Mikrobikasvun edellytykset

Mikrobien esiintyminen

Suomessa ilman mikrobipitoisuudet vaihtelevat voimakkaasti eri vuodenaikojen mukaan. Talvella ilmassa on hyvin vähän mikrobeja, kun maa on lumen peitossa. Ulkoilman pääasialliset mikrobilähteet ovat maaperä, kasvit, erilaiset pistemäiset lähteet (maalla esim. viljapelto, taajamassa esim. saha), vesi ja kaukokulkeutumat.

Maaperä on useiden mikrobien elin- ja säilymisympäristö. Jos maaperä on kattamaton, siihen kohdistuvat voimat (tuuli, ihmisten , eläinten ja työkoneiden liikkeet, maanrakennus ja maanviljelytyöt) siirtävät mikrobeja ilmaan. Mikrobilähteen vaikutus on suurin sen välittömässä ympäristössä, vaikka mikrobit voivat kulkeutua ilmavirtausten mukana jopa tuhansia kilometrejä.

Rakennuksen sisäilman mikrobistoon vaikuttavat ulkoilman mikrobit ja mikrobien sisälähteet, joita ovat mm. elintarvikkeet, polttopuut, huonekasvit, ilmankostuttimet, huonepöly, kotieläimet, ihminen itse, jne.

Mikrobikasvu

Materiaalin kosteus vaikuttaa eniten siihen, alkaako mikrobikasvu vai ei. Mikrobikasvun alkaminen edellyttää, että materiaalissa on mikrobeja, itiöitä tai pieni määrä vanhaa kasvustoa. Ravinteiden suhteen mikrobit ovat vaatimattomia, koska lähes kaikki eloperäinen materiaali kelpaa energialähteeksi. Puu, kipsilevyn pahvi, tapetti ja muut selluloosapitoiset materiaalit sopivat monille mikrobeille, mutta useille riittää jopa tavallinen huonepöly. Esim. betonin, tiilen, kevytsoraharkon ja rakennuslevyjen pinnalle voi muodostua homekasvustoa, jos pinnalla on pölyä tai muuta likaa.

Pitkäaikainen kosteusrasitus, joka ylittää materiaalin tai rakenteen kosteudensietokyvyn, johtaa rakenteiden home- ja lahovaurioihin. Sen sijaan lyhytaikainen ja tilapäinen (muutamassa vuorokaudessa kuivuva)kosteusrasitus ei yleensä aiheuta haittaa.

Koska materiaaleissa yleensä aina on mikrobeja, rakennuksen pitäminen kuivana on paras tapa estää rakennuksen homehtuminen.

Tyypillisimpiä sieni-itiöitä

Suomen ulkoilmassa esiintyy mm. seuraavia sieni-itiöitä. Suluissa on esitetty kunkin sieni-itiön osuus ulkoilman itiöistä:

• Cladosporium (85%)
• Penicillium (4 %)
• Botrytis (2 %)
• Fusarium (0,8 %)
• Aureobasidium (0,5 %)
• Geotrichum (0,5 %)
• Verticillium (0,5 %)
• Mucor (0,2 %)

Mikrobien kasvuedellytykset

Kosteus

Täysin kuivassa ympäristössä mikään mikrobi ei kasva, mutta itiöt säilyvät elinkykyisinä. Vesi on mikrobien kasvulle välttämätön. Jos ilman suhteellinen kosteus on alle 30 %, mikrobit eivät kasva. Jos ilman suhteellinen kosteus on yli 70 %, mikrobikasvu on todennäköinen. Rakennus- ja pintamateriaalien paikallisella kosteudella on huomattavasti suurempi merkitys mikrobikasvun kannalta kuin tilan yleisilman suhteellisella kosteudella.

Kosteusvaatimukset ovat mikrobikohtaisia, esimerkiksi homesienillä ja hiivoilla alin kasvun mahdollistava rakenteen huokosilman suhteellinen kosteus RHmin = 65 - 85 %, bakteereilla, mm. aktinobakteereilla RHmin = 95 % ja sinistäjä- ja lahottajasienillä RH > 95 %. Suotuisissa olosuhteissa mikrobikasvusto voi kehittyä muutamassa päivässä. Vaihtelevissa kosteus- ja lämpöolosuhteissa mikrobikasvu hidastuu.

