Диоксид углерода является составным ингредиентом атмосферного воздуха. Концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе вне зоны загрязнения в среднем равняется 0,03 % по объему или 0,046 % по весу, что равно при нормальных условиях 591 мг/м3.

Повышение углекислого газа в воздухе ведет к раздражению дыхательного центра. Длительное вдыхание воздуха с повышенным содержанием (8-10 %) углекислоты приводит к перераздражению дыхательного центра и смерти от паралича последнего. При 15 % и выше CO2 в воздухе смерть наступает мгновенно от паралича дыхательного центра. Человек более чувствителен к избытку углекислого газа, чем животное. Уже при содержании С02 в воздухе в количестве 3 % дыхание заметно ускоряется и углубляется; при 4 % появляется ощущение сдавливания головы, головная боль, шум в ушах, психическое возбуждение, сердцебиение, замедление пульса и повышение давления, реже - рвота и обмороки.

Дальнейшее повышение уровня С02 до 8-10 % сопровождается нарастанием выраженности всех симптомов и наступает смерть от паралича дыхательного центра. Опасность значительного накопления С02 в закрытых помещениях усугубляется тем, что она сопровождается одновременным уменьшением содержания кислорода в воздухе.

В гигиеническом отношении диоксид углерода является важным показателем, по которому судят о степени чистоты воздуха в жилых и общественных зданиях.

Углекислота выделяется при дыхании людей, и скопление больших количеств ее в воздухе закрытых помещений указывает на санитарное неблагополучие этого помещения (скученность людей, недостаточная вентиляция). В обычных условиях при недостаточной естественной вентиляции помещения и инфильтрации наружного воздуха через поры строительных материалов содержание диоксид углерода в воздухе жилых помещений может достигать 0,2 %. Пребывание в такой атмосфере приводит к ухудшению самочувствия и снижению работоспособности. Это объясняется тем, что параллельно с увеличением количества диоксида углерода в воздухе ухудшаются его свойства: повышается температура и влажность, появляются дурно пахнущие газы, представляющие собой продукты жизнедеятельности человека (меркаптан, индол, скатол, сероводород, аммиак), увеличивается содержание пыли и микроорганизмов. Происходит изменение ионизационного режима воздуха, увеличение тяжелых и уменьшение легких ионов. Однако из всех перечисленных выше показателей, связанных с ухудшением свойств воздуха диоксид углерода поддается наиболее простому определению, в силу чего она принимается за гигиенический показатель чистоты воздуха жилых и общественных зданий.

Допустимой концентрацией диоксида углерода воздуха считается 0,07-0,1 %. Последняя величина принята в качестве расчетной при определении объема потребной вентиляции и эффективности вентиляции в жилых и общественных зданиях.

Методика определения диоксида углерода в воздухе с помощью фотоэлектроколориметра.

Принцип метода основан на измерении оптической плотности окрашенного поглотительного раствора (смесь бромтимолового синего и NaHCO3) после взаимодействия испытуемого воздуха с углекислотой. Чувствительность метода 0,025 об %.

Отбор пробы воздуха. Пробу воздуха для определения диоксида углерода отбирают в газовые пипетки емкостью 150-200 мл, предварительно заполненные 26 % раствором поваренной соли. При отборе пробы воздуха газовая пипетка находится в вертикальном положении. Вначале открывают верхний кран, а затем нижний. Вытекающий из пипетки раствор поваренной соли засасывает в нее исследуемый воздух. По окончании отбора пробы воздуха последнюю доставляют в лабораторию.

Ход работ. Из газовой пипетки исследуемый воздух в количестве 50 мл переводится солевым раствором в шприц емкостью 100 мл. Затем в шприц засасывают из бюретки 5 мл поглотительного раствора. После 2-х минутного взбалтывания исследуемого воздуха с поглотительным раствором жидкость помещают в кювету с толщиной слоя 10 мм и фотометрируют на приборе ЛМФ-69 при длине волны 600 нм (светофильтр N4). На градуировочном графике по оптической плотности раствора находят концентрацию диоксида углерода.

Основными источниками загрязнения воздуха закрытых помещений являются атмосферный воздух, проникающий в помещение через оконные проемы и неплотности строительных конструкций, строительные и отделочные полимерные материалы, выделяющие в воздух разнообразные, токсичные для человека вещества, многие из которых являются высокоопасными (бензол, толуол, циклогексан, ксилол, ацетон, бутанол, фенол, формальдегид, ацетальдегид, этиленгликоль, хлороформ), продукты жизнедеятельности человека и его бытовых занятий (антропотоксины: угарный газ, аммиак, ацетон, углеводороды, сероводород, альдегиды, органические кислоты, диэтиламин, метилацетат, крезол, фенол и др.), накапливающиеся в воздухе невентилируемых помещений с большим числом людей. Многие вещества являются высокоопасными, относящимися ко 2-му классу опасности. Это диметиламин, сероводород, диоксид азота, окись этилена, индол, скатол, меркаптан. Наибольший суммарный риск имеют бензол, хлороформ, формальдегид. Присутствующие одновременно даже в небольших количествах, они свидетельствуют о неблагополучии воздушной среды, оказывающей отрицательное воздействие на состояние умственной трудоспособности людей, находящихся в этих помещениях.

