学校のイオン発生器はコロナ対策にはあまり効果がないかもしれない

昨秋、サウスダコタ州スーフォールズ学区の運営サービス責任者、ジェフ・クライター氏は、教室内の空気を清浄するための提案が殺到していることに気づいた。紫外線ライト、空気交換機、さまざまなフィルターなどさまざまなアイデアがあったが、特に有望視されたものの一つがバイポーライオン発生装置だった。このシステムは、通気ダクトに設置された一連の通電管が、建物内に荷電粒子、つまりイオンを満たすというものだ。アトモスエア社のマーケティング資料には、高山の村にあるイオンを豊富に含んだ空気を再現することで、汚染物質やウイルスを除去できると謳われていた。学区は地元の業者に200万ドルを支払い、33校舎にこのシステムを設置した。「最終的にはウイルスを駆除し、より健康的な環境を作りたかったのですが、これはコロナ対策だけでなく長期的な成果を目指したのです」とクライター氏は語る。

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イオン発生チューブの背後にある科学は、高校の教科書に載っているような洗練された例文のようだ。イオンは化学者が「凝固」と呼ぶ現象を誘発する。血球が傷口を凝固させるように、反対の電荷を持つ粒子が凝集し、花粉やカビなど肺に入りたくない厄介なものを捕らえる。やがて、これらの凝集体は重力に逆らって十分に大きくなり、無害に地面に落ちる。ウイルスに対しては、もう一つの利点がある。イオンが細胞への侵入に使われる表面タンパク質を固め、侵入能力を低下させるのだ。その結果、そしてパンデミック中に同社が学校向けに売り込んだ宣伝文句にあるように、30分以内にコロナウイルスを99.92%減少させるという。

空気質の専門家によると、問題は、こうした主張を裏付ける独立した証拠がほとんどないことだ。空気清浄機は主に自主規制されており、メーカーが製品をどのように試験すべきかについての基準はほとんどなく、査読済みの研究も乏しい。科学は原理的には、あるいは管理された実験室での試験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浄化できるかは別の話だ。特に新型コロナウイルス感染症（COVID-19）に関する主張は疑わしい。アトモスエアを含むほとんどの空気清浄機メーカーは、表面に存在するウイルスをイオン化が除去する効果を示す管理された試験に依存しており、これはイオンが空気をどれだけ浄化するかとはほとんど関係がない。

空気質の専門家たちは、業界が学校の換気システムをよりシンプルで実証済みのものに改善すべき資金を狙っていることに不満を抱き、こう訴えている。「これらの装置はどれも効果が実証されていません」と、コロラド州立大学でイオン化技術を研究する大気化学者デルフィン・ファーマー氏は言う。「化学の知識を持つ人なら誰でも、これらの装置の使用には十分注意すべきだと言うでしょう」

彼女はさらに、より大きな懸念として、空気清浄機が有害となる可能性を挙げている。特にイオン発生装置は、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を生成するという歴史がある。ニューヨーク州保健局によるアトモスエアのイオン発生装置の試験では、稼働していた教室でオゾン濃度が上昇していることがわかった。同社はこの結果に異議を唱え、自社の技術はオゾンフリーであるとする業界認証を主張している。

しかし、空気清浄は現在、学校で流行している。学校は連邦政府の資金が潤沢に確保されており、安全に再開できるだけでなく、今後さらに多くの資金を受け取る準備も整っている。数十の学区が、CARES法に基づく資金を使ってイオン発生器やその他の化学空気清浄剤を購入している。テキサス州オースティンの空気質コンサルタント、マルワ・ザアタリ氏は、ざっと調べただけで、総額約6000万ドルの購入リストを作成した。最近議会で承認されたアメリカ救済計画には、学校支援として1220億ドルの追加資金が含まれており、空気清浄機メーカーや販売業者の間で楽観的な見通しが広がっている。「室内空気質の重要性が突然認識されたにもかかわらず、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、非常に残念です」とザアタリ氏は言う。

室内空気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、米国暖房冷凍空調学会（ASHRAE）などの組織が策定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、比較的簡単な解決策を指摘しています。MERVやHEPAなど、これらの基準の頭文字は少しわかりにくいですが、どのような種類の粒子をどの程度除去できるかを示しています。疾病対策センター（CDC）によると、SARS-CoV-2を保有す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されているMERV-13フィルターは約25ドルです。学校では、多孔性のフィルターに十分な空気を通過させられない場合、数十個のフィルターが必要になる可能性があり、換気システムのアップグレードが必要になる可能性もあります。

イオン発生器メーカーは、自社の技術が実証されていないと主張している。アトモスエアの社名であるクリーンエアグループの最高技術責任者、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、それがない場所もあると指摘する。一方、建物全体に拡散するイオンは、くしゃみや咳の発生源でウイルスなどの汚染物質に対処できる。理想的には、学校はこれらを組み合わせたアプローチを採用すべきだとアベイト氏は語る。「これは防御層であり、他の層に取って代わ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管理することが重要です」とアベイト氏は語る。アベイト氏は、委託された研究室の研究や、空気質の改善を実感した顧客のケーススタディを挙げる。

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スーフォールズ市の学校では、生徒たちが昨秋から対面授業を受けている。クライター氏は、学校関係者は今のところ空気の質に満足していると述べた。冬場によくあるカビの問題が今年は発生していないことが、その一つの兆候だった。しかし、改善が学校全体に漂うイオンによるものなのか、それとも別途購入されほぼ同時期に設置された空気フィルターの改良によるものなのかは判断が難しいとクライター氏は認めた。

空気清浄機は規制の網をすり抜けている。医療機器ではないため、食品医薬品局（FDA）の審査対象にはならない。環境保護庁（EPA）も、特定の有害副産物以外の室内空気質については規制していない。CDC（疾病対策センター）は空気清浄機を「新興技術」と呼び、購入者はメーカーの主張について「よく調べる」よう推奨している。ASHRAE（米国食品医薬品局）も同様に曖昧な態度を示し、この技術に関する「説得力があり、科学的に厳密で、査読済みの研究」が不足していると指摘している。つまり、購入者は注意が必要だ。そのため、学校は安全な再開のための資金投入を急ぐ中で、馴染みのない頭字語やメーカーの主張が渦巻くアルファベットスープをかき分けて進むことになる。

こうした力学は空気清浄機に限ったことではありません。コロナ禍以降、学校現場で普及が進む非接触型体温計などは、マーケティングと規制の面で同様のグレーゾーンに陥っています。ある研究チームは先月、多くのメーカーが体温計に「平熱」の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ました。学校関係者や販売業者はWIREDに対し、体温計のメリットは主に心理的なものだと語りました。

空気清浄機の苦難の歴史は、新型コロナウイルス感染症の流行以前から存在していた。空気清浄機は伝統的に、エネルギー効率を犠牲にすることなく室内の空気質を改善する手段として販売されてきたため、グリーンビルディングの設計者に人気があった。暖房や冷房が必要な外気を取り込む代わりに、イオンを建物内を循環させながら建物をより密閉することができる。2000年代初頭のカタログ文化の定番となったシャープイメージの「Ionic Breeze」のような製品は、業界に高級感を与えるのに貢献した。しかし、コンシューマー・レポートがIonic Breezeをテストした際に判明した問題は、イオン化による汚染物質の除去効果はそれほど大きくなく、大量のオゾンを発生させることだった。（この機器をめぐる訴訟は、後にシャープイメージが破産保護下に置かれる一因となった。）

標準的な試験方法がなければ、専門家でない人が特定の機器に関する主張を評価するのは難しい場合があります。効果は、汚染物質がどのように持ち込まれたか、空間のサイズと換気、イオン発生器の稼働強度など、試験の多くの側面に依存します。もう1つの難しい点は、他の要因の中で、空気をきれいにしたことに対してどの程度の評価に値するかということです。メーカーは、イオン発生器が一定時間で特定の汚染物質を99.9%除去すると主張する場合がありますが、それは本当にイオン化によるものなのか、それとも基本的なろ過と自然分解の組み合わせによるものなのか？そして、汚染物質は空気から除去されたのか、それとも表面から除去されたのか？「学校が決定を下そうとしていることを責めません。なぜなら、報告書は非常に複雑で、騙されやすいからです」とザアタリは言います。

空気質エンジニアであり、ASHRAEの感染症対策タスクフォースのメンバーでもあるキャスリーン・オーウェン氏によると、部屋の空気がMERV-13フィルターを一度通過するだけで、非常に微細なエアロゾルの少なくとも85%が除去されるという。99.9%という数字は、はるかに低いように聞こえる。しかし、換気の行き届いた空間では、空気は数分以内にフィルターを数回通過する可能性がある。「学校が、実際に効果があるとは言えないものを購入しているのを見るのは、本当に心が痛みます」とオーウェン氏は言う。「もっと多くのデータが公開されることを切に願います。」

最近、コロラド州立大学の研究者ファーマー氏は、イリノイ工科大学とポートランド州立大学の同僚らと共に、あるイオン発生装置を稀有な独立試験にかけた。評価対象は「ニードルポイント双極イオン化」装置で、特に学校で人気が高く、アレンタウンのザ・モーニング・コール紙によると、ペンシルベニア州リーハイ・バレーの4学区を含む4学区が合計130万ドルをかけて設置したという。（地元のセールスマンの売り込みも山頂の空気を強調していた。）制御された環境と現実世界の空間を再現した環境の両方で行われた試験で、研究者らは装置がごくわずかな量のオゾンを生成することを発見した。これは良いことだ。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与えず、欠点があることがわかった。アセトンやトルエンなどの揮発性化合物を生成するのだ。これらは慢性的に曝露すると肺や神経に損傷を与える刺激物である。科学的には素晴らしいかもしれないが、現実世界の空間では、イオン化や凝集反応に大きな効果をもたらすには電荷も空気の流れも不十分だとファーマー氏は言う。

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、試験結果に異議を唱え、標準的な操作手順を反映しておらず、さらなる再現性が必要だと主張している。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において表面やエアロゾル上のSARS-CoV-2を無害化したことを示すデータや、大学やホワイトハウスを含む顧客からの事例研究を引用するよう指示した。

ファーマー氏は、チームが単一のデバイスで1セットの実験しか行わなかったことを認めている。「特定のメーカーを追及するために科学の道に進んだわけではありません」と彼女は言う。彼女は政府による規制、あるいは少なくともメーカーが製品を厳密に試験し、そのデータを顧客に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だ。パンデミックによって基準策定の緊急性が高まり、メンバーは策定に取り組んでいるが、オーウェン氏によると、そのプロセスには何年もかかる可能性があるという。

一方、ザータリ氏は、学校管理者や助言を求める保護者に対し、シンプルなメッセージを送っています。「基本に忠実であれ」。「実績のある最新技術を使えば、とても安上がりです」と彼女は言います。「誤った情報があまりにも多く出回っているのですから」

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