【連載】スタジオの環境を読む 第1回｜空気——換気とCO2、運動施設で実際に測られた値

連載「スタジオの環境を読む」全10回の第1回です。

この連載の狙いを先に書いておきます。スタジオや運動施設を見学するとき、目は器具の新しさや内装に向かいがちです。しかし体が実際に触れているのは、空気、床、光、音、密度、香り、共用の面といった、空間そのものの物理的な条件です。前の連載「研究が示す『続く条件』」が人と制度と通いやすさを扱ったのに対し、この連載は全10回をかけて、その空間側を研究の数字で読みます。測られていることと、まだ測られていないことを同じ精度で扱います。

第1回は空気です。換気、二酸化炭素(CO2)、揮発性有機化合物、粒子状物質。運動施設で実際に測られた値と、その数字の読み方を見ます。温度と湿度はこの連載では扱いません。高温環境は選択基準になるかへ送ります。

結論を先に書くと、運動施設の空気で繰り返し基準超過が出るのは CO2 と総揮発性有機化合物(TVOC)である。ただし CO2 は毒性の指標ではなく換気量の代理指標であり、全建物に単一の上限を置く科学的根拠は無い。空気清浄機だけでは足りず、TVOC の主な発生源は清掃・消毒剤である。そして空気質は測られているが、健康影響まで追った研究は少ない——これが現時点で最も正確な要約です。

運動施設で実際に測られた空気

フィットネス施設の室内空気を、複数の部屋でまとめて測った研究は、この10年ほどで増えています。出発点のひとつは、Ramos らがリスボンの11施設を2012年に調べた測定です。対象はスタジオとウエイト室、時間帯は利用中。測ったのは粒子状物質(PM10・PM2.5)、CO2、一酸化炭素(CO)、ホルムアルデヒド(CH2O)、揮発性有機化合物(VOC)です。CO2、VOC、CH2O は国の基準値を超える高い濃度を示しました。一方でオゾン(O3)と CO は問題になる水準ではありませんでした。連続測定では、クラスで部屋が使われているときに粒子が上がっていました。11施設のうち3施設では、より長い測定と粒子の組成まで追っています。

ポルトガルの4施設を40日間連続で測った研究は、在室の有無と種目の違いまで分けています。気体(TVOC、CO、O3、CO2)と粒子(PM1、PM4)を同時に取り、すべての汚染物質の濃度は無人の時間帯より利用中のほうが高い、という結果でした(p < 0.05)。中央値は、グループクラス用のスタジオよりメインの運動エリアのほうが高い傾向がありました。

Slezakova K, Peixoto C, Pereira MDC, Morais S. Indoor air quality in health clubs: Impact of occupancy and type of performed activities on exposure levels. Journal of Hazardous Materials. 2018;359:56-66.

ここで目を引くのは TVOC です。立法上の上限 600 μg/m3 を、無人のときでさえ、すべての空間で大きく超えていました。人がいないのに高い、ということは、発生源が呼気だけではないということです。自然換気の施設では粒子が2倍あり、PM1 が PM4 の 93〜96% を占めていました。細かい粒子が大半だ、という意味です。

ポーランドのスポーツセンターを、非暖房期と暖房期に屋内外で同時測定した研究は、汚染物質ごとに発生源が違うことを示しています。屋内の CO2 平均は 761〜815 ppm、屋外は 521〜525 ppm でした。VOC は 129.4〜193.3 μg/m3、二酸化窒素(NO2)は 20.2〜21.3 μg/m3、二酸化硫黄(SO2)は 0.9〜1.4 μg/m3 で、これら3つは両季節とも屋内のほうが低い。CO2 は主にその日の運動者数で決まり、VOC・NO2・SO2 は交通や燃料燃焼といった屋外源の影響が主だった、というのが著者の整理です。