Кроме того, выдыхаемый людьми воздух по сравнению с атмосферным содержит меньше кислорода (до 15,1-16%), в 100 раз больше углекислого газа (до 3,4-4,7%), насыщен водяными парами, нагрет до температуры тела человека и деионизирован в процессе его прохождения через системы приточной вентиляции из-за задержки легких положительных и отрицательных аэроионов в воздуховодах.

В воздух поступает значительное количество микробов, среди которых могут быть и патогенные. Чем больше в воздухе поме- щений пыли, тем обильнее в нем микробное загрязнение. Пыль является фактором передачи инфекционных болезней с аэрозольным механизмом распространения и бактериальных инфекций (например, туберкулеза). Пыль, содержащая плесневые грибы родов Penicillium и Mukor, вызывает аллергические заболевания.

Воздействие различных факторов на человека внутри помещения может вызвать нарушения состояния его здоровья, т.е. заболевания, связанные со зданием», например, парами формальдегида, выделяющегося из полимерных и древесно-стружечных материалов.

Симптомы заболевания сохраняются долго, даже после устранения источника вредного воздействия. «Синдром больного здания» проявляется в виде острых нарушений состояния здоровья и дискомфорта (головной боли, раздражения глаз, носа и органов дыхания, сухого кашля, сухости и зуде кожи, слабости, тошноте, повышенной утомляемости, восприимчивости к запахам), возникающих в конкретных помещениях и почти полностью исчезающих при выходе из него. Развитие этого синдрома связывается с комбинированными и сочетанными действиями химических, физических (температура, влажность) и биологических (бактерии, неизвестные вирусы и др.) факторов. Его причинами чаще всего является недостаточная естественная и искусственная вентиляция помещений, строительные и отделочные полимерные материалы, выделяющие в воздух разнообразные токсичные для человека вещества, нерегулярная уборка помещений.

Качество воздушной среды принято оценивать косвенно по интегральному санитарному показателю чистоты воз- духа - содержанию углекислого газа (показателю Петтенкофера), а в качестве предельно допустимого норматива (ПДК) использовать его концентрацию в помещениях - 1,0%с или 0,1% (1000 см3 в 1 м3). Углекислый газ постоянно выделяется в воздух закрытых помещений при дыхании, наиболее доступен простому определению и имеет достоверную прямую корреляцию с суммарным загрязнением воздуха. Показатель Петтенкофера является не предельно допустимой концентрацией самого диоксида углерода, а показателем вредности концентраций многочисленных метаболитов человека, накопившихся в воздухе параллельно с диоксидом углерода. Более высокое содержание СО2 (>1,0%о) сопровождается суммарным изменением химического состава и физическим свойством воздуха в помещении, которые неблагоприятно влияют на состояние находящихся в нем людей, хотя сам по себе диоксид углерода и в значительно более высоких концентрациях не проявляет токсические для человека свойства. При оценке качества воздуха и проектировании систем вентиляции помещений с большим количеством людей содержание диоксида углерода служит основной расчетной величиной.

Мерами предупреждения загрязнения воздуха помещений является их проветривание, если это возможно, соблюдение чистоты путем регулярной влажной уборки помещений, соблюдение установленных норм площади и кубатуры помещений, санация воздуха с помощью дезинфицирующих средств и бактерицидных ламп.

В результате в воздухе увеличивается концентрация углекислоты, появляются аммиак, альдегиды, кетоны и другие дурно пахнущие газы, увеличивается влажность, пылевая и микробная загрязненность воздуха, что в целом характеризуется как душный (жилой) воздух, оказывающий влияние на самочувствие, работоспособность и здоровье людей. Поконцентрации углекислоты в таком воздухе можно определить степень общей его загрязненности. Поэтому углекислый газ служит санитарным показателем чистоты воздуха в жилых и общественных помещениях. Воздух считается свежим, если концентрация углекислоты в нем не превышает 0,1%. Эта величина и считается предельно допустимой для воздуха в жилых и общественных помещениях.

Кроме того, следует учитывать тот фактор, что углекислый газ тяжелее воздуха и может скапливаться в нижних частях замкнутых пространств, не подвергающихся интенсивной вентиляции. Наиболее важно это для тех мест, где происходят усиленные окислительные процессы (бродильные чаны, заброшенные шахты или колодцы, на дне которых находятся гниющие или бродящие отбросы и т. д.). В таких местах концентрация углекислоты может достигать больших величин и представлять опасность для здоровья и существования человека. Если концентрация углекислого газа во вдыхаемом воздухе превышает 3% то существование в такой атмосфере становится опасным для здоровья. Концентрация СО2 порядка 10 % считается опасной для жизни (потеря сознания наступает через несколько минут дыхания таким воздухом). При концентрации 20 % происходит паралич дыхательного центра в течение нескольких секунд.

Чистый атмосферный воздух у поверхности Земли - это ме­ханическая смесь различных газов, среди которых в порядке их убывания по объему содержатся азот, кислород, аргон, диоксид углерода и ряд других газов, суммарное количество которых не превышает 1 %.

Состав чистого сухого атмосферного воздуха в объемных процентах представлен на рис. 1,2,

За сутки в состоянии покоя взрослый человек пропускает че­рез легкие 13-14 м3 воздуха - значительный объем, увеличи­вающийся при выполнении физических нагрузок. Это значит, что для организма небезразлично, воздухом какого химическо­го состава он дышит.

Кислород - самый важный для жизнедеятельности газ воз­духа. Он расходуется в организме на окислительные процессы, поступая через легкие в кровь, и доставляется тканям и клеткам организма в составе оксигемоглобина,

Рис. 1.2. Химический состав атмосферного воздуха при нормальных условиях.

