1992b, 1996; Zhang and Lioy, 1994). به عنوان مثال، در فرایند ترکیب اُزون با مواد شیمیایی در آزمایشگاه صنعت تولید فرش، انواع آلدهیدهای تولیدشده افزایش مییابد. علاوه بر آلدهیدها، اُزون همچنین ممکن است غلظت اسید فسفریک در محیط داخلی را افزایش دهد (Zhang and Lioy, 1994)، که هر دو میتوانند برای ریهها مضر باشند. برخی از مواد بالقوه تولید شده توسط واکنشهای اُزون با سایر مواد شیمیایی، بسیار واکنشپذیر هستند و با توجه به پیچیدگی واکنشهای شیمیاییای که رخ میدهد، تحقیقات بیشتری برای درک کامل واکنشهای پیچیده مواد شیمیایی داخلی در حضور اُزون لازم است.
اُزون، ذرات (از جمله گرد و غبار و گرده) را از هوا حذف نمیکند، بخصوص ذراتی که بیشترین آلرژی را ایجاد میکنند. با این حال، برخی از ژنراتورهای اُزونساز با یک ژنراتور یونی یا یونیزاسیون در یک واحد تولید میشوند. یونیزر وسیله است که به طور منفی (و یا مثبت) یونها را در هوا وارد میکند. این یونها به ذرات موجود در هوا پیوسته و به آنها یک بار منفی یا مثبت میدهند تا ذرات بتوانند به سطوح نزدیک مانند دیوار یا مبلمان یا به یکدیگر متصل شوند و از هوا خارج شوند. در آزمایشهای اخیر، یونیزهها در حذف ذرات گرد و غبار، دود تنباکو و گرده نسبت به فیلترها و یا رسوبات الکترواستاتیک کمتر موثر بودند. (Shaughnessy et al., 1994; Pierce, et al., 1996). با این حال، از آزمایشهای دیگر مشخص میشود که اثربخشی پاککنندههای ذرات هوا، از جمله رسوبهای الکترواستاتیک، ژنراتورهای یونی یا فیلترها به طور گستردهای متفاوت است (U.S. EPA, 1995).
در آزمایشی طراحی شده برای تولید غلظت فرمالدهید که در آن فرمالدهید تولیدکننده عمدهی بو است، اُزون در کاهش غلظت فرمالدهید (Esswein and Boeniger, 1994) هیچ اثری نداشت. آزمایشهای دیگر نشان میدهد که بوی بدن ممكن است به وسیله بوی اُزون ماسکه (یا غیرقابل استشمام) شود اما توسط اُزون از بین نمیرود (Witheridge and Yaglou, 1939). از اين رو اُزون برای حذف بو در سیستمهای تهویه ساختمان مفید نیست (ASHRAE, 1989).
در حالیکه مطالعات علمی کمی برای حمایت از این ادعا وجود دارد که اُزون در از بين بردن بوها موثر است، برخی از مواد شیمیایی دارای بو با اُزون واکنش نشان خواهند داد. به عنوان مثال، در برخی از آزمایشات، به نظر میرسد كه اُزون به راحتی با مواد شیمیایی خاص واکنش نشان میدهند (Weschler, 1992b; Zhang and Lioy, 1994). همچنین اعتقاد بر این است که اُزون با اکرولئین، یکی از مواد شیمیایی بسیار حساس و مضر موجود در دود سیگار، واکنش نشان ميدهد (US EPA, 1995).
اگرغلظت اُزون تولید شده طبق غلظتهای استانداردهای بهداشت عمومی نباشد، اُزون تولید شده در محیط داخلی، ویروسها، باکتریها و یا سایر آلایندههای بیولوژیکی را از بین نمیبرد.
