学校の除電装置は新型コロナウイルスと戦うにはあまり役に立たないかもしれない

グレゴリー・バーバー

昨年の秋、サウスダコタ州スーフォールズの学区運営サービスディレクターであるジェフ・クライター氏は、教室内の空気を浄化するための提案が殺到していることに気づきました。 UV ライト、空気交換器、さまざまなフィルターなど、さまざまなアイデアがありましたが、特に有望に思えたのがバイポーラ イオナイザーです。 このシステムには、空気ダクト内に配置された一連の帯電チューブが含まれており、これにより建物内に荷電粒子またはイオンがあふれます。 AtmosAir 社のマーケティング資料では、高山の村に見られるイオンが豊富な空気をエミュレートすることで汚染物質やウイルスを除去すると約束していました。 学区は地元業者に200万ドルを支払い、33の校舎にシステムを設置した。 「最終的にはウイルスを撲滅してより健康的な環境を作りたかったが、それはコロナだけではなく長期的なものであったかった」とクライター氏は言う。

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これらのイオン発生管の背後にある科学は、高校の教科書に載っているようなエレガントな例のようです。 イオンは、化学者が「凝集」と呼ぶものを誘発することを目的としています。 血球が傷を凝固させるように、逆の電荷をもつ粒子が集まって輝き、花粉やカビなど、肺に入れてほしくない厄介なものを捕らえます。 最終的に、それらの塊は重力に支配されるほど大きくなり、無害に地面に落下します。 ウイルスにはもう 1 つの利点があります。イオンが細胞に侵入するために使用される表面タンパク質を固めて、侵入者としての効果を弱めます。 その結果、そしてパンデミック中に学校への同社の売り込みで行われたバナーの主張は、30分以内にコロナウイルスを99.92パーセント減少させるというものだ。

大気質の専門家によると、問題は、そのような主張を裏付ける独立した証拠がほとんどないことです。 空気清浄機は主に自主規制されており、メーカーが製品をテストする方法についての基準はほとんどなく、査読済みの研究はほとんどありません。 科学は原理的には機能するかもしれないし、管理された実験室でのテストでは機能するかもしれないが、イオン化が教室の空気をどれだけきれいにするかは別の話だ。 新型コロナウイルス感染症に関する主張は特に疑わしい。 アトモスエアを含むほとんどの空気清浄機メーカーは、イオン化によって表面にあるウイルスがどのように除去されるかを実証する管理されたテストに依存していますが、それはイオンが空気をどれだけきれいにするかにはほとんど関係がありません。

不満を抱いている大気質科学者らは、業界は学校換気のより簡単で実証済みの改善に充てられるべき資金を狙っていると主張している。 「これらの装置はどれも機能することが証明されていません」と、イオン化技術を研究しているコロラド州立大学の大気化学者デルフィン・ファーマー氏は言う。 「化学を理解している人なら誰でも、それらの使用には細心の注意を払うべきだと言うでしょう。」

さらに大きな懸念は、空気清浄機が害を及ぼす可能性である、と彼女は付け加えた。 特にイオナイザーには、オゾン、ホルムアルデヒド、その他の揮発性化合物など、肺に損傷を与える可能性のある副産物が生成されてきた歴史があります。 ニューヨーク州保健局によるアトモスエアのイオナイザーのテストでは、それが稼働していた教室内のオゾン濃度が上昇していることが判明した。 同社はこれらの調査結果に異議を唱え、同社の技術はオゾンフリーであるという業界の認定を指摘している。

しかし、空気清浄は現在学校で流行しており、学校は安全に再開するための連邦資金が豊富にあり、さらに多くの資金を受け取る用意ができている。 数十の地区がケアズ法の資金を利用してイオナイザーやその他の化学的空気浄化処理を購入しています。 テキサス州オースティンの大気質コンサルタント、マルワ・ザータリ氏は、ざっと調べた結果、総額約6,000万ドルの購入リストをまとめた。 最近議会によって承認されたアメリカ救済計画には、追加の1,220億ドルの学校援助が含まれており、空気清浄機メーカーや販売業者の間で楽観的な見方が広がっている。 「室内空気の質の重要性に突然目覚めた後、すべての資金が実証されていない技術に注ぎ込まれているのはとても残念な気分です」とザータリ氏は言う。