施設の種類によって、問題になりやすい汚染物質は違います。Salonen らが屋内スポーツ環境の曝露を整理した総説は、フィットネスセンター・体育館・スポーツホールでは CO2 と粒子が中心だと書いています。アイスホッケー場では NO2 と CO、塩素処理した屋内プールでは消毒副生成物、体育館の表面ではブドウ球菌、と施設種別に分かれます。空気の話と面の衛生の話は別で、後者は第3回で扱います。

CO2 は毒性の指標ではない

見学や報道で最もよく出てくる数字が、CO2 の 1000 ppm です。「これを超えたら換気が悪い」「危険」と読まれがちです。しかし2024年の指針レビューは、その読み方を支えていません。

Mendell MJ, Chen W, Ranasinghe DR, Castorina R, Kumagai K. Carbon dioxide guidelines for indoor air quality: a review. Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology. 2024;34(4):555-569.

世界の CO2 指針 43 件を集めたものです。職業曝露の 5000 ppm 以上は除外しています。43 件のうち 35 件は単一の上限、8 件は段階的な上限でした。何の影響を防ぐかを書いていないものが 16 件、においへの不満だけを挙げたものが 19 件、感染性でない健康影響を挙げたものが 5 件、空気感染を挙げたものが 3 件です。最も多い上限は 1000 ppm でした。

根拠を挙げていたのは 18 件、そのうち著者が説得的と判定したのは 8 件です。この 8 件のうち 7 件は、においの知覚を抑えるための上限でした。時間加重平均として上限を置いていた 13 件には、その平均値が在室者の影響と結びつく証拠がありませんでした。著者の結論は次の一文に集約されます。全建物に単一の CO2 上限を置く科学的根拠は見当たらない。時間加重平均として上限を置く根拠も、任意の一回測定で換気量を検証する根拠も、見当たらない。

CO2 は、在室者が吐き出した息が、外気でどれだけ薄まっているかを見る代理指標です。人が多く、代謝が高く、外気の導入が少ないほど上がります。ポーランドの施設で屋内平均が屋外より高かったのは、その代理としての動きです。だからこそ、同じ 1000 ppm でも、部屋の用途も人数も代謝も違う空間に、共通の「危険ライン」としては使えません。ヨガのクラスと高強度の有酸素クラスでは、同じ人数でも発生量が違います。クラスの人数そのものの話は、クラスの人数と監督で扱っています。この回が見るのは、人数が空気側にどう残るかです。

測定器を置いて一瞬だけ読むことも、同じ理由で弱いです。Mendell らが否定しているのは、任意の一時点の値で換気量を証明することです。クラスの開始直後と終了直前では、同じ部屋でも数字が動きます。一枚の写真で換気を判定できない、という理解が正確です。

同じ濃度でも、運動中は吸入量が違う

空気質の研究で濃度と並べて重要なのが、吸入量です。濃度は空気 1 m3 あたりの量、吸入量は、その空気をどれだけ肺に入れたかです。運動中は分時換気量(1分間に出し入れする空気の量)が増えるので、同じ濃度でも取り込みは大きくなります。

Slezakova らの4施設の研究は、種目ごとの吸入量まで推計しています。有酸素系のクラスは、他の種目より吸入量が 1.7〜2.6 倍でした。スタジオの空気がウエイト室より「きれい」に見えても、そこで強く呼吸していれば、取り込みは逆転し得ます。

この区別は見学で忘れやすい。人が少ない静かなクラスは濃度だけ見れば有利に見えますが、そこで長く強く呼吸すれば取り込みは別の話です。濃度の高低だけで「良い空気」を決められない理由が、ここにあります。同じ研究では、自然換気だけの施設で粒子が2倍でした。窓を開けることは CO2 を下げる一方で、外の粒子を入れる方向にも働きます。換気は一つの操作で、CO2 と粒子を同じ向きに動かすとは限りません。

空気清浄機だけでは足りなかった実測

換気が足りないときの補助として、空気清浄機(フィルタ付きの単体装置)が置かれることがあります。運動施設でそれを系統的に試した測定は、期待を単純には支持しません。

米国テキサス州サンアントニオの、自然換気に頼る運動施設で、16通りの換気条件を3か月間、5分間隔で測った研究があります。自然換気、扇風機、空気清浄機の組み合わせです。

Karaiskos P, Martinez-Molina A, Alamaniotis M. Analyzing indoor air pollutants in naturally ventilated athletic facilities. A case of study. Journal of Building Engineering. 2023;77:107457.

一部の条件では CO2、TVOC、粒子が推奨上限を超える高い濃度を示しました。CO は換気の仕方にかかわらず問題になる水準ではありませんでした。著者らが「Remarkably」と書いているのが、次の点です。空気清浄(フィルタ)は、解析したどの条件でも室内空気質に有意な影響を示さなかった。 扇風機と空気清浄機は、室内空気への測定可能な効果を持たなかった、というのがハイライトの表現です。自然換気と在室者数の最適化が要る、というのが結論です。

機械換気のあるジムで、運動中のエアロゾル粒子を測った研究は、もう少し条件が違います。容積 886 m3 の室で 35 人が運動し、CO2、気温、相対湿度と粒子を同時に取りました。

Blocken B, van Druenen T, Ricci A, et al. Ventilation and air cleaning to limit aerosol particle concentrations in a gym during the COVID-19 pandemic. Building and Environment. 2021;193:107659.

換気回数 ACH = 2.2 /h は、オランダ建築基準の最低の 4.5 倍でした。それでも 30 分間のエアロゾル上昇を止めるには足りませんでした。空気清浄だけ(ACH = 1.39 /h)の効果は、換気だけの効果と同程度でした。換気と空気清浄を併用すると、粒子は粒径によって 80〜90% 減りました。

二つの研究を重ねると、こう整理できます。空気清浄機は、粒子に対しては換気の補助になり得る。ただし単独では、Karaiskos の自然換気施設では測れる改善が出ず、Blocken の機械換気の室でも換気と同等までしか下がらない。CO2 や TVOC のように気体として存在する指標は、フィルタでは本質的に薄まりません。外気の導入と発生源の抑制が、別途要るということです。

きれいにすることが、空気を悪くする場合

TVOC は目では見えません。しかし運動施設では、CO2 と並んで基準超過が繰り返される指標です。8施設を測った2023年の研究は、その発生源をはっきり書いています。

Peixoto C, Pereira MDC, Morais S, Slezakova K. Assessment of indoor air quality in health clubs: insights into (ultra)fine and coarse particles and gaseous pollutants. Frontiers in Public Health. 2023;11:1310215.

TVOC は 0.01〜39.67 mg/m3 で、保護閾値を 1.6〜8.9 倍超過していました。理由として挙げられているのは、清掃用品と消毒剤の頻繁な使用です。過去の報告より 2〜28 倍高い、と著者らは書いています。粒子は在室によって、従来報告の 2〜3 倍まで上がっていました(PM10 は 1.9〜988.5 μg/m3、PM2.5 は 1.6〜479.3 μg/m3)。

粒子と TVOC では、高い場所が逆です。粒子と粒子数は、利用の多い有酸素・ウエイトエリアで最大2倍まで高い。TVOC は逆に、スタジオのほうがウエイト室より 1.1〜4.2 倍高い。理由は、換気が限られ、容積が小さいことです。グループクラス用の小部屋は、床と器具をこまめに拭くほど、揮発成分が溜まりやすい構造を持っています。

これは見学で見落としやすい逆説です。「消毒が行き届いている」ことは微生物の面では望ましい可能性があり、その評価は第3回の対象です。しかし同じ行為が、空気中の TVOC を上げる側に働きます。清掃の直後に換気しない部屋は、見た目はきれいで空気は汚れている、という状態になり得ます。Slezakova らが無人時でも TVOC 超過を見ていたことと、方向は一致します。

新しい内装や器具も VOC の源になり得ますが、Peixoto らが主因として指名したのは清掃と消毒です。「清潔さ」だけを良い空気の印にしないほうがよい、という含意になります。

健康影響まで追った研究は少ない

ここまでの数字は、濃度と吸入量の話です。では、その空気が健康を損なったのか。系統的レビューは、この問いへの答えがまだ薄いことを示しています。

Andrade A, Dominski FH. Indoor air quality of environments used for physical exercise and sports practice: Systematic review. Journal of Environmental Management. 2018;206:577-586.

