Mikrobeja ja sisäilmaa

Mikrobeja ja sisäilmaa?
Microbes adapted to Finnish indoors?
Taiteiden ja Suunnittelun korkeakoulu,
Aalto Yliopisto, Ympäristötaiteen
miniseminaari 2016 08 17
Miestentie 3, Espoo
Mirja Salkinoja-Salonen, Helsingin Yliopisto, Elintarvike- ja ympäristötieteen lts (EYT)
Salkinoja-Salonen Helsingin Yliopisto
20160817
1

20160817
Kipsilevyn lainerin pintaa
Kuva: Simo Lehtinen; näyte Maria A Andersson & Johanna Salo
2

20160817
Mistä mikrobit sisätiloihin tulevat?
1. Mikrobeja on kaikkialla. Se missä ja mitkä lajit pääsevät kasvamaan massoiksi,
riippuu olosuhteista (”Everything is everywhere – the environment selects” – Dooren
de Jong, hollantilainen mikrobiologi, 1935)
2. Ympäristön (maaperä, kasvit, ulkoilma, eläimet, myös maatilaeläimet) mikrobit ovat
ihmisen terveydelle hyödyllisiä, jopa välttämättömiä. Niiden kanssa ”seurustelu” on
edellytys sille että lapsen immuunikoneisto (innate immunity) kehittyy terveenä.
3. Ihmisen elimistössä on 100 kertaa enemmän mikrobien soluja kuin ihmisen omien
geenien koodittamia soluja. Mikrobit huolehtivat ihmisen aineenvaihdunnasta
(ruuansulatus) ja immuunipuolustuksen toimintakykyisenä pitämisestä. Sydämen ja
aivojen toimivuuden ohella ”mikrobiomi” (=suoliston ja ihon mikrobit) on ihmisen
tärkein terveyttä ylläpitävä ”elin”.
4. Jotkut mikrobit tuottavat ihmisen elimistölle haitallisia toksiineja, voivat aiheuttaa
ruokamyrkytyksen.
5. Ulkoilmassa on miljoonia mikrobeja. Samoja mikrobeja pitää löytyä sisäilmastakin. Jos
sisäilma on steriiliä (ei mikrobikasvua), siitä pitää huolestua. Se tarkoittaa, että
sisätiloissa on jotakin, joka tuhoaa ulkoilmasta sisäilmaan tulevat mikrobit. Silloin
ihminenkin altistuu samoille (myrkyllisille) aineille tai haittaolosuhteille.
3

Mikrobien päästölähteet sisätiloissa
1. Ihminen: iholta, hiuksista, eritteistä irtoilee mikrobeja (bakteereja ja arkkeoneja).
Mitä aktiivisempi ihminen, mitä enemmän paljasta ihoa, sitä enemmän.
Alastomasta ihmisestä irtoaa 200 – 1000 mikrobia sekunnissa, vaatetetusta 50 –
150. Liikkuvassa työssä 10 × enemmän kuin istuvassa.
2. Kotieläimistä, huonekasveista, elintarvikkeista, mullasta (perunat, kukkamulta jne):
bakteereja, arkkeja, sieniä. Ruokamulta tai turve sisältää 107 – 1010 mikrobisolua
grammassa.
3. Mikrobeja kasvaa myös sisätilojen pinnoilla, erityisesti siellä, missä on kosteutta
(märkätilat, keittiö). Ei haittaa, jos se ei ole määrältään häiritsevää (limottumista
jne). Normaali siivous poistaa ylimäärän.
4. Mikrobit liikkuvat ilmassa hiukkasina sitä kauemmin ja kauemmas, mitä kuivempaa
ilma on.
5. Tartuntatauteja aiheuttavat mikrobit tarttuvat ilmateitse tai pintojen
kosketuksesta lähinnä vain sisätiloissa. Ulkoilmassa toimii saalistusketju: isommat
eliöt syövät pienempiä ja tulevat itse vielä isompien syömiksi. Sisätilat ovat
yleensä niin kuivia etteivät mikrobit voi liikkua liikuntaelimillään, vaan ilmavirtaus
liikuttaa niitä kuin pölyä.
20160817
4

20160817
Nanohiukkasia
hajonneista
mikrobeista
muodostuneessa
pölyssä
1990-luvulta asti on
tiedetty, että
pienhiukkasten
haitallisuus
terveydelle on sitä
suurempi, mitä
pienempiä
hiukkaset ovat.
Haitallisimpia ovat
nanohiukkaset.
Hengitetyt
nanohiukkaset
tunkeutuvat
keuhkojen epiteeli-
soluihin ja keuhko-
rakkulaan saakka.
Mikrobisoluja
Kuva: Maria A Andersson
Mikrobisolujen hajotessa syntyy nanopölyä (0,5 – 0,01 µm) turbulentissa
ilmavirrassa, kasvuston vanhentuessa tai kuivuessa, tai desinfiointikemikaalien
käytön seurauksena. Toksisesta mikrobikasvustosta muodostuu toksista nanopölyä.
5

