Чистый воздух в помещении может сделать нас здоровее и умнее

Джозеф Аллен

Воздухозаборники Бостонского центра Prudential Center нависают над Джозефом Алленом, который подчеркивает необходимость втягивания большего количества наружного воздуха в здания.

Джозеф Аллен возглавляет крупный исследовательский проект в области общественного здравоохранения в Гарвардском университете, исследующий, как качество воздуха в помещениях влияет на здоровье человека и умственную работоспособность. Он консультируется с компаниями по вентиляции и фильтрации воздуха, и во время пандемии стал видным представителем общественного здравоохранения, написав десятки статей, критикующих рекомендации органов здравоохранения на ранней стадии и опровергающих неправильные представления о том, как распространяется вирус.

Сын детектива из нью-йоркского отдела по расследованию убийств, который основал собственное следственное агентство, Аллен помогал вести семейный бизнес в подростковом возрасте и в 20 лет занимался слежкой, работой под прикрытием, компьютерной экспертизой и отслеживал людей, которые покинули город, чтобы избежать алиментов.

“Мне нравилась эта работа, и я думал, что она трудная”, – вспоминает Аллен. Но часть его всегда хотела быть ученым. Он специализировался на науках об окружающей среде в Бостонском колледже, и когда ему было чуть больше 20 лет, он решил поступать в аспирантуру.

Высокий, атлетически сложенный мужчина с лысой головой и стильной щетиной, Аллен руководит сегодня программой “Здоровые здания” в Гарвардской школе общественного здравоохранения имени Т.Х. Чана, где он изучает воздействие токсичных газов от мебели, ковров и красок, затхлый воздух и высокий уровень углекислого газа. Многолетние исследования Аллена и его коллег показали, что плохая циркуляция воздуха в зданиях ухудшает нашу способность мыслить ясно и творчески. Учитывая, что мы проводим более 90% своей жизни в помещении, эти результаты имеют значение и для личного благополучия и для бизнеса, заботящегося о своей прибыли.

“Джо всегда обладал уникальным пониманием этого диапазона областей — от того, как работают здания, до оценки воздействия на окружающую среду и увязки с результатами для здоровья”, – говорит Брент Стивенс, заведующий кафедрой гражданского, архитектурного и экологического проектирования в Технологическом институте Иллинойса. В этом мире не так много людей, которые работали бы со всем этим спектром.

Когда началась пандемия ковида, ранее классифицированная область качества воздуха в помещениях внезапно стала серьезной проблемой. Как и многие его коллеги, Аллен вступил в борьбу, консультируя школьные системы, полицейские управления, развлекательные компании, Бостонский симфонический оркестр и многие другие организации о том, как сделать воздух в помещениях более здоровым во время и после пандемии.

“Это действительно изменило разговор”, – сказал Мэтт Мюррей, вице-президент по аренде в Boston Properties, крупнейшем публичном девелопере в США и одном из консалтинговых клиентов Аллена. До пандемии компании пришлось бы объяснять скучающим руководителям, почему они должны обращать внимание на воздух в помещениях. Теперь все руководители спрашивают: Какие фильтры вы используете? Как вы обрабатываете воздух, поступающий в рабочее пространство? И мы готовы к таким разговорам.

В своей докторской диссертации в Школе общественного здравоохранения Бостонского университета Аллен исследовал токсичные огнестойкие химические вещества, выделяемые в воздух мебелью, и обнаружил, что они почти повсеместно распространены. Позже эти химические вещества были запрещены. После окончания университета он устроился на работу в консалтинговую фирму, где исследовал такие проблемы, как токсичные выбросы от гипсокартона и вспышки болезни легионеров, которые вызываются бактериями, которые размножаются в водопроводе и распадаются при проветривании. Эти исследования познакомили его с синдромом больного здания, проблемой, впервые выявленной в 1970-х годах, при которой люди испытывают усталость, зуд в глазах, головные боли и другие симптомы. Неясно, что именно вызывает эти недуги, но вероятной причиной является контакт с загрязненным воздухом. Аллен убежден, что здание, в котором вы работаете, может оказать большее влияние на ваше здоровье, чем ваш врач.

В 2014 году Аллен устроился на работу в Гарвард, где вскоре обратил внимание на то, как внутренняя среда может влиять на когнитивные способности людей. Многие из нас изо всех сил пытались сосредоточиться во время долгого совещания персонала в душном конференц-зале. Исследования Аллена и других показывают, что усталость может быть вызвана не только скукой, но и насыщенным углекислым газом (CO2) воздухом конференц-зала.

