Estudo da qualidade do ar interior em creches e infantários (projeto ENVIRH)

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Estudo da qualidade do ar interior em creches e

infantários (projeto ENVIRH)

João Carlos Viegas, Manuela Cano, Susana Nogueira, Ana Luísa Papoila, Maria do Carmo Proença, Daniel Aelenei e Nuno Neuparth

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OBJETIVO

Obter dados sobre a qualidade do ambiente interior em creches e

jardins de infância de modo a estudar a sua relação com a

ventilação dos locais e a saúde das crianças que os frequentam.

Tarefas específicas

1. Caraterísticas dos edifícios e padrões de ventilação

2. Avaliação da qualidade do ambiente interior

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Universo Lisboa – 48 escolas Porto – 40 escolas Fase I Lisboa – 25 escolas Porto – 20 escolas

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Fase II

Lisboa – 10 escolas Porto – 9 escolas

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Fase III

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Metodologia

de levantamento

• Dados recolhidos

– Localização

– Ocupação

– Caraterização da envolvente do edifício – Ventilação do edifício

– Climatização do edifício

– Aquecimento de águas sanitárias

– Cocção de alimentos

– Outras fontes de poluentes

– Patologias relacionadas com o

aparecimento de fungos e/ou bolores

– Práticas dos utilizadores – Opinião dos utilizadores

• Medição de CO₂ (3 salas por escola,

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Metodologia

• Foram estudadas 143 salas de

atividade (82 em Lisboa e 61 no

Porto):

– Data e instante de início da medição,

– Área e pé-direito da sala, – Tipo de janelas,

– Posição das folhas das janelas (abertas ou fechadas),

– Número de crianças e adultos

presentes,

– Idade do grupo, – Temperatura do ar,

– Humidade relativa,

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Metodologia

• Seleção de 20 das 40 escolas do Porto e 25 das 48 escolas de Lisboa:

– através do método de amostragem aleatória estratificada proporcional, em que o

número de elementos (escolas) selecionados em cada estrato (freguesias) é proporcional ao número de elementos existentes no estrato (tarefa 1).

• Seleção de 20 escolas das 45 consideradas na fase preliminar:

– foi efetuada uma análise de clusters através de um modelo hierárquico (método de Ward) com algumas das variáveis medidas no interior, nomeadamente teor médio de CO₂, temperatura média e humidade média.

• Através do teste de Mann-Whitney:

– foi confirmada a diferença, com significado estatístico, entre as escolas de cada um dos

clusters.

• Para as variáveis quantitativas, dada a existência de outliers e de distribuições assimétricas:

– foram utilizadas a mediana e a amplitude interquartil (P25; P75) como medidas de localização e de dispersão, respetivamente.

• Para as variáveis categóricas:

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Metodologia

• Foi calculado o coeficiente de correlação de Spearman:

– para estudar a associação entre algumas das variáveis contínuas.

• Para a comparação da distribuição destas variáveis:

– foram utilizados os testes de Mann-Whitney e de Kruskal-Wallis (dois ou mais grupos

independentes, respetivamente).

• Para estudar a associação entre variáveis categóricas:

– foram utilizados os testes de Qui-Quadrado ou, sempre que necessário, o teste exato de

Fisher.

• Para aprofundar o estudo da associação entre os níveis de CO

₂

e as

caraterísticas que se relacionam com a ventilação e que podem influenciar a

QAI:

– foram ajustados vários modelos de regressão linear simples e múltipla, considerando como variável resposta o teor de CO₂.

• Foi considerado:

– um nível de significância α = 0,05 e

– a análise dos dados foi efetuada com os programas SPSS 15.0 (Statistical Package for the Social Sciences, Chicago, Illinois, USA) e STATA (StataCorp. 2011. Stata Statistical Software: Release 12. College Station, TX: StataCorp LP.)

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Características dos sistemas de ventilação e

climatização

Lisboa Porto Frequência absoluta Frequência relativa Frequência absoluta Frequência relativa Tipo de sistema de Ventilação Mecânica 0 0% 1 5% Mista

Exaustão mecânica na cozinha 19 76% 13 65% Exaustão mecânica na cozinha e

i.s. 1 4% 4 20%

Exaustão mecânica na i.s. 0 0% 1 5%

Natural 5 20% 1 5% Práticas de Ventilação Declaradas pelos Utilizadores Janelas Abertas Inverno 11 44% 2 10% Primavera / Outono 13 52% 6 30% Verão 23 92% 18 90% Tipo de Sistema de Climatização Aparelhos autónomos 23 92% 13 65%