Suomi on kuiva maa:
Vuotuinen sadanta (lumi+vesi) 688 mm (Helsinki) – 405 mm (Inari). Euroopan muissa
maissa sadanta on 1000mm, jopa 2000 mm.
Mikrobit tarvitsevat vettä elääkseen (niin kuin ihminenkin). Sisätilat ovat Suomessa
kuivia, suhteellinen kosteus (RH) on koneellisesti tuuletetuissa ja lämmitetyissä
(keskuslämmitys) yleensä alle 50%, jopa alle 25% (talvi). Kosteissakin paikoissa on kuivia
jaksoja.
Kuivuudesta seuraa, että sisätiloihin pesiytyy Suomessa sellaisia mikrobeja, jotka
tulevat toimeen niukalla vedellä, ja sietävät pitkiä kuivia jaksoja, matalissa veden
aktiivisuusarvoissa, jopa aw < 0.8 :
Penicillium lajit, Aspergillus versicolor, A. westerdijkiae, A. niger, A. fumigatus, A.
insuetus, A. sydowii, A. calidoustus, Paecilomyces variotii, Eurotium, Ochroconis,
Wallemia sebi. Monet näistäkin pärjäävät paremmin kosteammassa, jolloin niiden
määrä nousee.
Ulkoilmasienet ovat pääosin peräisin kasvimateriaalista. Ne tulevat toimeen aw alueella
0,8 – 0,9: Cladosporium, Ulocladium, Alternaria, Phoma. Ne sietävät kuiviakin jaksoja.
Vesivauriohomeet: tarvitsevat aw >0,9. Stachybotrys chartarum, Chaetomium globosum,
Memnoniella echinata, Trichoderma lajit. Stachybotrykset vaativat aw >0,95
20160817
6

Vettä kuljettavat ja varastoivat materiaalit
1. Kuivien jaksojen aikana mikrobit menevät lepotilaan. Turbulentissa ilmassa
(koneellinen ilmastointi, puhaltimia, pölynimuri) niin kuivat mikrobit voivat hieroutua
nanopölyksi.
Nanopöly ei näy mikrobiviljelyissä, koska nanokokoiset hiukkaset eivät sisällä
kokonaisia soluja. Sensijaan nanopöly voi sisältää kaiken sen toksisen aineen mitä
mikrobi kasvujaksojensa aikana tuotti. Nanopöly tunkeutuu tehokkaasti
keuhkorakkuloihin ja myös ihon solut (luontainen immuunijärjestelmä) reagoivat
nanokokoisten hiukkasten kuljettamien haitta-aineiden (toksiinien) kanssa.
2. Vettä kuljettavat rakennusmateriaalit ovat avainasemassa ruokkimassa paikallisten
homekasvua sisätiloissa. Materiaalit, jotka kastuvat helposti (=imevät ja
kapillaarikuljettavat vettä) mutta kuivuvat hitaasti:
-Kipsilevyt. Kipsilevyt korvaavat monia aiemmin käytettyjä materiaaleja jotka
olivat vähemmän tehokkaita vedenkuljettajia.
-Pirstottu puu (lastulevyt, kuitulevyt).
-Höyrynsulkumuovit, eivät varsinaisesti kuljeta vettä, mutta estävät
peittämänsä materiaalin kuivumisen.
-Jotkut betoniseokset.
20160817
7

Kipsi
1. Kipsilevy ottaa vettä jo alhaisessa suhteellisessa kosteudessa (RH%) mutta
luovuttaa vettä vasta huomattavasti korkeammassa RH arvossa. Kipsi ottaa
vettä nopeasti mutta luovuttaa sitä hitaasti.
2. Kipsilevyt saattavat sisältää tärkkelystä tai muuta orgaanista liima-ainetta, joka
ruokkii mikrobikasvua. Kipsislevyn laineri on usein uusiopaperia, jonka
mikrobikuorma on korkea. Lainerin mikrobit ovat usein kasvukykyisiä sieni-
itiöitä, ja kun tarjolle tulee vettä, kasvu käynnistyy.
3. Kipsilevy imee pintaansa kapillaarivettä kastepisteen osuessa kohdalle (jota
edistää höyrynsulkumuovi, koska muovi estää kosteuden poistumisen
haihdunnalla). Kastepisteen ansiosta syntyvä vesifilmi ei levyn pinnalla
välttämättä näy, koska se imeytyy heti.
4. Kipsi on pääosin kalsiumsulfaattia, CaSO4. Jos se kostuu ja sijaitsee happea
huonosti läpäisevässä ympäristössä (esim. vinyylin alla), syntyy suboksinen tai
anoksinen tilanne ja sulfaatinpelkistäjämikrobisto alkaa toimia. Kun läsnä on
orgaanista ainetta (liimat) mikrobiologinen sulfaatin pelkistyminen tuottaa
kaasumaisia, rasvaliukoisia sulfideja: org (CH2O)n + SO4
-2  2 CO2 + 2 H2O + H2S
ja/tai org-SH
5. Se on itse itseään kasteleva reaktio, jonka tuotteena syntyy rikkivetyä ja/tai
orgaanisia sulfideja, jotka tiedetään jo ppb tason pitoisina signaaliyhdisteiksi. Ne
häiritsevät nisäkässolujen viestiliikennettä (=terveyshaitta, erityisesti silmäongelmia).
Salkinoja-Salonen Helsingin Yliopisto 20160817 8

20160817
9

Mikä mikrobi pilaa suomalaisen
sisäilman?
Mitkä rakennuksen sisäilman aineet aiheuttavat
sairastumista? Mistä ne tulevat?
Miten rakennuksesta tulee sisäilmahaitta-aineiden
päästölähde?
• Rakennusmateriaalien sisältämien kemikaalien ja niiden
johdannaistuotteiden päästöt sisäilmaan
• Rakennuksen ylläpidon ja käytön mukana tullut
kemikaalikuormitus ja sen liitännäistuotteet
• Edellisiin perustuva mikrobikasvu ja sen tuotteet
rakennusmateriaalissa
• Epäorgaaniset aineenvaihduntatuotteet: hiilidioksidi, vesihöyry,
rikkivety
• Orgaaniset aineenvaihduntatuotteet, toksiinit ja muut
ekstroliitit
20160817
10