После энергетических потрясений 1970-х годов здания в Соединенных Штатах стали максимально герметичными и энергоэффективными. В результате образуется скопление токсичных летучих органических соединений и выделяемого CO2. Стандарты зеленого строительства, введенные в конце 1990-х годов, были направлены на сокращение токсичных материалов и создание более здоровых, экологически чистых зданий, но они не ставили во главу угла качество воздуха в помещениях и в конечном итоге мало что сделали для его улучшения.

В течение ряда лет экспериментов Аллен и его команда исследовали последствия. В первом исследовании, опубликованном в 2015 году, 24 добровольца из числа белых воротничков провели шесть рабочих дней в экологически чистом офисе Лаборатории общего качества окружающей среды Университета Сиракуз. В разные дни экспериментаторы варьировали скорость вентиляции и уровни CO2 и летучих органических соединений. Каждый день добровольцев проверяли на способность аналитически мыслить и реагировать на кризисные ситуации. (Один тест, например, поставил добровольца в качестве мэра небольшого городка, пытающегося отреагировать на чрезвычайную ситуацию.) Все тесты проводились в слепую: ни добровольцы, ни исследовательский персонал не знали условий окружающей среды в тот день.

Результаты были впечатляющими. Когда добровольцы работали в хорошо проветриваемых условиях (что снижало уровень CO2), они набрали на 61% больше баллов, чем когда они работали в типичном офисном здании. Когда они работали в самых чистых условиях, с еще более низким уровнем углекислого газа и более высокой скоростью вентиляции, их рейтинги выросли на 101%.

Чтобы выяснить, были ли результаты реалистичными, Аллен и его команда набрали 109 добровольцев из 10 офисных зданий по всей территории Соединенных Штатов. Шесть из них были отремонтированы, чтобы лучше регулировать температуру и влажность, улучшить вентиляцию и сократить использование токсичных материалов. Четыре – нет. Команда Аллена дала каждому офисному работнику браслет для записи частоты сердечных сокращений, температуры кожи, режима сна и других физиологических признаков самочувствия. Работники также каждый день заполняли анкету о том, насколько комфортно они себя чувствовали и испытывали ли они такие симптомы, как сонливость или головные боли. В конце недели они сдали когнитивные тесты. Работники в зданиях с хорошей вентиляцией и меньшим загрязнением помещений набрали на 26,4% больше баллов, чем работники в необорудованных системой очистки зданиях.

Что-то есть в воздухе

Многие источники загрязнения воздуха в помещениях могут повлиять на здоровье и умственную работоспособность человека. К ним относятся частицы и газы, выделяемые мебелью и строительными материалами, а также углекислый газ, выдыхаемый находящимися в здании людьми. Выбор лучших материалов и улучшение вентиляции, фильтрации и обработки воздуха могут помочь сделать здания более здоровыми.

1 Свежий воздух. Наружный воздух часто является лучшим способом обеспечения качества воздуха в помещении. Рекомендуемая скорость обмена от четырех до шести изменений в помещении в час может быть достигнута путем открытия окон или включения системы вентиляции.

2 Загрязнители наружного воздуха. В районах с высоким уровнем загрязнения воздуха эксперты рекомендуют высококачественную систему фильтрации и очистки воздуха

3 Рециркуляция. Обычные системы принудительного воздушного отопления и охлаждения рециркулируют один и тот же воздух. Улучшенные фильтры и подача наружного воздуха в систему вентиляции или открытие окон помогают улучшить качество воздуха

Этот ученый говорит, что чистка воздуха в помещении может сделать нас здоровее и умнее

4 Отвод летучих органических соединений. Ковры, обивка, краски и чистящие материалы могут выделять летучие органические соединения (ЛОС), которые могут вызвать раздражение и проблемы со здоровьем. Выбор лучших материалов – лучший подход.

5 Выдыхаемый углекислый газ. Накопление CO2 из-за плохой вентиляции может вызвать сонливость и ухудшить когнитивные способности. Наружный воздух и хорошо настроенная система вентиляции могут решить эту проблему.

6 Решение вопроса. Обычные действия, такие как хождение по коврам и “плюхание” на стулья, могут повысить уровень пыли, которая может переносить загрязняющие вещества. Улучшенная фильтрация воздуха и очистка поверхностей с помощью пылесосов со встроенными фильтрами могут помочь.

Этот ученый говорит, что чистка воздуха в помещении может сделать нас здоровее и умнее

Это действительно важная и захватывающая работа, – говорит Эллиот Галл, специалист по аэронавтике из Портлендского государственного университета. Это отличный пример междисциплинарной работы, которая исследует сложность внутреннего воздуха и то, как он влияет на нас.

