بررسی غلظت­ منواکسیدکربن در هوای آزاد شهری و هوای داخل ساختمان­های مسکونی شهر اردبیل

مهدی فضل زاده¹، روح اله رستمی²، صادق حضرتی^3*

¹ مربی، کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط، گروه مهندسی بهداشت­ محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی اردبیل، اردبیل، ایران

² مربی، دانشجوی دکترای مهندسی بهداشت­ محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی سمنان، سمنان، ایران

³ دانشیار، دکترای بهداشت حرفه ای، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی اردبیل، اردبیل، ایران

*نشانی نویسنده مسئول:اردبیل، دانشگاه  علوم پزشکی اردبیل، دامشکده بهداشت، صادق حضرتی

E-mail: s.hazrati@arums.ac.ir

وصول:15/8/94، اصلاح:16/10/94، پذیرش:27/12/94

مقدمه

مونوکسید کربن، گازی بی­رنگ، بی­بو، بی­مزه و غیرقابل اشتعال است (1) که ممکن است ازطریق منابع طبیعی و مصنوعی به داخل محیط زیست انتشاریابد. این گاز به­وسیله­ی احتراق ناقص سوخت­های حاوی کربن مانند چوب، زغال­سنگ، نفت، گاز طبیعی و  نفت سفید تولیدمی­شود(2). صنایع و وسایل نقلیه­ی موتوری به­عنوان مهمترین منابع برای آلودگی اتمسفری مونوکسیدکربن در محیط­های شهری شناخته می­شوند، اما کیفیّت هوای داخل ساختمان ممکن­است به­وسیله­ی طیف وسیعی از منابع منتشرکننده­ی مونوکسیدکربن ازقبیل اجاق گاز، دود تنباکو، بخاری­های با سوخت چوبی، شومینه و دیگر اجاق­های با سوخت­های فسیلی متاثرشود(3).

مواجهه با غلظت­های بالای مونوکسیدکربن در هوای محیط­های داخل به­­ندرت مشاهده­شده­است و تنها در بعضی از شرایط و محدوده­ی خاص مانند مکان­هایی که نزدیک منابع انتشار مونوکسیدکربن قرارگرفته­اند، اتفاق می افتد(4). غلظت مونوکسیدکربن در هوای محیط­های داخل ساختمان معمولا تحت شرایط با تهویه­ی طبیعی و میزان­های تخلیه­ی هوای کافی به بیش از ppm 30 تجاوزنمی­کند(5). در محیط­های بسته که فاقد منابع تولید کننده­ی مونوکسیدکربن هستند، غلظت­های منوکسیدکربن داخل ساختمان در منازل مسکونی، مدارس و ادارات به­طور نسبی به­وسیله­ی غلظت­های مونوکسیدکربن هوای آزاد شهری(6) با نسبت­های داخل به خارج تقریبا 1 تحت تاثیر قرارخواهندگرفت (2).

مواجهه با مونوکسیدکربن منجر به اثرات بهداشتی مختلفی ازقبیل اثر بر روی سیستم قلبی- عروقی، ریه­ها، سیستم اعصاب مرکزی و خون، بسته به وضعیت فیزیولوژیکی و بهداشتی شخص مواجهه­یافته، غلظت آلاینده و زمان مواجهه خواهدداشت(2، 7). یکی از اثرات مهم مواجهه با مونوکسیدکربن، واکنش آن با مولکول­های هموگلوبین خون و تشکیل کربوکسی هموگلوبین می­باشد که منجر به کاهش ظرفیت حمل اکسیژن به مفز و دیگر ارگان­های بدن می­گردد. غلظت کربوکسی هموگلوبین در خون به­عنوان یک شاخص برای پیامدهای بهداشتی مواجهه با مونوکسیدکربن درنظرگرفته­می­شود و علایم مختلفی به غلظت­های متفاوت کربوکسی هموگلوبین در خون مرتبط است. در کل، علایم و نشانه­های سمیّت حادّ با مونوکسیدکربن در غلظت COHbتقریبا 3-24% آشکار می­شود. همچنین اثبات شده­است که علایم مواجهه با مونوکسیدکربن در غلظت­های COHb بیشتر از 3% ظاهر می­گردد(5).

