ГІГІЄНА ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА. МЕТОДИКА ВИКОРИСТАННЯ УЛЬТРАФІОЛЕТОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ З МЕТОЮ ПРОФІЛАКТИКИ ЗАХВОРЮВАНЬ І САНАЦІЇ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА. МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ІНТЕНСИВНОСТІ ТА ПРОФІЛАКТИЧНОЇ ДОЗИ УЛЬТРАФІОЛЕТОВОЇ РАДІАЦІЇ. ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ АНТРОПОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ І ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ВЕНТИЛЯЦІЙНОГО РЕЖИМУ.

 

Методи визначення інтенсивності та профілактичної дози ультрафіолетової радіації.

Сонце і його біологічна роль

Сонце є гігантською розжареною газовою кулею, що складається з розжа­рених парів тих самих елементів, з яких складається Земля та інші небесні ті­ла. Переважним елементом є водень, а відтак гелій. Невичерпність колосаль­ної енергії Сонця пояснюється з точки зору термоядерного синтезу. Реакція полягає у перетворенні водню на гелій у співвідношенні чотирьох атомних ядер водню до одного ядра гелію з виділенням атомної енергії. Перетворення проходить через низку проміжних реакцій. Діаметр Сонця в 100 разів пере­вищує діаметр Землі і дорівнює 1 391 000 км. Температура поверхні Сонця, що випромінює, досягає 6000 °С, а в глибоких шарах — 40 000 000 °С. Ця най­ближча до нас зірка перебуває на відстані 149 500 000 кмвід Землі. Сонце та­кож має свою атмосферу, до складу якої входить 65 елементів періодичної системи Менделєєва.

 

Видима на небосхилі у вигляді диска поверхня Сонця називається фотосферою, від якої до нас доходить майже вся світлова і теплова енергія Сонця, її товщина становить 200—300 км. Поверхня фотосфери складається з дріб­них ясних зернин, розкиданих на темному тлі диска. їх називають гранулами, вони являють собою течії гарячих газів. Холодніші шари газів, які на тлі на­вколишньої атмосфери здаються темними, називають сонячними плямами. Утворення плям на Сонці характеризується циклічністю і визначається оди­надцятирічним періодом. Такий самий період зберігають у своєму утворенні факели і флокули, протуберанці та волокна.

Над фотосферою розміщена хромосфера, що досягає 12—14 км. Нижній шар цієї частини атмосфери Сонця "обертальний" і має висоту 500 км. її спектр складається з яскравих ліній, головним чином водню, гелію і кальцію.

Хромосфера переходить у зовнішню частину атмосфери Сонця — коро­ну, яка простягається на мільйони кілометрів і являє собою срібне сяйво, що оточує Сонце, і має складну променеву структуру. Форма корони періодич­но змінюється у зв'язку з одинадцятирічним періодом сонячної активності. Матерія корони вирізняється інтенсивним УФ-випромінюванням, яке відіграє вирішальну роль в іонізації верхніх шарів атмосфери.

Енергію Сонця на межі атмосфери, що падає на 1 см² поверхні, перпенди­кулярної напрямові променів, протягом 1 хв і виражену в калоріях, назива­ють сонячною постійною. Вона дорівнює 1,98 кал/см² за 1 хв, або 7,86 Дж/хв. Промені Сонця, сягаючи атмосфери, підлягають енергетичним змінам, зумов­леним процесами поглинання, розсіювання і відбиття. Кількість відбитої від Землі променевої енергії, котра виражається у відсотках щодо кількості енер­гії, яка падає на неї, називається альбедо. Максимальна властивість відбиття спостерігається під час падіння променів на сніг, водну поверхню, пісок, а мі­німальна — на вологий грунт, чорнозем. Головним складником радіаційного балансу є пряма сонячна радіація, напруга якої за рік виростає з півночі на південь. Баланс сонячної енергії формується таким чином: річну кількість со­нячної енергії, котра падає на верхню межу атмосфери, припускають за 100%. Від Землі відбивається і повертається назад у космічний простір 42% енергії, причому 38% відбивається атмосферою і 4% — поверхнею Землі. Решту (58%) поглинають атмосфера (14%) і ґрунт (44%). Нагріта поверхня Землі повертає назад усю поглинуту енергію. При цьому випромінення енергії земною по­верхнею становить 20%, на нагрівання повітря і випадання вологи йде 24%. Кількість сонячної енергії в окремих районах Землі залежить від кута падіння сонячних променів.

Що більша висота Сонця над горизонтом, тобто, що пряміше падають сонячні промені, то більша кількість сонячної енергії падає на одиницю площі. Коли нижній край Сонця розташований майже біля го­ризонту, сонячні промені проходять в атмосфері шлях майже в 35 разів дов­ший, ніж у тому разі, коли Сонце перебуває в зеніті. У районі екватора висо­та Сонця над горизонтом протягом року найбільша.