В окружающей природе кислород также необходим для окис­ления органических веществ, находящихся в воде, воздухе и почве, а также для поддержания процессов горения.

Источником кислорода в атмосфере являются зеленые рас­тения, образующие его под действием солнечной радиации в процессе фотосинтеза и выделяющие в воздух в процессе ды­хания, Речь идет о фитопланктоне морей и океанов, а также растениях тропических лесов и вечнозеленой тайги, которые образно называют "легкими планеты".

Зеленые растения образуют кислород в очень больших коли­чествах, и вследствие постоянного перемешивания слоев ат­мосферного воздуха его содержание в атмосферном воздухе повсюду остается практически постоянным - около 21 %. Низ­кие концентрации кислорода, существенные для жизнедеятель­ности организма человека, наблюдаются при подъеме на высоту и при пребывании людей в герметически замкнутых помеще­ниях в случае аварийных ситуаций, когда нарушены техничес­кие средства поддержания жизнедеятельности. Повышенное содержание кислорода отмечается в условиях высокого атмос­ферного давления (в кессонах). При парциальном давлении свыше 600 мм рт.ст. он ведет себя как токсичное вещество, вы­зывая отек легких и пневмонию.

В атмосферном воздухе содержится динамический изомер кислорода - трехатомный кислород озон, являющийся силь­нейшим окислителем. Он образуется в природных условиях в верхних слоях атмосферы под влиянием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, при грозовых разрядах, в процессе испарения воды.

Озон играет важнейшую роль в защите биологических объ­ектов планеты от губительного воздействия жесткого ультрафи­олета, задерживая его в стратосфере на высоте 20-30 км.

Озон обладает своеобразным приятным запахом свежести, и его присутствие можно легко обнаружить в лесу после грозы, в горах, в чистой природной среде, где он считается показате­лем чистоты воздуха. Однако избыток озона неблагоприятен для жизнедеятельности организма, и начиная с концентрации 0,1 мг/м3 он действует как раздражающий газ.

Присутствие же озона в воздухе крупных промышленных горо­дов, загрязненном выбросами автотранспорта и промышленных объектов, в свете последних научных данных считается неблаго­приятным признаком, поскольку в этих условиях он образуется в результате фотохимических реакций при формировании смога.

Высокая окислительная способность озона используется при обеззараживании воды.

Диоксид углерода, или углекислый газ, поступает в воздух в процессе дыхания людей, животных, растений (в ночное вре­мя), окисления органических веществ при горении, брожении, гниении, находясь в окружающей среде в свободном и связан­ном состояниях.

Постоянство содержания этого газа на уровне 0,03 % в ат­мосфере обеспечивается его поглощением на свету зелеными растениями, растворением в воде морей и океанов, удалением с атмосферными осадками.

Значительные количества СО2 образуются в результате работы промышленных предприятий и автотранспорта, сжигающих ог­ромные количества топлива, вследствие чего в последние годы появились данные о том, что содержание углекислого газа в воздухе крупных современных городов приближается к 0,04 %, что вызывает тревогу у экологов по поводу образования "пар­никового эффекта", о котором более подробно будет сказано дальше.

Диоксид углерода участвует в обменных процессах организма, являясь физиологическим возбудителем дыхательного центра.

Вдыхание больших концентраций СОг нарушает окислительно­восстановительные процессы, и его накопление в крови и тканях ведет к тканевой аноксии. Длительное пребывание людей в за­крытых помещениях (жилых, производственных, общественных) сопровождается выделением в воздух продуктов их жизнеде­ятельности: углекислоты с выдыхаемым воздухом и летучих ор­ганических соединений (аммиак, сероводород, индол, меркап­тан), называемых антропотоксинами, с поверхности кожных покровов, грязной обуви и одежды. Происходит и некоторое снижение содержания в воздухе кислорода. В этих условиях у людей могут появиться жалобы на ухудшение самочувствия, снижение работоспособности, сонливость, головную боль и дру­гие функциональные симптомы. Чем же объясняется этот симптомокомплекс? Можно предположить, что причина лежит в не­хватке кислорода, количество которого, как уже говорилось, несколько снижается по сравнению с его содержанием в атмос­ферном воздухе. Однако было установлено, что его снижение в самых неблагоприятных условиях не превышает I %, так как вследствие негерметичности этих помещений кислород легко проникает из атмосферы в воздух помещений, пополняя его за­пас. Организм человека не реагирует на такое снижение содер­жания кислорода. Больные люди отмечают снижение кислорода в воздухе, если оно составляет 18 %, здоровые - 16 %. Жизнь не­возможна при концентрации кислорода в воздухе, равной 7-8 %. Однако названных концентраций кислорода в негерметичных помещениях никогда не бывает, но они могут быть в затонувшей подводной лодке, обрушившейся шахте и других герметичных пространствах. Следовательно, в негерметичных помещениях снижение содержания кислорода не может стать причиной ухуд­шения самочувствия людей. Тогда не заключается ли эта причи­на в накоплении избытка углекислоты в воздухе помещений? Однако известно, что неблагоприятная концентрация СО2 для здоровья человека составляет 4-5 %, когда появляются голо­вная боль, шум в ушах, сердцебиение и т.д. При содержании в воздухе 8 % углекислоты наступает смерть. Указанные же концентрации характерны только для герметичных помещений с неисправной системой жизнеобеспечения. В обычных закры­тых помещениях таких концентраций углекислого газа быть не может вследствие имеющегося постоянного воздухообмена с окружающей средой.

