Indoor air quality in elementary schools of Lisbon and Aveiro

Abstract

Tem havido uma preocupação crescente com a qualidade do ar interior (QAI) nas escolas em muitos países. Muitos estudos epidemiológicos têm encontrado diferenças regionais entre ambientes interiores. Apesar da elevada incidência de asma e rinite na população infantil, praticamente nada se sabia sobre a QAI em escolas portuguesas. A percepção dos problemas de QAI é crucial para avaliar os riscos para a saúde e rendimento dos estudantes, e para sugerir meios de reduzir a exposição a poluentes indesejáveis. Neste estudo procurou-se obter as concentrações de poluentes de interesse em estabelecimentos de ensino do 1º ciclo de Lisboa e Aveiro, estimar o estado atual de casos de asma e rinite em escolas primárias da capital, avaliar a influência de diferentes materiais das salas de aula/construção e hábitos escolares na QAI, identificar potenciais fontes de poluentes nos interiores e exteriores das salas de aula e propor medidas mitigadoras. Catorze escolas de Lisboa foram visitadas para obter a caracterização física das construções em termos de estrutura, ventilação, materiais de acabamento, produtos de limpeza, densidade de ocupação e potenciais fontes interiores de poluição. Os estudantes foram questionados sobre os seus hábitos e sintomas respiratórios através de inquéritos do modelo ISAAC (International Study of Asthma and Allergies in Childhood). Durante a primavera, outono e inverno (2008-2010), nas salas de aula e pátios, foram monitorizados, por amostragem passiva, compostos orgânicos voláteis (COVs), carbonilos e dióxido de azoto (NO2). Foram também medidos parâmetros de conforto e níveis de microrganismos. Duas escolas localizadas, uma no centro da cidade e outra na região suburbana, em Aveiro foram estudadas em 2010. Parâmetros de conforto, microrganismos, COVs, NO2, material particulado (PM10) foram medidos no interior e no exterior de ambas escolas. Os iões solúveis, carbono orgânico e elementar (OC e EC), e compostos orgânicos presentes no material particulado foram subsequentemente analisados em laboratório. Uma medida mitigadora - fitoremediação - foi avaliada na escola do centro da cidade de Aveiro em 2011. Os resultados do estudo mostraram que a QAI é pior do que a do ar exterior. Em geral, os níveis de CO2 e dos bioaerosóis excederam os níveis máximos aceitáveis para o conforto dos ocupantes estipulado pelas regulamentações portuguesas. Quase todos os COVs e carbonilos identificados mostraram razões interior/exterior (I/E) maiores que uma unidade, o que demonstra a importante contribuição de fontes interiores em todas as escolas. As razões I/E das concentrações de NO2 nunca excederam a unidade. Os níveis interiores diários de PM10 foram sempre maiores que os exteriores, exceto nos fins de semana. Após a colocação de plantas numa das salas de aula, observou-se uma redução estatisticamente significativa nos níveis de CO2, COVs, carbonilos, PM10, OC, e dos iões nitrato, sulfato, amónia, cálcio e carbonato. A possível redução dos níveis de poluentes no interior após a colocação de plantas pode representar uma solução de baixo custo para reduzir a exposição a muitos compostos, melhorar o rendimento e aumentar o bem estar dos alunos e professores em sala de aula.

There is a growing concern about indoor air quality (IAQ) in schools in many countries. Most epidemiological studies have found significant differences among indoor environments from different regions. Despite the high incidence of asthma and rhinitis in children, virtually nothing was known about the IAQ in Portuguese schools. The perception of IAQ problems is crucial to assess health risks and students’ performance, and to suggest ways to reduce the exposure of children to undesirable pollutants. The main purpose of this study was to obtain the concentrations of pollutants of interest in Lisbon and Aveiro schools, to estimate the actual state for asthma/rhinitis in Lisbon’s primary school population, to evaluate the influence of outdoor environment on indoor air, to evaluate the influence of different classroom/building materials and school habits on IAQ, to evaluate the relevance of both indoor and outdoor air quality to the incidence of respiratory symptoms and students’ performance, to identify potential outdoor/indoor pollutant sources, and to propose mitigation measures. Fourteen schools of Lisbon city were visited to obtain the physical characterisation of the buildings in terms of structure, ventilation, furniture materials, cleaning products, occupant density, and potential indoor pollutant sources. Students were questioned about habits and respiratory symptoms through ISAAC (International Study of Asthma and Allergies in Childhood) surveys. During spring, autumn and winter seasons (2008-2010), classrooms and playgrounds were monitored by volatile organic compound (VOC), carbonyl and nitrogen dioxide (NO2) passive sampling. Comfort parameters and microorganisms were also measured. Two schools located in Aveiro, one at the city centre and another on the outskirts of the city, were the target of the study in 2010. Comfort parameters, microorganisms, VOCs, NO2 and particulate matter (PM10) were measured inside and outside of both schools. The soluble ions, organic and elemental carbon (OC and EC) and organic compounds in particulate matter were subsequently analysed in the laboratory. A mitigation measure – phytoremediation - was evaluated at the city centre Aveiro school in 2011. The results of this study showed that IAQ is worse than outdoor air. Generally, the CO2 and bioaerosol levels were higher than the acceptable maximum values stipulated by the Portuguese regulations. Almost all identified VOCs and carbonyls showed indoor/outdoor (I/O) ratios higher than one, which denotes an important contribution from indoor sources at all schools. In general, the I/O NO2 ratios never exceeded the unity. The daily indoor PM10 levels were always higher than those outdoors, except on weekends. After the placement of potted-plants in one classroom, a statistically significant reduction in the levels of CO2, VOCs, carbonyls, PM10, organic carbon, and ions (nitrate, sulphate, ammonia, calcium, and carbonate) was observed. The use of plants may represent a low-cost solution to reduce exposure to many compounds and lifetime risk, and to further improve performance, attendance and welfare of students and teachers in classrooms.