Річний хід інсоляції змінюється з широтою місця і перпендикулярною по­верхнею. З підйомом на перші 3000 м радіація збільшується на 10 % на кож­ний кілометр. У разі підйому на висоту маса атмосфери, яку проходять соняч­ні промені, зменшується, тому збільшується інтенсивність радіації. Радіація значною мірою поглинається і розсіюється хмарами, туманами і порохом, тому фактична її кількість виявляється нижчою. Сонячна радіація, сягаючи Землі, поглинається ґрунтом і морями, що згодом стають джерелами випромінення. Волога, що міститься у повітрі, затримує випромінення земної по­верхні і навколишніх предметів. Найінтенсивніше випромінення відбуваєть­ся в напрямі до зеніту і слабше — до горизонту, на шляху до якого промене­вому потоку доводиться перемагати більшу масу повітря, ніж на шляху до зеніту. Дорожній покрив і ґрунт міста інтенсивно прогрівають сонячні про­мені, тому вони випромінюють велику кількість радіації, ступінь якої визна­чається висотою будинків і шириною забудови.

Дерева, що ростуть уздовж міських вулиць, і трав'яні смуги значно знижу­ють опромінення пішоходів. Ось чому зелені насадження міста є важливим засобом боротьби з надмірною дією випромінення. На ступінь інтенсивності радіації впливає також забруднення атмосферного повітря.

Сумарна радіація Сонця з кожної точки неба надходить на поверхню Зем­лі у вигляді прямої і розсіяної. Максимум сонячної радіації протягом доби спостерігається о 12-й годині, коли Сонце максимально наближається до зеніту.

Максимальне напруження радіації в південних широтах буває в березні-квітні, а в північних — квітні-травні. Другий, найменш виражений, максимум припадає на серпень-вересень. Мінімальне полудневе значення спостеріга­ється в грудні, а також у липні-серпні. Такий розподіл радіації зумовлений висотою Сонця і прозорістю атмосфери. При безхмарному небі мак­симум радіації припадає на короткі УФ-промені, для похмурого неба максимум радіації зміщується в більш дов­гохвильову частину спектра. У річному ході максимум розсіяної радіації спо­стерігається в червні-липні, мінімум — у грудні, і це здебільш визначається висотою Сонця.

Унаслідок зазначених процесів поглинання, відбиття і розсіювання соняч­них променів спектр Сонця обмежений і біля поверхні Землі змінюється. Со­нячна радіація є одним із видів електромагнітних випромінювань (мал. 23).

Біологічна дія сонячної радіації залежить від структури радіації. На по­верхню Землі падає 59 % інфрачервоного випромінення — 40 % видимого і 1 % УФ.

УФ-промені займають проміжне положення між тепловою радіацією та ра­діацією, що проникає. УФ-промені є довгохвильовою частиною — 315—400 нм (УФ-А), короткохвильовою — 280—315 нм (УФ-В) і коротшою ніж 280 нм (УФ-С; табл. 5). Останню радіацію затримує атмосфера.

Найхарактернішим проявом дії УФ-променів є фотохімічні реакції. Ці про­мені вирізняються також високою властивістю поглинатися більшістю тіл, у тому числі й повітрям.

Біологічна дія УФ-променів багатогранна. У разі їхньої дії на шкіру вини­кає характерна реакція у вигляді еритеми. Однак ця дія УФ-радіації здійсню­ється рефлекторним шляхом, а тому проявляється не тільки на шкірі, а й на всьому організмі. В організмі виникають первинні фотоелектричні і подаль­ші складні фотохімічні процеси, внаслідок яких і проявляється на шкірі ери­тема. Доведено відмінність у перебігу шкірної еритемної реакції, що виникає під дією короткохвильових і довгохвильових УФ-променів. Наприклад, дов­гохвильова УФ-радіація спричинює підвищення температури шкіри і підви­щення кровопостачання її опроміненої ділянки за рахунок розширення су­дин, а дія короткохвильової УФ-радіації призводить до зниження температу­ри шкіри та її почервоніння.

Ефект засмаги для окремих довжин хвиль також різний: за довжини хви­лі 300 нм відносна одиниця дорівнює 1,7, а за довжини хвилі 370 нм — 0,17, тобто приблизно в 10 разів менше. В основі цієї реакції лежить рефлектор­ний акт, в якому безпосередньо бере участь ЦНС. Еритема має, як правило, різкі межі і розвивається тільки в місці дії радіації. Характерним є також те, що еритема утворюється тільки після латентного періоду і переходить у за­смагу. На місці еритеми набухають клітини епідермісу, з'являється інфільт­рат, згодом настає ороговіння, товщина епітелію збільшується і процес за­кінчується пігментацією опроміненої ділянки шкіри, тобто засмагою. Пігмент меланін, що надає шкірі людини певного кольору, розміщений головним чи­ном у клітинах базального шару епідермісу й утворюється внаслідок дії окис­ного ферменту з безбарвних пропігментів — меланогенів. Процес утворення пігменту змінює оптичні властивості шкіри, і це призводить до збільшено­го поглинання нею сонячних променів. Чутливість шкіри навесні підвищена порівняно з осіннім періодом. Оптичні властивості шкіри можуть різко змі­нюватися залежно від ступеня вологості шкіри. Альбедо загальної радіації від сухої шкіри менше. Чутливість шкіри до УФ-променів підвищується зі збільшенням висоти. Пігментована шкіра значно швидше звикає і значно ра­ніше втрачає чутливість до УФ-променів, ніж непігментована.