И все же содержание С02 в воздухе закрытых помещений имеет санитарное значение, являясь косвенным показателем чистоты воздуха. Дело в том, что параллельно с накоплением С02, обычно не выше 0,2 %, ухудшаются другие свойства воз­духа: повышаются температура и влажность, запыленность, со­держание микроорганизмов, число тяжелых ионов, появляются антропотоксины. Вот этот комплекс изменившихся физичес­ких свойств воздуха наряду с химическим загрязнением и вы­зывает ухудшение самочувствия людей. Такому изменению свойств воздуха соответствует содержание углекислоты, равное ОД %, и поэтому данная концентрация считается предельно до­пустимой для воздуха закрытых помещений.

В последние годы было установлено, что для оценки санитар­ного состояния воздуха закрытых помещений этого показателя недостаточно, так как требуется определение содержания неко­торых токсичных химических веществ, выделяющихся в воздух из полимерных строительных материалов, широко приме­няемых для внутренней отделки помещений (фенол, аммиак, формальдегид и др.).

Азот и другие инертные газы. Азот по количественному со­держанию является наиболее существенной частью атмосфер­ного воздуха, составляя 78,1 % и разбавляя другие газы, в пер­вую очередь кислород. Азот физиологически индифферентен, не поддерживает процессы дыхания и горения, содержание его в атмосфере постоянное, одинаково его количество во вдыха­емом и выдыхаемом воздухе. В условиях повышенного атмос­ферного давления азот может оказать наркотическое действие, а также известна его роль в патогенезе кессонной болезни.

Известен круговорот азота в природе, осуществляемый с по­мощью определенных видов почвенной микрофлоры, растений и животных, а также электрических разрядов в атмосфере, в ре­зультате чего азот связывается биологическими объектами, а за­тем вновь поступает в атмосферу.

Современный человек проводит в помещениях жилых и об­щественных зданий в зависимости от образа жизни и условий трудовой деятельности от 52 до 85 % суточного времени. По­этому внутренняя среда помещений даже при относительно невысоких концентрациях большого количества токсических веществ небезразлична для человека и может влиять на его са­мочувствие, работоспособность и здоровье.

Кроме этого, в зданиях токсичные вещества действуют не изолированно, а в сочетании с такими факторами, как тем­пература и влажность воздуха, ионный режим, радиоактивный фон и др.

Химическое загрязнение воздуха помещений. Основными источниками загрязнения воздуха закрытых помещений явля­ются атмосферный воздух, строительные и отделочные поли­мерные материалы, жизнедеятельность организма самого чело­века и бытовая деятельность.

Качество воздушной среды закрытых помещений по хими­ческому составу в значительной степени зависит от качества ок­ружающего атмосферного воздуха, так как здания имеют пос­тоянный обмен и не защищают жителей от загрязненного атмосферного воздуха. Миграция пыли и токсичных веществ, содержащихся в атмосфере, обусловлена их естественной и ис­кусственной вентиляцией, и поэтому вещества, присутствую­щие в наружном воздухе, обнаруживаются и в помещениях, причем даже в тех, в которые подается кондиционированный воздух.

Степень проникновения различных химических загрязните­лей атмосферного воздуха в помещения различна: концентра­ции диоксида серы, озона и свинца обычно ниже, чем снаружи; концентрации оксидов азота, углерода и пыли близки внутри и снаружи; концентрации же ацетальдегида, ацетона, бензола, этилового спирта, толуола, этилбензола, ксилола и других органических соединений в воздухе помещений превышают их концентрации в атмосфере более чем в 10 раз, что, видимо, связано с внутренними источниками загрязнений.

Одним из самых мощных внутренних источников загрязне­ния воздушной среды закрытых помещений являются полимер­ные строительные и отделочные материалы. Номенклатура по­лимерных материалов насчитывает около 100 наименований. Их используют для покрытия полов, отделки стен, теплоизоляции наружных кровли и стен, гидроизоляции, герметизации и об­лицовки панелей, изготовления оконных блоков и дверей и т.д.

Масштабы и целесообразность применения полимеров в стро­ительстве жилых и общественных зданий определяются нали­чием ряда положительных свойств, облегчающих их использо­вание, улучшающих качество строительства и удешевляющих его. Однако установлено, что все полимерные материалы выде­ляют разнообразные токсичные для организма человека вещест­ва: поливинилхлоридные материалы выделяют в воздушную среду бензол, толуол, этилбензол, циклогексан, ксилол, бути­ловый спирт; древесно-стружечные плиты на фенолформальде­гидной и мочевино-формальдегидной основах - фенол, фор­мальдегид и аммиак; стеклопластики - ацетон, метакриловую кислоту, толуол, бутанол, формальдегид, фенол, стирол; лако­красочные покрытия и кленсодержащие вещества - толуол, бутилметакрилат, бутилацетат, ксилол, стирол, ацетон, бутанол, этиленгликоль; ковровые изделия из химических волокон - стирол, изофенол, сернистый ангидрид.

Интенсивность выделения летучих веществ зависит от усло­вий эксплуатации полимерных материалов - температуры, влажности, кратности воздухообмена, времени эксплуатации. Даже в небольших концентрациях эти химические вещества могут стать причиной сенсибилизации организма. Установле­но, что в помещениях, насыщенных полимерными материала­ми, наблюдается большая подверженность населения аллерги­ческим и простудным заболеваниям, гипертонии, неврастении, вегетососудистой дистонии. Наиболее чувствительными явля­ются организмы детей и больных людей.

Следующим внутренним источником загрязнения воздуш­ной среды помещений являются продукты жизнедеятельности организма человека - антропотоксины. Установлено, что чело­век в процессе своей жизнедеятельности вьщеляет около 400 хи­мических соединений, названных антропотоксинами, причем пятая часть из них относится к числу высокоопасных веществ (2-й класс опасности), это диметиламин, сероводород, диоксид азота, окись этилена, бензол.

Концентрации диметиламина и сероводорода превышали ПДК для атмосферного воздуха; превышали ПДК или находи­лись на их уровне концентрации диоксида и оксида углерода, аммиака.

К 3-му классу - малоопасным веществам - относятся ук­сусная кислота, фенол, метилстирол, толуол, метанол, винил­ацетат.

Остальные вещества составляли десятые и меньшие доли ПДК, но взятые вместе они свидетельствовали о неблагополу­чии воздушной среды, поскольку даже 2-4-часовое пребыва­ние в этих условиях отрицательно сказывалось на состоянии умственной работоспособности испытуемых. Воздушная среда невентилируемых помещений ухудшается пропорционально числу людей и времени их пребывания в помещении.

Источником загрязнения воздушной среды являются и бы­товые процессы. Газификация квартир повышает уровень их благоустройства, но результаты многочисленных исследова­ний показали, что открытое сжигание газа ухудшает состояние воздушной среды газифицированных жилищ в плане загрязне­ния разнообразными химическими веществами и ухудшения микроклимата помещений.

Было установлено, что при часовом горении газа в воздухе помещений концентрации веществ составляли (мг/м3): оксид углерода - 15; формальдегид - 0,037; оксид азота - 0,62; ди­оксид углерода - 0,44; бензол - 0,07, причем высокие кон­центрации этих веществ обнаруживались не только на кухне, но и в жилых помещениях.

Температура воздуха в помещении во время горения газа по­вышалась на 3-6 "С, влажность - на 10-15 %. После выклю­чения газа концентрации химических веществ снижались, но к исходным величинам иногда не возвращались и через 1,5-2,5 ч.

Источником бытового загрязнения воздуха является и куре­ние. При курении воздух загрязняется, по данным хроматомасс-спектрометрического анализа, 186 химическими соедине­ниями, в числе которых оксиды углерода и азота, серы, стирол, ксилол, лимонен, бензол, этилбензол, никотин, формальдегид, сероводород, фенол, акролеин, ацетилен, бенз(а)пирен, причем в достаточно высоких концентрациях.

У пассивных курильщиков (некурящих людей, находящихся рядом с курящими), компоненты табачного дыма вызывали раздражение слизистых оболочек глаз, увеличение содержания в крови карбоксигемоглобина, учащение пульса, повышение уровней артериального давления. С табакокурением напрямую связывают развитие рака бронхолегочной системы. Подсчита­но, что 40 выкуренных сигарет в день поставляют в легкие око­ло 150 мг бенз(а)пирена дополнительно к бенз(а)пирену атмос­ферного воздуха.

Микробное загрязнение воздуха помещений. В воздухе обна­руживаются различные микроорганизмы, из которых наиболь­ший гигиенический интерес представляют бактерии и вирусы. Атмосферный воздух не является благоприятной средой для жизнедеятельности микроорганизмов, и поэтому, попав в нее, они сравнительно быстро погибают вследствие высыхания, от­сутствия питательного материала и бактерицидного действия ультрафиолетового излучения Солнца. Бактерии, содержащие­ся в атмосфере, являются сапрофитами, которые отличаются большей устойчивостью в окружающей среде, чем патогенные микробы.

В воздухе же закрытых, плохо проветриваемых и перенаселен­ных людьми помещений содержится значительное количество микробов, среди которых могут быть и патогенные (возбудите­ли вирусных заболеваний - гриппа, кори, ветряной спы и др., бактериальных - коклюша, дифтерии, скарлатины, туберкуле­за и других инфекций, которые могут иметь даже массовый, эпидемический характер распространения).

П.Н, Лащенков установил, что существуют два пути переда­чи инфекции через воздух, воздушно-капельный и воздушно­-пылевой.

При воздушно-капельном пути передачи заражение проис­ходит в результате вдыхания мельчайших капелек слюны, мок­роты, слизи, выделяемых больным или носителем микро­бов во время кашля, чиханья и даже разговора. Известно, что мельчайшие капельки могут разбрызгиваться на расстояние от I до 1,5 м, перемещаясь дальше с воздушными течениями на несколько метров, сохраняясь во взвешенном состоянии до 1 ч. При этом пути передачи в воздух, а затем и в организм воспри­имчивого человека поступают вирулентные возбудители. К то­му же они лучше защищены от высыхания, легко и быстро пос­тупая в организм людей через дыхательные пути. Все это делает воздушно-капельный путь передачи инфекций более опасным в эпидемиологическом отношении. Действительно, все эпиде­мические инфекции распространяются этим путем.