Со временем Аллен стал рассматривать бизнесменов как естественных союзников, которые могут повлиять на здоровье окружающих быстрее, чем правительственные чиновники. Он объединился с Джоном Макомбером, профессором Гарвардской школы бизнеса и бывшим генеральным директором одной из крупнейших строительных компаний Новой Англии. Макомбер был впечатлен исследованием Аллена, показывающим, что небольшая жертва в области энергоэффективности за счет улучшения вентиляции может увеличить прибыль компании на целых 10% за счет сокращения прогулов и повышения производительности. “Я понял, что мы опоздали на лодку”, – говорит Макомбер. Мы гонимся за электричеством, когда проблемы с производительностью исчисляются тысячами.

Аллен и Макомбер консультировались с компаниями и выступали на корпоративных конференциях, выступая за улучшение вентиляции и фильтрации, а также за контроль освещения, температуры и влажности в зданиях.

Группа Аллена продолжала изучать, как окружающая среда в помещении влияет на наше психическое здоровье. Они обнаружили, что пилоты авиакомпаний, подвергшиеся воздействию углекислого газа в своих кабинах, хуже справлялись с тестами на реагирование на чрезвычайные ситуации, предписанными Федеральным управлением гражданской авиации, чем когда они дышали чистым воздухом. Они показали, что во время жары студенты, жившие в общежитиях без кондиционера, имели более медленное время реакции и более плохие навыки решения проблем, чем те, у кого был кондиционер. Они показали, что использование растений и дикой природы на рабочем месте может снизить частоту сердечных сокращений, кровяное давление и другие физиологические показатели стресса у офисных работников.

В 2019 году команда Аллена приступила к амбициозному международному проекту по изучению долгосрочных последствий качества воздуха в помещениях путем отслеживания физического и когнитивного здоровья более 300 офисных работников в 43 зданиях в шести странах в течение 1 года. Они послали каждому работнику браслет для мониторинга их физиологии и небольшой датчик для непрерывного измерения уровня мелких частиц и CO2 на рабочем месте. В заданное время и при определенных уровнях CO2 и твердых частиц программа проверила подключение смартфона каждого работника с помощью теста, чтобы проверить время реакции и когнитивные способности. Исследования показали, что в офисах по всему миру плохая вентиляция, CO2 и твердые частицы (которые содержат ЛОС) способствуют значительному снижению когнитивных функций.

Когда в январе 2020 года появились сообщения о новом вирусе, Аллен понял, что его многолетние исследования качества воздуха в помещениях и передачи болезней приобрели новое значение. “Несмотря на то, что вирус был новым, во всем этом есть элементы, которые кажутся довольно знакомыми”, – говорит он. Не имеет значения, является ли это радиологической, биологической или химической опасностью. Мы знаем, как оценивать риски и применять соответствующие меры контроля.

В начале пандемии эксперты Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и Центров США по контролю и профилактике заболеваний (CDC) ухватились за идею о том, что вирус распространяется большими каплями выдыхаемого воздуха. Но ученые знали, что вирусы, переносимые воздушно-капельным путем, с большей вероятностью переносятся на более мелких частицах, которые выдыхаются, когда люди дышат, чихают, кашляют или разговаривают. Эти частицы размером менее 5 микрон могут перемещаться по помещению и оставаться в воздухе в течение нескольких часов.

Эксперты по аэрозолям, такие как Лидия Моравска из Технологического университета Квинсленда в Австралии, Гарденс-Пойнт, Дональд Милтон из Университета Мэриленда, Колледж-Парк и Линси Марр из Политехнического института Вирджинии и Университета Вирджинии, утверждали, что акцент на более крупных каплях привел к ошибочным рекомендациям по стирке пакетов с отбеливателем на расстоянии 2 метров друг от друга – даже на открытом воздухе и другим формам того, что некоторые исследователи назвали “театром гигиены”. Они призвали к политике, в которой особое внимание уделяется ношению масок в помещении и менее строгим правилам для людей на открытом воздухе, где вирус может быстро распространяться.

Аллен присоединился к этой борьбе, сотрудничая с экспертами по аэрозолям и исследователями общественного здравоохранения над научными статьями и доводя их дело до общественности. “Он действительно хороший коммуникатор”, – говорит Марр, который считает, что Аллен помог своей работе привлечь внимание, которого она заслуживает.

