Критерии состояния среды помещений глава из книги “жилище для человека”

i
0
15-02-2013, 15:35
187

Гигиенические критерии состояния воздушной среды помещений

Глава из книги “Жилище для человека”

Исследования воздушной среды в последние годы охватывали среду как жилых, так и общественных зданий. Принципы взаимодействия организма человека и воздушной среды мало чем отличаются в этих видах зданий, тем более, что и в одних и в других все в большей степени используются полимерные материалы, значительно влияющие на состояние воздушной среды. Не использовать опыт оценки среды в общественных зданиях, говоря о жилище, было бы неправильно, поскольку именно этот опыт особенно ценен в научном отношении. Кроме того, в жилые здания нередко встраиваются или же пристраиваются к ним общественные учреждения обслуживания. Поэтому и в данной главе, и в главе последующей, посвященной световой среде жилища, авторы позволили себе отступить от принятой выше жесткой схемы и включили в сферу рассмотрения также вопросы регламентации требований к помещениям общественного обслуживания.

Воздушная среда современных жилых зданий имеет многокомпонентный химический состав, зависящий от степени загрязнения атмосферного воздуха и мощности внутренних источников загрязнения, к которым, в первую очередь, относятся продукты жизнедеятельности человека — антро-поксины, продукты неполного сгорания бытового газа и продукты деструкции полимерных материалов, входящих в состав отделочных и строительных материалов, предметов личного и домашнего обихода. В условиях жилых зданий химическая нагрузка относительно невелика, но длительность воздействия максимальна по сравнению с другими средами жизнедеятельности человека. Это означает, что внутренняя среда помещений даже при относительно невысоких концентрациях большого количества разных токсических веществ весьма небезразлична для человека и может влиять на его самочувствие, работоспособность и здоровье. Кроме того, токсические вещества действуют на организм человека не изолированно, а в сочетании с различными факторами: температурой, влажностью воздуха, электромагнитными полями, ионно-озонным режимом помещений, радиоактивным фоном и т. д. и в случае несоответствия комплекса этих факторов гигиеническим требованиям, внутренняя среда помещений может стать одним из факторов риска.

Все здания имеют постоянный воздухообмен с внешней средой. Миграция токсических веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, во внутреннюю среду помещений обусловлена их естественной и искусственной вентиляцией и поэтому вещества, присутствующие в наружном воздухе, обнаруживаются и в помещениях.

Обнаружена прямая зависимость содержания пыли в воздухе помещения и наружном воздухе: примерно ‘/з взвешенных в воздухе веществ и химических соединений проникает в помещение, концентрация сернистого газа в воздухе помещений при закрытых окнах и дверях составляет в среднем 35% наружной концентрации. Более низкая концентрация сернистого газа в помещениях наблюдается из-за сорбции этого газа ограждающими поверхностями. Вместе с тем при исследовании воздушной среды помещений было обнаружно, напротив, что многие вещества, например, ацетальдегид, ацетон, этиловый спирт, толуол, этилбензол, диметилэтилбензол превышают концентрацию по сравнению с атмосферным воздухом более чем в 10 раз, что свидетельствует о наличии в помещениях собственных источников       загрязнения       воздуха (Ю. Д. Губернский и др., 1981).

Многочисленные исследования показали, что важную роль в формировании воздушной среды современных зданий играют полимерные материалы, область применения которых все более распространяется. В настоящее время номенклатура полимерных материалов, применяемых только в строительстве, насчитывает около 100 наименований. Эти полимерные материалы используются, главным образом, для покрытия полов, стен, кровли для теплоизоляции, гидроизоляции, герметизации и облицовки навесных панелей-стен и панелей-перегородок, светопрозрачных и кровельных панелей, изготовления оконных блоков и дверей, объемных элементов сборных домов. Широта применения полимерных материалов и целесообразность их использования в строительстве жилых и общественных зданий определяются рядом положительных свойств. Однако результаты многочисленных исследований показали, что практически все полимерные материалы являются источниками миграции в воздушную среду тех или иных токсических химических веществ, оказывающих вредное влияние на здоровье человека.

Древесно-стружечные плиты на фенол-формальдегидной и мочевино-формальдегидной основе загрязняют воздушную среду жилых зданий фенолом, формальдегидом, аммиаком. Ковровые изделия из химических волокон выделяют в значительных концентрациях стирол, изофен, сернистый ангидрид. Стеклопластики на основе различных смесей, применяемые в строительстве для звуко- и теплоизоляции, изготовляются на основе метакриловой кислоты, толуола, бутанола, формальдегида, фенола, стирола. Лакокрасочные покрытия и клейсодержащие вещества также являются источниками загрязнения воздушной среды закрытых помещений следующими веществами: толуолом, бутилметакри-латом, бутилацетатом, этилацетатом, ксилолами, ацетоном, бутанолом и др. веществами. Кроме того, летучие соединения выделяются из одежды и обуви людей, находящихся в помещении.