При воздушно-пылевом пути передачи инфекции заражение происходит через взвешенную в воздухе пыль, содержащую па­тогенные микроорганизмы, вирулентность которых ослаблена за счет высыхания инфицированных капелек выделений боль­ного. Пылевые частицы с осевшими на них микробами могут держаться в виде бактериального аэрозоля от нескольких минут до 2-4 ч. Между содержанием в воздухе помещений пыли и ко­личеством микробов существует прямая зависимость: чем боль­ше пыли, тем обильнее микрофлора. Поэтому борьба с пылью в закрытых помещениях одновременно является и борьбой с бактериальным загрязнением воздуха.

Мерами предупреждения передачи инфекций воздушным путем являются элементарные правила поведения при кашле и чиханье (закрывать нос и рот носовым платком, повернув­шись в сторону от рядом находящихся людей, очень эффектив­но ношение марлевых масок всеми людьми в период эпиде­мий); соблюдение чистоты в помещениях путем регулярной влажной их уборки, соблюдение установленных норм площади и кубатуры жилых и общественных зданий; санация воздуха и помещений ЛПУ с помощью дезинфектантов и бактерицид­ных ламп.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СО2 И ОКИСЛЯЕМОСТИ ВОЗДУХА КАК ПОКАЗАТЕЛЕЙ АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА И ВЕНТИЛЯЦИИ ПОМЕЩЕНИЙ

1. Учебная цель

1.1. Ознакомиться с факторами и показателями загрязнения воздуха помещений коммунально-бытового, общественного и производственного назначения.

1.2. Овладеть методикой гигиенической оценки чистоты воздуха и эффективности вентиляции помещений.

2. Исходные знания и умения

2.1. Знать:

2.1.1. Физиолого-гигиеничное значение составных компонентов воздуха и их влияние на здоровье и санитарные условия жизни.

2.1.2. Источники и показатели загрязнения воздуха помещений коммунального, бытового, общественного и производственного назначения, их гигиеническое нормирование.

2.1.3. Обмен воздуха в помещениях. Виды и классификация вентиляции помещений, основные параметры, которые характеризуют ее эффективность.

2.2. Уметь:

2.2.1. Определять концентрацию углекислого газа в воздухе и оценивать степень чистоты воздушной среды помещений.

2.2.2. Рассчитывать необходимый и фактический объем и кратность вентиляции помещений.

3. Вопросы для самоподготовки

3.1. Химический состав атмосферного и выдыхаемого воздуха.

3.2. Основные источники загрязнения воздуха помещений коммунально-бытового, общественного и производственного назначения. Критерии и показатели загрязнения воздуха (физические, химические, бактериологические).

3.3. Источники загрязнения воздуха жилых помещений. Окисляемость воздуха и диоксид углерода как косвенные показатели загрязнения воздуха.

3.4. Влияние разных концентраций диоксида углерода на организм человека.

3.5. Экспрессные методы определения концентрации диоксида углерода в воздухе (метод Лунге-Цеккендорфа, Прохорова).

3.6. Гигиеническое значение вентиляции помещений. Виды, классификация вентиляции помещений коммунально-бытового и производственного назначения.

3.7. Показатели эффективности вентиляции. Необходимый и фактический объем и кратность вентиляции, методы их определения.

3.8. Кондиционирование воздуха. Принципы построения кондиционеров.

4. Задания (задачи) для самоподготовки

4.1. Рассчитайте, сколько углекислого газа выделяет человек за один час в покое и при выполнении физической работы.

4.2. Рассчитайте необходимый объем вентиляции для больного в палате и для хирурга в операционной (см. приложение).

4.3. Рассчитайте необходимую кратность вентиляции палаты на 4 койки площадью 30 м2 и высотой 3,2 м.

5. Структура и содержание занятия

Занятие лабораторное. После проверки исходного уровня знаний и подготовки к занятию студенты получают индивидуальные задачи и, пользуясь инструкциями приложений и рекомендованной литературой, определяют концентрацию диоксида углерода в помещении учебной лаборатории и за ее пределами (на улице), ведут необходимые расчеты, составляют выводы; рассчитывают необходимые объем и кратность вентиляции для лаборатории с учетом количества людей и характера выполняемой работы ; измеряют объем воздуха, который поступает или удаляется из помещения, рассчитывают фактические объем и кратность вентиляции, составляют выводы и рекомендации. Работу оформляют протоколом.

6. Литература

6.1. Основная:

6.1.1. Общая гигиена. Пропедевтика гигиены. /, / Под ред. . - К.: Высшая школа, 1995. - С. 118-137.

6.1.2. Общая гигиена. Пропедевтика гигиены. / , и др. - К.: Высшая школа, 2000. - С. 140-142.

6.1.3. Минх гигиенических исследований. - М., 1971. - С.73-77, 267-273.

6.1.4. Общая гигиена. Пособие к практическим занятиям. /, и др. / Под ред. . - Львов: Мир, 1992. - С. 43-48.

6.1.5. , Шахбазян. К.: Высшая школа, 1983. - С. 45-52, 123-129.

6.1.6. Лекция.

6.2. Дополнительная:

6.2.1. , Габович медицина. Общая гигиена с основами экологии. - К.: Здоровье, 1999. - С. 6-21, 74-79, 498-519, 608-658.

6.2.2. СНиП П-33-75. Отопление, вентиляция и кондинционирование воздуха. Нормы проектирования. - М., 1975.

7. Оснащение занятия

1. Шприц Жанне (50-100 мл).

2. Раствор безводной соды NaСО3 (5,3 г на 100 мл дистиллированной воды) с 0,1% раствором фенол-фталеина.

3. Пипетка на 10 мл.

4. Дистиллированная вода в флаконе свежекипяченая и охлажденная.

5. Формулы для расчета необходимого объема и кратности вентиляции помещений.

6. Рулетка или сантиметровая лента.

7. Задача студенту по определению концентрации СО2 в воздухе и показателей вентиляции помещения.

Приложение 1

Гигиенические показатели санитарного состояния и вентиляции помещений

1. Химический состав атмосферного воздуха: азота - 78,08%; кислорода - 20,95%; углекислого газа - 0,03-0,04%; инертных газов (аргон, неон, гелий, криптон, ксенон) - 0,93%; влаги, как правило, от 40-60% до насыщения; пыль, микроорганизмы, естественные и техногенные загрязнения - в зависимости от промышленного развития региона, типа поверхности (пустыня, горы, наличие зеленых насаждений и др.)

2. Основные источники загрязнения воздуха населенных мест, производственных помещений - выбросы промышленных предприятий, автотранспорта; пиле-, газообразование промышленных предприятий; метеорологические факторы (ветры) и тип поверхности регионов (пылевые бури пустынных мест без зеленых насаждений).

3. Источники загрязнения воздуха жилых помещений, помещений коммунально-бытового назначения и общественных помещений - продукты жизнедеятельности организма людей, которые выделяются кожей и при дыхании (продукты распада пота, кожного сала, омертвелого эпидермиса, другие продукты жизнедеятельности, которые выделяются в воздух помещения пропорционально количеству людей, срока их пребывания в помещении и количества углекислого газа, который накапливается в воздухе пропорционально перечисленным загрязнителям), и поэтому используется как показатель (индикатор) степени загрязнения этими веществами воздуха помещений различного назначения.

4. Учитывая, что через кожу и при дыхании выделяются, в основном, органические продукты обмена веществ, для оценки степени загрязнения воздуха помещений людьми было предложено определять другой показатель этого загрязнения – окисляемость воздуха, т. е. измерять количество миллиграммов кислорода, необходимого для окисления органических соединений в 1 м3 воздуха с помощью титрованного раствора бихромата калия К2Сr2О7.

Окисляемость атмосферного воздуха обычно не превышает 3-4 мг/м3, в хорошо проветриваемых помещениях окисляемость находится на уровне 4-6 мг/м3, а в помещениях с неблагоприятным санитарным состоянием окисляемость воздуха может достигать 20 и более мг/м3.

5. Концентрация углекислого газа отображает степень загрязнения воздуха другими продуктами жизнедеятельности организма. Концентрация углекислого газа в помещениях увеличивается пропорционально количеству людей и времени их пребывания в помещении, но как правило, не достигает вредных для организма уровней. Только в замкнутых, недостаточно вентилируемых помещениях (хранилищах, подводных лодках, подземных выработках, производственных помещениях, канализационных системах и т. п.) за счет брожения , горения, гниения количество углекислого газа может достигать концентраций, опасных для здоровья и даже жизни человека.

Бресткина и ряда других авторов установлено, что повышение концентрации СО2 до 2-2,5% не вызывает заметных отклонений в самочувствии человека, его трудоспособности. Концентрации СО2 до 4% вызывают повышение интенсивности дыхания, сердечной деятельности, снижение трудоспособности. Концентрации СО2 до 5% сопровождаются одышкой, усилением сердечной деятельности, снижением трудоспособности, а 6% - способствуют снижению умственной деятельности, возникновению головной боли, умопомрачению, 7% - может вызвать неспособность контролировать свои действия, потерю сознания и даже смерть, 10% - вызывает быструю, а 15-20% мгновенную смерть из-за паралича дыхания.

Для определения концентрации СО2 в воздухе разработано несколько методов, среди которых метод Субботина-Нагорского с гидроокисью бария, методы Реберга-Винокурова, Калмыкова, интерферометрический. Вместе с тем в санитарной практике наиболее широко используется портативный экспрессный метод Лунге-Цеккендорфа в модификации (приложение 2).

Приложение 2

Определение диоксида углерода в воздухе экспресс-методом Лунге-Цеккендорфа в модификации

Принцип метода основан на пропускании исследуемого воздуха через титрованный раствор углекислого натрия (или аммиака) в присутствии фенолфталеина. При этом происходит реакция Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3. Раствор фенолфталеина, который имеет розовую окраску в щелочной среде, после связывания CO2 обесцвечивается (кислая среда).

Разведением 5,3 г химически чистого Na2CO3 в 100 мл дистиллированной воды готовят исходный раствор, к которому прибавляют 0,1% раствор фенолфталеина. Перед анализом готовят рабочий раствор разведением исходного раствора 2 мл до 10 мл дистиллированной водой.

Раствор переносят в склянку Дрекселя по Лунге-Цеккендорфу (рис. 11.1а) или в шприц Жанне по Прохорову (рис. 11.1б). В первом случае к длинной трубке склянки Дрекселя с утонченным носиком присоединяют резиновую грушу с клапаном или небольшим отверстием. Медленно сжимая и быстро отпуская грушу, продувают через раствор исследуемый воздух. После каждой продувки склянку встряхивают для полного поглощения CO2 из порции воздуха. Во втором случае (по Прохорову) в шприц, наполненный 10 мл рабочего раствора соды с фенолфталеином, держа его вертикально, набирают порцию исследуемого воздуха. Затем энергичным встряхиванием (7-8 раз) воздух приводят в контакт с поглотителем, после чего воздух выталкивается и вместо него набирается одна за другой порции исследуемого воздуха до полного обесцвечивания раствора в шприце. Считают количество объемов (порций) воздуха, пошедших на обесцвечивание раствора. Анализ воздуха проводят в помещении и за пределами помещения (атмосферный воздух).