حتی در غلظتهای بالا، اُزون ممکن است بر روی آلودگیهای بیولوژیکی که در موادی مانند پوشش کاشی قرار گرفتهاند تاثیر نداشته باشد (Foarde et al, 1997). به عبارت دیگر، اُزون تولید شده توسط ژنراتورهای اُزونساز ممکن است رشد بعضی از عوامل بیولوژیکی را مهار کند، اما بعید است که به طور کامل هوا را از بین ببرد، مگر اینکه غلظتها به اندازه کافی بالا باشند. حتی با سطوح بالای اُزون، آلایندههای موجود در این گونه مواد ممکن است تحت تأثیر قرار نگیرند.
اگر منطبق دستورالعملهای تولیدکنندگان عمل کنم، آیا آسیب میبینم؟
برندها و مدلهای مختلفی از ژنراتورهای اُزونساز در بازار وجود دارند که مقادیر مختلفی از اُزون میتوانند تولید کنند. در بسیاری از موارد، استفاده از ژنراتور اُزونساز ممکن است منجر به تولید اُزون با غلظتهایی بالاتر از استانداردهای بهداشت عمومی شود. اما عوامل بسیاری بر روی غلظت سرب اُزون تأثیرگذار هستند به طوری که در برخی موارد غلظتهای اُزون ممکن است از استانداردهای بهداشت عمومی فراتر رود.
در یکی از مطالعات (Shaughnessy and Oatman, 1991) ژنراتور اُزونساز بزرگی که توسط سازنده برای فضاهایی تا 3000 فوت مربع توصیه شده بود، در یک اتاق 350 فوت مربعی قرار داده شد. در نتیجه اُزون محیط به سرعت به غلظت بالا در حدود 0.50 تا 0.80 ppm رسیدکه 5 تا 10 برابر بیشتر از محدودیتهای سازمان بهداشت جهانی است (به جدول 1 مراجعه شود).
در یک مطالعه توسط سازمان EPA، چندین دستگاه مختلف در محیط داخلی خانه، در اتاقهای مختلف قرار گرفتند و دربها به طور متناوب باز و بسته شده و سیستم تهویه مرکزی به طور متناوب روشن و خاموش شد. نتایج نشان داد که برخی از ژنراتورهای اُزونساز، با بسته شدن دربهای داخلی، اغلب اُزون با غلظت 0.20-0.30 ppm را تولیدکردند(US EPA, 1995).
غلظتهای گزارش شده در بالا برای حذف غلظت اُزون وارد شده از خارج محیط تنظیم شده است. غلظت اُزون داخلی در خارج از محیط به طور معمول بین 0.01-0.02 ppm است، اما می تواند تا 0.03 – 0.05ppm بالا رود (Hayes, 1991; U.S. EPA, 1996b; Weschler et al., 1989, 1996; Zhang and Lioy; 1994).
اگر غلظت اُزون در بخش خارجي شامل غلظت هاي اُزون داخلي گزارش شده در بالا باشد، غلظت اُزون در داخل به طور چشمگیری بالاتر بوده و خطر قرار گرفتن در معرض اُزون را افزايش ميدهد.
هیچ یک از مطالعات گزارش شده در بالا شامل استفاده همزمان از بیش از یک دستگاه نیستند. استفاده همزمان از دستگاههای متعدد باعث افزایش کل خروجی اُزون میشود و بنابراین خطر قرار گرفتن در معرض میزان بیش از حد مجازِ اُزون را افزایش میدهد.
چرا کنترل قرار گرفتن در معرض اُزون تولید شده توسط ژنراتور اُزونساز دشوار است؟
غلظت واقعی اُزون تولید شده توسط یک مولد (ژنراتور) اُزون به عوامل بسیاری بستگی دارد. اگر از یک دستگاه قدرتمندتر یا بیش از یک دستگاه استفاده شود، دستگاه در فضای کوچکتر قرار گیرد و یا اگر درهای داخلی بسته شود و باز نشوند، محدوده قرار گرفتن در معرض اُزون بیشتر خواهد بود. نزدیکی فرد به دستگاه تولیدکننده اُزون نیز میتواند بر میزان قرار گرفتن در معرض اُزون تاثیر بگذارد. غلظت بیشتر در نقطهای است که اُزون از دستگاه خارج میشود و به طور کلی با دور شدن از دستگاه این غلظت نیز کاهش مییابد.