Интенсивность выделения летучих веществ из полимерных материалов и концентрация их в воздухе помещений зависит как от насыщенности помещения полимерными материалами, так и от условий микроклимата в помещении — температуры, влажности воздуха. Кроме того, концентрация химических веществ находится в прямой зависимости от кратности воздухообмена в помещении. Среди условий, оказывающих влияние на интенсивность выделения из полимерных материалов вредных веществ, наибольшее значение имеет температурный фактор. Уровень выделения летучих веществ повышается с возрастанием температуры на поверхности полимерного материала. Такая зависимость наблюдается и при повышении относительной влажности воздуха.

Одним из отрицательных свойств полимерных материалов является создаваемый ими в помещении неприятный запах, вызывающий у населения состояние дискомфорта, сердечно-сосудистые расстройства, приступы бронхиальной астмы. В связи с этим, наличие запаха является одним из критериев регламентации применения полимерных материалов.

Химические вещества, выделяющиеся из полимерных материалов, даже в небольших количествах, могут вызвать существенные нарушения в состоянии живого организма, например, нередки случаи аллергического воздействия  полимерных  материалов.

Наиболее чувствителен к воздействию летучих компонентов и полимерных материалов растущий организм. Что касается влияния химических веществ, выделяющихся из полимерных материалов, на организм в зависимости от состояния здоровья, то специально поставленными опытами на животных установлена большая чувствительность больных особей к воздействию химических веществ, выделяющихся из пластиков по сравнению со здоровыми. Ряд авторов отмечает, что в помещениях с большей насыщенностью полимерами, заболеваемость населения аллергическими, простудными заболеваниями, невростенией, вегетодистонией, гипертонией оказалась выше, чем в помещениях, где полимерные материалы использовались в меньшем количестве.

В последнее десятилетие дискуссионный характер приобрел вопрос о критериях безвредности полимерных материалов как нового фактора химической природы малой интенсивности в жилой среде. Одни специалисты считали, что критерием безвредности может служить лишь отсутствие миграции из полимеров в воздушную среду помещений химических веществ, другие допускали возможность нормирования содержания их в воздухе на уровне недействующих концентраций. В настоящее время принято, что выделяющиеся из полимеров летучие вещества в жилых зданиях не должны превышать предельно допустимые концентрации (ПДК), установленные для атмосферного воздуха, а суммарный показатель отношений обнаруженных концентраций нескольких веществ к их ПДК не должен превышать единицу. С целью предупредительного санитарного надзора за полимерными материалами и изделиями из них предложено лимитировать выделение вредных веществ в окружающую среду на стадии изготовления или вскоре после их выпуска заводами-изготовителями. В настоящее время обоснованы допустимые уровни около 100 химических веществ, выделяющихся из полимерных материалов.

Одним из важнейших факторов, влияющих на регламентацию применения полимеров в помещениях, является продолжительность нахождения в них людей и вид их деятельности.

Все виды зданий в связи с использованием в них полимерных строительных материалов по степени их опасности для населения можно разделить на 4 группы. Максимально высокие требования к качеству полимеров   должны   быть  предъявлены   к

первой группе зданий. Это жилые дома, общежития, детские сады, ясли, больницы, санатории, учебные заведения, школы, дома отдыха, закрытые спортивные    сооружения,    гостиницы.

В современном строительстве все отчетливее проявляется тенденция к химизации технологических процессов и добавлению смесей различных веществ при производстве строительных материалов, в первую очередь бетона и железобетона, используемых при строительстве как жилых, так и общественных зданий. С гигиенической точки зрения важно учитывать неблагоприятное влияние добавок в строительные материалы за счет выделения токсических веществ.

Таким образом, химическая модификация строительных материалов может привести к еще большему загрязнению как внутрижилищной, так и окружающей среды.

Не менее важную роль в формировании внутрижилищной среды играют и продукты жизнедеятельности человека — антропотоксины.   Роль антропотоксинов в формировании воздушной среды замкнутых герметизированных систем достаточно полно освещена лишь в специальной литературе, причем установлено, что в процессе’ своей жизнедеятельности человек выделяет около 400 химических соединений.

Естественно, что в обычных условиях эксплуатации жилых и общественных зданий накопления в негерметичных помещениях антропотоксинов до уровней, способных вызвать четко выраженное токсическое действие, не происходит. Однако, даже относительно невысокие концентрации большого количества токсических веществ не безразличны для человека и способны влиять на его самочувствие,  работоспособность и  здоровье.

Исследования, проведенные Ю. Д. Губернским (1976—1978), показали, что воздушная среда невен-тилируемых помещений ухудшается пропорционально числу лиц и времени их пребывания в помещении. Исследование воздуха помещений позволило идентифицировать в них ряд токсических веществ, которые можно распределить по классам опасности следующим образом: диметиламин, сероводород, двуокись азота, окись этилена, бензол (2-й класс опасности, высокоопасные вещества); уксусная кислота, фенол, метилстирол, толуол, метанол, винилацетат (3-й класс опасности, умеренно опасные вещества); ацетон, метилэтилкетон, бутилацетат, бутан, метилацетат (4-й класс опасности, малоопасные вещества). Пятая часть выявленных антропотоксинов относится к числу высокоопасных веществ. При этом обнаружено, что в невентилируемом помещении диметиламин и сероводород превышали ПДК для атмосферного воздуха. Превышали ПДК или находились на их уровне и такие вещества, как двуокись и окись углерода, аммиак. Все остальные вещества, хотя и составляли десятые и меньшие доли от ПДК, однако, вместе взятые, свидетельствовали о неблагополучии воздушной среды, поскольку даже двух — четырехчасовое пребывание в этих условиях отрицательно сказывалось на показателях умственной работоспособности исследуемых.

