BiBa-studie: Onderzoek naar de kwaliteit van de binnenlucht in basisscholen: invloed van het buitenmilieu, van ventilatie en van klasinrichting

Achtergrond & doelstelling

In de studie ‘Onderzoek naar de invloed van het voorkomen van milieugevaarlijke stoffen in de buitenlucht op de kwaliteit van de binnenomgeving, deel 1: kinderen’ werd voor een gevoelige groep van de bevolking, kinderen, de blootstelling in binnenmilieus veroorzaakt door milieugevaarlijke stoffen uit buiten- en binnenlucht bepaald. De binnenmilieublootstelling werd in kaart gebracht voor een set prioritaire polluenten en de fractie van deze polluenten die infiltreert van buiten naar binnen werd bepaald.

De Vlaamse richtwaarden voor benzeen, formaldehyde en TVOS (totaal vluchtige organische stoffen) werden frequent tot heel frequent overschreden.

In navolging van deze studie werd een vervolgstudie opgestart, waarbij de nadruk lag op de kwaliteit van het binnenmilieu in scholen.

Het project kreeg de naam BiBa: Binnenlucht in Basisscholen

Een gezond binnenmilieu in de klas is erg belangrijk, een goede luchtkwaliteit draagt bij tot een gunstige leeromgeving en geeft een gevoel van comfort, gezondheid en welbevinden. Een slechtere kwaliteit van het binnenmilieu kan naast fysieke gezondheidsklachten en discomfort ook leiden tot onrust, onoplettendheid en prikkelbaarheid, met als gevolg een nadelige invloed op het prestatievermogen.
Kinderen brengen tijdens het schooljaar veel tijd door op school (bijna 1/3 tijdens het schooljaar of dus bijna 1/6 over een heel jaar gezien), de blootstelling aan eventuele vervuilende stoffen aanwezig in de school kan dus groot zijn. Bovendien zijn kinderen gevoeliger voor pollenten uit de omgeving dan volwassenen.

Daarom werd in BiBa (Binnenlucht in Basisscholen) onderzoek uitgevoerd naar de invloed van het buitenmilieu, van ventilatie en klasinrichting op de kwaliteit van de binnenlucht in klaslokalen.

In de meetcampagne werd de luchtkwaliteit in 90 klaslokalen uit 30 lagere scholen in Vlaanderen bepaald.

Na de voorstudie werd een basisset aan relevante componenten samengesteld, die gemeten werd in elk van de geselecteerde klaslokalen en in de buitenlucht.

De resultaten werden geanalyseerd in functie van klaslokaalventilatie, van de invloed van de buitenlucht, van de ligging van de school, de inrichting van de klaslokalen en de resultaten van vragenlijsten.
Ook de samenstelling van PM2.5 in de binnen- en de buitenlucht, en eventuele veranderingen hiervan ten gevolge van remediëringsacties, werden bestudeerd.

In elke school werden 3 klaslokalen geselecteerd, 1 klaslokaal in elke graad. Aanvullend bij het luchtkwaliteitsonderzoek werd voor elk kind van elke geselecteerde klas gevraagd naar zijn/haar respiratoire gezondheidstoestand. Dit gebeurde aan de hand van een vragenlijst die door de ouders van de kinderen werd ingevuld.

De luchtvervuilende stoffen die werden gemeten zijn: logo biba

PM 10, PM 2,5 en PM 1
BTEX (benzeen, tolueen, ethylbenzeen, xyleen)
TVOS (totaal vluchtige organische stoffen)
CO2
formaldehyde
acetaldehyde
MTBE (methyl-tert-butylether)
trimethylbenzeen
tetrachloroetheen

Ook de temperatuur, relatieve vochtigheid en het ventilatievoud van de klaslokalen werden bepaald.

Er werden lagere scholen gerekruteerd op zowel landelijke als stedelijke lokaties, ook met de afstand tot de nabije verkeerswegen zal worden rekening gehouden. Voor beide types omgevingen omvat de selectie oude, jongere en nieuwe schoolgebouwen.

De invloed van gebruikte materialen voor de klasinrichting (meubilair, vloerbedekking, ...) en gebruikt schoolmateriaal (verven, lijmen, krijt, stiften, printer, computer, ...) op de binnenluchtkwaliteit werd onderzocht.

BiBa is opgebouwd uit een hoofdstudie en een aantal nevenstudies.
In de nevenstudies werd aandacht besteed aan specifieke deelaspecten van de onderzoeksvragen en aan het effect van remediëring, zoals bijvoorbeeld een studie van het effect van een sensibilisatie over ventilatie op de luchtkwaliteit in de klas en de gezondheid van de kinderen.

Nevenstudies

relatieve vochtigheid, temperatuur en schimmelvorming
a. Interventie ‘Lekker Fris’ op de CO2-concentratie in klassen (ventilatie/verluchting)
b Gezondheidstoestand van de leerlingen voor en na ingreep
a Interventie lucht zuiveren op de luchtkwaliteit in het klaslokaal
b Interventie lucht zuiveren op de samenstelling van fijn stof
c Gezondheidstoestand van de leerlingen voor en na ingreep

Resultaten

Er was een heel grote spreiding in binnenluchtkwaliteit tussen de 90 BiBa-klaslokalen. Voor sommige polluenten (MTBE, ethylbenzeen, xylenen en 1,2,4 trimethylbenzeen) bedroeg het verschil tussen de laagste en hoogste concentratie van de 90 klaslokalen een factor 100.
De toetsing van de binnenluchtconcentraties in de BiBa-klaslokalen aan de richt- en interventiewaarden van het Vlaams binnenmilieubesluit, en aan internationale blootstellingscriteria bracht een aantal ‘knelpunt chemische factoren’ in de BiBa-klassen aan het licht: PM, formaldehyde, totaal andere aldehydes, benzeen, TVOS en CO2. Concentraties van deze polluenten overschreden in een substantieel deel van de 90 scholen de richtwaarden van het Vlaams binnenmilieubesluit en/of internationale richtwaarden, limieten of blootstellingcriteria.

In geen enkele klas werd de interventiewaarde voor formaldehyde of benzeen overschreden. Voor PM, TVOS, totaal andere aldehydes en CO2 geeft het Vlaams binnenmilieubesluit geen interventiewaarden.
Voor de volgende polluenten lagen de concentraties in alle 90 klaslokalen beneden de richtwaarden van het Vlaams binnenmilieubesluit, en/of beneden internationale richtwaarden, limieten of blootstellingcriteria: MTBE, tolueen, tetrachlooretheen, ethylbenzeen en 1,2,4-trimethylbenzeen. Acetaldehydeconcentraties in alle 90 klassen lagen beneden de richtwaarden van het Vlaams binnenmilieubesluit; in 2 klassen werd wel de strengste internationale blootstellingslimiet overschreden. In 1 klas werd de blootstellingsgrens van US-EPA voor xylenen overschreden.
De luchtkwaliteit in de klaslokalen was voor de meeste polluenten in de meeste scholen slechter dan de buitenluchtkwaliteit op de speelplaats. De luchtkwaliteit op de speelplaats was in de meeste gevallen gelijkaardig aan de luchtkwaliteit aan de straatkant.

Invloed van buitenlucht op luchtkwaliteit in de klaslokalen

Voor verkeersgerelateerde polluenten (MTBE, benzeen, tolueen, ethylbenzeen, xylenen en PM) was er een sterke invloed van de buitenluchtkwaliteit en van de verkeersdrukte op de luchtkwaliteit in de klaslokalen.
Er werden geen significante verschillen gevonden in binnenluchtkwaliteit tussen scholen gelegen in landelijke en stedelijke omgeving. In beide groepen was er een heel grote spreiding in binnenluchtkwaliteit. Mogelijks was het verschil tussen landelijke en stedelijke omgeving niet zichtbaar doordat de totale meetcampagne over 5 maanden liep (begin november – begin april), met aldus sterke variaties in weersomstandigheden over de verschillende meetperiodes.

Invloed van ventilatie op de luchtkwaliteit in de klaslokalen

Geen enkel BiBa-klaslokaal was voorzien van een mechanisch ventilatiesysteem. Alle klassen werden manueel verlucht. De luchtverversing was in de meeste BiBa-klaslokalen ondermaats. In op één na alle klassen lag de 24-h gemiddelde CO2-concentratie boven de richtwaarde van 900 mg/m³ van het Vlaams binnenmilieubesluit, en tijdens de aanwezigheid van de kinderen in de klaslokalen liepen de CO2-concentraties in de klaslokalen op tot boven de limietwaarde van 1000 ppm (ASHRAE).
Er bleek voor alle polluenten (behalve TVOS) een positief effect te zijn van luchtverversing op de binnenluchtconcentraties. Dit was het geval voor polluenten die voornamelijk door binnenbronnen in het binnenmilieu terechtkomen (bvb. aldehydes), maar ook voor polluenten die voornamelijk buitenbronnen hebben (MBTE, benzeen). Niet ventileren beschermt immers niet tegen infiltratie van buiten naar binnen. Omgekeerd, het binnenmilieu fungeert als een verzamelplaats voor polluenten die van buitenaf komen, vermits ze minder snel verwijderd worden in het binnenmilieu dan in de buitenlucht.

Invloed van klasinrichting en binnenbronnen op luchtkwaliteit in de klaslokalen

In tegenstelling tot de duidelijke, significante effecten van buitenluchtkwaliteit en ventilatie op binnenluchtconcentraties in de BiBa-klaslokalen, is de invloed van binnenbronnen op de binnenluchtkwaliteit veel minder uitgesproken in de BiBa-dataset.
Waarschijnlijk is de invloed van binnenbronnen op de binnenluchtkwaliteit effectief aanwezig, maar niet zichtbaar in de database omwille van de grote verscheidenheid aan binnenbronnen in de klaslokalen, en omdat het effect van deze emissiebronnen gemaskeerd wordt door andere beïnvloedende factoren zoals de invloed van de buitenlucht, luchtverversing, de aanwezigheid van andere (niet-geïdentificeerde) binnenbronnen,…
Dat binnenbronnen waarschijnlijk voor sommige polluenten geen onbelangrijke rol spelen werd wel indirect aangetoond doordat invloed van de buitenluchtkwaliteit en de luchtverversing slechts gedeeltelijk de variatie in de binnenluchtkwaliteit tussen de BiBa-klaslokalen konden verklaren. Voor benzeen (en MTBE) kon een groot deel (tot 80 %) van de variatie in de dataset verklaard worden door ventilatie en buitenluchtkwaliteit. Voor andere polluenten (bvb. xylenen, ethylbenzeen, TVOS) kon slechts 15 % van de variatie in de dataset verklaard worden door ventilatie en buitenluchtkwaliteit. Dit suggereert dat voor deze stoffen andere factoren zoals binnenbronnen, adsorptie op materialen, ... een dominante rol spelen voor de binnenluchtkwaliteit.

Nevenstudie schimmelvorming

Gezien de erkende gezondheidseffecten van schimmelvorming in het binnenmilieu (WHO guidelines for indoor air quality: dampness and mould, 2009), werd in deze nevenstudie bijzondere aandacht besteed aan het voorkomen van schimmel- of vochtproblemen in klaslokalen en de relatie met relatieve vochtigheid en temperatuur.
In 7 van de 90 BiBa-klaslokalen werd zichtbare schimmelvorming gerapporteerd door de klastitularis. In deze klaslokalen was eveneens vochtschade zichtbaar. Er werd echter geen relatie gevonden tussen schimmelvorming en relatieve vochtigheid, temperatuur en luchtverversing. Waarschijnlijk was het aantal klassen met schimmelvorming te klein t.o.v. de totale dataset om statistisch significante effecten waar te nemen. Evenmin werd er een statistisch verband gevonden tussen schimmelvorming en ouderdom van de klaslokalen, type beglazing en type verwarming.

Nevenstudie Lekker Fris

Bij het beschouwen van het CO2-gehalte tijdens de lesuren op school (8u tot 16u), was een effect van de sensibiliseringscampagne merkbaar. Gemiddeld daalde het CO2-gehalte tot 73 ± 12 % van de concentraties voor de sensibilisatie, met een grootste daling tot 61% en een kleinste daling tot 90%. De grote spreiding schreven we toe aan de opvolging door de leerkracht. De juiste opvolging door de klastitularis, ook na de uitvoering van het lessenpakket, is waarschijnlijk een erg belangrijke parameter, die het succes van Lekker Fris bepaalt. Verder wordt het resultaat van Lekker Fris ook bepaald door de ventilatiemogelijkheden van een klaslokaal (bijvoorbeeld kleine vensters in één muur van het lokaal versus grote vensters in meerdere muren).

Nevenstudie zuiveren van binnenlucht en elementconcentraties in PM2.5

Het plaatsen van een luchtzuiverend toestel had een meetbaar effect op de I/O ratio in de klaslokalen. Gemiddeld werd de I/O ratio van PM2.5 in de klaslokalen gereduceerd tot 58 ± 19% van de I/O ratio voor de interventie. In deze beperkte steekproef was ook te zien dat het effect van het gebruik van een luchtzuiveraar meer uitgesproken is in klaslokalen die initieel een hogere I/O ratio hadden. Het effect van de interventie bleek in deze gevalsstudie ook duidelijker voor de kleinere PM-fracties dan voor de grotere PM10 fracties.
Bodemstofelementen kwamen telkens in hogere (absolute) concentraties voor in PM2.5 in de klaslokalen dan in PM2.5 op de speelplaats. Zo kwamen de elementen aluminium, barium, ijzer, mangaan en titaan telkens in hogere concentraties in de klaslokalen voor ten opzichte van buiten. De zware metalen daarentegen, zoals bijvoorbeeld arseen, cadmium, chroom, kobalt of vanadium, kwamen zowel in de binnen- als in de buitenlucht voor in concentraties lager dan de detectielimiet. Dit effect wordt toegeschreven aan resuspensie van stof in de klaslokalen, ten gevolge van de aanwezigheid van leerlingen in de klas.

Nevenstudie ademhalingsgezondheid leerlingen voor en na de ingrepen

Om na te gaan of de ingrepen ook een positief effect hadden op de gezondheid van de kinderen in de klas werd nasale stikstofmonoxide (NO), uitgeademd door de kinderen, gemeten.
Zowel voor de nevenstudie ‘Lekker Fris’ als bij de studie naar het effect van de luchtzuiveraar werd geen significant verschil waargenomen in eNO-waarden (exhaled NO) voor en na de campagne. In deze dataset stegen de uitgeademde NO-niveaus in beperkte mate met toenemende concentratie van PM2.5, tetrachlooretheen en TVOS in de klasruimte.

Nevenstudie TVOS samenstelling

Onderzoek naar de samenstelling van TVOS wees uit dat in de binnenlucht componenten voorkomen die niet in de buitenlucht aangetroffen worden, of daar slechts in erg lage concentraties voorkomen. Voorbeelden zijn onder meer d-limoneen en cyclohexaan. Andersom, werden weinig tot geen componenten in de buitenlucht aangetroffen die niet voorkwamen in de binnenlucht. De variatie aan TVOS-componenten in de binnenlucht is aanzienlijk, sommige componenten komen slechts voor in één of enkele klaslokalen, zoals -pineen, menthol of eucaliptol. d-Limoneen werd gekenmerkt door de hoogste gemiddelde procentuele bijdrage tot TVOS in de onderzochte stalen.

Rapporten

Download de samenvatting voor de studie ““Onderzoek naar de kwaliteit van de binnenlucht in scholen: invloed van het buitenmilieu, van ventilatie en van klasinrichting”

Download het eindrapport voor de studie ““Onderzoek naar de kwaliteit van de binnenlucht in scholen: invloed van het buitenmilieu, van ventilatie en van klasinrichting”

Meer informatie over het praktische verloop van deze studie is te vinden op: wwwb.vito.be/flies/flies_nl_class.aspx