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

Elk gebouw waar mensen verblijven, vertrouwt op een verborgen, stil verdedigingssysteem om de lucht binnen veilig te houden. Het is geen hoogtechnologisch filter of een complexe machine, maar een eenvoudige, passieve barrière die te vinden is in de loodgieterswerken onder de vloer en achter de muren. In elke wastafel, douche en elk toilet bevindt zich een gebogen sectie van een pijp die ontworft is om een kleine hoeveelheid water vast te houden. Dit water fungeert als een zegel, een vloeibare stop die de doorgang van gassen uit het rioolnetwerk eronder blokkeert, waardoor deze niet naar de bovenliggende leefruimtes kunnen drijven. Naast deze waterzegel moet de verbinding waar een toilet aan de afvoerbuis is bevestigd, perfect nauwsluitend zijn, afgedicht met een pakking om ervoor te zorgen dat er geen openingen bestaan. Wanneer deze twee verdedigingsmechanismen goed functioneren, blijft de lucht binnen schoon. Wanneer zij falen, kan de rioolatmosfeer, die een mengsel van gassen bevat waaronder een giftige stof genaamd waterstofsulfide, direct de kamers binnendringen waar mensen leven en werken.

De vraag hoe vaak deze verdedigingen falen, en wat er gebeurt wanneer dat gebeurt, is al lang een punt van zorg voor de volksgezondheid, maar het blijft vaak onzichtbaar totdat een geur ondraaglijk wordt. Waterstofsulfide is een gas dat hoofdpijn, irritatie van de luchtwegen en andere gezondheidsproblemen kan veroorzaken, zelfs bij lage concentraties, als mensen er gedurende lange tijd aan worden blootgesteld. Terwijl wetenschappers hebben bestudeerd hoe deze gassen door de grond bewegen en kelders binnendringen, is er minder aandacht besteed aan hoe ze via defecte loodgieterswerken hotels en appartementen binnenkomen. Een recente studie in China probeerde verder te gaan dan alleen theorie en geur, door over te stappen op harde gegevens om het werkelijke risico te begrijpen dat gepaard gaat met loodgieterswerk dat niet aan de veiligheidsnormen voldoet. Door twee hotels te onderzoeken die recentelijk een volledige renovatie hadden ondergaan, waren onderzoekers in staat om het pad van het gas te traceren, exact te meten hoeveel er de kamers binnenkwam en het potentiële gevaar voor het personeel dat daar hun dagen doorbrengt, te berekenen.

De studie richtte zich op twee specifieke hotels in China, één in Luoyang en een ander in Beijing, die beide in 2023 hun loodgieterssystemen volledig hadden vervangen. De onderzoekers verwachtten dat een dergelijke grote renovatie bestaande problemen zou oplossen, maar hun inspectie onthulde een ander verhaal. In één hotelkamer ontbrak de afdichting tussen het toilet en de afvoerbuis volledig. In een ander geval was het toilet zo uit het midden geplaatst dat de rubberen pakking geen nauwsluitende afsluiting kon vormen, waardoor er een opening ontstond waar gas uit kon ontsnappen. Bij het tweede hotel was het probleem nog fundamenteler: de douches en vloerafvoeren waren uitgerust met mechanische kleppen die lucht in één richting lieten stromen, maar die de essentiële waterzegel misten die rioolgas blokkeert. In één geval zat een klep zelfs vast in de open positie. Deze bevindingen bevestigden dat zelfs een gloednieuw loodgietersysteem er niet in kan slagen de bewoners te beschermen als de installatie niet de juiste technische regels volgt of als de verkeerde onderdelen worden gebruikt.

Om het gevaar van deze defecten te begrijpen, mat het team de concentraties waterstofsulfide in de lucht. Ze gebruikten een gevoelige elektronische sensor die in staat is het gas te detecteren bij extreem lage concentraties, ver onder wat een menselijke neus zou kunnen ruiken. In de gangen en badkamers van de hotels detecteerden de sensoren constante niveaus van het gas variërend van 0,0044 tot 0,0159 milligram per kubieke meter. Wanneer een toilet werd doorgetrokken, schoot de concentratie kortstondig omhoog en bereikte een piek van 0,0266 milligram per kubieke meter binnen 45 seconden. Hoewel deze getallen klein lijken, zijn ze aanzienlijk wanneer ze worden vergeleken met de richtlijnen voor veiligheid bij langdurige blootstelling. De onderzoekers ontdekten dat het gas niet slechts een vluchtige geur was; het hoopte zich op in de lucht, waardoor er een constante, laaggradige blootstelling ontstond voor iedereen die zich in die ruimtes ophield.

Het team gebruikte vervolgens een computermodel om het risico in te schatten voor het hotelpersoneel, dat dagelijks lange uren in deze omgevingen werkt. Door de gemeten gasniveaus te combineren met standaardveronderstellingen over hoeveel lucht mensen inademen en hoe vaak zij in het gebouw aanwezig zijn, berekenden zij een "hazard quotient" (gevarenquotient), een getal dat aangeeft hoe de blootstelling zich verhoudt tot een veilige limiet. Voor het centrale scenario, dat een typisch personeelslid vertegenwoordigt, was het berekende risico ongeveer 1,2. In risicobeoordeling suggereert een getal groter dan 1 dat de blootstelling de niveaus overschrijdt die als veilig worden beschouwd voor continu, langdurig contact. Om rekening te houden met het feit dat omstandigheden van kamer tot kamer en van dag tot dag verschillen, voerden de onderzoekers een massale simulatie uit met 200.000 verschillende scenario's. Deze simulatie toonde aan dat hoewel het gemiddelde risico lager was, er een aanzienlijke kans bestond — ongeveer één op vier — dat het werkelijke risico hoger zou kunnen zijn, waarbij de bovenkant van de schattingen de 2,2 bereikte. Dit betekent dat voor een aanzienlijk deel van de plausibele situaties het personeel lucht kon inademen die meer dan twee keer zo gevaarlijk is als de aanbevolen limiet.

Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen de gestage, dagelijkse blootstelling en de korte pieken die optreden wanneer een toilet wordt doorgetrokken. De korte uitbarsting van gas na een spoelbeurt, hoewel onaangenaam, bereikte geen niveaus die directe schade of acute ziekte zouden veroorzaken. Het echte probleem dat in de studie werd geïdentificeerd, is de chronische, constante aanwezigheid van het gas in de lucht, die zich over uren en dagen opbouwt. Dit onderscheid is cruciaal omdat het de focus verschuift van een plotselinge noodsituatie naar een traag, voortdurend gezondheidsrisico dat gemakkelijk over het hoofd wordt gezien. De studie verduidelijkte ook dat het probleem niet lag bij de ontwerpstandaarden zelf, die in China technisch vergelijkbaar zijn met die in de Verenigde Staten en Europa, maar wel bij de manier waarop die standaarden worden gehandhaafd. In tegenstelling tot andere regio's waar een gebouw een strikte inspectie moet doorstaan voordat het in gebruik mag worden genomen, kende het Chinese systeem in deze context geen verplichte laatste controle om te verifiëren of de waterzegels daadwerkelijk aanwezig waren en werkten.

De bevindingen suggereren dat het simpelweg renoveren van een gebouw niet genoeg is om veiligheid te garanderen als de installatie niet wordt geverifieerd. De defecten die in deze twee hotels werden gevonden, waren niet te wijten aan oude leidingen of slijtage; ze waren direct aanwezig nadat nieuwe systemen waren geplaatst. Dit wijst op een gat in het proces waarbij de laatste stap van het controleren van het werk ontbreekt. De onderzoekers stellen voor dat een verplichte inspectie na installatie, specifiek gericht op het controleren of watervallen aanwezig zijn en toiletverbindingen zijn afgedicht, dit gat zou kunnen dichten. Ze bevelen ook aan om de regels bij te werken om specifieke standaarden te vereisen voor de montage van verticale toiletten en om het gebruik van mechanische kleppen als vervanging voor waterzegels in bewoonde gebouwen te verbieden. Door deze stappen te nemen, kan de onzichtbare dreiging van rioolgas onder controle worden gebracht, zodat de lucht binnen onze gebouwen zo veilig blijft als het ontwerp beoogt.