Газифкация жилого фонда городов и сельских населенных мест, несомненно, повышает уровень благоустройства квартир. Однако результаты многочисленных исследований гигиенистов свидетельствуют о том, что воздушная среда газифицированных жилищ при открытом сжигании газа сопровождается загрязнением воздушной среды разнообразными химическими веществами и ухудшением микроклимата квартир. Изучение воздушной среды газифицированных помещений показало, что при горении газа в воздухе помещений концентрация веществ составляла: окись углерода, в среднем — 15 мг/м3; формальдегид — 0,037 мг/м3; окись азота — 0,62 мг/м3; двуокись азота — 0,44 мг/м3; бензол — 0,07 мг/м3. Температура воздуха в помещении во время горения газа повышалась на 3—6°, влажность увеличивалась на 10—15%. Причем, высокие концентрации химических соединений наблюдались не только в кухнях, но и в жилых помещениях квартиры. После выключения газа содержание в воздухе окиси углерода и других химических веществ несколько уменьшилось, но к исходным величинам иногда не возвращалось и через 1,5—2,5 часа. Изучение действия продуктов сгорания бытового газа на дыхание человека выявило ухудшение показателей функциональных проб, связанных с нагрузкой на систему дыхания и изменение функционального состояния центральной нервной системы.

Таким образом, здания не защищают людей от загрязнений атмосферного воздуха, и, более того, все внутренние источники загрязнения в совокупности с проникающими в помещение атмосферными загрязнениями могут создать такую среду, в которой химическая нагрузка на человека токсическими соединениями и пылью может превосходить нагрузку загрязнения снаружи.

В настоящее время идентифицировано более 80 веществ, различных по своей токсичности для человека, уровню регистрируемых концентраций и частоте присутствия в воздухе закрытых помещений. На основе таких критериев, как токсичность, уровень концентрации и распространенность, определен список приоритетных веществ, выделяющихся в воздушную среду жилых и общественных зданий. Из антропотоксинов наиболее значительными являются углекислый газ, аммиак, фенол, ацетон, окись углерода, диметиламин, амины, спирты, жирные кислоты, которые регистрируются в условиях негерметичных помещений в виде следов.

Бытовые газовые плиты и недостаточная вентиляция обусловливают загрязнение воздуха окисью углерода, окислами азота, формальдегидом, бензолом. С атмосферным воздухом в помещения привносятся в основном сернистый газ, окись углерода, пыль, окислы, свинец.

Для обеспечения оптимальных условий  среды,  и  особенно  воздушной, в помещениях применяются различные системы вентиляции и кондиционирования воздуха.

В результате исследований было установлено, что система кондиционирования воздуха обеспечивает благоприятное тепловое состояние, но также выявляется нередко и определенное число -жалоб, связанных с неудовлетворительным самочувствием, ощущением «недостаточности свежего воздуха». При этом объективные исследования позволили обнаружить у многих лиц гипотонию, вегетативную дис-тонию, астенические состояния. Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что жалобы у людей при длительном пребывании их в кондиционируемых помещениях, по-видимому, не случайны.

Кроме того, оказалось, что заболеваемость гриппом, острыми катарами верхних дыхательных путей, гипертонической болезнью, воспалением легких и бронхитами у служащих, работавших в здании с кондиционированным воздухом, было выше, чем в служебных помещениях, имеющих естественное аэрирование.

Ряд авторов указывает и на опасность роста заболеваний верхних дыхательных путей. Грибки, актиномацеты, органическая пыль, скапливающиеся в воздуховодах, могут вызвать такие заболевания, как хронический бронхит, пневмония, астма, аллергические реакции, поскольку не все фильтры способны задерживать мелкодисперсные частицы, микроорганизмы.

В ряде случаев были обнаружены скопления микроорганизмов в камерах увлажнения и вентиляционных каналах, что обусловливало вспышки «болезни легионеров».

Таким образом, в силу наличия как позитивных, так и негативных моментов в оценке систем кондиционирования, представляется необходимым дальнейшее совершенствование систем и проведение совместных исследований гигиенистами и инженерами.

В последние годы все большее внимание уделяется и такому загрязнителю жилой среды, как асбест, что связано с широким применением его в строительстве. Асбест используется в качестве составной части самых различных строительных материалов (шифер и т. п.), декоративных стенных и потолочных изделий и пр. Сравнительно невысокая стоимость асбеста, возможность использовать его в виде добавок к различным традиционным строительным материалам (цемент, гипс и т. д.), простота обработки делают его весьма ценным и удобным материалом. Большое значение для широкого применения асбеста имеют его огнеупорность и возможность пропитки деревянных изделий, спецодежды, тканей и т. п.