「これらの装置はどれも動作することが証明されていません。」

室内の空気の質を改善する最善の方法は空間によって異なりますが、ほとんどの専門家は、窓を開けたり、米国暖房冷凍空調協会などの組織が開発した試験基準を満たす物理フィルターを設置したりするなど、比較的単純な解決策を指摘しています。エンジニア、または ASHRAE。 MERV や HEPA などのこれらの規格の頭字語は少し混乱を招きますが、これらはどのような種類の粒子をどの程度の速度でフィルタリングできるかを反映しています。 米国疾病管理予防センターは、SARS-CoV-2が潜んでいる可能性のあるサイズのエアロゾルを除去するのに効果的であるとしているMERV-13フィルターの価格は約25ドルである。 学校では、多孔性の低いフィルターに十分な空気を送り込むことができない場合、数十のフィルターと、場合によっては換気システムのアップグレードが必要になる場合があります。

イオナイザーのメーカーは、その技術が実証されていないと異議を唱えています。 アトモスエアー社の社名であるクリーン・エア・グループの最高技術責任者であるトニー・アベイト氏は、従来の濾過方法では、フィルターを通して空気を効果的に循環させる換気システムが必要だが、一部の空間にはそれが備わっていないと述べた。 対照的に、建物全体に分散されたイオンは、くしゃみや咳の原因となるウイルスなどの汚染物質に対処します。 理想的には、学校は複合的なアプローチを採用すべきだと彼は言います。 「これは保護層です。他の層を置き換えるものではありません。フィルターを使用して建物を換気し、マスクと手洗いで発生源を制御することが重要です」と彼は言います。 同氏は、委託されたラボ研究や、空気の質の改善を実感した顧客からのケーススタディを指摘しています。

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昨秋から生徒たちが直接学習しているスーフォールズの学校のクライター氏は、当局者らはこれまでのところ空気の質に満足していると語る。 冬によく発生するカビの問題が今年は発生していないことが分かりました。 しかし同氏は、その改善が学校中に漂うイオンによるものなのか、それとも別個に購入され、ほぼ同時に設置された改良されたエアフィルターの結果によるものなのかを判断するのは難しいことを認めた。

空気清浄機は規制の隙間をすり抜けます。 これらは医療機器ではないため、食品医薬品局はそれらを審査しません。 環境保護庁は、特定の有害な副産物を超える室内空気の質を規制していません。 CDCは空気清浄機を「新興技術」と呼び、購入者にメーカーの主張を「下調べ」するよう勧めている。 ASHRAEも同様の曖昧な見解を示し、この技術に関する「説得力のある、科学的に厳密な、査読済みの研究」が不足していることを指摘している。言い換えれば、購入者は注意が必要だということだ。資金を使って安全に再開します。

ローレン・グッド

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こうしたダイナミクスはエアクリーナーに特有のものではありません。 非接触検温スクリーニング装置など、新型コロナウイルス感染症後に人気のある他の学校アップグレードも、マーケティングと規制の観点から同様のグレーゾーンに分類されます。 研究チームは先月、多くのメーカーが「通常の」温度測定値のみを表示するようにプログラムしていたと報告した。 学校関係者や業者らは『WIRED』に対し、体温計の利点は主に心理的なものであると語った。

空気清浄機にとって、問題の歴史は新型コロナウイルス感染症以前から存在する。 これらはエネルギー効率を犠牲にすることなく室内の空気の質を改善する方法として伝統的に販売されており、環境に優しい建築設計者のお気に入りとなっています。 加熱または冷却する必要がある外気を導入する代わりに、イオンが内部を循環しながら建物をよりしっかりと密閉することができます。 2000 年代初頭のカタログ文化の定番である Sharper Image の Ionic Breeze のような製品は、業界に高級な輝きを与えるのに役立ちました。 Consumer Reports が Ionic Breeze をテストした際に発見したように、問題は、イオン化が汚染物質の除去にあまり役に立たず、大量のオゾンを生成することでした。 (その後、このデバイスをめぐる訴訟が発生し、Sharper Image は破産保護の対象となりました。)