تولیدکنندگان و فروشندگان به کاربران توصیه میکنند که اندازه دستگاه مورد نظر خود را به درستی نسبت به فضا یا فضاهای مورد استفاده در آن انتخاب کنند. متاسفانه توصیههای برخی از تولیدکنندگان در مورد اندازههای مناسب برای فضاهای خاص به اندازه کافی دقیق نیست تا این اطمینان حاصل شود که غلظتهای اُزون از محدودیتهای سازمان بهداشت جهانی فراتر نخواهد رفت. علاوه بر این، برخی از فروشندگان با استفاده از ادبیاتی خاص دستگاههای بزرگتر و قدرتمندتر را به مشتریان معرفی میکنند و اظهار میدارند که به طور معمول این دستگاهها برای فضای مورد نظر آنها مناسبتر هستند. منطق آنها این است که کاربر ممکن است بعدا بخواهد از دستگاه در یک فضای بزرگتر استفاده کند. آنها این مسئله را که با استفاده از یک دستگاه قدرتمندتر، خطر قرار گرفتن در معرض سطوح بیش از حد مجاز اُزون افزایش مییابد، به مشتریان اطلاع نمیدهند.
در ژنراتورهای اُزونساز معمولا یک تنظیمکنندهی کنترل اُزون برای تنظیم میزان خروجی اُزون تعبیه شده است. خروجی اُزون این دستگاهها معمولا با تنظیمات کنترل متناسب نیستند. به این معنا که تنظیمات در حالت متوسط این تنظیمکنندهی کنترل الزاما سطح اُزون که بین حد مجاز حداقلی و حداکثری میباشد را تولید نمیکند. در آزمایشات انجام شده، تنظیمات بالاتر در برخی از دستگاهها 10 برابر سطح دریافت شده در تنظیمات متوسط این دستگاه ها را تولید میکند (US EPA, 1995). دستورالعملهای تولیدکنندگان در برخی از دستگاهها برای تنظیمات این کنترلکننده نسبت به اندازه اتاق تاثیر میگذارد و بدین ترتیب نشان میدهد که چه تنظیماتی برای اندازههای مختلف اتاق مناسب است. با این حال، اندازه اتاق تنها یک عامل موثر بر سطح اُزون در اتاق میباشد.
علاوه بر تنظیم تنظیمات کنترلکننده نسبت به اندازه اتاق، به مصرف کننده توصیه میشود در صورت استشمام بوی اُزون، دستگاه را در حالت تنظیمات متوسط این کنترل کننده قرار دهد تا اُزون خروجی کاهش یابد. متاسفانه، تشخیص بوی اُزون به میزان قابل توجهی از فردی به فرد دیگر متفاوت است و گاهی ممکن است فرد بوی اُزون را کمتر حس کند یا اصلا حس نکند. اگرچه بوی اُزون ممکن است نشاندهنده این باشد که غلظت آن بیش از حد بالاست، اما عدم استشمام بوی آن تضمینکنندهی این نیست که سطح غلظت اُزون در سطوح استاندارد و ایمن قرار دارد.
یک سازنده، دستگاههایی را با یک سنسور اُزون ارائه داد که ژنراتور اُزونساز با هدف حفظ غلظتهای اُزون در فضاهایی با غلظتهای زیر استانداردهای بهداشتی روشن و خاموش میشود. در حال حاضر EPA در حال ارزیابی اثربخشی و قابلیت اطمینان این سنسورها است و قصد دارد تحقیقات بیشتری را برای بهبود درک جامعه انجام دهد. EPA نتایج خود را به عنوان نتایج حاصل از این تحقیق در دسترس قرار خواهد داد.