Sisäilmaan kulkeutuvien haitta-aineiden läsnäolon
tunnistaminen sisätiloissa: etsitään haitta vaikutuksia
• Sytotoksisuustesti (relevanttien solujen kuolema ja/ tai uudistumisen
lakkaaminen)
• Ihmisen soluja vaurioittavia (=toksisia) aineita sisätiloissa voi etsiä testeilllä
joissa käytetään haitan tunnistamiseen erilaisia ihmis- tai muiden nisäkkäiden
toimintasoluja. Testisoluja altistetaan sisätilanäytteelle tai haitta-aineelle
soluviljelykammiossa, jossa olosuhteet säädetään ihmisen elimistön sisällä
vallitsevia olosuhteita vastaaviksi: 37˚C, >95% suhteellinen kosteus, atmosfääri
5% hiilidioksidia, 21% happea, loput typpeä.
• Eläviä koe-eläimiä ei käytetä testeihin, vaan ihmisen tai eläinten soluja (joskus
kudoksia): verisolut (veripussista), siittiöt (keinosiemennysasemalta), viljellyt
solut (alkuympin voi eristää koe-eläimestä tai ostaa solupankista)
• MITÄ MITATAAN? Elintoimintojen häiriintymistä, liikkumisen lakkaamista
(siittiöt, kilioidut solut), tuman vauriot (apoptoosi); solujen jakautuminen;
mitokondriotoiminnot; solukalvojen vauriot; kaliumvuoto soluista ja muut
homeostaasihäiriöt, hapenkäyttökyky, glukoosin otto, hormonien tuotto
(haiman betasolujen insuliinin tuotto…)
20160817
11

Smith DJ, Gaffney EA, Blake JR. 2008. Resp
Physiol & Neurobiol 163 (2008) 178–188
Modelling mucociliary clearance (Review)
Keuhkot ovat ihmisen laajapintaisin elin: 70 - 90m2 per aikuinen.
Keuhkojen sisäpintaa peittää ohut kerros , 5 - 10µm, sakeaa nestettä
(ASL): ASL sisältää viskoottista limaa. Koostumus: 98% vettä, 1% suolaa,
glykolysoituja musiini (=lima-aine) proteiineja (1%).
Viskoottisen limakerroksen alla on liukastekerros, vetinen “ ‘periciliary
liquid’ (PCL) jonka täyttämässä raossa keuhkosolujen pinnalla olevat ripset
(kiliat) voivat ”soutaa”.
Liukastekerroksen päällä kelluva viskoottinen kerros (ACL) liikkuu liukaste-
kerroksen päällä, kun kiliat työntävät sitä. Liukastekerroksen (PCL) yksi
tehtävä on estää musiinikerrosta (ACL) takertumasta keuhkosolun
pintaan (Knowles and Boucher, 2002).
Oireet ovat monilla hengitysteissä, mitä siellä ?

Johanna Salo osoitti Aaltoyliopiston Rakennustekniikan
diplomityössään (2014), että toksinen sisätilahomekanta
Penicillium expansum erittää toksisia mikrovesikkeleitä.
Nämä irtoavat kosteilta kasvupinnoiltaan ja
aerosolisoituvat sisäilmaan lämpötilaerojen ylläpitämän
konvektiovirtauksen myötä.
20160817
Salo J, Andersson M. A., Mikkola R., Kredics L., Viljanen M., Salkinoja-Salonen,
M. 2015. Vapor as a carrier of toxicity in a health troubled building.
Proceedings of: Healthy Buildings 2015 – Europe (ISIAQ International),
Eindhoven , The Netherlands , May 18 -20, 2015, Paper ID526, 8 pp E.1
Sources & Exposure, Source control.
Lähde:
Kuvat: Maria Andersson,
Helsingin Yliopisto 13

Myös itiöt ja rihmasto sisälsivät toksisia aineita, mutta kerätyistä pisaroista mitattu
toksiinin pitoisuus oli monin(sata-) kertainen verrattuna tuottajahomeen omiin itiöihin
/ konidioihin ja rihmastoon. Tuotetut toksiinit olivat kuumennuksen (+100°C) kestäviä
ja rasvaliukoisia: liukenivat paremmin rasvaliuottimiin kuin veteen.
100µm
4000 µm
Maria A Andersson, Aalto Yliopisto;
20160817
Havaitsimme että suomalaisista, sisäilmahaittaisista
tiloista löydetyt mikrobikannat erittivät yleisesti,
monet eri lajit, solumyrkyllisiä aineita sisältäviä
pisaroita (ekstroliitti vesikkeleitä) .
14

Kun home sai kasvaa rauhassa (kannella suljetussa maljassa), sen
tuottamien toksisten nestepisaroiden volyymi ylitti rihmaston
biomassan volyymin!
400 µm 200 µm 200
µm
Salkinoja-Salonen Helsingin Yliopisto 20160817
Rauhallisia nestepisaroiden kasvupaikkoja voi muodostu rakennuksessakin kun
rakenteissa on kosteuden ja hiilidioksidin poiskulkeutumista (tuulettumista) estäviä
kerroksia (höyrynsulkuja, ilmasulkuja). Homeiden aineenvaihdunta tuottaa
vesihöyryä ja hiilidioksidia kuten ihmisenkin, mutta toksiinintuottajahomeilla
havaitsimme, että …..
15

