Sewer Gas Intrusion from Noncompliant Plumbing: A Scenario-Based Quantitative Risk Assessment of Two Renovated Hotels in China

人が居住するあらゆる建物は、内部の空気を安全に保つための、隠れた静かな防御システムに依存しています。それはハイテクなフィルターや複雑な機械ではなく、床下や壁の背後にある配管の中に存在する、単純で受動的な障壁です。すべての洗面台、シャワー、トイレには、少量の水を保持するように設計された湾曲した部分のパイプがあります。この水がシール（封止）として機能し、液体の栓となることで、階下の下水道ネットワークからのガスの通過を遮断し、居住空間の上部へと漂い上がるのを防いでいます。この水によるシールと並んで、トイレと排水管の接続部は、隙間が生じないようガスケットによって完璧に密閉されていなければなりません。これら二つの防御策が機能するとき、内部の空気は清潔に保たれます。しかし、これらが失敗すると、硫化水素と呼ばれる毒性物質を含む混合ガスを含む下水の空気が、人々が生活し働く部屋の中に直接入り込む可能性があります。

これらの防御策がどの程度の頻度で失敗し、失敗したときに何が起こるのかという問題は、長らく公衆衛生上の懸念事項となってきましたが、臭いが耐え難くなるまで、それはしばしば目に見えないまま放置されています。硫化水素は、低レベルであっても長時間曝露されると、頭痛、呼吸器への刺激、その他の健康問題を引き起こす可能性のあるガスです。科学者たちは、これらのガスがどのように地面を移動し地下室に入り込むかを研究してきましたが、欠陥のある配管を通じてホテルやアパートにどのように侵入するかについては、あまり注意が払われてきませんでした。中国で行われた最近の調査は、理論や臭いを超え、安全基準を満たさない配管がもたらす真のリスクを理解するために、硬いデータを用いることを試みました。最近全面的な改修を行った二つのホテルを調査することで、研究者たちはガスの経路を辿り、正確にどれだけの量が部屋に流入しているかを測定し、そこで日々過ごすスタッフへの潜在的な危険を算出することができました。

研究は、中国の洛陽と北京にある特定の二つのホテルに焦点を当てました。どちらのホテルも2023年に配管システムが完全に刷新されました。研究者たちは、このような大規模な改修によって既存の問題は解決されると予想していましたが、調査の結果、異なる実態が明らかになりました。あるホテルの客室では、トイレと排水管の間のシールが完全に欠落していました。別の部屋では、トイレが設置位置から大きく外れていたため、ゴム製ガスケットが密閉できず、ガスが漏れ出す隙間が生じていました。二つ目のホテルでは、問題はさらに根本的でした。シャワーと床排水口には、空気は一方向に流すが下水ガスの遮断に不可必須な水によるシールを欠いたメカニカルバルブ（機械式弁）が取り付けられていました。あるケースでは、バルブが開放状態で固着していました。これらの発見は、たとえ新品の配管システムであっても、設置が正しい技術的規則に従っていない場合や、誤った部品が使用された場合には、居住者を保護できない可能性があることを裏付けました。

これらの失敗がどのような危険をもたらすかを理解するために、チームは空気中の硫化水素濃度を測定しました。彼らは、人間の鼻では感知できない極めて低い濃度でも検出できる高感度の電子センサーを使用しました。ホテルの廊下やバスルームにおいて、センサーは0.0044から0.0159ミリグラム毎立方メートルの範囲の一定したガスレベルを検知しました。トイレを洗浄すると、濃度は一時的に急上昇し、45秒以内に0.0266ミリグラム毎立方メートルに達しました。これらの数値は小さく見えるかもしれませんが、長期曝露に関する安全指針と比較すると、無視できない数値です。研究者たちは、このガスが単なる一時的な臭いではなく、空気に蓄積し、その空間で過ごす人々に対して継続的な低レベルの曝露を作り出していることを発見しました。

次に、チームはコンピュータモデルを使用して、これらの環境で毎日長時間働くホテルスタッフへのリスクを推定しました。測定されたガスレベルと、人間が吸う空気量および建物内に滞在する頻度に関する標準的な仮定を組み合わせることで、彼らは「ハザード比（危険指数）」を算出しました。これは、曝露が安全限界に対してどの程度であるかを示す数値です。典型的なスタッフを想定した中央シナリオにおいて、算出されたリスクは約1.2でした。リスク評価において、1を超える数値は、継続的かつ長期的な接触に対して安全とされるレベルを超えていることを示唆します。状況が部屋ごと、あるいは日ごとに異なることを考慮し、研究者たちは20万通りの異なるシナリオを用いた大規模なシミュレーションを実施しました。このシミュレーションにより、平均的なリスクはより低いものの、実際のリスクがより高くなる可能性が約4分の1存在し、その上限の推定値は2.2に達することが示されました。これは、妥当な状況の相当部分において、スタッフが推奨される制限の2倍以上の危険な空気を吸い込んでいる可能性があることを意味します。

日常的な継続的曝露と、トイレを洗浄した際に発生する一時的なスパイク（急上昇）を区別することは重要です。洗浄後の短時間のガスの放出は、不快ではあるものの、即座に危害を与えたり急性疾患を引き起こしたりするレベルには達していませんでした。本研究が特定した真の懸念は、数時間、数日間にわたって蓄積していく、空気中における慢性的な、かつ一定したガスの存在です。この区別は極めて重要です。なぜなら、それは焦点の対象を、突発的な緊急事態から、見過ごされやすい緩やかで進行的な健康リスクへと転換させるからです。また、本研究は、問題が設計基準そのものにあるのではなく、中国における基準の運用方法にあることも明らかにしました。建物が居住可能になる前に厳格な検査を受けなければならない他の地域とは異なり、この文脈における中国のシステムでは、水によるシールが実際に設置され、機能していることを確認するための最終チェックが義務付けられていませんでした。

今回の知見は、設置が検証されない限り、建物を単に改修するだけでは安全を保証するには不十分であることを示唆しています。これら二つのホテルで見つかった欠陥は、古い配管や摩耗によるものではなく、新しいシステムが導入された直後に存在していました。これは、作業の最終ステップである「確認」のプロセスに欠落があることを示しています。研究者たちは、設置後の義務的な検査、具体的には水トラップ（封水）が存在することや、トイレの接続が密閉されていることを確認する検査を行うことが、この空白を埋めることになると提案しています。また、垂直型のトイレの取り付けに関する具体的な基準を要求するよう規則を更新することや、居住用の建物において水によるシールの代用としてメカニカルバルブを使用することを禁止することも推奨しています。これらの措置を講じることで、下水ガスの目に見えない脅威を制御下に置き、建物内の空気が設計意図通りに安全であり続けることを確実にできるのです。