روشهای دیگر برای کنترل آلودگی هوا در محیطهای داخلی
سه روش رایج برای کاهش آلودگی هوا در محیط داخلی عبارتند از:
کنترل منبع: از بین بردن یا کنترل منابع آلودگی
تهویه: تخليه آلايندهها و خروج آنها از محیط به وسیله تهويه کردن هوا
تمیز کردن هوا: حذف آلایندهها از طریق روشهای تصفیه هوای اثبات شده
از میان این سه روش، اولین روش – یعنی کنترل منبع آلودگی – موثرترین روش است. این روش شامل به حداقل رساندن استفاده از محصولات و موادی است که باعث آلودگی محیط زیست میشوند و همچنین با استفاده از روشهای بهداشتی مناسب برای به حداقل رساندن آلودگیهای بیولوژیکی (از جمله کنترل رطوبت، تمیز کردن و ضدعفونی کردن سطوح مرطوب) و استفاده از روشهای مناسب برای نظارت بر ذرات کاربرد دارد.
رویکرد دوم – یعنی تهویه هوا در فضای باز – نیز موثر و معمول است. روشهای تهویه عبارتند از نصب یک فن خروجی نزدیک به منبع آلایندهها، افزایش جریان هوا در فضای باز در سیستمهای تهویه مکانیکی و باز کردن پنجرهها، به ویژه هنگامی که منابع آلاینده در حال فعالیت هستند.
سومین رویکرد – یعنی تمیز و تصفیه کردن هوا – هم به طور کلی کافی به نظر نمیرسد، اما گاهی اوقات برای کنترل منبع و تهویه هوا استفاده میشود. فیلترهای هوا، دستگاههای تصفیه هوا و یونیزرهای الکترونیکی اغلب برای حذف ذرات هوا استفاده میشوند.
نتیجه گیری
اُزون هم به صورت خالص و هم ترکیب آن با سایر مواد شیمیایی میتواند برای سلامت مضر باشد. هنگامی که اُزون استنشاق میشود، میتواند به ریهها آسیب برساند. مقدار نسبتا کم اُزون میتواند موجب ایجاد درد قفسه سینه، سرفه، تنگی نفس و تحریک گلو شود. همچنین ممکن است بیماریهای مزمن تنفسی مانند آسم را بدتر کند و همچنین توانایی بدن برای مبارزه با عفونتهای تنفسی را تحلیل ببرد.
برخی از مطالعات نشان میدهد که غلظتهای اُزون تولید شده توسط ژنراتورهای اُزونساز میتواند از حد مجاز استانداردهای بهداشتی عبور کند که امکان دارد چنین مسئلهای توسط سازندهی دستگاه اُزونساز هرگز مطرح نشود.
بسیاری از عوامل موثر بر میزان غلظت اُزون، از جمله میزان اُزون تولید شده توسط دستگاه (ها)، اندازه فضای داخلی، میزان مواد موجود در اتاق که با اُزون واکنش نشان میدهند، غلظت اُزون در فضای باز و مقدار تهویه، را تحت تاثیر قرار میدهند. کنترل این عوامل برای تعیین غلظت اُزون در همه شرایط دشوار است.
شواهد علمی موجود نشان میدهد، در غلظتهایی که از استانداردهای بهداشت عمومی فراتر نمیرود، اُزون به طور کلی در کنترل آلودگی هوا در محیطهای داخلی بیتاثیر است.
مسئله این است که غلظت اُزون باید از استانداردهای بهداشتی بسیار بیشتر باشد تا در حذف اکثر آلایندههای هوا در داخل ساختمان موثرباشد. اُزون در واکنش با مواد شیمیایی در داخل ساختمان میتواند سایر مواد شیمیایی که خودشان باعث تحریک و آسیب هستند را تولید کند.
توصیه
به عموم توصیه میشود که از روشهای اثبات شده کنترل آلودگی هوا در داخل ساختمان استفاده کنند. این روشها شامل حذف یا کنترل منابع آلاینده، افزایش تهویه هوا در فضای باز و استفاده از روشهای اثبات شده برای تمیز کردن هوا میباشند.