2017年4月までの文献 1281 件から、適格は 34 件でした。汚染物質のモニタリングをしていたのは 20 件。屋内外比(I/O)を見ていた 12 件のうち 9 件では、何らかの汚染物質が屋外より屋内で高い。そして 34 件のうち、室内空気汚染が人の健康に与える影響を調べていたのは 7 件だけでした。その対象の多くはホッケー選手です。

ホッケー場は、氷面整備機の排気という、ヨガスタジオや一般のフィットネス施設には無い発生源を持ちます。7 件の健康研究の多くがこの集団である以上、「運動施設の空気が悪い」ことから「通う人の健康が損なわれた」を導く因果は、まだ示されていない、と書くのが正確です。著者ら自身も、汚染と健康の関係を扱う研究がさらに必要だ、と結論しています。

解釈上の限界は他にもあります。測定研究のほとんどは、特定の都市の、手を挙げた少数の施設です。リスボンやサンアントニオの数字を、別の気候と別の建築基準の施設にそのまま移せません。在室制限下で測った年と、制限の無い年でも、CO2 の出方は変わります。Peixoto らは、在室制限の影響で CO2 が以前より低かった、と書いています(122〜6914 mg/m3)。濃度の「高い・低い」は、その施設のその時期の条件つきの値です。

さらに、基準超過は「その国・その時点の行政上の上限を超えた」という意味であって、個人の臨床的な害を証明した意味ではありません。TVOC の 600 μg/m3 も、CO2 の 1000 ppm も、健康影響の用量反応から一律に引かれた線ではありません。後者については、Mendell らが根拠の薄さを既に示しています。

見学のときに空気について見られること

測定器を持たずに見学しても、研究が効いている変数のいくつかは目に入ります。窓と給排気口の有無、クラス中に開いているか。吹き出しと吸い込みが塞がれていないか。クラスとクラスのあいだに換気する時間があるか。在室の上限が容積に対してどう見えるか。清掃が換気と同時か、閉めたままか。窓があること自体は利点ではなく、開け方と外気の質の話です。空気清浄機が置いてあることも、Karaiskos と Blocken の対比が示すように、単独の保証にはなりません。

見学で確定できないのは、CO2 の瞬間値、TVOC の組成、粒子の粒径、健康影響です。一回の測定で換気量は検証できない、というのが Mendell らの結論です。空気については、「測られていること」と「人が傷ついたこと」のあいだに大きな空白がある、と見るのが着地点です。

この回から言える判断材料

• CO2 の 1000 ppm を「危険ライン」として使わない。 43 の指針で最も多い上限ではあるが、根拠が説得的だった 8 件のうち 7 件はにおいの制御であり、全建物共通の単一上限に科学的根拠は無い(Mendell ら 2024)。
• CO2 は換気と在室の代理として読む。 ポーランドの施設では屋内平均 761〜815 ppm に対し屋外 521〜525 ppm で、値は運動者数で決まっていた(Bralewska ら 2022)。任意の一回測定で換気量は検証できない。
• 同じ濃度でも、種目で吸入量は変わる。 有酸素クラスは他より 1.7〜2.6 倍(Slezakova ら 2018)。静かな部屋が取り込みまで小さいとは限らない。
• 空気清浄機の有無だけで空気を評価しない。 自然換気施設の 16 条件ではフィルタの有意な改善は無く(Karaiskos ら 2023)、機械換気の室では換気との併用で粒子が 80〜90% 減った(Blocken ら 2021)。CO2 や TVOC はフィルタでは薄まらない。
• 清掃の徹底を、そのまま良い空気と読まない。 TVOC の超過は清掃・消毒剤が主因で、小容積のスタジオはウエイト室より 1.1〜4.2 倍高い(Peixoto ら 2023)。無人時でも 600 μg/m3 を超える(Slezakova ら 2018)。
• 「空気が悪いから健康を害する」までを、現時点の研究から言わない。 34 件中、健康影響を調べたのは 7 件で、対象の多くはホッケー選手である(Andrade ら 2018)。因果は示されていない。