Возрастающее хозяйственное использование асбеста приводит к проблемам гигиенического плана, связанным с широким распространением волокон асбеста в окружающей среде и воздействием их на человека при различных путях поступления в организм.

В настоящее время установлено, что асбест обладает канцерогенным свойством при ингаляционном воздействии (при вдыхании), о чем свидетельствуют эпидемиологические и экспериментальные данные. Опасность для здоровья человека вдыхания асбестовой пыли в профессиональных условиях доказана уже давно и теперь в ряде стран установлены пределы его содержания в воздухе производственных помещений. Длительное вдыхание асбеста приводит, как правило, к возникновению плевральных и бронхиальных мезотелиом или легочных карцином (бронхогенный рак). При ингаляционном хроническом воздействии на человека асбест в сравнительно больших концентрациях вызывает фиброзное заболевание легких, желудочно-кишечного тракта, мезоте-лиомы плевры и брюшины и другие опухоли. Скрытый период возникновения опухолей составляет примерно 20 лет. Исследования показали, что вдвое возрастает риск возникновения бронхиальных карцином при вдыхании асбеста и курении. Считается, что все виды асбестовых волокон вызывают асбестоз, однако наиболее опасным в канцерогенном отношении является кроцидолит.

Для США рассчитан предел содержания асбеста в атмосферном воздухе — 30 тыс. волокон/м , длина которых более 5 мкм; 10 тыс. волокон/м3 — типичная концентрация асбеста в городском воздухе ФРГ.

Становится ясной опасность загрязнения асбестом воздуха жилых помещений и общественных зданий. Проблема эта усложняется ввиду широкого распространения строительных материалов на основе асбеста в прошлом и даже настоящем. Учитывая огромное количество людей, подвергающихся такому воздействию, проблема применения асбеста приобретает особо важное значение.

Необходимо проведение целого ряда оздоровительных мероприятий в городах, в том числе градостроительного и планировочного характера.

В целом вышеуказанное свидетельствует о том, что обеспечение оптимальной воздушной среды жилых и общественных зданий является важной гигиенической и инженерно-технической проблемой. Ведущим звеном в решении этой проблемы является организация такого воздухообмена, который должен обеспечить требуемые параметры воздушной среды.

Рекомендуемые рядом авторов и норм величины воздухообмена колеблются в широких пределах: от 15 до 210 м3/ч на человека.

Качество воздушной среды, самочувствие и работоспособность исследуемых свидетельствуют о том, что для создания достаточно благоприятных условий воздушной среды в помещениях зданий необходимо подавать на одного человека не менее 60 м3 воздуха в час. Минимально необходимое количество составляет 20 м3/ч. Оптимальный уровень воздухоподачи равен 200 м3 в час на человека, что, например, требуется для операционных блоков. Вентиляция должна обеспечивать установленный нормами воздухообмен в помещениях и своевременное удаление газовых примесей, избытка тепла, влаги, скапливающихся в воздухе помещений в результате жизнедеятельности человека и осуществление различных бытовых процессов.

Минимально-необходимые расчеты кратности воздухообмена, количеств подаваемого и отводимого воздуха для помещений разного назначения приведены в нижеследующей таблице.

При этом следует учитывать, что нормы, указанные в таблице, минимальные, при их соблюдении не всегда может обеспечиваться достаточная эвакуация химических загрязнений воздуха помещений, поэтому определение необходимого объема воздухоподачи следует проводить дифференцированно для жилых и различных общественных зданий с учетом насыщенности их полимерными материалами, объема помещений, количества находящегося в них людей и времени их пребывания в данном помещении.

Внутренняя воздушная среда жилых зданий зависит как от качества окружающей среды, так и от работы ограждающих конструкций и инженерных устройств зданий. С гигиенической точки зрения важно отметить, что по сравнению с наружной средой практически все параметры внутренней среды обитания вследствие работы ото-пительно-вентиляционных систем и ограждающих конструкций претерпевают определенные изменения, причем часть изменений носит позитивный характер (создаются благоприятные микроклиматические параметры вне зависимости от наружных метеорологических условий), оказывая благоприятное воздействие на организм, а часть может носить негативный характер (если, например, будет допускаться денатурация первичного атмосферного воздуха — потеря первичных качеств, или загрязнение воздуха помещений). Наиболее выраженное и в то же время регулируемое воздействие на состояние внутренней среды помещений оказывают инженерные системы. Рассмотрим в гигиеническом аспекте степень обеспечения ими условий воздушного комфорта применительно к жилым зданиям.

Следует отметить, что жалобы человека на духоту, «нехватку кислорода» отмечаются нередко как в помещениях с недостаточным естественным воздухообменом, так и в помещениях, оснащенных разными системами вентиляции, включая системы кондиционирования воздуха. При анализе причин ощущения несвежести воздуха закрытых помещений возникает вопрос, каким должно быть воздухообеспечение, чтобы было обеспечено оптимальное самочувствие человека в помещениях.

Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает, что хотя проблема определения критериев количественной характеристики потребности человека в качественном воздухе для закрытых помещений и была поставлена уже свыше 100 лет тому назад, однако, несмотря на большой прогресс в исследованиях процессов обмена человека с окружающей средой до сих пор отсутствуют полные объективные данные, на основании   которых   можно   считать, что здесь не осталось нерешенных вопросов.