به­همین­خاطر، بسیاری از سازمان­ها برای رویارویی با مونوکسیدکربن در هوا، استاندارد یا رهنمود تعیین­کرده اند. OSHA، NIOSH و وزارت بهداشت ایران به­ترتیب (PEL-TWA) ppm 50، (REL-TWA) ppm 35 و (OEL-TWA) 25 ppm را برای مواجهه­ی شغلی کارگران با مونوکسیدکربن پیشنهادکرده اند (8-10) . همچنین استاندارد ملی کیفیت هوای آزاد سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا و سازمان حفاظت محیط زیست ایران، ppm9 برای مواجهه­ی 8 ساعت و یا 35 ppm را  برای  مواجهه­ی 1 ساعت به عنوان استاندارد اولیه برای مواجهه با مونوکسیدکربن در هوای آزاد شهری به­صورت رهنمود ارایه­کرده­اند. علاوه بر این­ها WHO هم غلظت­های  ppm6 برای مواجهه­ی 24 ساعته،  ppm9 برای مواجهه­ی 8 ساعت و یا   ppm28 برای  مواجهه­ی 1 ساعت مونوکسید کربن در هوای آزاد شهری به­عنوان رهنمود ارایه­کرده­اند (2، 11، 12)

گزارش­های زیادی بر روی غلظت مونوکسیدکربن در هوای آزاد شهری و بعضی مناطق صنعتی منتشرشده است (4، 6، 13، 15)، اما غلظت­های مونوکسیدکربن در محیط­های کوچک عمومی به­مراتب کمتر از میزان­های گزارش­شده در هوای آزاد شهری و صنعتی می­باشد. یکی از این مناطق مهم، خانه­های مسکونی می­باشد که به­دلیل سپری­شدن قسمت اعظم وقت انسان­ها  به­خصوص کودکان و سالمندان درآن، باید از لحاظ گاز مونوکسیدکربن به­صورت مرتب مورد پایش قرارگیرد (16).

شهر اردبیل، یک شهر سردسیر و در شمال غربی ایران واقع شده­است و در اکثر زمان­های سال بخاطر شرایط آب و هوایی متفاوت آن، از بخاری برای گرمایش استفاده­می­شود. باتوجه به این­که تاکنون هیچ مطالعه­ای در رابطه با غلظت­های مونوکسیدکربن در هوای محیط­های داخل ساختمان و هوای آزاد شهر اردبیل صورت­نگرفته است، لذا این مطالعه با هدف بررسی غلظت گاز مونوکسیدکربن در هوای محیط­های داخل ساختمان و هوای آزاد شهر اردبیل و تاثیر فاکتورهای تاثیرگذار بر روی آنها در محیط­های داخل ساختمان انجام­گرفته­است.

موادّ و روش­ها

این مطالعه درسال 1392 بر روی غلظت­های مونوکسیدکربن در هوای آزاد و هوای محیط­های داخل ساختمان در فصل­های تابستان و زمستان بر روی 50 خانه مسکونی شهر اردبیل انجام­گرفته­است. غلظت­های مونوکسیدکربن در هوای محیط­های داخل ساختمان و هوای آزاد در محدوده­ی  تنفسی افراد (تقریبا 150 سانتی متری سطح زمین) با استفاده از گازمتر پرتابل BW MAX XTΙΙ ساخت کشور کانادا اندازه­گیری­شد. رنج اندازه گیری این دستگاه ppm 0-1000 با دقت ±1 ppm بود. دستگاه گازسنج قبل از استفاده، کالیبره و اندازه­گیری مونوکسیدکربن در هر مکان به­مدت 60 دقیقه انجام­شد. بدین­طریق که هر 2 دقیقه یک قرائت توسط دستگاه گاز سنج صورت­گرفت. بنابراین در کل 60 دقیقه نمونه­برداری 30 قرائت در هر محل صورت­گرفت و غلظت نهایی مونوکسیدکربن از میانگین غلظت­های مونوکسیدکربن برای هر محل به­دست­آمد. محل اندازه­گیری غلظت مونوکسیدکربن در هوای محیط خارج ساختمان در مجاور ساختمان و حداکثر در فاصله 100 متری منازل مسکونی انتخاب­شدند و سنجش گاز مونوکسیدکربن مطابق روش اندازه­گیری­شده در هوای داخل ساختمان صورت­گرفت. در محیط­های داخل ساختمان نیز اندازه­گیری از چهار نقطه­ی (آشپزخانه و 3 نقطه­ی هال)، انجام و میانگین آنها برای هوای محیط داخل ساختمان گزارش­شد. علاوه بر غلظت گاز مونوکسیدکربن متغیرهایی شامل: طبقه­ی ساختمان، وجود یا عدم وجود فرد سیگاری، نوع سامانه­ی گرمایشی و نوع آشپزخانه (باز یا بسته) با استفاده از پرسش­نامه­ی خودساخته جمع­آوری­شد. درنهایت غلظت­های مونوکسیدکربن در محیط­های داخل ساختمان و هوای آزاد با استانداردهای ملی و بین­المللی مورد مقایسه قرارگرفت. جهت تجزیه و تحلیل داده­ها از نرم­افزار SPSS و آزمون­های T-test، آزمون چندمتغیره (Multivariate)، آزمون همبستگی و آزمون آمار توصیفی استفاده­گردید.