Результат рассчитывают по обратной пропорции на основании сопоставления количества израсходованных объемов (порций) груш или шприцев и концентрации CO2 в атмосферном воздухе (0,04%) и в конкретном исследуемом помещении, где определяется концентрация СО2. Например, в помещении израсходовано 10 объемов груш, или шприцев, на улице – 50 объемов. Отсюда, концентрация CO2 в помещении = (0,04 x 50) : 10 = 0,2%.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) CO2 в жилых помещениях разного назначения установленная в пределах 0,07-0,1%, в производственных помещениях, где CO2 накапливается от технологического процесса, до 1-1,5%.

Рис.11.1а. Прибор для определения концентрации СО2 по Лунге-Цеккендорфу

(а - резиновая груша для продувки воздуха с клапаном; б - склянка Дрекселя с раствором соды и фенол-фталеина)

Рис. 11.1б. Шприц Жанне для определения концентрации СО2

Приложение 3

Методика определения и гигиенической оценки показателей воздухообмена и вентиляции помещений

Воздух жилых помещений считается чистым, если концентрация CO2 не превышает предельно допустимых концентраций – 0,07% (0,7‰) по Петтенкоферу или 0,1% (1,0‰) по Флюге.

На этом основании рассчитывается необходимый объем вентиляции – количество воздуха (в м3), которое должно поступать в помещение в течение 1 ч, чтобы концентрация CO2 в воздухе не превысила предельно допустимых концентраций для данного вида помещений. Его рассчитывают по формуле:

где: V – объем вентиляции, м3/час;

К – количество СО2, выделяемое одним человеком за один час (в покое 21,6 л/ч; во сне – 16 л/ч; при выполнении работы разной тяжести – 30-40 л/ч);

n - количество людей в помещении;

Р – предельно допустимая концентрация СО2 в промилле (0,7 или 1,0‰);

Р1 – концентрация СО2 в атмосферном воздухе в промилле (0,4‰).

При расчете количества СО2, которое выделяет один человек за один час, выходят из того, что взрослый человек при легкой физической работе производит в течение 1 минуты 18 дыхательных движений с объемом каждого вдоха (выдоха) 0,5 л и, следовательно, в течение часа выдыхает 540 л воздуха (18 х 60 х 0,5 = 540).

Учитывая, что концентрация углекислого газа в выдыхаемом воздухе примерно 4% (3,4-4,7%), то общее количество выдыхаемого углекислого газа за пропорцией составит:

х = = 21,6 л/час

При физических нагрузках пропорционально их тяжести и интенсивности возрастает количество дыхательных движений, а потому возрастает и количество выдыхаемого СО2 и необходимый объем вентиляции.

Необходимая кратность вентиляции – число, которое показывает, сколько раз в течение часа меняется воздух помещения, чтобы концентрация СО2 не превышала предельно допустимых уровней.

Необходимую кратность вентиляции находят путем деления рассчитанного необходимого объема вентиляции на кубатуру помещения.

Фактический объем вентиляции находят путем определения площади вентиляционного отверстия и скорости движения воздуха в нем (фрамуга, форточка). При этом учитывают, что через поры стен, щели в окнах и двери в помещение проникает объем воздуха, близкий к кубатуре помещения и его нужно прибавить к объему, который проникает через вентиляционное отверстие.

Фактическую кратность вентиляции рассчитывают делением фактического объема вентиляции на кубатуру помещения.

Сопоставляя необходимые и фактические объемы и кратность вентиляции, оценивают эффективность обмена воздуха в помещении.

Приложение 4

Нормативы кратности обмена воздуха в помещениях разного назначения

Помещение	Кратность обмена воздуха, ч
СНиП 2.08. 02-89 – больничные помещения
Палата взрослых	80 м3 на 1 койку
Предродовая, перевязочная
Родовая, операционная, предоперационная
Послеродовая палата	80 м3 на 1 кровать
Палата для детей	80 м3 на 1 кровать
Бокс, полубокс	2,5 раза/ч в коридор
Кабинет врача
СНиП 2.08. 01-89 – жилые помещения
Жилая комната		3 м3/ч на 1 м2 площади
Кухня газифицирована
Туалет, ванная комната
ДБН В. 2.2-3-97 – дома и сооружения учебных заведений
Класс, кабинет	16 м3 на 1 человека
Мастерская	20 м3 на 1 человека
Спортзал	80 м3 на 1 человека
Учительская

Необходимый объем и кратность вентиляции положены также в основу научного обоснования норм жилой площади. Учитывая, что при закрытых окнах и двери, как сказано выше, через поры стен, щели в окнах и двери в помещение проникает объем воздух, близкий к кубатуре помещения (т. е., его кратность равняется ~ 1 раз/час), а высота помещения в среднем равняется 3 м, норма площади на 1 человека составляет:

По Флюге (ПДК СО2=1‰)

S = = = 12 м2/человека.

По Петтенкоферу (ПДК СО2=0,7‰)

S = = 24 м2/человека.