Ravinteet

Suomalaisissa rakennuksissa käytetään usein puuta, kipsilevyä, tapetteja ja muita selluloosapitoisia materiaaleja, joten ravinteiden puute ei rajoita mikrobien kasvua rakennuksissa. Toisaalta useimmille lajeille ravinnoksi riittää esimerkiksi huonepöly (mm. tekstiili- ja paperikuituja, hilsettä, mikrobeja, siitepölyä, hiekka- ja elintarvikepölyä).

Lämpötila

Mikrobit säilyvät elinkykyisinä laajalla lämpötila-alueella, ja jotkut mikrobit voivat kasvaa korkeissa n. +50ºC tai matalissa n. - 5ºC lämpötiloissa. Rakennusten ja rakenteiden lämpötilat eivät rajoita mikrobikasvua, jos muut kasvuvaatimukset täyttyvät. Mikrobit voivat selviytyä myös pakkasesta ja jotkut lajit pystyvät kasvamaankin muutamien plus-asteiden lämpötiloissa.

Useimmat homesienet kasvavat lämpötila-alueella +5…35 ºC, optimilämpötilan ollessa +20…25 ºC.

Happamuus eli pH

Homesienet ja aktinobakteerit kasvavat laajalla pH-alueella 1.4…10, optimialueen ollessa 4…7.

Vaikka betonin pH-arvot ovat 13…14 (uusi betoni) ja 12 (karbonatisoitunut betoni), mikrobikasvu betonipinnoilla on mahdollista, jos lämpötila- ja kosteusolosuhteet ovat suotuisia, koska betonipinnoilla on pölyä, muottilaudoituksesta irronnutta puuta, yms. materiaalia mikrobien ravinteiksi.

Happi

Homeet kasvavat hapellisissa olosuhteissa, ja tyytyvät vähähappiseenkin ympäristöön. Bakteerit voivat kasvaa myös täysin ilman happea (anaerobit). Esimerkiksi elävien homeiden löytyminen litimärän muovimaton alta ei ole todennäköistä, ellei näytettä ole otettu alueelta, jossa matto on irti alustastaan (saumat tai reuna-alue) ja tekemisissä ilman kanssa.

Valo

Mikrobit voivat kasvaa sekä valossa että pimeässä. Useimmat mikrobit kasvavat ja tuottavat itiöitä paremmin pimeässä, mutta valo edistää eräiden homeiden itiöntuotantoa.

Ilman liike

Ilman liikkeellä on suuri merkitys niin huonetilojen kuin rakenteidenkin mikrobikasvun kannalta. Ilmavirtaukset rajoittavat mikrobikasvua.

Homeiden itiöt voivat olla kuivia (esim. Aspergillus, Paecilomyces ja Penicillium) tai märkiä (esim. Fusarium, Stachybotrys ja Trichoderma) ja myöhemmin kuivuneita. Kuivat tai kuivuneet itiöt irtoavat ja voivat siirtyä helpommin ilmavirtausten mukana kasvustoista sisäilmaan kuin märät itiöt.

Mikrobilajiston muuttuminen eli sukkessio

Mikrobisukkessiolla tarkoitetaan mikrobiston muuttumista ympäristöolosuhteiden mukaan. Kosteusvaurion alkuvaiheessa kasvavat mikrobit, joilla on paras sopeutumiskyky vallitseviin olosuhteisiin. Nämä mikrobit tuottavat mm. lämpöä ja kosteutta ja muuttavat ravinnetilannetta, mikä johtaa mikrobiston muuttumiseen uusien olosuhteiden mukaiseksi. Kuivuvan ja kostuvan materiaalin mikrobistot ovat erilaisia. Näin ollen sukkessiolla on suuri vaikutus siihen, mitä mikrobeja rakennuksesta eri aikoina ja eri paikoissa kasvaa.