یافته­ها

نتایج به ­دست­ آمده از اندازه­گیری مقدار مونوکسیدکربن محیط، حاکی از غلظت بیشتر آن در هوای محیط بیرون (ppm 13/1 ±18/2) در مقایسه با هوای داخل منازل (  ppm63/0±57/0) می باشد. نمودار شکل 1، توزیع مقادیر غلظت به­دست­آمده در هوای داخل و بیرون ساختمان­ها را در این مطالعه نشان­می­دهد.  نسبت غلظت هوای بیرون به هوای داخل منازل (I/O) نیز برابر 76/0 ±37/0به­دست­آمد. همچنین، آزمون آماری تی تست نشان­دهنده­ی تفاوت معنادار غلظت مونوکسیدکربن در هوای داخل و خارج منازل می­باشد(01/0 p<). باوجود این تفاوت معنادار در غلظت مونوکسیدکربن مابین هوای داخل و خارج منازل، رابطه­ی همبستگی بین غلظت هوای داخل و خارج مشاهده­نگردید (15/0 p=) و فقط در مورد ساختمان­های طبقه­ی همکف رابطه­ی همبستگی معنادار بین هوای داخل و خارج به­دست­آمد (043/0 p=).

میانگین غلظت مونوکسیدکربن هوای داخل و خارج منازل در فصل زمستان اندکی بیش از فصل تابستان بود. ولی آزمون تی تست نشان­داد که این تفاوت از لحاظ آماری معنادار نمی­باشد(1/0 p=). میانگین غلظت هوای بیرون منازل در فصل تابستان و زمستان نیز مشابه یگدیگر بودند(جدول 1). براساس این نتایج، غلظت مونوکسید کربن در هر دوفصل در هوای بیرون، بیش از هوای داخل منازل بوده و میانگین نسبت غلظت کمتر از 1 می باشد (جدول 1). بالاترین مقدار حداقل و حداکثر غلظت هوای خارج نیز به­ترتیب (15/0) و (28/5) در فصل زمستان مشاهده­شد.

با توجه به عوامل بررسی­شده­ی موثر بر غلظت مونوکسیدکربن در این مطالعه، فراوانی هر یک از عوامل مطابق جدول 2 به­دست­آمد. نتایج حاصل­شده، حاکی از غلظت پایین­تر مونوکسیدکربن در هوای داخل منازل واقع در طبقات بالاتر بود (جدول 2). هرچند که آزمون آماری چندمتغیره (Multivariate) فقط تاثیر معنادار نوع سامانه­ی گرمایشی منزل را بر میزان غلظت مونوکسیدکربن داخل منزل نشان­داد (045/0 p=)، اما در آزمون تعقیبی صورت­گرفته، تاثیر معنادار طبقه­ی ساختمان در فصل تابستان مابین هر سه دسته­بندی طبقات  (05/0p<) و در زمستان مابین طبقه­ی همکف و طبقات بالاتر از 1 (049/0 p=)، مشخص­گردید. همچنین مقدار حداکثر غلظت در هوای داخل (ppm79/2) در شرایطی همچون گرمایش از نوع بخاری، طبقه­ی همکف، آشپزخانه­ی باز و با وجود فرد سیگاری در منزل به­دست­آمد. بیشترین مقدار نسبت غلظت داخل به خارج (87/6 I/O= ) نیز در شرایط طبقه­ی اول، گرمایش از نوع بخاری، آشپزخانه باز و با وجود فرد سیگاری در منزل حاصل­شد.

