Источники загрязнения и основные загрязнители воздуха закрытых помещений

Проблема ухудшения качества воздуха помещений становится все более серьезной в связи с появлением внутри помещения все новых источников химического и биологического загрязнения с одновременно нарастающей тенденцией к увеличению герметичности помещений в целях защиты от шума и снижения теплопотерь, что приводит к резкому снижению воздухообмена и повышению концентраций загрязнителей в нем.

В помещениях жилых и общественных зданий одним из значимых источников загрязнения воздушной среды является выдыхаемый людьми воздух. Он по сравнению с атмосферным содержит меньше кислорода, в 100 раз больше углекислого газа, насыщен водяным паром, нагрет до температуры тела и деионизирован. Кроме того, он содержит летучие продукты метаболизма человека - антропотоксины, в состав которых входят свыше 30 газообразных продуктов жизнедеятельности (угарный газ, аммиак, ацетон, углеводороды, сероводород, альдегиды, органические кислоты, диэтиламин, метилацетат, крезол, фенол и др.). Кроме них в воздух помещений поступает около 400 летучих веществ, образующихся при разложении органических веществ на поверхности кожи тела, одежде, в комнатной пыли.

Более существенным, пожалуй, источником загрязнения, чем человек, являются, полимерные материалы, которые применяются в строительстве для гидро-и теплоизоляции, покрытия полов, отделки стен, изготовления пластиковых оконных блоков и дверей. Из них изготавливается мебель, синтетические ковровые изделия, линолеум, синтетические клеи, замазки, краски и др. В процессе их деструкции, вызванной старением или же неправильной эксплуатацией, в воздух выделяются различные соединения (бензол, стирол, формальдегид, винилхлорид, циклогексан, аммиак, ацетон, бутилакрилат, циклогексан и др.), многие из которых обладают токсическим, сенсибилизирующим, раздражающим действием, а некоторые являются и канцерогенами. Их концентрации в воздухе помещений могут достигать значительных величин. Так, концентрации формальдегида, в жилых помещениях в отдельных случаях могут быть сопоставимы с выделяемыми в промышленных условиях.

Значительно загрязняет воздушную среду всех помещений квартиры газовая плита, работа которой в течение 1 часа приводит к значительному повышению в воздухе концентрации СО, формальдегида, оксидов азота, бензола, бенз(а)пирена, превышающему в несколько раз ПДК для этих соединений в атмосферном воздухе.

При сгорании природного газа в помещения поступает также радон, являющийся второй по значимости причиной рака легких у человека. Источниками радона в квартирах являются также грунты под зданием и строительные материалы, наружный воздух, водопроводная вода, особенно артезианская. Значительные количества радона могут выделять строительные материалы, изготовленные из отходов производства алюминия, доменного шлака, золы каменного угля, продуктов переработки фосфорных руд (см. главуXII).

Одним из наиболее распространенных источников загрязнения воздушной среды закрытых помещений является курение. Табачный дым содержит около 4 тысяч химических соединений, среди которых в высоких концентрациях в воздухе помещений обнаруживаются токсичные (стирол, бензол, ксилол, акролеин, гидразин, фенол, никотин) и канцерогенные вещества (нитрозоамины, полоний-210) и др. Курение занимает первое место среди причин рака легкого, причем, заболевают и пассивные курильщики.

Опасен в помещениях и другой канцероген – асбест, использовавшийся широко в строительстве. Если нарушается целостность асбоцементных плит, например, во время ремонта, волокна асбеста, поступая в воздушную среду, даже при кратковременной экспозиции через продолжительный скрытый период (от 10 и более лет) могут вызвать развитие рака легких, мезотелиомы плевры и брюшины. Аллергизующим и нередко токсическим действием обладают даже средства бытовой химии.

Считают, что одним из проявлений значительного загрязнения воздушной среды помещений является так называемый «синдром больных зданий». Одна категория больных зданий – «временно больные» - включает в себя недавно построенные или реконструированные здания, при нахождении, в которых у людей появлялись слабость, утомляемость, головные боли, раздражение конъюнктивы глаз, слизистых оболочек носа и горла и др. Через некоторое время эти явления исчезали, в связи, по-видимому, с уменьшением выделения летучих соединений, содержащихся в строительных и облицовочных материалах, заменой линолеума, проветриванием и т.д. Другая категория зданий – «постоянно больные»- отличается тем, что вся симптоматика проявляется у людей при нахождении в здании, содержание загрязнителей в воздухе которого не превышает ПДК. Все проявления уменьшались или исчезали после выхода из этих зданий. Предполагают, что причиной появления синдрома больных зданий является эффект синергизма токсического действия загрязнителей.