標準的なテスト方法がなければ、専門家以外が特定のデバイスに関する主張を評価するのは困難になる可能性があります。 有効性は、汚染物質の侵入方法、空間のサイズと換気、イオナイザーの運転強度など、テストのさまざまな側面に依存します。 もう一つの困難は、他の要因の中で空気を浄化したことがどれほどの評価に値するかということだ。 メーカーは、イオナイザーが一定期間にわたって特定の汚染物質を 99.9% 除去すると主張するかもしれませんが、それは本当にイオン化だったのでしょうか、それとも基本的な濾過と自然減衰の組み合わせだったのでしょうか? そして、汚染物質は空気中から、あるいは表面から除去されたのでしょうか? 「学校が決定を下そうとしているとき、私は学校を責めません。報告書は非常に複雑で、だまされやすいからです」とザータリ氏は言う。

「現在実証済みのテクノロジーを使用するのは非常に安価です。誤った情報が非常に多いのです。」

部屋の空気が MERV-13 フィルターを 1 回通過するだけで、非常に細かいエアロゾルの少なくとも 85 パーセントが除去されると、ASHRAE の流行対策特別委員会のメンバーで空気質エンジニアのキャスリーン・オーウェン氏は説明します。 99.9% よりもはるかに悪いように聞こえます。 ただし、換気の良い空間では、空気が数分以内にフィルターを数回通過することがあります。 「実際に効果があるとは言えないものを学校が購入するのを見るのは心が痛みます」とオーウェンは言う。 「私は本当に、もっと多くのデータを見てみたいと思っています。」

最近、コロラド州立大学の研究者であるファーマー氏は、イリノイ工科大学およびポートランド州立大学の同僚とともに、1 台のイオナイザーを珍しい独立したテストに実施しました。 アレンタウンのモーニングコール紙によると、彼らは「針先双極イオン化」装置を評価した。この装置は特に学校で人気があり、その設置に合わせて130万ドルを費やしたペンシルベニア州リーハイバレーの4つの学区も含まれる。 （地元のセールスマンの売り込みでも、山頂の空気が強調されていました。）制御された設定と現実世界の空間を反映することを目的としたテストの両方で、研究者らは、この装置が発生するオゾンの量はごくわずかであり、これは良いことであることを発見しました。 しかし、イオン化は空気中に浮遊する粒子にはほとんど影響を及ぼさず、マイナス面があることが判明しました。それは、慢性的な曝露により肺や神経の損傷を引き起こす可能性のある刺激物であるアセトンやトルエンを含む他の揮発性化合物を生成するということです。 科学は洗練されているかもしれないが、現実世界の空間では、イオンと凝固に大きな違いをもたらすのに十分な電荷と十分な空気の流れがありません、とファーマー氏は言います。

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この装置を製造するグローバル・プラズマ・ソリューションズ社は、標準的な操作手順が反映されておらず、より多くの再現が必要であるとして、テストの結果に異議を唱えている。 同社の広報担当者は『WIRED』に対し、同社が委託した研究で、この技術が実験室環境の表面やエアロゾルでSARS-CoV-2を無力化することを示す研究と、大学やホワイトハウスを含む顧客からの事例研究を行うよう指示した。

ファーマー氏は、彼女のチームが 1 台のデバイスで 1 セットの実験のみを実行したことを認めています。 「私は特定のメーカーを追求するために科学の道に入ったわけではありません」と彼女は言います。 彼女は政府の規制、あるいは少なくとも製造業者が製品を厳格にテストし、顧客にデータを提示するためのより明確な基準を支持している。 それがASHRAEのような団体の役割です。 パンデミックにより基準策定の緊急性が高まっており、メンバーらが取り組んでいるが、そのプロセスには何年もかかる可能性があるとオーウェン氏は言う。

それまでの間、ザータリさんは学校管理者やアドバイスを求める保護者に向けて、「基本をしっかり守りなさい」というシンプルなメッセージを伝えている。 「現在実証済みのテクノロジーを使用するのは非常に安価です」と彼女は言います。 「誤った情報が多すぎます。」