УФ-промені ще більше впливають на очі. Вони переважно ушкоджують око, у першу чергу рогівку і кон'юнктиву. Найчастішим ураженням є фото-офтальмія.

 

Вона проявляється після латентного періоду болем в очних яблу­ках, зниженням гостроти зору, фотопсією, гіперемією і набряком кон'юнк­тиви, повік і очного яблука, блефароспазмом, сльозотечею, світлобоязню, зву­женням зіниць. Хворобу супроводжують загальні симптоми — головний біль, в'ялість, безсоння, прискорення пульсу, загальний неспокій (снігова сліпота).

Фотохімічні реакції, що виникають під впливом УФ-променів, сприяють утворенню вітаміну D із провітаміну 7-дегідрохолестерину. Таким чином, ви користання антирахітичного ефекту УФ-променів як тесту для біологічної оцінки УФ-радіації Сонця цілком виправдане.Давно відома також бактерицидна дія УФ-променів, що широко викорис­товується на практиці, зокрема для санації і дезінфекції різних об'єктів нав­колишнього середовища — повітря, води, харчових продуктів, хірургічних інструментів тощо.

УФ-радіація знезаражує воду від черевнотифозної, кишкової, синьогнійної паличок, холерного вібріона та інших мікроорганізмів. Ця властивість ра­діації відіграє велику роль у самоочищенні рік і морів. Механізм дії полягає в тому, що в тілі бактерій відбуваються фотохімічні процеси, які призводять до колоїдно-хімічних змін і знищення бактерій. Крім того, ці промені також змінюють газовий склад атмосфери, а в навколишніх предметах дають фото­електричний ефект. УФ-промені поглинаються атомарним киснем, азотом і воднем, а нижче — молекулярним киснем. Це зумовлює фотодисоціацію молекул кисню. Атом кисню, що звільняється, утворює з молекулою кисню озон — 0₃. Шар озону також поглинає УФ-промені. УФ-промені поглинають­ся киснем і оксидами азоту. Вони є іонізаторами повітря.

Дія УФ-променів полягає не тільки в стерилізації навколишнього середо­вища, а й проявляється у підвищенні імунобіологічних властивостей організ­му людини. Під впливом УФ-променів краще відбуваються процеси загоєння ран, коли велике значення набувають агенти, що руйнують клітинну субстан­цію, що пов'язано з появою гістаміноподібних речовин, які зрушують актив­ну реакцію тканин у кислий бік і цим підвищують проникність капілярної стінки і клітинних мембран. Гістамін відіграє роль захисного механізму.

Таким чином, бактерицидна дія УФ-променів на рани, їхня здатність шви­дко виділяти гній, стимулювати кератопластичні функції організму і тамува­ти біль сприяє також прискореному загоєнню ран.

УФ-промені здатні стимулювати фізіологічні функції організму і позитивно впливати на обмін речовин.

Однак відомі захворювання, що спричиняються УФ-променями. Негатив­на їхня дія проявляється виникненням еритеми з набряком шкіри, супро­воджується поганим самопочуттям, неспокійним сном, головним болем і підвищенням температури тіла. Іноді виникає різко виражений дерматит із почервонінням і набряком, з утворенням пухирів.

 У разі, коли шкіра сенсибілізована, її чутливість до УФ-променів значно підвищується. Це трапляється, наприклад, у хворих із свинцевою інтоксикацією, у хворих на кір. Визначено також бластомогенну дію УФ-променів з довжиною хвиль 303—280 нм. Можливість появи раку шкіри під дією УФ-променів доведено експериментом на тваринах.

Запобігти надлишковому опроміненню можна шляхом виконання меди­чних рекомендацій під час приймання сонячних ванн або під час виконання фізичного навантаження в умовах відкритої атмосфери.

Сонячне голодування, спричинене недостатнім опроміненням організму людини УФ-радіацією, котре буває в наших широтах особливо взимку, може стати причиною зниження адаптаційних можливостей організму до інфек­ційних і токсичних агентів, порушення обміну речовин, росту захворюваності.

Гігієнічні заходи в галузі профілактики УФ-голодування передбачають правильне планування населених пунктів, охорону атмосферного повітря від забруднень, застосування увіолевого засклення вікон та рекомендації щодо тривалішого перебування людей на відкритому повітрі.

Для цього існують спеціальні фотарії, в яких за допомогою ртутно-квар­цових ламп або еритемних люмінесцентних ламп опромінюють різні контин­генти людей.

УФ-радіація у складі сонячної радіації в медичній практиці вимірюється за допомогою біодози — одиниці, що є найменшою дозою УФ-опромінення, котре спричинює на шкірі ледве помітне почервоніння після 6—20 год опро­мінення. У відповідних приладах біодоза визначається в мікроватах і дорів­нює 600—800 мкВт/см². Мінімальна добова профілактична доза для людини, яка не допускає розвитку рахіту, дорівнює 1/8 біодози, або 75 — 100 мкВт/см², а оптимальною слід вважати 1/4—1/2 біодози, тобто 200—400 мкВт/см².

Видима ділянка спектра утворена видимими променями і міститься в проміжному положенні між УФ- і інфрачервоними променями. Діапазон цих хвиль становить 400—760 нм. Видиме проміння характеризується специфіч­ною дією на орган зору. Доведено також дію світла на шкіру. Видима частина радіації Сонця підвищує рівень життєдіяльності організму, оскільки зміни освітлення мають умовнорефлекторне значення для виявлення добових і се­зонних біологічних ритмів. Під впливом видимої радіації бактеріофаг дизен­терійних бацил втрачає активність. Вважається, що червоно-жовті кольори діють збудливо, а синьо-фіолетові — пригнічують. Зелений колір є нейтраль­ним. Це треба враховувати, вибираючи кольори для фарбування стін житло­вих, громадських і лікувальних закладів.

Інфрачервона сонячна радіація поділяється на короткохвильову (760 — 1400 нм) і довгохвильову (1500-25 000 нм).

Біологічна дія інфрачервоної радіації полягає здебільш у тепловому ефек­ті. Довгохвильові інфрачервоні промені поглинаються шаром шкіри, а ко­роткі проникають глибше. Непігментована шкіра поглинає 38% інфрачерво­них променів, а пігментована — 58%. Поглинаючись тканинами організму, інфрачервоні промені спричинюють підвищення температури опроміненої ділянки шкіри й утворення теплової еритеми. Водночас вони зумовлюють за­гальну реакцію організму за допомогою численних рецепторних закінчень, що проявляється зміною температури тіла, кров'яного тиску, прискоренням пульсу, зміною обміну речовин, видільної функції нирок. Спостерігаються також зміни з боку серцево-судинної і дихальної систем, зміни в органі зору, внаслідок чого можливі явища сонячного удару.

Сонячний удар виникає за рахунок місцевого опромінення голови і поти­лиці. Кістки черепа пропускають довгохвильові промені, і температура між черепною коробкою і мозком може підвищитися до 41 °С. При цьому з'явля­ється еритематозне запалення мозкових оболон і виражена дія на мозкові центри, що призводить спочатку до головного болю і запаморочення, а зго­дом до непритомності, судом, порушення серцево-судинної і дихальної сис­тем. У тяжких випадках може настати смерть.

Однак реакція у відповідь на дію видимих та інфрачервоних променів виявляється насамперед у зміні терморегуляції. Шкіра відбиває приблизно 30% усієї енергії Сонця, що діє на неї. Видимі й інфрачервоні промені, що по­трапляють на шкіру, за допомогою рецепторів збуджують терморегулятор­ні центри. Сприйняте тепло передається рецепторами судин, і відбуваєть­ся розширення артеріол і капілярів. Гіперемія шкіри сприяє підвищенню її температури. У терморегуляторних функціях головну роль відіграє гіпотала-мічна ділянка, вегетативні апарати якої розцінюються як вищі вегетативні відділи. Представництво вегетативної нервової системи на всьому протязі ко­ри зумовлює здійснення координації вегетативних апаратів при збуджен­ні кори мозку. Кортикальна регуляція тепловіддачі і теплоутворення забез­печує постійність температури тіла. За низьких температур тепловіддача відбувається шляхом випромінення і проведення, а за високих — переважно випаровуванням. Під впливом сонячної енергії підвищується температура шкіри, й тим більше, чим нижча вихідна величина температури шкіри і чим більша сама доза дії. Що більше організм сприймає теплової енергії, то більше за певних рівних умов виявлятиметься потовиділення. Природно, що дія со­нячної радіації завжди супроводжується комплексом метеорологічних умов, які змінюються і визначають загальний тепловий стан організму. Крім того, потрібно також враховувати значну індивідуальну сприйнятливість до соняч­ного опромінення.

Таким чином, сонячні промені є потужним джерелом енергії, і тому вони знайшли широке застосування в геліотерапії і санітарно-гігієнічних заходах.

Сонячна радіація – це інтегральний потік корпускулярних часток (протони, альфа-частинки, електрони, нейтрони, нейтрино) та електромагнітного (фотонного) випромінювання.

 

Електромагнітний склад сонячної радіації

(за R.F.Donnelly, O.R.White, 1980)

 

УФР Сонця з довжиною хвилі менше 290 нм повністю поглинається киснем та озоном у верхніх шарах земної атмосфери. Проте, забруднення атмосфери промисловими викидами, особливо фреоном, сприяє руйнуванню озонового шару атмосфери, появі так званих “озонових дірок”, через які до поверхні землі доходять більш короткі та небезпечні для всього живого УФ промені.

http://www.franko.lviv.ua/faculty/geology/phis_geo/fourman/E-books-FVV/Interactive books/Meteorology/About Meteorology-climatology/About  Atmosphere/atm-3.htm

Штучні джерела УФ радіації:

·                   прямі ртутно-кварцеві (ПРК), дугові ртутно-кварцеві (ДРТ) лампи генерують УФР у діапазоні хвиль 240-380 нм;

·                   лампи еритемні увіолеві (ЕУВ-15, ЕУВ-30, ЛЕ-30) – у діапазоні 285-380 нм;

·                   лампи бактерицидні увіолеві БУВ-30, ЛБ-30 – у діапазоні  240-380 нм.

Весь діапазон УФ-випромінювання Сонця та штучних джерел поділяється на три області:

-         область А – довгохвильове УФ-випромінювання: l = 315-400 нм;

-         область В – середньохвильове УФ-випромінювання: l = 280-315 нм;

-         область С – короткохвильове УФ-випромінювання: l = 10-280 нм.

 

Спектральний склад та основні властивості УФ-радіації представлені на мал. 2.1.

 

 

Мал. 2.1. Спектральний склад та основні властивості

ультрафіолетової радіації (УФР)

 

Біологічна дія УФР: біогенна (загально стимулююча, Д-вітаміноутворююча, пігментоутворююча) та абіогенна (бактерицидна, канцерогенна тощо).

1. Загальностимулююча (еритемна) дія УФР радіації властива діапазону 250-320 нм, з максимумом при 250 і 297 нм (подвійний пік), та мінімумом при 280 нм. Ця дія проявляється в фотолізі білків у шкірі (УФ промені проникають у шкіру на глибину 3-4 мм) з утворенням токсичних продуктів фотолізу- гістаміну, холіну, аденозину, пірімідінових сполук та інших. Останні всмоктуються в кров, стимулюють обмін речовин в організмі, ретикулоендотеліальну систему, кістковий мозок, підвищують кількість гемоглобіну, еритроцитів, лейкоцитів, активність ферментів дихання, функцію печінки, стимулюють діяльність нервової системи тощо.

         Загальностимулююча дія УФР підсилюється завдяки її еритемному ефекту – рефлекторному розширенню капілярів шкіри, особливо, якщо одночасно має місце достатньо інтенсивне інфрачервоне випромінювання. Еритемний ефект при надмірному опроміненні може закінчитись опіком шкіри.

2. Д-вітаміноутворююча (антирахітична) дія УФР властива для діапазону 315-270 нм (область В) з максимумом в діапазоні 280-297 нм. Дія заключається в розщеплені кальциферолів: із ергостерину (7,8-дегідрохолестерину) в шкіряному салі (в сальних залозах) під впливом УФР завдяки розщепленню бензольного кільця утворюється вітамін Д₂ (ергохолекалциферол), вітамін Д₃ (холекалциферол), а з провітаміну 2,2-дегідроергостеріну – вітамін Д ₄.

3. Пігментостворююча (загарна) дія УФР характерна для діапазонів області А, В і довжиною хвилі 280-340 нм з максимумом при 320-330 нм та 240-260 нм. Вона обумовлена перетворенням амінокислоти тирозіну, діоксіфенілаланіну, продуктів розпаду адреналіну під впливом УФР і ферменту тірозінази в чорний пігмент меланін. Меланін захищає шкіру (і весь організм) від надлишку УФ, видимої та інфрачервоної радіації.

4. Бактерицидна (абіотична) дія УФР властива області С і В та охоплює діапазон від 300 до 180 нм з максимумом при хвилі 254 нм (за іншими даними – 253,7-267,5 нм). Під впливом УФР спочатку виникає подразнення бактерій з активацією їх життєдіяльності, яка зі збільшенням дози УФО змінюється бактеріостатичним ефектом, а потім – фотодеструкцією, денатурацією білків, загибеллю мікроорганізмів.

5. Канцерогенна дія УФР проявляється в умовах жаркого тропічного клімату та на виробництвах з високими рівнями та тривалою дією технічних джерел УФР (електрозварювання тощо).

 

Методи вимірювання УФ радіації

1. Інтегральний (сумарний) потік радіації Сонця вимірюється піранометрами (наприклад, піранометр Янишевського) і виражається в . Сонячна постійна дорівнює 2на границі атмосфери і 1на рівні Землі.

2. Біологічний (еритемний) метод – визначення еритемної дози за допомогою біодозиметра М.Ф. Горбачова (мал. 2.2). Еритемна доза (ЕД) або біодоза – найменший термін УФ опромінення незасмаглої шкіри у хвилинах, після якого через 15-20 годин (у дітей через 1-3 години) з¢являється виразне почервоніння шкіри (еритема).

Біодозиметр М.Ф. Горбачова являє собою планшетку з 6-ма отворами (1,5´ ´1,0 см), котрі закриваються рухомою пластинкою. Для визначення еритемної дози біодозиметр закріплюють на незасмаглій частині тіла (внутрішня частина передпліччя). Доцільно помітити на шкірі (кульковою ручкою) розташування і номер віконець. Досліджувану ділянку шкіри розташовують на відстані 0,5 м від штучного джерела УФР (після прогріву лампи 10-15 хв.) і відчиняють кожне віконце на 1 хвилину. Таким чином, віконце № 1 опромінюється 6 хв., № 2 – 5 хв., № 3 – 4 хв., № 4 – 3 хв., № 5 – 2 хв., № 6 – 1 хв. В залежності від потужності джерела та інших умов час опромінення і відстань до джерела можуть бути іншими.

Контроль появи еритеми проводять через 18-20 годин після опромінення. Еритемну дозу визначають у хвилинах за номером віконця, де еритема буде найменшою.

Фізіологічна доза складає ¹/₂ - ¹/₄ еритемної, а профілактична – ¹/₈ еритемної дози.