次回予告

第2回は「床——衝撃吸収と滑り、素材で何が変わるか」を扱う。足が毎回接する面について、衝撃の吸収と滑り、素材の違いが負荷と転倒のリスクをどこまで変えるのかを、測定研究から読みます。

この連載の全10回

1. 第1回｜空気——換気とCO2、運動施設で実際に測られた値（この記事）
2. 第2回｜床——衝撃吸収と滑り、素材で何が変わるか
3. 第3回｜衛生——共用マットと器具の微生物
4. 第4回｜音——音楽のテンポと音量は動きを変えるか
5. 第5回｜鏡——視覚フィードバックは学習を助けるのか
6. 第6回｜照明と時間帯——概日リズムと運動の相互作用
7. 第7回｜混雑と個人空間——密度は行動を変えるか
8. 第8回｜香り——アロマの主張をどこまで裏づけられるか
9. 第9回｜設備の安全——器具の保守と事故の実測
10. 第10回｜総括——見学のチェックリストを研究から作る

出典

1. Ramos CA, Wolterbeek HT, Almeida SM. Exposure to indoor air pollutants during physical activity in fitness centers. Building and Environment. 2014;82:349-360.
2. Slezakova K, Peixoto C, Pereira MDC, Morais S. Indoor air quality in health clubs: Impact of occupancy and type of performed activities on exposure levels. Journal of Hazardous Materials. 2018;359:56-66.
3. Bralewska K, Rogula-Kozlowska W, Bralewski A. Indoor air quality in sports center: Assessment of gaseous pollutants. Building and Environment. 2022;208:108589.
4. Peixoto C, Pereira MDC, Morais S, Slezakova K. Assessment of indoor air quality in health clubs: insights into (ultra)fine and coarse particles and gaseous pollutants. Frontiers in Public Health. 2023;11:1310215.
5. Karaiskos P, Martinez-Molina A, Alamaniotis M. Analyzing indoor air pollutants in naturally ventilated athletic facilities. A case of study. Journal of Building Engineering. 2023;77:107457.
6. Blocken B, van Druenen T, Ricci A, Kang L, van Hooff T, Qin P, Xia L, Ruiz CA, Arts JH, Diepens JFL, Maas GA, Gillmeier SG, Vos SB, Brombacher AC. Ventilation and air cleaning to limit aerosol particle concentrations in a gym during the COVID-19 pandemic. Building and Environment. 2021;193:107659.
7. Mendell MJ, Chen W, Ranasinghe DR, Castorina R, Kumagai K. Carbon dioxide guidelines for indoor air quality: a review. Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology. 2024;34(4):555-569.
8. Salonen H, Salthammer T, Morawska L. Human exposure to air contaminants in sports environments. Indoor Air. 2020;30(6):1109-1129.
9. Andrade A, Dominski FH. Indoor air quality of environments used for physical exercise and sports practice: Systematic review. Journal of Environmental Management. 2018;206:577-586.

この記事は公表された研究の要約であり、診断や治療の助言ではありません。室内空気の測定値は、その施設・その時点の濃度であって、個人の健康影響を示すものではありません。喘息や慢性の呼吸器疾患がある方、運動中に強い息切れ・胸痛・めまいが出る方は、医療機関にご相談ください。