Такое положение, в частности, проявляется и в том, что на сегодня имеются противоречивые высказывания о пользе для человека систем кондиционирования воздуха.

Анализируя опыт применения кондиционирования воздуха в зданиях США, можно отметить, что в июле-августе, когда атмосферный воздух особенно жарок и влажен, работоспособность в кондиционируемых помещениях повышается в 2—3 раза и расходы на установку кондиционирующей аппаратуры компенсируются увеличением производительности труда.

Наблюдения административной службы по надзору за правительственными зданиями США показали, что благодаря применению кондиционирования воздуха производительность труда увеличилась на 9,5%, брак снизился на 0,9% и на 2,5% уменьшилось количество лиц, не вышедших на работу.

В настоящее время считается, что устройство кондиционирования экономически оправдывается увеличением производительности труда рабочих и обслуживающего персонала в больницах на 2,8—4,7%, в промышленных зданиях — на 1,5—1,6%, в административных   зданиях — на    0,85—1,9%.

Однако наряду с положительными оценками систем кондиционирования воздуха имеются и отрицательные; в частности, люди жалуются на неприятные субъективные ощущения даже в тех случаях, когда воздух в помещении казалось бы соответствовал условиям комфорта.

Следует отметить, что в науке проблема обеспечения воздушного комфорта человека в закрытых помещениях, по сравнению с проблемой обеспечения теплового комфорта, изучена недостаточно: не определены все составляющие и критерии воздушного комфорта, не установлены окончательные причины воздушного дискомфорта, нередко испытываемые человеком в закрытых помещениях. В последние годы в научной литературе все чаще высказывается      критическое      отношение к существующим системам кондиционирования воздушной среды, так как отмечаются жалобы на недостаток свежего воздуха, быстрое наступление утомления, головные боли у работающих в учреждениях и на предприятиях с кондиционированием воздуха (Т. Д. Боченкова, Н. П. Кокорев, 1970; Л. А. Басаргина, 1970; Ф. Абель, 1974). Одной из причин воздушного дискомфорта в закрытых и, в частности, кондиционируемых помещениях ряд авторов видит изменение ионного режима в них по сравнению с исходным первичным атмосферным воздухом. Следует отметить, что имеющиеся литературные данные весьма разноречивы. Мы не ставили своей задачей анализ причин противоречий в имеющихся работах и ограничимся лишь систематизацией литературных данных по изучению воздействия разных ионных режимов в условиях пребывания в помещениях с регулируемым и нерегулируемым аэроионным составом.

Важно подчеркнуть, что если ионизация атмосферы и ее изменения при воздействии тех или иных факторов достаточно хорошо изучены, то состав аэроионов в помещениях, особенно при искусственной обработке и подаче воздуха, остается до последнего времени недостаточно изученным. Одними из первых по этой проблеме были наблюдения А. П. Соколова (1904), С. Р. Яглоу (1936), А. А. Минха (1936), которые показали, что в присутствии людей в замкнутых объемах происходит снижение содержания легких аэроионов, тем более интенсивное, чем больше в помещении людей и чем меньше его кубатора. Причиной убыли легких ионов является поглощение их в процессе дыхания, адсорбции поверхностями, а также превращение части легких ионов в тяжелые вследствие оседания на материальных частицах, взвешенных в воздухе. Был разработан электрический показатель чистоты воздуха — соотношение тяжелых и легких аэроионов.

Установлено, что возрастание количества тяжелых ионов в помещениях связано   с   респираторным   выбросом «ядер конденсации». Причем уменьшение числа легких ионов связывают с потерей воздухом освежающих свойств, с его меньшей физиологической и химической активностью, что, по мнению ряда авторов, является причиной неблагоприятного действия загрязненного комнатного воздуха. Поэтому особый интерес представляет дезионизация и искусственная ионизация воздуха помещений, в связи с широким применением в настоящее время установок для кондиционирования воздуха, в которых он претерпевает изменения при прохождении через систему калориферов, фильтров, воздуховодов и других агрегатов.

По-видимому, дезионизация воздуха небезразлична для организма, поскольку -экспериментами Ю. Г. Нефедова и др. (1966) было установлено, что при длительном пребывании людей в герметичной камере с дезионизирован-ным воздухом у испытуемых ухудшалось самочувствие.

Исследования, проведенные в натурных условиях с кондиционированием воздуха (Р. Ф. Афанасьева, 1960), показали, что в поверхностных воздухоохладителях концентрация легких отрицательных ионов практически не снижается, после фильтров и металлических воздуховодов она уменьшается на 55%, после калориферов также падает, а после форсуночной камеры резко возрастает. Наличие рециркуляции в летнее время вызывает уменьшение числа отрицательных ионов, а в зимнее время практически не влияет на их концентрацию. Присутствие людей вызывает снижение концентрации легких ионов тем больше, чем меньше кратность воздухообмена.

В. Ф. Кириллов (1962, 1964) указывает, что дезионизированный воздух, попадая в помещение, снова ионизируется вследствие распада радиоактивных элементов, содержащихся в строительных материалах ограждений. Следовательно, восстановление уровня ионизации воздуха в помещениях исключает необходимость искусственной ионизации воздуха, прошедшего через фильтры.