Профілактичну дозу на необхідній для опромінення пацієнтів відстані розраховують за формулою:

де: В – відстань від лампи до пацієнта в м;

С – стандартна відстань в м, на якій визначається еритемна доза (0,5 м);

А – еритемна доза на стандартній відстані, хв.

 

Мал. 2.2. Біодозиметр Горбачова.

3. Фотохімічний (щавлевокислий) метод розроблений З.Н.Куличковою і оснований на розкладанні щавлевої кислоти у присутності азотнокислого уранілу пропорційно інтенсивності та тривалості УФ опромінення її титрованого розчину.

Результат вимірювання виражається  у кількості міліграмів розкладеної щавлевої кислоти на 1 см² поверхні розчину, яка опромінювалась. Одній еритемній дозі відповідає 3,7- 4,1 ^мг/_см² розкладеної щавлевої кислоти, фізіологічній дозі – 1 ^мг/_см², профілактичній дозі – 0,5 ^мг/_см².

Інтенсивність ультрафіолетової радіації за цим методом визначається в мг розкладеної щавлевої кислоти на 1 см² поверхні розчину за одиницю часу (доба, година).

Реактиви: 0,1 н. розчин щавлевої кислоти (6,3 г на 1 л дистильованої води); робочий 0,1 н розчин перманганату калію (3,16 г КМnО₄ в 1 л дистильованої води): робочий 0,1 н розчин щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом (6,3 г щавлевої кислоти і 5,02 г азотнокислого уранілу в 1 л дистильованої води); 6 % розчин сірчаної кислоти (60 мл концентрованої кислоти на 1 л дистильованої води).

Порядок дослідження: 

1.                 Визначають титр 0,1 н. розчину КМnО₄ точним 0,1 Н розчином щавлевої кислоти (Т). Для цього в колбу для титрування відмірюють  25 мл розчину H₂SO₄, 25 мл 0,1 н. розчину щавлевої кислоти, підігрівають на водяній бані до 70°, титрують із бюретки 0,1 н. розчином КМnО₄ до появи ледь помітного рожевого кольору, не зникаючого на протязі 1 хв. Титр розраховують шляхом ділення кількості мл щавлевої кислоти на кількість мл розчину КМnО₄, використаного на титрування.

2.                 Визначають початковий об¢єм розчину КМnО₄ по робочому розчину щавлевої кислоти з уранілом (V₁), який буде опромінюватись. Для цього замість розчину чистої щавлевої кислоти береться 25 мл робочого розчину щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом. Титрування проводять аналогічно.

3.                 Експозиція робочого розчину у досліджуваному місці для визначення інтенсивності УФР. В затемнену чорним папером кварцову пробірку з світловим вікном у папері певного розміру наливають 25 мл робочого розчину щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом.

Закрита корком пробірка виставляється в штативі на відкритій ділянці для вимірювання УФР Сонця і небосхилу на добу або на певну кількість годин, або ж у відповідному місці під джерелом штучної УФР (лампа ЛЕ-30, ПРК та інші). Після експозиції пробірка зберігається у світлонепроникному футлярі.

Примітка: Для прискорення роботи студенти отримують готовий робочий розчин, експонований лабораторією.

4.                 Визначення об’єму розчину КМnО₄ по робочому розчину щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом після експозиції (V₂) виконується аналогічно описаному вище. Різниця між початковим об’ємом розчину КМnО₄ і його об’ємом після експозиції робочого розчину щавлевої кислоти показує, скільки щавлевої кислоти розклалось під дією УФР.

         Інтенсивність УФР вимірюють в мг розкладеної щавлевої кислоти на 1см²  поверхні світлового вікна пробірки за годину.

         Розрахунок здійснюється за формулою:

Х = ,

де: Т –титр 0,1 н. розчину КМnО₄ по щавлевій кислоті;

V₁ і V₂ – об¢єми розчину КМnО₄, витрачені на титрування щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом, відповідно, до і після опромінення УФР, мл;

6,3 – кількість мг щавлевої кислоти в 1 мл 0,1 н. розчину;

S – площа світлового вікна кварцової пробірки, см²;

t – термін експозиції пробірки під джерелом УФР, годин (від Сонця) чи хвилин (від штучного джерела УФР).

Примітка. При вимірювані дози УФР результат вимірювання виражають у кількості розкладеної щавлевої кислоти на см² за хвилину (від штучного джерела) чи за годину (від Сонця).

4. Фізичний (фотоелектричний) метод – вимірювання інтенсивності УФ радіації ультрафіолетметром (скорочено – уфіметром). Уфіметр – фізичний прилад з магнієвим (для діапазону 220-290) або сурм’яно-цезієвим (290-340 нм) фотоелементом. Результати вимірювання виражаються в  або .

У зв’язку з тим, що еритемний ефект різний при різних довжинах хвиль, а найбільший при l=297 нм, введена еквівалентна цій довжині одиниця – мікроер, тобто 1 мкер =1при l= 297 нм. При інших довжинах хвиль результат вимірювання в  множать на відносну біологічну ефективність (ВБлЕ) (табл. 1).