Воздух плохо вентилируемых закрытых помещений неблагоприятно влияет на людей. При этом ухудшается самочувствие, появляются жалобы на духоту, затруднение дыхания, тяжесть головы, головную боль, потливость, сонливость, падение умственной, а затем и физической работоспособности. В прежние времена, когда преимущественным источником загрязнения воздуха помещений являлись в основном люди, дискомфорт и ухудшение состояния человека в плохо проветриваемых помещениях относили за счет воздействия комплекса факторов, обусловленных его жизнедеятельностью: уменьшения концентрации кислорода, избытка углекислого газа, антропотоксинов, увеличения температуры и влажности воздуха, деионизации воздуха и др.

Поскольку в практических условиях определение всех этих факторов затруднительно, гигиеническая оценка качества воздушной среды проводилась по одному из них – содержанию СО_2, концентрация которого возрастает по мере загрязнения воздуха другими ингредиентами (см. раздел 5 главы III).. Однако в настоящее время этот показатель не может быть признан абсолютным критерием качества воздушной среды жилых и общественных помещений, так как в нее поступают загрязнители не только антропогенного происхождения, но и из других источников, о которых говорилось выше. Концентрации загрязнителей, поступающих из этих источников, никак не связаны с концентрацией антропогенного СО₂ и могут весьма значительно превышать ПДК, даже при не отличающемся от нормы уровне СО_2.. Поэтому для оценки качества воздушной среды жилых и общественных помещений определяют содержание не только СО₂, но и наиболее значимых в гигиеническом отношении химических веществ, присутствующих в ней. Их содержание не должно превышать ПДКс.с. для атмосферного воздуха. Суммарно об органическом загрязнении воздуха можно судить по окисляемости воздуха – количеству мг кислорода, израсходованного на окисление органических веществ, содержащихся в 1 м ³ воздуха. Окисляемость чистого воздуха составляет не более 6-8 мг О₂/м³.

Воздух закрытых помещений постоянно подвергается биологическому загрязнению. Источником загрязнения являются главным образом слизистые оболочки дыхательных путей больных людей, бациллоносителей, домашние животные, птицы (голуби, попугаи). При чиханье, кашле, разговоре в воздух выделяются мельчайшие капельки жидкости, содержащие микроорганизмы. Время пребывания их во взвешенном состоянии зависит от размера капель. Крупнокапельные аэрозоли (более 100 мкм) в силу тяжести быстро оседают на пол и предметы. Аэрозоли, содержащие капли среднего(20-100 мкм) и мелкого (1-20 мкм) размера оседают значительно медленнее, оставаясь длительное время в воздухе. Оседание замедляется за счет высыхания капель и уменьшения их размеров. .При высыхании капель образуется бактериальная пыль, которая может длительное время витать в воздухе и распространяться токами воздуха в другие помещения. Осевшая на полу, постели, одежде и других предметах пыль вновь поднимается в воздух при ходьбе, перестилании постелей, уборке, сохраняя свою опасность. Следует отметить, что в пыли сохраняют свою жизнеспособность не все, а лишь отдельные, отличающиеся особой устойчивостью, возбудители: микобактерии туберкулеза, спорообразующие бактерии, микроскопические грибы и др.

Помимо возбудителей различных инфекционных заболеваний, в воздухе помещений могут находиться споры различных микроскопических грибов, мхов, цисты простейших, домашние клещи, обитающие в матрацах, коврах, мягкой мебели, постельном белье. В 1 г пыли может обнаруживаться до 500 клещей. Клещи обладают выраженным сенсибилизирующим действием. У большинства больных бронхиальной астмой обнаруживаются аллергические реакции при вдыхании воздуха, загрязненного клещами. Домовые клещи (мучной, сырный), питающиеся пищевыми продуктами, при попадании с пылью в дыхательные пути могут вызвать акаридоз органов дыхания. Небезопасным является и вдыхание воздуха, загрязненного спорами плесневых и других видов грибов. Плесневые грибы, широко распространенные в окружающей среде, вызывают развитие аспергиллеза, характеризующегося в основном поражением легких, но иногда и диссеминацией гематогенным путем. Попугаи и другие декоративные птицы часто являются источником возбудителя орнитоза, тяжелой зоонозной инфекции. У владельцев попугаев может развиться аллергический альвеолит, приводящий к развитию пневмосклероза.