Centralizado com fluido permutador de calor 2 8% 7 35%

Fonte de Energia Eletricidade 23 92% 13 65%

Gás 2 8% 7 35% Existência de Climatização Com aquecimento 22 88% 20 100% Sem aquecimento 3 12% 0 0% Com arrefecimento 20 80% 7 35% Sem arrefecimento 5 20% 13 65%

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Teor de CO

₂

nas salas de atividade

(Lisboa)

8% 40% 40% 12% 0% 20% 40% 60% 80% 100% < 1800 1800/2699 2700/3599 > = 3600 CO₂[mg/m³]

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Teor de CO

₂

nas salas de atividade

(Porto)

5% 45% 30% 20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% < 1800 1800/2699 2700/3599 > = 3600 CO₂[mg/m³]

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Teor de CO

₂

versus tipo de vedante da janela

• Verificou-se que existe uma

associação significativa (p =0.012)

entre o teor de CO

₂

no ambiente

interior e o tipo de vedante

utilizado nas janelas (com as

janelas fechadas).

• O tipo de vedante tem uma

influência determinante na

permeabilidade ao ar das janelas,

pelo que influencia a taxa de

ventilação e, assim, a QAI.

Diferença significativa

Sem vedantes Vedantes de borracha Vedantes de pelúcia D ió xi d o d e ca rb o n o [ p p m ]

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Teor de CO

₂

versus tipo de vedante da janela

Diferença significativa

• Verificou-se que existe uma

associação significativa (p =0.012)

entre o teor de CO

₂

no ambiente

interior e o tipo de vedante

utilizado nas janelas (com as

janelas fechadas).

• O tipo de vedante tem uma

influência determinante na

permeabilidade ao ar das janelas,

pelo que influencia a taxa de

ventilação e, assim, a QAI.

D ió xi d o d e ca rb o n o [ p p m ]

Sem vedantes Vedantes de borracha

Vedantes de pelúcia

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Teor de CO

₂

versus tipo de vedante da janela

Diferença não significativa

• Verificou-se que existe uma

associação significativa (p =0.012)

entre o teor de CO

₂

no ambiente

interior e o tipo de vedante

utilizado nas janelas (com as

janelas fechadas).

• O tipo de vedante tem uma

influência determinante na

permeabilidade ao ar das janelas,

pelo que influencia a taxa de

ventilação e, assim, a QAI.

Sem vedantes Vedantes de borracha

Vedantes de pelúcia

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Teor de CO

₂

versus posição da folha da janela

• Verificou-se que existe uma

associação significativa (p <0.001)

entre o teor de CO

₂

no ambiente

interior e a posição das folhas das

janelas (abertas ou fechadas).

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Tipo de folha móvel Posição das folhas Total de salas Abertas Fechadas Batente 9 59 68 13.2% 86.8% 100% Correr 13 22 35 37.1% 62.9% 100% Basculante 22 12 34 64.7% 35.3% 100% Total de salas 44 93 137 32.1% 67.9% 100%

Procedimentos de ventilação observados

versus tipo de folha móvel

• Observou-se que se

mantêm abertas mais

folhas basculantes do que

folhas de correr ou de

batente; esta diferença é

estatisticamente muito

significativa (p <0.001).

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METODOLOGIA da fase II

• O dióxido de carbono e monóxido de carbono foram determinados por leitura

direta utilizando o Photoacoustic Multi-Gas Monitor INNOVA

• As colheitas de microrganismos viáveis foram efetuadas com recurso ao amostrador

MAS-100 utilizando como matriz de colheita placas com Malt Extract Agar, Trypticase Soy Agar e Mac Conkey Agar para fungos, batérias totais e batérias gram-negativas

• PM₁₀ foram colhidas utilizando Personal Environmental Monitors da SKC e filtros

PTFE, montados em série com bombas de amostragem pessoais sendo os filtros analizados gravimetricamente.

• A determinação de formaldeído foi realizadas utilizando o método NIOSH 3500

(visible absorption spectrometry)

• Compostos orgânicos voláteis totais foram determinados por cromatografia gasosa

de acordo com a norma ISO 16000 - part 6

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Parâmetros químicos nas salas das

creches/jardins de infância

Contaminantes químicos Mediana1 (mg/m3₎ Mínimo (mg/m3₎ Máximo (mg/m3₎ Referência (mg/m3₎ % de salas