Наприклад, інтенсивність УФР, виміряна уфіметром, дорівнює 6 , з них 4 при l=297 нм, а 2  при l=310 нм. Звідси доза опромінювання складає: 4´1+2´0,03=4,06 мкер. Встановлено, що 1 ЕД=700-1000 мкер; 1 профілактична доза – 100 мкер.

Аналогічно до викладеного вище, бактерицидний ефект найбільший при довжині хвилі 254 нм, а при інших довжинах хвилі знижується, тому введена одиниця мікробакт.

1 мікробакт = 1при l=254 нм, а при інших довжинах хвилі результат вимірювання в  множать на коефіцієнт відносної бактерицидної ефективності (ВБцЕ) (табл. 2).

Існує кілька типів уфіметрів.

2.5. Розрахункові методи визначення інтенсивності УФ радіації.

2.5.1. Розрахунок еритемного потоку маячного (пересувного) опромінювача ЛЕ-10 проводять за формулою:

ℱ_{опромінювача}  = 5,4 × S × H/t,

де: ℱ - загальний (сумарний) еритемний потік опромінювача, мер/м² × хв;

5,4 – коефіцієнт запасу;

S – площа приміщення, м²;

t – тривалість роботи опромінювача, хв;

H – доза профілактичного УФ опромінення, мер/м² × хв.

Значення H: - при 1 ЕД = 800 мкер  = 5000 мер/м² × хв;

- при ¹/₂ ЕД = 400 мкер  =2500 мер/м² × хв;

- при ¹/₄ ЕД = 200 мкер  = 1250 мер/м² × хв;

-         при  ¹/₈ ЕД = 100 мкер   = 625 мер/м² × хв.

 

Примітка: Розрахунок доз профілактичного УФ опромінення при проведені сонячних та небесних ванн за допомогою таблиць приведений в наступній темі № 3 “Методика використання УФ випромінювання з метою профілактики захворювань та санації повітряного середовища”.

 

 

Методика використання ультрафіолетового випромінювання з метою профілактики захворювань і санації повітряного середовища

 

Використання Сонця та штучних джерел УФР для первинної і вторинної профілактики хронічних серцево-судинних захворювань з лікувальною метою

Практичною медициною і спеціальними дослідженнями (В.Г.Бардов, 1990) накопичений значний матеріал про позитивну дію природного (сонячного) і штучного УФ опромінення (УФО) в профілактичних дозах за відповідними схемами на розвиток і перебіг серцево-судинних захворювань. У таких хворих після профілактичного курсу УФО підвищується тонус кори головного мозку, нормалізуються процеси збудження і гальмування, кращає стан вегетативної нервової системи, підвищується активність ряду ферментів, збільшується вміст гемоглобіну в крові, нормалізується ліпідний обмін, проникність мембран клітин, стимулюється протизгортаюча функція крові, мінеральний, особливо фосфорно-кальцієвий обмін, знижується артеріальний тиск при гіпертонії, зменшується частота і важкість гіпертонічних криз, кращає більшість показників функціонального стану серцево-судинної системи, зменшується кількість приступів стенокардії, випадків інфаркту міокарда, мозкового інсульту.

Для первинної і вторинної геліопрофілактики перерахованих захворювань та функціональних станів організуються аеросолярії (сонячно-повітряні ванни) і лікувальні пляжі, на яких  повинні бути виключені умови як перегрівання, так і охолодження організму (захищення від вітрів). Для прийому сонячних ванн доцільніше використовувати тапчани або шезлонги, рідше пляжний пісок. Термін інсоляцій визначається за допомогою спеціальних таблиць, складених з урахуванням сонячного клімату місцевості (табл.1).

Штучні джерела УФ радіації для профілактичного опромінення – різних конструкцій опромінювачі та фотарії обладнуються еритемними лампами ЛЕ-15, ЛЕ- 30 та інші, які не генерують небажаного короткохвильового УФ випромінювання, коротшого за 285 нм (мал. 3.1, 3.2).

 

Мал. 3.1. Маячний випромінювач

 

 

Мал. 3.2. Фотарій з двохсторонніми рядами еритемних ламп

Перед опроміненням спочатку визначають еритемну дозу (біодозу), а потім, користуючись таблицею 2, визначають відстань і термін профілактичного опромінення.

Таблиця 2.

Коефіцієнти для визначення тривалості опромінення при зміні відстані лампи від місця опромінення

 

 

 

Учбова інструкція для оцінки ефективності санації повітря

УФ випромінюванням.

Для оцінки ефективності санації повітря необхідно провести посів повітря на чашки Петрі з м’ясопептонним чи спеціальним середовищем за допомогою приладу Кротова (мал. 3.3) до опромінення приміщення. Опромінення виконують за допомогою бактерицидних ламп ЛБ-30 чи ртутно-кварцевих типу ПРК з урахуванням розрахованої експозиції. Після опромінення проводять повторний посів повітря на чашки Петрі. Після інкубації чашок в термостаті на протязі 24 годин при температурі 37°С підраховують кількість колоній, які виросли на обох чашках, засіяних повітрям до та після опромінення.

Оцінка мікробного забруднення повітря проводиться шляхом визначення показника мікробного забруднення повітря – мікробного числа (загальна кількість мікроорганізмів у 1 м³ повітря) та кількості гемолітичного стафілокока.