بحث

باتوجه به نتایج به­دست­آمده در این مطالعه و مقایسه با حدود رهنمودهای ارایه­شده برای غلظت مونوکسیدکربن، هم در مورد غلظت هوای داخل ساختمان (ppm63/0 ±57/0) و هم خارج ساختمان (ppm 13/1 ±18/2) مقدار غلظت کمتر از حدود رهنمود سازمان محیط زیست ایران برای تماس 8 ساعته (ppm 9) و همچنین رهنمود WHO برای تماس 24 ساعته (ppm 6) می­باشد. این نتایج نشان­دهنده­ی کیفیت مطلوب هوای محیط از جنبه­ی شاخص مونوکسیدکربن در هوای محیط شهر اردبیل در فصل­های گرم و سرد سال می­باشد. پایداری جو و پدیده­ی وارونگی دمایی، می­تواند موجب افزایش غلظت آلاینده­ها در هوای محیط گردد که موارد بروز حداکثر غلظت می­تواند ناشی از این پدیده­ها باشد(16). چون در طی سال، به­خصوص در فصل زمستان، استفاده از وسایل گرمایشی بیشتر بوده، لذا انتشار مونوکسیدکربن از این طریق فزونی­می­یابد. همچنین، تواتر پایداری جو و وارونگی دمایی در فصل­های سرد بیشتر است(17). بنابراین، مشاهده­ی مقادیر بالاتر حداقل و حداکثر غلظت در این فصل همانگونه که در نتایج به­دست­آمده، قابل انتظار است.

هرچندکه نسبت غلظت داخل به بیرون ساختمان (37/0I/O=)، بسیار کوچکتر از 1 می باشد و این مساله می تواند هوای خارج ساختمان را به­عنوان یک منبع عمده­ی مونوکسیدکربن برای هوای داخل ساختمان مطرح نماید، اما عدم وجود رابطه­ی همبستگی معنادار بین غلظت داخل و هوای محیط خارج، نشان­دهنده­ی تاثیر قابل توجه سایر عوامل داخل ساختمان بر غلظت مونوکسیدکربن هوای داخلی می­باشد. تفاوت معنادار غلظت مونوکسید کربن در هوای داخل و خارج ساختمان نیز مویّد عدم نفوذ و تاثیر قابل توجه هوای محیط بیرون به داخل ساختمان­ها بوده­است. هرچند که رابطه­ی همبستگی بین غلظت مونوکسیدکربن هوای داخل و خارج ساختمان در برخی مطالعات حاصل شده­است (13، 17)، ولی وجود تهویه­ی مناسب هوای محیط و ناپایداری جو، می­تواند با صعود هوای آلوده، نفوذ آن به داخل ساختمان­ها را کاهش­دهد(18). حصول رابطه­ی همبستگی معنادار که فقط بین غلظت داخل و خارج در ساختمان­های طبقه همکف به­دست­آمده­است، نیز می­تواند تاییدکننده­ی تهویه مناسب اتمسفر با افزایش ارتفاع باشد. مضاف براین­که تفاوت معنادار بین غلظت محیط داخلی در طبقات مختلف نیز مشاهده­شده­است و طبقات بالاتر مقادیر میانگین غلظت کمتری را نشان­داده­اند.

وجود رابطه­ی معنادار بین غلظت محیط داخلی مونوکسیدکربن با نوع سامانه­ی گرمایشی منازل و بالاتربودن غلظت مونوکسیدکربن در منازل دارای بخاری، تاثیر استفاده از بخاری را به­عنوان یک منبع قابل توجه در انتشار مونوکسیدکربن در هوای محیط داخلی نمایان­می­کند. اگرچه در مورد سایر عوامل تاثیر معناداری در نتایج مشاهده­نشده، اما به­دست­آمدن حداکثر مقادیر غلظت در شرایط وجود افراد سیگاری در منازل و ساختمان­های با آشپزخانه­های باز، نشان از مستعدّبودن این منازل برای غلظت­های بالای هوای داخلی مونوکسیدکربن دارد. از آنجایی که مطالعات گذشته، تاثیر تماس مداوم با غلظت­های پایین مونوکسیدکربن به­ویژه برای افراد با حساسیّت های تنفسی و بیماری­های قلبی ـ عروقی را نشان­داده­اند (18، 19)، کنترل عوامل موثر بر افزایش غلظت در منازل با وجود چنین افرادی، اهمّیّت بیشتری­ را بازگومی­کند.

نتایج تحقیق دکتر دهقان­زاده و همکاران در شهر تبریز نشان­داد که بیشترین غلظت CO در هوای خارج در فصل­های زمستان و تابستان برای ایستگاه­های واقع در مراکز تجاری و اداری شهر 11 و 10 پی پی­ام اندازه­گیری شده­است. کمترین مقدار آن نیز مربوط به ایستگاه­های واقع در مناطق مسکونی حاشیه­ی شهر به­ترتیبppm  5/4 و 4 می­باشد. محدوده­ی نسبت غلظت CO در هوای داخل به خارج I/O در فصل­های زمستان و تابستان برای تمامی مناطق مورد مطالعه به­ترتیب بین 2/0 تا 6/1 و 2/0 تا 1 متغیر بوده­است (17) که تقریبا با نتایج تحقیق حاضر مطابقت­دارد. بیشتربودن غلظت مونوکسیدکربن در هوای خارج نیز، به­ کلان­شهربودن شهر تبریز و تعداد بیشتر وسایل نقلیه در داخل شهر و ترافیک بالا در این شهر برمی­گردد. اما نتایج تحقیق آقای احمدی­آسور و همکاران در هوای شهر سبزوار نشان­داد که غلظت مونوکسیدکربن در تمامی ماه­های سال، ازمیزان استاندارد بالاتر است که از دلایل آن، می­تواند انتقال آلودگی صنایع وکارخانه­هایاطراف شهر به داخل شهر، ترافیک شهری و تهویه­ی نامناسب جوی شهر باشد (19). همچنان که تاثیر عوامل جغرافیایی در تهویه­ی جوی محیط و پراکنش آلودگی در مطالعات پیشین مشخص شده­است(22)، وسایل نقلیه، صنایع و سوزاندن سوخت­های فسیلی از منابع عمده­ی انتشار مونوکسیدکربن در شهرها به­شمارمی­روند و تهویه­ی ناکافی جوی شهر، می­تواند موجب افزایش غلظت این آلاینده در هوای محیط گردد(20، 21).

در مطالعه آقای محمدرضا پاشایی­فر و همکاران بر روی هوای داخل منازل روستاهای عجب­شیر، نشان­داده شد که با وجود استفاده از بخاری در اکثر خانه­ها برای گرمایش، غلظت مونوکسیدکربن بیشتر از حد استاندارد نیست و غلظت مونوکسید در فصل زمستان بیشتر از فصل تابستان است که با نتایج این مطالعه مطابقت­دارد(20).

باعنایت به­نتایج به­دست­آمده از این مطالعه، کیفیت هوای شهری و هوای داخلی منازل در شهر اردبیل از لحاظ شاخص مونوکسیدکربن در حدّ قابل قبول بوده و آلودگی، کمتر از مقادیر رهنمود می­باشد. اما عومل تاثیرگذار بر غلظت مونوکسیدکربن داخل منازل شامل نوع سامانه­ی گرمایشی منازل به­طورکلی و غلظت هوای محیط خارج در مورد ساختمان­های طبقه­ی همکف می باشد. وجود فرد سیگاری در منزل و نوع آشپزخانه­ی باز نیز از عوامل احتمالی تاثیر بر غلظت داخلی مونوکسیدکربن است که لزوم توجه به تهویه­ی مناسب در آشپزخانه­های باز را می­طلبد.