“Одно из наших самых больших разочарований за прошедший год заключается в том, что мы знали достаточно, чтобы действовать раньше”, – говорит Аллен. Даже к концу января 2020 года мы знали, что аэрозоли в воздухе не только вероятны, но и реальны. Не было смысла ждать доказательств. Это была пандемия, момент вовлечения, так почему бы нам немедленно не применить все стратегии, которые могли бы помочь? Эти стратегии, Аллен знал из своих исследований, включали подачу большего количества наружного воздуха в хронически плохо проветриваемые здания и использование более эффективных фильтров в вентиляционных установках.

Одно из наших самых больших разочарований за прошедший год заключается в том, что мы знали достаточно, чтобы действовать с самого начала.  Джозеф Аллен, Гарвардский университет

Он начал просыпаться в 4 утра, чтобы написать свое мнение. Его первые сообщения, в “Файнэншл таймс” и “Нью-Йорк таймс”, утверждали, что здания, если их правильно проветривать, могут стать грозным оружием в борьбе с вирусом. Он и его команда измерили воздушный поток в школьных зданиях в различных условиях, и Аллен объяснил, что школы можно легко обезопасить, открыв окна и купив высокоэффективные очистители воздуха от твердых частиц, доступные в местных магазинах для дома.

В июле 2020 года Моравска и Милтон написали открытое письмо ВОЗ – полный призыв признать важность переноса аэрозолей. Аллен был в числе 237 других ученых из 32 стран, которые подписали письмо, призывающее уделять больше внимания качеству воздуха в помещениях. Но ВОЗ продолжала преуменьшать важность передачи аэрозолей. “Я думаю, что отчасти это нежелание было вызвано тем фактом, что если бы органы здравоохранения сказали, что болезнь передается воздушно-капельным путем, нам пришлось бы предоставлять маски N95 каждому медицинскому работнику и иметь помещения с отрицательным давлением в каждой больнице, что было невозможно”, – говорит Марр.

Позже в том же месяце Аллен и его коллега из Гарварда Парэм Азими опубликовали исследование в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, в котором использовали компьютерное моделирование для реконструкции распространения вспышки заболевания на круизном лайнере Diamond Princess. Составив карту системы вентиляции корабля и местоположения людей, пострадавших от болезни, они показали, что только аэрозоли, а не более крупные капли, могут перемещаться по каналам на необходимые расстояния. Аналогичные результаты были получены в результате исследований Марра, Моравской и других.

Наконец, в начале мая, после серии убедительных статей в крупных журналах, ВОЗ и CDC признали, что вирус передается в основном мелкодисперсными аэрозолями. Даже тогда агентства не делали серьезных объявлений, они просто изменили формулировки на своих веб-сайтах. С тех пор CDC пошел еще дальше, выпустив руководство по открытию школ, в котором подчеркивается важность хорошей вентиляции в дополнение к вакцинации.

Тем временем Аллен и его коллеги из Гарвардской программы “Здоровые здания” создали веб-сайт с подробными рекомендациями по поддержанию надлежащей вентиляции в школах, домах и на предприятиях. Сайт призывает управляющих зданиями вводить как можно больше наружного воздуха – скорость обмена воздуха в помещении составляет от четырех до шести раз в час, что более чем вдвое превышает скорость в типичном офисном или школьном здании. В зданиях с рециркуляцией воздуха внутри помещений менеджерам следует перейти на больничные фильтры MERV 13, которые удаляют до 90% частиц размером 2,5 микрона или менее, вместо обычных фильтров MERV 8, которые могут удалять всего 20%.

Новый акцент на качестве воздуха в помещениях может помочь ускорить окончание нынешней пандемии и, возможно, даже помочь предотвратить следующую. Это также может привести к более широким изменениям. Деловые люди признают ценность улучшения качества воздуха в помещениях для создания лучших условий труда и повышения ценности своей собственности. То, что мы видим с некоторыми частями рынка – в частности, с более высокими ценами, инвестиционными фондами недвижимости, владельцами нескольких офисных зданий или квартир, – это то, что они действительно серьезно задумываются о конкуренции на рынке после пандемии, – говорит Макомбер. И один из способов эффективно конкурировать – строить более здоровые здания.

Аллен предсказывает, что появление дешевых персональных мониторов качества воздуха усилит эту конкуренцию и повысит осведомленность людей об окружающей среде в помещениях. Раньше единственным способом оценки качества воздуха в помещениях было нанять дорогого консультанта. Теперь, когда мониторы доступны в Интернете менее чем за пару сотен долларов, любой офисный работник или гость отеля может быстро отслеживать CO2 некоторые устройства даже обнаруживают летучие органические соединения.

“Я думаю, что произойдет фундаментальное изменение того, как мы думаем о внутренних пространствах”, – говорит Аллен.

Дуглас СтаррДуглас Старр

Дуглас Старр – журналист из Бостона

Читайте также: