学校（そして子供たち）には新鮮な空気が必要だ

3月のある日、生徒たちはそこにいた。翌日には誰もいなくなった。そして8月のある土曜日、ボストン郊外の誰もいない公立学校に、ドライアイスの入った容器を持った男がやって来て、生徒たちを机に戻そうとしていた。

ハーバード大学公衆衛生大学院のジョセフ・アレン教授は1月以来、誰もが呼吸しているにもかかわらず、誰も意識していない空気を循環させる必要があると、耳を傾ける者すべてに訴え続けてきた。ロックダウン前、彼の研究室のホワイトボードには、SARS-CoV-2コロナウイルスが屋内でどのように拡散するかについてのメモがびっしりと書かれていた。自宅に閉じ込められた彼は、大量の論説を書き、ジャーナリストと対話し、世界保健機関（WHO）に対し、ウイルスが空気中の微粒子を介して拡散する可能性があることを認めるよう求める公開書簡を審査した科学者の一人でもあった。

ドライアイスの煙が立ち上る中、アレン氏と彼のチーム、そして学校のメンテナンス担当者たちは実験を行い、様々な建物内の空気の流れを測定した。アレン氏に何か言いたいことがあるとすれば、この秋、教室のどこかで、しわしわの白いHEPAフィルターが取り付けられた扇風機を見かけるかもしれないということだ。壁の換気システムにもフィルターが取り付けられているかもしれない。天候が許す限り、窓は開け放たれ、校庭には結婚式用のテントが張られるだろう。学校関係者は、空気を循環させ、ろ過し、希釈するという、一見単純でありながら同時に途方もない課題に注力するだろう。

物理的な距離の確保やマスクの着用は、大きな飛沫による感染を減らすのに役立ちますが、空気感染に関しては、空気中に浮遊するウイルスの濃度を下げる換気とろ過も、屋内空間をより安全にする鍵となります。

学界に入る前は安全な建物のコンサルタントとして働いていたアレン氏は、学校、大学、保育園の再開計画策定を支援してきた。「『あら！換気について話すのは初めて聞きました！』という声をよく聞きます」とアレン氏は言う。「本当に心配です」

パンデミックは、アレン氏と彼の同僚たちが長年認識していたものの、ほとんどの人が気づいていない問題を浮き彫りにしました。それは、学校の換気が慢性的に不足していることです。空気の流れに関する一般的な基準では、教室には1人あたり最低15立方フィート/分（cfm）の空気を流入させる必要があるとされています。アレン氏は、新型コロナウイルス感染症の予防には30cfmを推奨しています。しかし、多くのアメリカの教室では、平均換気量が1人あたりわずか6～11cfmであることが研究で示されています。

パンデミックが発生していない時でも、それは良くありません。多くの研究が、空気の流れが良くなることでテストの成績が向上し、欠席が減ることを示唆しているからです。教室に空気清浄機を設置した少なくとも1つの研究では、生徒の成績向上も確認されています。

しかし、空気の世話と養育は、人々の意識からかなり前に忘れ去られていました。そこで秋が近づくと、アレン氏と彼の同僚たちは、学校をより安全に再開する方法に関する詳細な報告書を発表し、相談に来た人々への指針を示しました。「問題は、私たちが長年にわたり道を見失ってしまったことです」とアレン氏は言います。

子どもたちが呼吸する空気に私たちが注意を払うようになったのは、世界的なパンデミックが起こってからでした。

建物の設計において、空気の流れはかつては優先事項の上位にあった。1834年に英国国会議事堂ウェストミンスター宮殿の大部分が焼失した後、医師、化学者、発明家でもあったデイヴィッド・ボズウェル・リードが新議事堂の換気を担当するよう依頼された。国会議員たちは古い議事堂の息苦しさを感じており、ロンドンの深刻な大気汚染のために窓を少し開けるのは危険で非常に不快な行為だった。リードはエディンバラの個人研究室用に精巧な換気システムを開発しており、その後数年間をかけて国会議事堂の設計をテストし、完成させた。彼の計画では、気体の自然な浮力を利用して議事堂から空気を排出し新鮮な空気を取り入れ、さらに濡れたキャンバスを使って汚染物質を濾過した。仮の下院には、屋根の煙突から空気を排出するダクトのシステム全体を組み込んだ。リードの恒久的な構造物の設計では、ゴシックの奇抜なデザインのように見える塔は、実際には換気のための機能的なツールです。

階段を掃除する清掃員

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リードにとって、空気を快適な温度に保つことは最優先事項でしたが、同時に新鮮な空気の循環にも力を入れました。19世紀の大半、マラリアやコレラなどの病気は瘴気、つまり「悪い空気」によって引き起こされるというのが通説でした。この説は、沼地の近くに住む人々が病気になる理由（今日なら蚊だろう）や、スラム街が疫病の巣窟になる理由（今日なら劣悪な衛生状態が原因だろう）を説明するために用いられました。しかし、空気の流れに関しては、彼らは確かなことを見出していたのです。

当時の医療専門家たちは、日光と新鮮な空気が健康に良い影響を与えると指摘していました。換気の最も強力な提唱者の一人は、クリミア戦争中に看護師を訓練したフローレンス・ナイチンゲールです。彼女は、空気の流れを増やすことで兵士間の病気の蔓延が減少することを発見しました。「兵士が呼吸する空気を外気と同じくらい清浄に保て」と彼女は有名な言葉を残しています。ナイチンゲールの著作には瘴気説の匂いが漂いますが、原因については彼女の考えが間違っていたとしても、解決策は適切でした。現在私たちが病気を説明する細菌説が普及したのは、19世紀末になってからでした。換気によって病気を減らすことができるのは事実ですが、それはおそらく空気中の病原体の濃度を下げることによってもたらされるのでしょう。

空気の神秘的な性質ではなく、細菌が病気を引き起こすという理解から、以前の時代の換気重視はやや滑稽に見え始めました。そして1970年代、世界的なエネルギー危機により、換気はさらに不利になりました。エネルギー効率の名の下に、学校やオフィスビルはますます開閉できない窓を備えた設計になりました。これは冷暖房費を削減しましたが、空気の出入りが少なくなることを意味しました。建築家のヴィトルド・リブチンスキーは、1986年に出版した著書『 Home 』の中で、いくぶん見下したようにこう書いています。「19世紀の住宅設計に関する本は、換気と『悪い空気の害』に関する章を少なくとも1つは含まなければ、完全とは言えなかった」。

息苦しいオフィスビルや教室は一時的な不便と考える人が多いかもしれない。だが、よどんだ空気は気づかないうちに悪影響を及ぼすことがある。ジョー・アレンのグループは、換気が不十分だとオフィスワーカーの認知課題のパフォーマンスが低下することを発見した。ローレンス・バークレー国立研究所では、科学者たちが何十年も学校の室内空気質を研究してきた。社会経済的地位などの要因をコントロールした後、新鮮な空気が多いほど症状が減ることを発見したと、ローレンス・バークレー国立研究所の研究科学者レンジー・チャンは述べている。この関係が、新鮮な空気を吸うことで得られる長期的な健康効果に関係するのか、空気中の病原体濃度が低いことに関係するのか、あるいは他の要因なのかは明らかではない。

他の研究でも、換気と学習の間に関連性が見出されています。ある研究では、科学者たちが換気を制御した部屋で生徒にテストを受けてもらいました。その結果、換気の良い部屋にいる生徒の方が成績が良かったことがわかりました。「換気が改善されると生徒の成績が向上するという、かなり強力な証拠があります」とチャン氏は述べています。また、換気が改善されると欠席が減るという証拠もありますが、その根拠はより複雑です。

しかし、この科学はまだ実践に浸透していない。チャン氏が共著者となったある研究では、カリフォルニア州の教室の85%が、一人当たり15立方フィート（約15立方メートル）という最低基準を満たしていなかった。全米各地の多くの教室には、ユニット換気装置が設置されている。これは外壁に設置された大きな金属製の箱で、空気を排出し新鮮な空気を取り込む。（アレン氏は、本や鉢植えで覆われているのをよく見かける。）一部の学校では、天井に換気口を備えた集中システムを導入している。しかし、チャン氏とLBLおよびカリフォルニア大学デービス校の同僚らは、システムがアップグレードされた学校でさえ、約半数の教室で依然として十分な新鮮な空気が得られていないことを発見した。これは、換気制御が適切な設定になっていなかったか、システムのメンテナンスや設置が適切に行われていなかったためである。

チャン氏によると、連邦政府レベルでも、これが問題であることに人々が気づき始めているという。パンデミック前の会計検査院（GAO）の報告書によると、学校の40%が空調システムのアップグレードを必要としていた。しかし、新型コロナウイルス感染症のパンデミックが発生した時点では、ほとんど対策が講じられていなかった。

ボストン近郊の学校の外で、アレン氏と彼のチームは今夏、白く塗られたレンガの壁に目立たない通気口を見つけ、それを青い布で覆った。こうして、壁の向こう側の教室から排出される空気は、バロメーターと呼ばれる小さな黒い箱に集められた。装置の画面には、教室からどれだけの空気が排出されているかを示す数字が表示された。

これは、アレン氏が言うには、学校でSARS-CoV-2が蔓延する可能性を減らすための非常に簡単な方法の第一歩だった。

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アレン氏は、新型コロナウイルス感染症のリスクを減らすには、室内の空気を1時間に少なくとも5回完全に入れ替える必要があると推定しています。ボストンの学校では、ある教室のユニット換気装置から流入する新鮮な空気の量が、気圧計で約400立方フィート/分（約1.3立方メートル）であることが示されました。教室の面積は1,010平方フィート（約91平方メートル）、天井高は9.5フィート（約2.7メートル）で、空気量は9,595立方フィート（約9,595立方フィート）でした。400立方フィート/分を60分で乗算し、それを換気量で割ると、空気は1時間にわずか2.5回しか入れ替わっていないことがわかります。これはアレン氏の基準からすると不十分です。

窓やドアを開けると、その回数は5回を超え、場合によってはさらに多くなることもあった。アレン氏とチームは今夏、教室に二酸化炭素を発生させるドライアイスを設置し、人がいっぱいいる状態を再現し、この発見を確認した。安価な二酸化炭素センサーを使えば、二酸化炭素がどれだけ速く消散するかを観察できた_。「ある教室では、窓やドアを開けた状態で、1時間あたり17～20回の換気回数を達成しました」とアレン氏は言う。

窓やドアを開けられない場合（寒さが増すにつれて、特に問題が深刻化します）、ユニット換気装置やセントラル換気システムにフィルターを設置すると効果的です。空気自体は必ずしも屋外から入ってくるわけではありませんが、フィルターを通して送られてきます。ウイルスは微細な粒子状物質として移動しますが、これらの粒子は一定レベルのフィルターで捕捉できるほどの大きさです。アレン氏がこの状況に推奨するMERV13は、0.3ミクロンの粒子まで除去できる性能です。それができない場合は、次善策として携帯型空気清浄機を追加する方法があります。これもHEPAフィルターとファンを組み合わせたものです。

アレン氏のチームとコロラド大学の共同研究者が開発したスプレッドシートツールを使えば、必要な空気清浄機のサイズを計算できます。部屋の容積と、現在の換気状態を推測すると、1時間あたり少なくとも5回の換気に必要な空気清浄機の重量の概算と、その条件を満たす製品の例が表示されます。シンプルで安価な空気清浄機を製造するソーシャルエンタープライズ、SmartAirの創設者、トーマス・タルヘルム氏は、この夏、空気清浄機への関心が確実に高まっていると述べています。

しかし、このパンデミックを乗り越えた長期的には、換気に対する意識を高めることが生徒と教師の両方に利益をもたらす可能性がある。

「効果的なワクチンが開発されることを心から願っています。しかし、実現しない可能性もあります。おそらく今年度も、そして今後3年間も、開発されないかもしれません」と、ボストンのベス・イスラエル・ディーコネス病院の感染症医であり、元病院疫学者で、学校の再開について執筆活動も行うウェスティン・ブランチ＝エリマン氏は語る。「週ごとや月ごとの計画ではなく、複数年にわたる計画を立てる必要があります。」

換気設備の改善は、新型コロナウイルス感染症の予防だけでなく、長期的な恩恵をもたらす可能性があります。「健康状態の改善、学業成績の向上、出席率の向上など、今後何年にもわたって恩恵を受け続けるでしょう」と、アレン大学の大学院生であるエミリー・ジョーンズは指摘します。「学校の換気設備への投資は、誰にとっても損はありません。」

これまでにハーバード大学のレポートは7,000回以上ダウンロードされており、レポートのサイトには数か月間で112,000回以上のアクセスが記録されている。

「今こそ、健康的な建物の基本を見直しましょう」とアレン氏は言う。「つまり、より多くの新鮮な外気を取り入れることです。」

_{誰もいない教室を漂うあの巨大な二酸化炭素}の煙は、まるで瘴気説の蒸気を彷彿とさせます。しかし今回は、現代科学の裏付けがあります。

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