Kipsilevyllä kasvavien homeiden
tuottama hiilidioksidi.
Tarkkailuaika:
6.6. – 4.7.2013
= 28 vrk
Johanna Salo, SIY raportti
32, s. 375 (2014)
Terveyshaittaisista suomalaisista sisätiloista eristetyt toksiset homeet, Aspergillus
westerdijkiae ja Trichoderma atroviride, kasvavat kipsilevyllä tuottaen vesihöyryä,
hiilidioksidia ja aineenvaihdunnan ekstroliitteja (mm. toksiineja)
Lähde: Aalto Yliopisto,
Rakennustekniikan
laitos, Johanna Salo,
diplomityö, 2014
10 000
6 000
4 000
8 000
2 000
0
CO2
ppm
päivämäär
ä
Koejärjestely: teräskammio 12,5 l, tiivis
lasikansi, kussakin kammiossa yksi 100 cm2
pala kipsilevyä, kostutettu 25 ml:la vettä,
siirrostettiin sisäilmaongelmaisista
rakennuksista eristetyillä Aspergillus
westerdijkiae tai Trichoderma atroviride
viljelmillä (siirros kasvatettiin mallas-agarilla),
typpiravinnetta (2% NH4Cl tai KNO3 –
vesiliuos) lisättiin tai ei lisätty. Kammion
sisällä ilman RH 93%. Kammion sisällä CO2
pitoisuutta monitoroitiin (alkupit. 570 ppm) .
Koekammion ilma palautettiin takaisin
kammioon mittauksen aikana.
20160817
16

Somaattisten solujen käyttö toksisuuden tutkimiseen:
kasvun eston mittaus
Mikroskoopissa tarkasteltuna:
sian munuaistubulusten epiteeli-
solujen viljelmä: kasvustoa yhden
solu-kerroksen paksuisena
mattona mikrolevyn pohjassa.
Toksiselle aineelle altistuminen
näkyy solutuhona: solumatosta on
jäljellä vain muutamia soluja.

Toksisia ekstroliittivesikkelejä kerättiin talteen kustakin toksiseksi
havaitusta home- ja bakteerikannasta (>300) . Homeiden
emittoimat toksiset nesteet fluoresoivat 360 nm valossa:
Toksisuuden
toteaminen
siittiöiden
uintiliikkeen
pysäyttävän
vaikutuksen
toteamisella:
Somaattisten
solujen käyttö
toksisuuden
toteamiseen :
kasvun /NADH:n
pelkistyksen
eston mittaus,
indikaattorina
resatsuriini:
Liikkuvat siittiöt Liikkumattomat
siittiöt
20 µl
5 µl
18
Sian munuaisen
tubulusepiteelin
soluja.
Elävät solut näkyvät
punaisina, kuolleet
sinisinä
544 nm Ex
590 nm Em

Liikkumiskykyisten solujen liikkeen pysähtyminen indikoi haitallista
ympäristöä: normaalisti siittiöt uivat häntäänsä (flagellia) pyörittämällä.
Keuhkojen limakalvoepiteelin pinnan kiliat työntävät pinnan limakerrosta poispäin
(nieluun). Ne tekevät sen värekarvoja pyörittämällä.
Tuotantoeläinten siittiöitä on kaupallisesti saatavilla. Sian siittiön häntärakenne
muistuttaa läheisesti ihmisen siittiötä ja keuhkopinnan kilioita.
Siittiön hännän pyörintäliike näkyy mikroskoppi-
kuvassa ikään kuin sillä olisi kaksi häntää.
Liikkumasta lakanneet siittiöt: häntä ei pyöri.
Häntä on oiennut suoraksi.
20160817 19

1. ”Toksiineja tuottavat sisätilamikrobit erittävät ekstroliittinsa nesteinä (pisaroina) tai
haihtuvina tuotteina (rikkipitoiset rikkivety ja mahd. muut kaasut); tai (semivolatile)
olomuodossa, eikä pelkästään hiukkasina (itiöinä).
2. Koneellisen ilmanvaihdon turbulenssi tai lämpötilaerojen aiheuttama ilman konvektio irrottaa
pinnoilta toksiinien täyttämiä nestepisaroita, jotka turbulentissa ilmassa pirstoutuvat
nanopisaroiksi sisäilmaan.
3. Hengitysilmasta keuhkoihin saapuessa nanopisarat sulautuvat hengityselinten limakalvojen
pintoja peittävään limakerrokseen, kun taas :
4. Hengitysepiteelin pinnalle kertyneet hiukkaset (itiöt): keuhkoepiteelin kiliat (ripset) työntävät
ne pois keuhkoista, nieluun, ruokatorveen ja sieltä ruuansulatuskanavaan, PAITSI JOS:
Ekstroliittien sisältämät mitokondriomyrkyt tai IV- kanavien tai huoneiden pinnoille levitetyt /
suihkutetut kationiset biosidit lamauttavat ylähengitysteiden kilioitten toimintakyvyn.
5. Nestepisaroille ja kaasuille kiliat eivät mahda mitään: pisarat imeytyvät nenän ja
ylähengitysteiden limakalvolta keuhkopinnoille ja sieltä verenkiertoon,
6. Pisaroiden sisältämät toksiinit ja kemikaalit valuvat limakalvojen pintaa alaspäin, päätyen
pieniin keuhkoputkiin (bronkiolit) ja sieltä keuhkorakkuloihin (alveoli).
7. Alveoliin päässeet haitta-aineet vaurioittavat keuhkojen hapenotto-toimintaa (happi-
hiilidioksidi vaihto).Solujen vaurioituessa käynnistyy inflammaatio jota seuraa keuhkorakkuloiden
tai pienten keuhkoputkien arpikudostuminen ja tukkeentuminen: keuhkojen hapenottokyky
heikkenee.
8. Kaasumaisista mikrobituotteista rikkivety ja karbonyylisulfidi, sekä toksiset tai toksisiksi
muuntuvat VOC aineet ( kuten 1-okten-3-oli) voivat olla merkittäväkin terveyshaittaoireiden
aiheuttaja. 20
Vuoden 2016 visio: hometalon mikrobiperäinen terveyshaitta käynnistyy
näin:

O
O
OH
OH
OH
OH
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O O
O OH
Viriditoksiini (Paecilomyces variotii)
Lähde: Andersson M, Aattela E, Mikkola R, Atosuo Jm Lilius E.-M., Suominen E., Lehtinen S., Viljanen M., Salkinoja-Salonen M. 2016.
Uusia sisäilman tutkimusmenetelmiä. Sisäilmayhdistys raportti SIY 34 , toim. Jorma Säteri & Mervi Ahola). pp. 295-300, SIY Sisäilmatieto
Oy, Espoo
Raimo Mikkola, Maria A Andersson, Johanna Salo, Aalto Yliopisto
20160817
21
Alla:
toksiinimolekyylejä
Oik.: Hylkimisreaktio petrimaljan sisäkanteen
leijuneen, hydrofobisen P. expansum toksiini-
pisaran (660 nm vihr.) ja kanteen tiivistynei-
den Ø 50 nm vesipisaroiden välillä.

Yllä: Lahtelaisen koulun
opettajien pöydiltä kerät-
tyjä laskeumamalja viljel-
miä koululuokista joita oli
moneen otteeseen home-
saneerattu. Henkilöstön ja
lasten oireilu jatkui
saneerauksista huolimatta.
Viljelytulos oli melko sama
maljoilla joissa oli tai ei
ollut 2000 ppm booraksia
tai boorihappoa (b,d); 500
ppm arseeni pentoksidia
(a), tai PHMB (c) tai PHMG
(e).
Kaikki näille maljoille kasvaneiden laskeumanäytteiden
homepesäkkeet tuottivat toksiseen nesteen täyttämiä
mikrovesikkelejä. Penicillium expansum.
Lähde: Salo J, Andersson M. A., Mikkola R., Kredics L., Viljanen M.,
Salkinoja-Salonen, M. 2015. Proceedings of: Healthy Buildings
2015 – Europe (ISIAQ International), Eindhoven , The Netherlands
, May 18 -20, 2015, Paper ID526, 8 pp E.1 Sources & Exposure,
Source control Salkinoja-Salonen Helsingin Yliopisto
20160817
22

Ovatko sisäilman rikkivetypitoisuudet –
vaikka mataliakin, terveyshaittaongelma?
Ulkoilman rikkivetypitoisuus on yleensä 0,00011 – 0, 000033 ppm, kaupungeissa alle
0,001 ppm.
Eri ihmisillä rikkivedyn haistamiskynnys vaihtelee: 0,0005 – 0,3 ppm
Yhdyskunta-tasolla on todettu, että MRL tason ylittävä rikkivetypitoisuus liittyy
hengitystieoireisiin, aineenvaihduntaoireisiin ja silmä- ja (lakrimaatio) nenäoireisiin
(muu kuin flunssa).
20160817
23
Viranomaisraportti rikkivedyn haittavaikutuksista:
TOXICOLOGICAL PROFILE FOR
HYDROGEN SULFIDE
U.S. DEPARTMENT OF HEALTH AND HUMAN SERVICES
Public Health Service
Agency for Toxic Substances and Disease Registry; October 2014

Rikkivedyn (vetysulfidin) mahdollisia muodostumispaikkoja
rakennuksessa:
• Viemärikaivot ja kuivumaan päässeet hajulukot, viemärivuodot
• Kipsiä sisältävät, tuulettumattomat rakenteet: kipsilevyt, ruiskukipsi,
kipsiä sisältävä tasote, betoni, josta kosteus ei pääse poistumaan (esim.
höyrysulku-muovi, vinyylimatto, epoksi, hengittämättömät pinnotteet ja
maalit).
• Maalla tai muovilla peitetyt jätekipsikasat rakennuksen vieressä tai alla.
• ULKOILMAN KAUTTA:
• Maatiloilla: liete- ja lantakaivoissa muodostuu rikkivetyä. Sitä voi
ilmavirtausten mukana kulkeutua sisälle asuntoihin tai lähistön julkisiin
tiloihin (koulut, päiväkodit)
• Täyttömaana käytetty kipsijäte tuottaa rikkivetyä jos se peitetään tiiviisti,
esim. keinonurmella (Mänttä!)
• Kaatopaikkakaasut Salkinoja-Salonen Helsingin Yliopisto 20160817
24