Анализируя имеющиеся литературные данные, следует отметить, что ионизация воздуха зданий как технико-гигиеническая проблема на сегодня не может быть признана окончательно решенной. В целом, современной наукой, несомненно установлено, что ионизация воздуха имеет важное медико-гигиеническое значение. Вместе с тем применительно к вопросам санитарной техники, в частности, вентиляции и кондиционирования воздуха, в технической литературе обычно встречаются весьма упрощенное изложение этой весьма важной проблемы. Нередко указывается, что традиционные средства кондиционирования микроклимата, используемые при строительстве жилых, общественных и производственных зданий, совершенно не в состоянии решить задачу «оживления» воздуха — насыщения его легкими отрицательными ионами, поскольку атмосферный воздух полностью теряет легкие ионы после обработки и транспортировки приточного воздуха и поступления его в помещения, что приводит к весьма неблагоприятному воздействию на  организм.

При этом исходят из предпосылки о том, что воздух, не содержащий легкие ионы, губителен для всего живого, и, напротив, в отличие от легких ионов, тяжелые ионы весьма токсичны. Более того, утверждается, что лишь легкие отрицательные ионы полезны для человека, легкие же положительные ионы оказывают только вредное воздействие. При этом декларируется, что в закрытом помещении быстро наступает денатурация воздушной среды в отношении легких ионов, в результате чего воздух помещений становится, как считают, деионизированным и опасным для процессов жизнедеятельности. В то же время установка в помещениях простейших ионизаторов воздуха будто бы полностью решает эту проблему. Это представление было, в основном, почерпнуто из неправильно понятых отдельных публикаций. В частности, в работах А. Л. Чижевского (1960) лабораторные животные, помещенные   в   камеру   с   деионизированным воздухом, через 2—3 недели заболевали и затем погибали. Исходя из этого в научно-популярной литературе затем и был сделан вывод, что без ионов организм получает в помещениях «неполноценный» кислород, который и вызывает заболевания. Однако все попытки воспроизвести эти опыты окончились неудачно, так как пребывание в камерах, снабженных деиони-зированным воздухом, не приводило к гибели животных, как это указывалось выше.

Наши собственные исследования и разработки в области ионизации воздуха позволяют утверждать, что эта проблема не так проста, как это излагается в научно-популярных и даже научно-технических журналах (Ю. Д. Губернский, 1969—1985).

Так, в частности, нами изучена ионизация воздуха в современных высотных административных зданиях, оснащенных системой кондиционирования воздуха. Первое, что следует выделить при рассмотрении полученных данных — концентрация легких отрицательных ионов в помещении не только не уменьшилась, по сравнению с наружным атмосферным воздухом, но и возросла в 2,53 раза. Концентрация легких положительных ионов в помещении осталась на прежнем уровне по сравнению с атмосферным воздухом. Важно подчеркнуть, что это наблюдается не только для зданий с системами кондиционирования воздуха, но характерно и для жилых и общественных зданий, не оснащенных принудительной вентиляцией. Объясняется это тем, что в зданиях интенсивность ионизации воздуха, благодаря остаточной радиоактивности строительных материалов, существенно выше, чем в атмосферном воздухе. Благодаря этому и стационарные концентрации ионов в помещениях нередко выше.

Специалисты, пропагандирующие искусственную отрицательную ионизацию, важное значение придают коэффициенту униполярности ионов (отношению концентраций положительных и отрицательных ионов). При этом   считается,   что   оздоровительное действие ионов наблюдается лишь при коэффициентах униполярности, значительно меньших единицы. Между тем, в природных условиях в чистых местностях в атмосферном воздухе концентрации положительных ионов обычно всегда выше концентраций отрицательных ионов. Объясняется это тем, что при действии ионизирующих излучений одновременно образуются как положительные ионы, так и свободные электроны. Подвижность электронов в воздухе достигает 500 см2/(В-с), в то время как у легких положительных ионов она составляет 1—2 см2/(В-с). Благодаря этому электроны быстрее нейтрализуются на различных поверхностях, что и приводит к повышению коэффициента униполярности. Таким образом, преобладание в природных условиях положительных ионов над отрицательными не подтверждает точку зрения, что лишь отрицательные ионы имеют важное биологические значение, а положительные — вредны для организма.

По нашим данным, коэффициент униполярности в атмосферном воздухе составлял 4,1. Фильтрация воздуха и прохождение его через камеру орошения не повышали, а снижали коэффициент униполярности. Транспортировка воздуха по воздуховодам снижала концентрацию ионов и повышала коэффициент униполярности. Тем не менее, в конечном счете, в помещении коэффициент униполярности оказался ниже, чем в атмосферном воздухе — 1,9, т. е. упал в два раза. Интересно, что присутствие людей в кондиционируемом помещении практически не приводит к резкому снижению концентраций легких ионов.