Homekasvun merkitys eri rakenneosissa

Terveydensuojelulain 26 §:n mukaan rakennuksessa esiintyvät mikrobit eivät saa aiheuttaa terveyshaittaa. Uusimman sisäilmaohjeen mukaan myös rakenteiden sisällä oleva mikrobikasvu on ko. lain tarkoittama terveyshaitta, jos voidaan olettaa, että mikrobit tai niiden aineenvaihduntatuotteet voivat päästä sisäilmaan.

VTT Rakennustekniikassa 1997-1998 tehdyn suppean kartoituksen tavoitteena oli erottaa kosteusvaurioon liittyvä homekasvu pintojen ja rakenteiden luonnolliseen vanhenemiseen kuuluvasta mikrobistosta rakennusten ryömintätilasta, räystäiden aluslaudoituksesta, katteen ruodelaudoituksesta, ullakkorakenteista, ulkoverhouksen sisäpinnasta, räystään alla olevista ulkorakenteista, ulkorakenteiden lautaverhouksista ja kattorakenteista otetuissa näytteissä.

Tutkimustuloksissa esitetään myös ehdotus rakenteiden eri pintojen homekasvun arvioimiseksi. Ehdotus on tarkoitettu keskustelun pohjaksi ja lähinnä muiden tutkijoiden käyttöön, eikä sitä voida sellaisenaan pitää ohjeena. Asiantunteva tutkija voi käyttää niitä suuntaa antavina vertailuarvoina.

Vesikatto ja välittömästi sen alla olevat rakenteet ovat ajoittain olosuhteissa, joissa homeen kasvun riski on olemassa ilman mitään kosteusteknistä rakennusvirhettä. Lahon kehittyminen johtuu yleensä kosteusvauriosta.

”Ulkoseinien ulkoilmaan ja tuuletusväleihin rajoittuvat pinnat altistuvat myös ulkoilman ajoittain korkealle suhteelliselle kosteudelle, jolloin luontaista homeen kasvua voi esiintyä lähes samoin perustein kuin vesikattorakenteissa. Puupintoihin voi muodostua näkyvää hometta, jonka peittävyyden tulisi kuitenkin jäädä vähäiseksi (enintään 5…10 % tarkastelupinnan alasta).”

”Ulkoilmalla tuulettuva ryömintätila on suoraan yhteydessä ulkoilmaan ja sen kosteuteen. Kosteutta ryömintätilan ilmaan voi tulla myös maaperästä tai pintavetenä rakennuksen ympäristöstä. Homeen kasvun mahdollistavat olosuhteet esiintyvät ryömintätilan pinnoilla ainakin paikallisesti ja ajoittain. Lahon esiintymistä tai laajaa homekasvustoa ei kuitenkaan voida pitää normaalina tilanteena. Näkyvää hometta esiintyy ja se voinee peittää 5…10 % tarkastelupinnasta (tarkastelupinnaksi ei lueta maan pintaa eikä perusmuuria 30 cm korkeuteen maan pinnasta).”

Edellä mainitussa tapauksessa ryömintätilasta (tuuletettu käyttämätön alustatila) ei saa päästä korvausilmaa sisäilmaan. Tutkimuksissa on kuitenkin todettu, että useissa tapauksissa ryömintätilasta on ilmavuotoja sisätiloihin alapohjarakenteessa olevien rakennusvirheiden tai myöhemmin tehtyjen läpivientien kautta. ( Kurnitski J, Kettunen A-V, Matilainen M, Sääksvuori P, Smolander J. Ryömintätilan tuuletus ja kosteuskäyttäytyminen. Teknillinen korkeakoulu, LVI-tekniikan laboratorio, raportti B 59. Espoo 1998)

”Rakenteiden lämmöneristetilat ja niihin rajoittuvat pinnat ovat edellisiin verrattuna vähemmän alttiita ns. luontaiselle homeen kasvulle. Kriittisin kohta on eristetilaa rajoittavat kylmät pinnat kuten tuulensuojan sisäpinta, johon kohdistuu normaalissa suunnitelmien mukaisessa käyttötilanteessa ajoittain kosteusrasituksia. On realistista sallia lievä homekasvujen esiintyminen lämmöneristetilan kylmissä pinnoissa. Näkyvän homeen peittävyys saa olla näissä enintään 2…4 % tarkastelupinnasta. Vaatimus tarkoittaa sitä, että eristetilan kylmien pintojen vähäinen homekasvu perustuu ulkoilman ajoittain korkeaan kosteuteen sekä rakenteisiin hygroskooppisesti sitoutuneen kosteuden uudelleenjakautumiseen ulkolämpötilan aletessa. Vaatimus ei salli sisäilman vesihöyryn tunkeutumista rakenteisiin niin, että homehtuminen on edellä kuvattua oleellisesti laajempaa.”