Properties of Hydrogen sulfide
Ominaisuus lukuarvo
CAS numero 7783-06-4
Olomuoto huoneen lämmössä kaasu
Molekyylikaava H2S
Moolipaino, g/mol 34,08
Tiheys ilmaan verrattuna 1,2 (ilma = 1)
Tiheys g/ dm3
1,363
biologisen kalvon läpäisevyys
(H2S)
0,5 cm s-1
Ulkoilman pitoisuus, µg/m3
< 73
Liukoisuus veteen, mg/l 3980
Höyrynpaine, kPa (21˚C) 1740
Kiehumispiste, ˚C -60
Sulamispiste, ˚C -82
Vetysulfidi anionin, HS-
, pKa 6,9
Sulfidi anionin, S2-
, pKa >14
Haitallisia altistumisoireita
pienillä pitoisuuksilla2
Muuntokertoimet 20˚C
(höyry): 1 mg m-3
= 0,7 ppm
1 ppm = 1,4 mg m-3
1 ppm = 1400 µg m-3
Krooninen sisätila-
altistuminen, nenäoireet,
ylähengitysteiden oireet
0,92 µg m-3
(ka)
3,11 µg m-3
(max)
Silmien verestys,
sarveiskalvon punotus,
tulehdus
10 – 20 ppm
”kaasusilmä”, pitkäaikaisesta
altistuksesta johtuva krooninen
sidekalvon tulehdus
oireita jopa 1 ppm
Hajukynnys 0,008 ppm
Hajukynnys 0,011 mg m-3
Mädän kananmunan haju 0,02 – 0,13 ppm
Kosteus ja rikkivety:
• Kipsin mikrobiologinen konversio
rikkivedyksi käynnistyy hapetto-
missa, kosteissa oloissa.
• Käynnistyttyään sulfaatinpelkistäjä-
bakteerit tuottavat itse
tarvitsemansa kosteuden.
Rikkivedyn tuotto voi jatkua ilman
ulkoista kosteuden-lähdettä.
• Rikkivety on ilmaa raskaampaa. Se
voi jäädä leijumaan kuoppiin,
kellareihin ym tai nousta ylös
diffusiivisesti kylmemmistä tiloista
lämpimiin.
Rikkivety on lämminveristen
eliöiden, myös ihmisen
solutoimintoja säätelevä välittäjä-
aine (gasotransmitteri), joka
säätelee mm. hermojen toimintaa ja
mitokondrioiden hapenkulutusta.
Ulkoinen vetysulfidi häiritsee
elimistön normaalia toimintaa.
20160817
25

20160817
Lehmiä suojellaan rikkivedyn terveyshaitoilta: viitearvo
toistuvalle altistukseen on 0,5 ppm
Ihmisen asunnolle ei Suomessa ole asetettu rikkivety-viitearvoa.
Ei myöskään päiväkodeille, kouluille, toimistoille… vaikka
tiedetään, että terveydelle haitallisia pitoisuuksia niissäkin voi
esiintyä (viemärivuodot, kuivuneet vesilukot, kipsilevyt
kostuvissa tiloissa): koulut, päiväkodit, toimistot…..
26
Suomessa on hengitysilman rikkivetypitoisuudelle viitearvo:
lypsykarjalle (Maa- ja metsätalous talousministeriö):

• Lasten terveyshaittaoireet kaksinkertaistuivat kun sulfidikaasujen pitoisuus
ympäristössä (sisällä ja ulkona) ylitti 15 µg/m3. Päästölähde: selluteollisuuden
päästö, ulkoilma ja sisäilma, Marttila ym,(1994) Env Res 66, 152-159:
• Sisäilmaan liittyviä haittaoireita valittaneiden(complaint) asuntojen sisäilman
rikkivetypitoisuus oli korkeampi, LOD (0,5 – 0,7 µg/m3) – 3.11 µg/m3, kuin
verrokkiasuntojen (non-complaint) Allen ym (2012) Sci Tot Env 426, 113-119 (
tarkemmin slaidissa 28)
• Spontaanien aborttien määrä nousi altistuneilla naisilla ja altistuneiden miesten
vaimoilla kaikissa sosiaaliryhmissä asuntoalueella jossa ilman
rikkivetypitoisuuden vuosikeskiarvo oli >4 µg/m3 verrattua alueeseen jossa
vuosikeskiarvo oli < 4 µg/m3. (Päästölähde: viskoosiselluteollisuus). Tiedot
kerättiin aluesairaalan vuoden 1975 rekisteristä. Lähde: Hemminki & Niemi
(1982). Int Arch Occup Env Health, 51, 55-63.
20160817
27
Sisäilman rikkivedylle altistumisen terveyshaitat tiedetään
tieteellisestä kirjallisuudesta:

Lähde: Allen ym 2012 Science of the Total Environment 426, 11-119
Tutkimus USAsta: Asuntojen sisäilmasta valittaneiden
sisätilojen kaasumaisia sulfideja tutkittiin
metallikeräimillä:
Kupari- ja hopeakeräimet kerryttävät sisäilma-
valitus-asunnoissa enemmän sulfideja CuS,
AgS,kuin asunnoista joiden sisäilmasta ei
valitettu.
Rikkipitoisten kaasujen (sulfidit) pienetkin pitoisuudet liittyvät terveys
haittaan:
28
Sisäilmassa metallinen kupari
hapettuu oksidiksi CuO, mutta
rikkivety-pitoisessa (sisä)ilmas-
sa se sulfidoituu, Cu2S. Tätä
testiä voi käyttää sisäilman
rikkivedyn toteamis keinona.

20160817
TANSKAn teknillisen
yliopiston tutkijat
osoittivat, että uutena
ostetut rakennuskipsi-
levyt sisälsivät myko-
toksiineja tuottavien
homeiden kasvu-
kykyisiä itiöitä. Ne
lähtivät kasvamaan kun
levy kostui.
Kahden valmistajan useat eri
kipsilevytyypit sisälsivät samoja
homeita.
29

20160817
Asthma prevalence
in the US, %
Gypsum
drywall used,
million kg
USAn ympäristöterveysviraston
(EPA) tutkijat kiinnittivät
äskettäin huomiota siihen, että
rakennusten kipsilevyjen määrät
korreloivat asukkaiden
astmaisuuteen…
30