3.3. Вентиляция. Одним из главных условий борьбы с загрязнением воздуха в помещениях является правильно организованный воздухообмен (вентиляция), т. е. смена загрязненного воздуха закрытых помещений чистым. Вентиляция, кроме того, способствует улучшению микроклимата и имеет противоэпидемическое значение.

Существует естественная и искусственная вентиляция. При естественной вентиляции воздух подается и удаляется из помещения естественным путем, а при искусственной – с помощью механических средств побуждения (вентиляторов).

В большинстве жилых зданий для воздухообмена используется естественная вентиляция и средства ее усиления .Она осуществляется за счет разности температур наружного и комнатного воздуха и ветрового напора. Более теплый и легкий воздух внутри помещения вытесняется более тяжелым холодным наружным воздухом, проходя через неплотности и поры в строительных конструкциях, оконные и дверные проемы. Ветровой напор создает дополнительное давление на сторону здания, находящуюся с наветренной стороны, за счет чего воздух с большей скоростью поступает в помещение. Образующееся с подветренной, противоположной стороны разрежение воздуха способствует отсасыванию воздуха из помещений. Такой естественный неорганизованный воздухообмен называется инфильтрацией. При закрытых окнах и дверях естественная вентиляция осуществляется только лишь за счет инфильтрации. Кратность воздухообмена при ней невелика - 1-1,5. Поэтому для организации достаточного воздухообмена применяют средства усиления естественной вентиляции за счет проветривания, устройства вентиляционных каналов. Проветривание проводится открыванием форточек, фрамуг, окон. Наилучший эффект дает так называемое сквозное проветривание, при котором открываются окна или фрамуги в противоположно расположенных комнатах квартиры. Можно проводить и угловое проветривание (через смежные комнаты), но оно менее эффективно.

Для усиления вентиляции оборудуют также вытяжные вентиляционные каналы, которые проходят в стенах зданий и заканчиваются на крыше специальными насадками - дефлекторами, которые усиливают отсасывание воздуха за счет энергии ветра. Вентиляционные каналы обычно устраивают лишь в кухне, ванной, туалетной, иначе воздух из них может поступать в жилые комнаты. Вытяжные каналы для каждой квартиры должны быть индивидуальными, так как нередко возникает такое явление, как «опрокидывание тяги», при котором воздух из вытяжного канала попадает в помещения. В кухнях с газовыми плитами целесообразна установка над плитой вытяжки с механическим побуждением, ввиду того, что удаление загрязненного воздуха естественным путем оказывается не всегда полным.

Естественная вентиляция может оказаться недостаточной в помещениях со значительным и постоянным загрязнением воздуха. В таких случаях помещения оборудуют механической искусственной вентиляцией, которая обеспечивает любую необходимую кратность воздухообмена и позволяет управлять движением воздуха между помещениями.

Различают приточную, вытяжную и приточно-вытяжную механическую вентиляцию. При приточной вентиляции свежий воздух подается в помещение вентилятором, загрязненный воздух удаляется естественным путем. При вытяжной вентиляции воздух из помещений отсасывается с помощью вентилятора, а свежий воздух поступает естественным путем. При приточно-вытяжной вентиляции воздух подается и удаляется из помещения с помощью механического побуждения (вентилятора). Тот или иной вид искусственной вентиляции применяют в зависимости от того, каково назначение помещения, какие загрязнители в него поступают, какой должна быть степень чистоты в этом помещении. Так, вытяжную вентиляцию применяют при загрязнении помещения вредными газами, пылью или водяными парами. Недостатком ее является сильное охлаждение помещения зимой, так как при вытяжке в него подсасывается холодный наружный воздух. Предупредить охлаждение позволяет приточно-вытяжная вентиляция, при которой зимой в помещение подается подогретый воздух, снижающий охлаждающий эффект вытяжки. Приточно-вытяжную вентиляцию устраивают в больницах, школах, производственных помещениях, зрелищных предприятиях и др. При этом, если загрязненный воздух из помещения, в частности, кухонь, туалетов, помещений для грязного белья и др, не должен попадать в соседние,. то вытяжку делают большей, чем приток. Если же задачей является предупреждение поступления в помещение загрязнителей из соседних помещений, преобладающим должен быть приток, как это делается, например, в операционных.