В современной литературе отсутствуют сколько-нибудь надежные данные о биологическом действии средних ионов. Между тем обнаружено их значительное количество как в атмосферном воздухе, так и в помещениях. Различные виды обработки воздуха в меньшей степени влияют на концентрации средних ионов, чем легких. В сумме концентраций легких и средних   ионов   доля   средних   составляет 94—96%. Концентрации средних ионов в помещениях также несущественно изменились, по сравнению с атмосферным воздухом. Коэффициент унипо-лярности по средним ионам в помещениях также практически не изменился. Примерно те же соотношения наблюдаются и для суммы легких и средних ионов. Отрицательных ионов в помещениях стало несколько больше, чем в атмосферном воздухе, положительных — несколько меньше. Коэффициент уни-полярности — несколько снизился. Таким образом, категорически говорить о «губительном» влиянии инженерного оборудования зданий на количественные характеристики ионного режима закрытых помещений нет оснований, хотя при пребывании человека в условиях закрытых помещений ряд природных факторов окружающей среды в определенной степени трансформируется и воздействует не в нативном, а уже в измененном состоянии. Причем, как нами было установлено, в наибольшей мере изменяются нативные качества первичного атмосферного воздуха в отношении ионно-озонного комплекса.

Причина возникновения воздушного дискомфорта в помещениях является многофакторной и зависит как от качества, так и от количества подаваемого в здание воздуха. При этом изменение нативных свойств первичного атмосферного воздуха в процессе обработки и транспортировки и загрязнение экзо- и эндогенными токсическими веществами являются определяющими моментами, так как вся медико-биологическая практика свидетельствует, что любое насильственное выключение природных факторов, к которым человек адаптировался в процессе своей эволюции (ионы и озон), и включение посторонних ингредиентов (атмосферные загрязнения, продукты деструкции полимерных и отделочных материалов) отрицательно сказываются на самочувствии и состоянии здоровья.

Установлено, что присутствие легких ионов в воздухе является необходимым и вместе с тем может рассмат-

риваться как показатель его чистоты, причем естественная ионизация атмосферного воздуха с преобладанием легких отрицательных ионов наиболее высока в лесах, на курортах и морских побережьях. В этих же местах обнаруживаются и наиболее высокие для приземного слоя концентрации атмосферного озона. Например, в воздухе курорта Сочи концентрация озона меняется в пределах от 11 до 72 мкг/м3; максимальное содержание озона в воздухе хвойного леса достигает 84— 100 мкг/м3.

В то же время озон играет определенную роль в новом типе загрязнения атмосферного воздуха продуктами фотохимических реакций, участвуя в сложном комплексе окисления органических веществ при загрязнении атмосферы последними.

К настоящему времени изучены токсикологические свойства озона в больших концентрациях, вызывающие раздражение слизистых оболочек, поражение легочной ткани, местное разрушение белков с образованием продуктов, воздействующих на центральную нервную систему и внутренние органы, повышение щелочности мочи, уменьшение выделения некоторых аминокислот, снижение веса тела. Озон в концентрациях 200—600 мкг/м3 вызывает начальные нарушения условно-рефлекторной деятельности у подопытных животных, а при 800—1000 мкг/м3 обусловливает уже резкие нарушения в центральной нервной системе; смертельная доза озона для мышей равна 69000—80000 мкг/м3, а для крыс — 45000—50000 мкг/м3. Токсикологическими экспериментами установлено, что ПДК для озона в воздухе производственных помещений равна 100 мкг/м3. Таким образом, биологическое действие озона в концентрациях более 100 мкг/м3 изучено достаточно полно и определены его токсические свойства в повышенных концентрациях, которые в основном имеют место в производственных условиях или при образовании фотохимического смога.

Биологическое же действие озона в концентрациях ниже 100 мкг/м3, т. е. в тех концентрациях, которые характерны для чистого атмосферного воздуха, изучено недостаточно, а имеющиеся отдельные сведения носят противоречивый характер.

Исследование особенностей воздействия на организм озона в природных концентрациях является серьезной гигиенической задачей, решение которой будет способствовать обоснованию гигиенических требований к управлению воздушной средой закрытых помещений, которые сейчас ограничиваются в основном температурно-влажност-ными и радиационными параметрами. Решение проблемы полного, а не частичного кондиционирования воздуха закрытых помещений требует, таким образом, проведения экспериментальных исследований, посвященных регламентации не только ионного, но и озонного режима закрытых помещений жилых и общественных зданий, вопросам искусственной ионизации и озонирования воздуха закрытых помещений.

Следует отметить, что воздух закрытых помещений в условиях крупного современного города содержит загрязненный атмосферный воздух, продукты деструкции полимерных материалов, применяемых в строительстве и для отделки мебели, продукты жизнедеятельности организма человека. Суммарная химическая нагрузка на человека в разных помещениях жилых и общественных зданий различна, поэтому определенный интерес представляет изучение влияния озона на организм как в условиях чистого воздуха, так и на фоне присутствия в воздухе помещений различных химических примесей, накапливающихся в результате жизнедеятельности организма при неэффективной их эвакуации.

Для выяснения действия на организм разных параметров ионно-озонно-го комплекса в условиях чистого и загрязненного внутреннего воздуха нами были проведены экспериментальные наблюдения.