20160817
Urea-formaldehydi eristevaahto oli osoittautui Kanadassa toksiineja tuottavien homeiden
kasvualustaksi: Trichoderma harzianum, Trichoderma viride, Stachybotrys chartarum,
Paecilomyces variotii, Hormoconis resinae ja jotkut Penicillium homeet:
31
Rakennusmateriaalit suosivat toksiineja tuottavia sisätilahomeita:

Terveyshaittaisen sisäilman mitokondrio- ja
immuunitoksisuus….
Mitokondriotoksiset ja/tai kalium homeostaasia häiriköivät mikrobitoksiinit
voivat liittyä immuuni- ja neurotoksisuusoireisiin.
Martinon YM (2002) havaitsivat ensimmäisinä mitokondriotoksisuuden
käynnistävän NLRP3 imflammasomin muodostuksen. NLRP3 on tärkeä reitti
joka johtaa tulehdussytokiinien tuottoon. Se on kliinisesti tärkein
inflammasomi, joka dysfunktio johtaa kroonisiin sairauksiin kuten tyypin 2
diabetes, lihavuus. IBD (inflammatory bowel disease), ateroskleroosi,
kilpirauhasen vajaatoiminta, Alzheimerin tauti. (Hosseinian ym 2015,
Leemans ym 2011, De Nardo y, 2014).
Vakavasti terveyshaittaisia suomalaisia rakennuksia tutkittaessa on usein
löydetty mitokondriotoksiineja tuottavia homeita: Penicillium expansum,
Paecilomyces variotii, Trichoderma longibrachiatum, Acremonium
exuviarum.
20160817
32

Kaliumjonoforiset toksiinit aiheuttavat kaliumvuotoja lämminveristen, kuten ihminen,
kudoksissa ja soluissa. Kaliumjonoforeja tuottavat useat sisätilahaittaisista tiloista
eristetyt gram positiiviset, itiölliset bakteerit. ”Tavallisten” ympäristöbakteerien
kannat jotka on eristetty sisätilaongelmakohteista tai ruokamyrkytysnäytteistä on
usein havaittu kaliumin dyshomeostaasia aiheuttavien toksiinien tuottajiksi :
Kereulidia tuottavat Bacillus cereus – kannat
Fusarisidiinejä tuottavat Paenibacillus polymyxa kannat
Valinomysiiniä tuottavien Streptomyces lajien kannat kuten S. griseus
Amylosiinia tuottavat Bacillus amyloliquefaciens kannat (mahd. myös B. subtilis, B.
mojavensis)
Jotkut näistä bakteereista ovat homeille antagonistisiä eli estävät homeiden (kuten
Chaetomium), jotkut (kuten Streptomyces) taas kasvavat homeiden seuralaisena
ilmeisesti auttaen hometta kaliumin saannissa ja samalla nauttien homeen avusta
selluloosan hajottamisessa sokereiksi. Bakteerien kasvu edellyttää suurempaa
kosteutta kuin useimpien homeiden, ja niiden esiintyminen viittaa pitkäaikaiseen
sisäilmaongelmaan.
Lähteitä mm. Helsingin yliopiston väitöskirjat: Maria Andersson (1999),Camelia Joanna Peltola (2001); Raimo
Mikkola (2006); Jaakko Pakarinen (2008); Camelia Apetroaie-Constantin (2008); Ranad Shaheen (2010), Jaakko
Ekman (2011); Stiina Rasimus-Sahari (2016)
Kaliumin dyshomeostaasia aiheuttavat mikrobitoksiinit ja
niiden tuottajat:
33

Amylosiini on itiöllisen sisäilmahaittaisissa rakennuksissa usein esiintyvän
bakteerin, Bacillus amyloliquefaciens, tuottama rasvaliukoinen (log Kow = 3 – 4) peptidi, jonka vaikutus perustuu sen
kykyyn tuottaa uhrisolun solukalvoon kalium- ja natriumjoneja läpäisevä kanava. Amylosiini pysäyttää siittiöt
ultrapienellä annoksella: 0,1 femtogramma (=10 exp -16 grammaa) amylosiinia per siittiö riittää.
Amylosiini vaikuttaa salamannopeasti: kaliumia alkaa vuotaa ihmisen monosyyteistä (=tuoreen veren PBMC)
sekunneissa senjälkeen kun ne saivat amylosiinikosketuksen, sama tapahtuu ihon keratinosyyteille (=luontaisen
immuunijärjestelmän laajin toimija) ja siittiöille.
Lähde:
Stiina Rasimus-Sahari, väitöskirja ”Effects of Microbial Mitochondriotoxins from Food
and Indoor Air on mammalian cells”, Helsingin Yliopisto, 2016, http://ethesis.helsinki.fi
Kaliumvuoto terveen donoriveren monosyyteistä (PBMC) alkoi heti kun amylosiinia oli
läsnä:
20160817
34

Tutkimme yli 300 sisätilasta
tai rakennusmateriaalista
eristetyn mikrobin kykyjä
tuottaa myrkyllisiä
aineenvaihduntatuotteita.
Maria Andersson & Salkinoja-Salonen
Helsingin Yliopisto 20160817
Terveyshaitan ilmeneminen edellyttää kontaktia mikrobin tai sen tuotteen kontaktia
ihmisen elimistön johon osaan. Miten rakennuksessa esiintyvien mikrobikasvustojen
toksiinit kulkeutuvat ihmiseen?
35

Kun home sai kasvaa rauhassa, sen tuottamien
toksisten nestepisaroiden volyymi ylitti
rihmaston biomassan volyymin!
400 µm 200 µm 200
µm
Rauhallisia kasvupaikkoja muodostuu kun rakenteissa on kosteuden ja hiilidioksidin
poiskulkeutumista (tuulettumista) estäviä kerroksia. Homeiden aineenvaihdunta
tuottaa vesihöyryä ja hiilidioksidia kuten ihmisenkin.
36