В случаях, когда средствами обычной искусственной вентиляции обеспечить нормальный микроклимат в жилых и общественных зданиях нельзя, используют кондиционирование воздуха. Под кондиционированием воздуха понимают создание и автоматическое поддержание в помещении заданных оптимальных температуры, влажности и скорости движения воздуха, а если требуется, и ионизации. Кондиционеры подразделяются на центральные и местные.

Центральные кондиционеры применяются для обслуживания целого здания или отдельных групп помещений. Местные или комнатные кондиционеры (климатизеры) устанавливаются в отдельных помещениях. Кондиционеры поддерживают в помещении заданную температуру, влажность, скорость подачи воздуха, подают очищенный от пыли, запахов, а в некоторых случаях (например, в операционных) прошедший через бактерицидные фильтры воздух. Кондиционирующие установки незаменимы в жарком климате: улучшается состояние человека, значительно повышается работоспособность, снижается возможность негативного воздействия высокой температуры на здоровье человека. Большое значение они имеют в больничных учреждениях, создавая оптимальные микроклиматические условия и поддерживая высокую степень чистоты воздуха в стерильных помещениях.

Недостатками кондиционирования являются снижение при очистке воздуха количества легких ионов, концентрации озона, ощущение воздушного дискомфорта при длительном пребывании в кондиционируемых помещениях. Для коррекции ионного состава используются аэроионизаторы различных типов. В кондиционерах и увлажнителях воздуха находят для себя более благоприятные условия легионеллы, являющиеся в общем-то природными обитателями пресноводных водоемов, но могущие стать причиной развития легионеллеза (болезнь легионеров, лихорадка понтиак, питтсбургская пневмония и др.). Поэтому важно проведение обеззараживания используемой воды, воздуха и поверхностей воздуховодов.

Для оценки воздухообмена используют следующие показатели: необходимый и фактический объемы вентиляции, кратность воздухообмена. Необходимый объем вентиляции–это количество свежего воздуха, которое требуется подать в помещение на 1 человека в час, чтобы количество имеющихся вредностей не превысило допустимого уровня. Обычно в жилых помещениях и аудиториях, где воздух загрязняется преимущественно за счет людей, необходимый объем вентиляции определяется, исходя из количества выдыхаемого человеком углекислого газа (см.выше) и допустимой концентрации его в воздухе. Однако при наличии токсичных и опасных загрязнителей, поступающих из других источников, расчет проводится, исходя из концентрации выделяющихся загрязнителей и их ПДК.

Взрослый человек при легкой физической работе выдыхает около 22л углекислого газа в час. Для поддержания допустимого уровня углекислого газа в помещении (0,1%) нужно, чтобы выдохнутые 22 л разбавлялись приблизительно 36-37 м³ атмосферного воздуха, т.е., необходимый объем вентиляции составлял 36-37 м³

Указанные объемы вентиляции следует рассматривать как минимальные. Оптимальные условия воздушной среды в закрытых помещениях обеспечиваются лишь при объеме вентиляции 80-120 м³/ ч. Такой объем вентиляции может быть достигнут увеличением воздушного куба, приходящегося на одного человека, и кратности воздухообмена. Под воздушным кубом понимают объем помещения, приходящийся на одного человека, а под кратностью воздухообмена - число, показывающее, сколько раз в течение часа меняется воздух помещения. Кратность воздухообмена определяют по формуле К = V : Р, где К- кратность воздухообмена в течение часа, V-объем вентиляции на одного человека (в м³/ч), Р- воздушный куб (в м³) на одного человека. Кратность по притоку обозначают знаком «+», а по вытяжке - знаком «-». Так «+2/-3» означает, что в данное помещение подается в час двухкратное, а извлекается из него трехкратное к объему помещения количество воздуха. Нормативы воздухообмена дифференцированы для различных помещений, что объясняется характером их загрязнения, назначением помещения (табл. 7.4.).

Минимальный воздушный куб на 1 человека должен составлять 25 м³, хотя считают, что оптимальный воздушный куб должен быть больше- 30-35 м³, тогда он позволяет достичь хорошего воздухообмена даже при отсутствии искусственной вентиляции.

Таблица 7.4.