Нашими исследованиями было установлено, что комплексное воздействие   искусственно   ионизированного и озонированного воздуха (на уровне природных концентраций) повышает выносливость экспериментальных животных к физической нагрузке, а также иммунный потенциал организма. Однако данный позитивный эффект проявляется только при условии, что химический состав воздуха закрытых помещений отвечает гигиеническим требованиям (Ю. Д. Губернский, 1978).

Нами было изучено влияние искусственной ионизации на самочувствие служащих в административных зданиях. Как «комфортную» при искусственной ионизации среду оценили 59,4% служащих, а в комнатах без такой ионизации подобную оценку дали 42% служащих. Существенным обстоятельством здесь является тот факт, что столь положительный эффект от ионизации воздуха проявлялся лишь в условиях теплового комфорта (при температуре воздуха в зоне 20—22°) и становится маловыраженным или полностью отсутствовал при температуре менее 19° или более 23°. Кроме того, при искусственной ионизации с помощью комнатных аэроионизаторов служащие иногда продолжали испытывать желание открыть окна, отмечали повышенную электризацию предметов при работе аэроионизаторов.

Большой интерес представляют данные о влиянии химической природы носителя заряда на эффект биологического воздействия ионов. Для определения ионного состава ионы осаждались на заряженную металлическую проволоку, которая затем в виде спирали помещалась в ионный источник масс — спектрометра. Регистрация масс — спектров при нагревании спирали позволяет определять состав ионов. Трансформация ионов происходит и при кондиционировании воздуха. В атмосферном воздухе основными легкими отрицательными ионами являются ионы озона О3 основными положительными ионами — ионы окиси азота NO+. После камеры орошения содержание первичных ионов Оз~ снизилось в 71 раз, ионов N0+ — в 6,3 раза. Основной вклад в содержание легких ионов в кондиционируемом помещении вносят ионы паров воды — НгО ~и НгО+. В жилых помещениях содержание ионов Озснижается в 10—30 раз, ионов NO+ — в 3—5 раз. В подземных помещениях с ограниченной вентиляцией содержание легких ионов обычно повышается (за счет повышения естественной радиоактивности воздуха), но концентрация ионов Оз Снижается в 200—500 раз, ионов NO+ — в 10—20 раз.

Приведенные данные подтверждают определенную противоречивость технико-гигиенической проблемы ионизации воздуха. Это различие в оценке ионизации и отражается в современной литературе. Следует подчеркнуть, что в техническом отношении внедрение ионизации не представляет каких-либо трудностей. В таком случае возникает вопрос, почему же до сих пор оно не сделано, применительно, по крайней мере, к административным и производственным зданиям, ни за рубежом, ни в нашей стране в широком масштабе.

Причина, возможно, кроется в известной ограниченности подхода к данной проблеме, когда изучается в основном только одна ионизация воздуха. Однако, как представляется, следует также помнить о том, что помимо ионов стимулирующим действием обладают и другие микропримеси воздушной среды — озон, фитонциды, различные химические вещества в оптимальных концентрациях (Ю. Д. Губернский, М. Т. Дмитриев, 1979). Поэтому научно обоснованной рекомендации по искусственной ионизации воздуха не могут носить универсального характера, а должны быть всегда конкретными и комплексными. Так, искусственная ионизация в 50—100 раз повышает степень инкорпорации пыли во вдыхаемом воздухе, что значительно увеличивает токсичность взвешенных веществ. Следовательно, для запыленного воздуха более эффективны другие способы оздоровления воздушной среды, а не принудительная ионизация воздуха, которая в данных условиях дает только негативный эффект.

Позитивный эффект от искусственной ионизации воздуха может иметь место также только при условии, если воздух является чистым и в химическом отношении. В противном случае, искусственная ионизация не только не дает никакого позитивного эффекта, но может причинить даже вред.

Принципиально неверным представляется также утверждение, что только отрицательные легкие ионы обладают позитивным действием, а положительные легкие ионы — лишь токсическим. Если бы это было так, то природный воздух, в котором положительных ионов обычно больше, должен быть практически всегда токсичным. В то же время, согласно серьезным экспериментальным исследованиям, неоднократно отмечались нормирующее влияние и терапевтический эффект легких ионов как отрицательных, так и положительных. Выше отмечалось, что в ряде работ обнаружено благоприятное действие именно положительных и неблагоприятное — отрицательных ионов. Во многих случаях именно положительные ионы повышали устойчивость организма к действию токсических факторов или химических веществ, а отрицательные ионы ее снижали. Очевидно, правильнее говорить о стимулирующем действии биполярной ионизации, характерной как для атмосферного, так и комнатного воздуха.

Практическую значимость имеет тот факт, что многие характеристики ионизации воздуха, включая ионные показатели загрязнения (отношения концентраций средних, тяжелых и ультратяжелых ионов к легким), коэффициенты униполярности и рекомбинации ионов могут широко использоваться для оценки качества воздушной среды, создание эффективных способов его очистки и обработки, контроля за его загрязнением. Общее количество характеристик ионизации воздуха, не считая состава ионов, составляет 28, причем измерение заряженных частиц удобно для использования современных радиоэлектронных устройств и компьютерной техники

 
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.