Mitokondriotoksisuuden toteaminen tutkimusvälineenä
kalvopotentiaaliresponsiviinen fluorogeeni: JC-1
JC-1 väriaine emittoi eri väristä
fluoresenssia,
kalvopotentiaalista riippuen:
Oranssi =-180 mV,
Keltainen=-140 mV,
Vihreä =-100 mV,
Kaikki siittiön mitokondriot
sijaitsevat hännän tyviosassa.
Normaalitilassa mitokondrioilla on
korkea kalvopotentiaali, m -140
mV
JC-1 värjätty siittiö ui: härmä
toimii potkurina, m > - 180 mv
Solukalvon
potentiaali
on alempi,
p= -100
mV
37

= -140 mV
= >>-140
mV
= -100 mV
 = -100
mV
Siittiöiden uintikyky riippuu mitokondrioiden tuottamasta
energiasta. Mitokondrion energiatase näkyy
kalvopotentiaalina, :
Liikkumatron
siittiö
Eteenpäin uiva siittiö
Liikkuva siittiö
38

Terveyshaittaisen sisäilman mitokondrio- ja
immuunitoksisuus
Mitokondriotoksiset ja/tai kalium homeostaasia häiriköivät mikrobitoksiinit
liittyvät immuuni- ja neurotoksisuusoireisiin.
Martinon ym.(2002) havaitsivat ensimmäisinä että mitokondriotoksisuus
käynnistää NLRP3 imflammasomin muodostuksen. NLRP3 on tärkeä reitti joka
johtaa tulehdussytokiinien tuottoon. Se on kliinisesti tärkein inflammasomi, jonka
dysfunktio johtaa kroonisiin sairauksiin kuten tyypin 2 diabetes, lihavuus, IBD
(inflammatory bowel disease), ateroskleroosi, kilpirauhasen vajaatoiminta,
Alzheimerin tauti. (Hosseinian ym 2015, Leemans ym 2011, De Nardo y, 2014).
Mitokondriotoksiineja tuottavia yleisiä sisätilahomeita vakavasti suomalaisissa
terveyshaittaisissa rakennuksissa ovat Penicillium expansum, Paecilomyces variotii,
Trichoderma longibrachiatum, Acremonium exuviarum.
20160817
39

40
Mihin on päästy? Mitä jo tiedetään
Sisäilmaongelma johtuu todennäköisesti useammasta kuin yhdestä tekijästä:
1. Sisäilmaongelmaan voi liittyä useita eri mikrobien tuottamia mitokondriomyrkkyjä (kereulidi,
valinomysiini, amylosiini, akreboli, trilongiinit…) ja /tai rakennus/siivous tuotteiden sisältämien
kemikaalien vaikutuksia.
2. Jos lisäaltisteena on hiukkasia (kuten liikenne- tai muu pöly), mikrobitoksiinit pahentavat
lopputulemaa. Useiden sisäilmaongelmatalojen mikrobien/toksiinien, mm Chaetomium sp on
osoitettu lamauttavan kilioiden kykyä kuljettaa hiukkaset pois hengitysteistä. Kiliostaattinen
aine voi olla mikrobitoksiini, biosidinen kemikaali tai mitokondriovaikutteinen lääkeaine
(esimerkiksi ei-steroidinen tulehduslääke tai allergialääkitys).
3. Siivous- ja puhdistuskemikaalit lisäävät aerosolisoitumista. Kationiset puhdistus- (m.l.
tekstiilien huuhteluaineet) ja desinfiointiaineet (PHMG, PHMB; DDAC, tert & kvat. ammonium
yhdisteet) aerosolisoituvat, nekin joiden haihtuvuus on vähäinen. Ne vaurioittavat (etenkin
suihkeina) hengitysepiteeliä ja silmiä.
4. Hengityselinten pienenkin, toistuvan solukalvovaurion seurauksena vapautuu solunsisäisiä
komponentteja kuten ATP, seurauksena immuunisolujen aktivoituminen joka voi johtaa pienten
keuhkoputkien arpeutumiseen. Varoittava esimerkki on kationisen desinfiointiaineen (polyguanidi PHMG)
aiheuttamaksi v. 2011 osoitettu katastrofi. Sisäilmaan aerosolisoitunut PHMG aiheutti Koreassa satoja vakavia
vammautumisia. Altistuneiden alle 4v- lasten kuolleisuus oli >60%. Kliiniset oireet olivat mm. toistuva kuumeilu,
lopputulemana keuhkofibroosi. Mikrobiologiset tekijät oli poissuljettu perusteellisella tutkimuksella. Suomessakin
käytettiin PHMG:tä sisätilojen taloudellisesti edulliseen ”saneeraukseen” 1990-luvulta alkaen. Kuluttajamyynnissä
tekstiilien ja huonekalujen raikasteena se oli ainakin v. 2013 saakka. Nyt käytössä on samalla tavalla vaikuttava sisar-aine
PHMB. Lähteitä: Lee ym (2012) Env Sci Technol 46:2498-2500; Kim ym (2014) Am J Resp Crit Care Med189:48-56; Kim ym.
(2014) Thorax 69: 703-708; Paek ym (2015) Ann Am Thorac Soc 12:1813-1821.

20160817
41
Kiitos mielenkiinnosta!
Thank you for your attention!
Mirja & co

Mikrobeja ja sisäilmaa

Recommended

Recommended

More Related Content

Featured

Featured (20)

Mikrobeja ja sisäilmaa