Conc. >Ref. I/O

LISBOA(n=73) Dióxido de carbono 1850 827 5630 1800 53 2,20 Monóxido de carbono 0,630 0,275 7,5 12,5 0 1,23 PM₁₀ 0,143 <0.007* 9,01 0,15 49 1,13 COVTs 0,153 0,038 6,44 0,600 18 2,36 Formaldeído <0,02* <0,02* 0,09 0,100 0 -PORTO(n=52) Dióxido de carbono ₂₅₄₁ ₆₄₂ ₅₆₄₇ ₁₈₀₀ ₇₃ -Monóxido de carbono 0,339 0,036 0,920 12,5 0 -PM₁₀ 0,116 0,040 0,420 0,15 35 1,49 COVTs 0,114 0,036 0,920 0,600 4 3,65 Formaldeído <0,02* <0,02* 0,362 0,100 0

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Contaminantes microbiológicos Mediana1 (UFC/m3₎ Mínimo (UFC/m3₎ Máximo (UFC/m3₎ Referência (UFC/m3₎ % de salas

Conc. >Ref. I/O LISBOA (n=73) Total de batérias 3115 260 26280 500 97 13,1 Fungos 498 4* 10512 500 49 1,0 PORTO (n=52) Total de batérias ₄₄₃₂ ₅₁₀ ₁₈₇₇₀ ₅₀₀ 98 48,8 Fungos 300 15 1555 500 19 1,2

1_{- Distribuição não-normal |*LD –Limite de deteção}

Parâmetros microbiológicos nas salas das

creches/jardins de infância

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Tipo de folha móvel Bsculante Correr Batente 5000,00 4000,00 3000,00 2000,00 1000,00 0,00 67 66 C O2 in te ri o r -C O2 e x te ri o r

Diferença entre as concentrações no interior e no exterior de acordo com o tipo de folha móvel das janelas

Distribuição do teor de CO

₂

por tipo de folha

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Tipo de pavimento P₂₅ Mediana1 _[mg/m3_] _P 75 Madeira e cortiça 0,20 0,97 3,56 Mosaico 0,05 0,12 0,67 PVC 0,08 0,12 0,82 1 _{- Distribuição não-normal} Conforto térmico

Em 33 das salas de atividades estudadas obtiveram-se PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) iguais ou superiores a 15%, a maioria das mesmas devidas à sensação de frio.

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Comparação de simulações com medição de

curta duração por gases traçadores

• As taxas de ventilação obtidas na simulação foram similares às obtidas por

medição direta de curta duração pelo método de decaímento de gases traçadores.

• Verifica-se assim que o conjunto de dados e parâmetros inseridos no programa de

simulação CONTAM são coerentes com estas medições.

Localização

Temperatura Vento Taxa de renovação de ar

Interior Exterior Velocidade Direção Medição Previsão

Sala 2 19.0ºC 14ºC 4.89 m/s 235º 0.35 h-1 _{0.31 h}-1

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Comparação de simulações com resultados

obtidos pelo método PFT

Sala

Medição por PFT Caudais obtidos por simulação [m³/h] Idade média do ar local [h] Taxa de renovação [1/h] Volume da sala [m³] Caudal [m3/h]

Janela fechada Janela aberta

Total Do exterior Total Do interior E 1.23 0.81 70 _56.7 _15.1 _10.5 _44.7 _32.8 D1 1.15 0.87 28 _24.4 _16.1 _0.0 _45.0 _0.0 D 1.56 0.64 62 _39.7 _21.2 _20.9 _49.9 _41.7 C1 1.16 0.86 42 _36.1 _11.7 _7.5 _44.1 _6.7 C 1.53 0.65 59 _38.4 _11.5 _11.2 _118.9 _108.1 B 1.41 0.71 71 _50.4 _8.9 _2.8 _86.2 _48.9 A 1.06 0.95 66 _62.7 _1.7 _0.3 _38.1 _15.6

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Resultados – Efeito do rumo do vento

• A velocidade do vento foi mantida

constante (4.0 m/s).

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Resultados – Efeito do rumo do vento

• O caudal de ventilação varia

fortemente com o rumo do vento e o vento tem um efeito mais significativo quando incide nas fachadas este (90°) e oeste (270°).

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Conclusões

• Verifica-se que na maioria das creches/infantários não existem meios de ventilação

dedicados nas salas de atividade.

• Em consequência disso a QAI apresenta num número significativo de salas

analisadas alguns contaminantes acima dos valores de referência do RSECE.

• Espera-se que este projeto de investigação possa clarificar qual o impacte que a

QAI destes locais tem na saúde respiratória das crianças.

• A simulação computacional tem potencial para prever adequadamente a ventilação destes locais.

• Com base nos resultados de simulações computacionais estão a ser desenvolvidas

recomendações para melhoria da ventilação

– de carater contrutivo tendo em vista eventuais reabilitações ou construção nova;

– de procedimentos dos ocupantes, tendo em vista uma melhoria imediata sem alteração dos meios

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Agradecimento

• Este projeto de investigação é co-financiado pela Fundação para a Ciência

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