References

1. Langston JW, Widner H, Brooks D. Carbon Monoxide Poisoning. Encyclopedia of Movement Disorders. 2010;1:187.
2. WHO. WHO guidelines for indoor air quality: selected pollutants. Geneva, Switzerland: World Health Organization. 2010.
3. Chowdhury Z, Campanella L, Gray C, Al Masud A, Marter-Kenyon J, Pennise D, Charron D, Zuzhang X. Measurement and modeling of indoor air pollution in rural households with multiple stove interventions in Yunnan, China. Atmos Environ. 2013;67:161–9.
4. Chaloulakou A, Mavroidis I. Comparison of indoor and outdoor concentrations of CO at a public school. Evaluation of an indoor air quality model. Atmos Environ. 2002;36(11):1769-81.
5. CDC. Toxicological Profile for Carbon Monoxide. In: Service USDohahsPH, editor. Atlanta, Georgia: Agency for Toxic Substances and Disease Registry; 2009.
6. Zhong K, Yang F, Kang Y. Indoor and outdoor relationships of CO concentrations in natural ventilating rooms in summer, Shanghai. Building and Environment. 2013; 62: 69-76.
7. Reboul C, Thireau J, Meyer G, André L, Obert P, Cazorla O, et al. Carbon monoxide exposure in the urban environment: An insidious foe for the heart? Respiratory Physiology & Neurobiology. 2012;184(2):204-12.
8. MHMEI(Ministry of Health and Medical Education). occupational exposure limits, 3rd edition. Tehran: ministry of health and medical education- enviromental and occupational health center; 2012.
9. NIOSH. Criteria for a Recommended Standard: Occupational Exposure to Carbon Monoxide. Atlanta: CDC; 2012.
10. OSHA. Carbon monoxide. Washington, DC U.S. Department of Labor.  2012.
11. EPA. Typical Indoor Air Pollutants. IAQ reference guide, Appendix E. : U.S EPA; 2013 [cited  2013/10/14].
12. IEPO. clean air standard. Tehran, Iran: Iran Environmetal Protection Organization; 2012.
13. Chaloulakou A, Mavroidis I, Duci A. Indoor and outdoor carbon monoxide concentration relationships at different microenvironments in the Athens area. Chemosphere. 2003;52(6):1007-19.
14. Jo WK, Lee JY. Indoor and outdoor levels of respirable particulates (PM< sub> 10) and Carbon Monoxide (CO) in high-rise apartment buildings. Atmos Environ. 2006;40(32):6067-76.
15. Naeher LP, Smith KR, Leaderer BP, Mage D, Grajeda R. Indoor and outdoor PM2. 5 and CO in high-and low-density Guatemalan villages. J Expo Anal Environ Epidemiol. 2000;10(6):544-51.
16. Stern AC. Fundamentals of air pollution: Elsevier. 1973.
17. De Nevers N. Air pollution control engineering. Waveland Press; 2010.
18. Anderson EW, Andelman RJ, Strauch JM, Fortuin NJ, Knelson JH. Effect of low-level carbon monoxide exposure on onset and duration of angina pectorisa study in ten patients with ischemic heart disease. Annals of internal medicine. 1973;79(1):46-50.
19. Allred EN, Bleecker ER, Chaitman BR, Dahms TE, Gottlieb SO, Hackney JD, et al. Short-term effects of carbon monoxide exposure on the exercise performance of subjects with coronary artery disease. New England journal of medicine. 1989;321(21):1426-32.
20. Rashidi M, Massoudi MS. A study of the relationship of street level carbon monoxide concentrations to traffic parameters. Atmos Environ. 1980;14(1):27-32.
21. Shafiepour M, Kamalan H. Air quality deterioration in Tehran due to motorcycles.Iranian Journal of Environmental Health Science & Engineering. 2005. 2(3):145-52.
22. Safavi Y, Alijani B. Investigation ofgeographical factors in Tehran air pollution.Geography Research Quatry. 2007; 38(58), 99-112.

Concentrations of Carbon Monoxide in Outdoor and Indoor Air of Residential Buildings in Ardabil

Mehdi Fazlzadeh

MSc, Department of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Ardabil University of Medical Sciences, Ardabil, Iran.

Roohallah Rostamy

MSc, Department of Environmental Health Engineering, School of Medicine, Semnan University of Medical Sciences, Semnan, Iran.

*Sadegh Hazrati

Associate Professor, Department of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Ardabil University of Medical Sciences, Ardabil, Iran.