”Rakenteiden sisäpinnat on luonnollisesti priorisoitava tiukimpaan luokkaan. Sisäpintoihin kohdistuu märkätiloissa ajoittain kosteusrasituksia, jolloin merkittävää on kosteuden vaikutusaika. Voidaan kuitenkin edellyttää, ettei näkyvää hometta saisi lainkaan esiintyä kuivien tilojen rakenteiden sisäpinnoilla. Mikroskooppianalyysissä esille tulevat vähäiset rihmastopartikkelit ja itiöt on kuitenkin realistista hyväksyä yksittäisinä esiintyminä.”

”Rakennuskosteus tai satunnainen kertaluonteinen kastuminen voi aiheuttaa tilanteen, jossa homeen kasvun välttäminen on vaikeaa. Kasvu lakkaa, kun kosteus poistuu, jolloin home taantuu ja jää rakenteeseen. Rakenteen tulee kuivua rakennuskosteudesta ja muusta kertaluontoisesta kastumisesta niin nopeasti, ettei lahoaminen tai vaarallisempien homesienten kasvu pääse alkamaan. Homekasvu ei myöskään saa aiheuttaa esim. hajuhaittaa sisäilmaan.”

Kuopion aluetyöterveyslaitoksen, Leppävirran kunnan ja Espoon kaupungin yhteistyönä tehdyssä tutkimuksessa selvitettiin rakennusosittain eri materiaalien mikrobistoa. Tulosten mukaan mikrobisto on erilaista rakenteen eri osissa ja vaihtelee myös materiaaleittain. Esim. Cladosporium oli yleinen rakenteiden sisällä ulkotilan puoleisissa osissa ja pitoisuudet pienenivät sisätiloihin päin. Todennäköisin Cladosporiumin lähde on ulkona, josta sen itiöt kulkeutuvat rakenteisiin. Aspergillus versicolorin pitoisuudet olivat suurimmat huonetilaan rajoittuvissa materiaaleissa. Stachybotrys oli useammin kartongissa rakenteen sisällä kuin huonetilaan rajoittuvassa kartongissa ja sen pitoisuudet olivat huomattavan suuria verrattuna puuhun tai eristevillaan.

Mikrobikasvustosta aiheutuvaa terveysriskiä arvioitaessa on materiaalin sijainti rakennuksessa huomioitava, koska tämä vaikuttaa hiukkasmaisten epäpuhtauksien sisäilmaan pääsyn todennäköisyyteen. Myös rakenteen tiiviydellä ja rakenteen läpi sisältäpäin tapahtuvalla ilmavirtauksella on merkitystä epäpuhtauksien kulkeutumisessa. Osa mikrobien aineenvaihduntatuotteista on kaasuja, joiden pääsyn estämiseksi sisäilmaan rakenteiden tulisi olla kaasutiiviitä, mitä ne eivät ole.

Lähdekirjallisuus

1. Reiman M. Mikrobit. Julkaisussa Opas kosteusongelmiin. Tampereen teknillinen korkeakoulu, Rakennustekniikan osasto. Tampere 1998.

2. Reiman M, Kujanpää L, Vilkki R, Kujanpää R: Materiaalien mikrobisto rakennusosittain. Sisäilmastoseminaari 2002. Espoo 2002.

3. Viitanen H. Homeen kasvun malli ja homekriteeristö rakennusten kosteusongelmien tarkasteluun. Sisäilmastoseminaari 2000. Espoo 2000.

© Helsingin, Espoon ja Vantaan Terveelliset tilat, Sisäilmayhdistys ry. (2008)