Мікробне число розраховують за формулою:

М.ч. =

де: М.ч. – кількість мікробних тіл у 1 м³ повітря;

А – кількість колоній на чашці Петрі;

Т – тривалість забору проби повітря, хв.;

V – швидкість пропускання повітря через прилад Кротова, л/хв.

Бактерицидна дія УФР характеризується ступенем ефективності, який показує, на скільки % зменшилась кількість мікроорганізмів, та коефіцієнтом ефективності, який показує у скільки разів зменшилось число мікроорганізмів в тому ж об’ємі повітря (різниця у кількості колоній, які проросли на чашках Петрі, засіяних повітрям до та після опромінення).                       

Мал. 3.3. Прилад Кротова для бактеріологічного дослідження повітря

(1 – клиновидна щілина; 2 – обертальний диск; 3 - реометр)

Санація вважається ефективною, якщо ступінь ефективності становить 80 %, а коефіцієнт ефективності – не менше 5. (Ступінь ефективності – виражене у відсотках відношення різниці між кількістю колоній до санації і після санації до кількості колоній до санації. Коефіцієнт ефективності – число, яке показує, у скільки разів в результаті санації зменшилось число колоній).

Отримане після санації повітря мікробне число порівнюють також з рекомендаціями допустимого бактеріального забруднення повітря закритих приміщень (табл. 3)

Таблиця 3

Орієнтовні показники для оцінки мікробного забруднення

(ступеню чистоти) повітря деяких приміщень

 

Штучні джерела УФР широко використовують також і з лікувальною метою – при ревматизмі, невралгічних болях, шкіряному туберкульозі і, особливо, в хірургічній практиці з метою прискорення загоювання хірургічних, травматичних, бойових, гнійних ран та інших їх ускладнень. Дія УФР на рани складається з її бактерицидних властивостей, здатності до прискорення відторгнення гнійних виділень, стимуляції керато-пластичних функцій шкіри, загальної знеболюючої дії. А тому з цією метою використовують штучні джерела УФР широкого діапазону – типу прямих ртутно-кварцевих (ПРК) ламп.

При дії УФ випромінювання на поверхню рани і одночасному опроміненні здорової зони навколо рани, з якої виходять регенеративні процеси, прискорюється гідратація рани, скорочується період рубцювання та епітелізації, тобто прискорюється загоєння рани.

 

 

ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ АНТРОПОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ І ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ВЕНТИЛЯЦІЙНОГО РЕЖИМУ.

Атмосферне повітря — це фізична суміш газів, які у зв'язку зі зміною густини атмосфери на різних висотах змінюють лише свій парціальний тиск. Практично співвідношення різних газів атмосфери однакове до висоти 80— 100 км. Крім постійних складників атмосфери, у ній можуть міститися як різноманітні домішки природного походження, так і забруднення, зумовлені антропогенною дією. Постійний газовий склад атмосфери підтримується за рахунок біологічного колообігу речовин екологічних систем біосфери, невід'ємною складовою частиною якої є атмосфера, а також за рахунок безперервного переміщення мас повітря в горизонтальному і вертикальному напрямках.

Головними компонентами цієї складної суміші газів, які не є хімічною сполукою, слід вважати азот і кисень. Конкретніші відомості про хімічний склад атмосферного повітря наведено в табл. 2.

Кисень є основним складником повітря. Без нього неможливе життя. Це безбарвний газ, добре розчиняється у воді, і йому зобов'язане все живе на Землі своїм виникненням та існуванням. Кисень входить майже до всіх органічних речовин. Його наявність у повітрі потрібна для дихання, горіння і гниття. Джерелом кисню у природі є фотосинтез. Зелені рослини, використовуючи сонячну енергію, поглинають воду й діоксид вуглецю з повітря і виробляють вуглець, потрібний їм для харчування та росту. При цьому вони виробляють вільний кисень.

В організмі людини міститься 65% кисню. У стані спокою людина поглинає за годину 25 л кисню і виділяє 22,6 л вуглецю діоксиду. Усі тканини і клітини організму людини безперервно поглинають кисень. Добова потреба у кисні варіює в межах від 300 до 1000 л і більше залежно від фізичного навантаження. У табл. З наведено склад атмосферного і видихуваного повітря.

 

Кисень надходить у тканини з кров'ю. Гемоглобін, з'єднуючись із киснем, утворює оксигемоглобін і, віддаючи його клітинам, відновлюється. Кисень, що споживається організмом, характеризує інтенсивність окисних процесів у всьому організмі. Споживання 1 л кисню відповідає виділенню енергії, що становить 4,7—5,9 ккал/год (19,7—-24,7 кДж), а енергія, що виділяється у здорової людини в стані спокою, становить 50—70 ккал/год (209—293 кДж). Процес насичення гемоглобіну киснем у легенях або дисоціація гемоглобіну в клітинах описується кривою, що має S-подібну форму, і її зміни вказують на важливі зрушення в організмі. Крива дисоціації оксигемоглобіну змінюється залежно від багатьох чинників, зокрема від рН середовища, температури, наявності у вдихуваному повітрі токсичних речовин. Класичним прикладом може служити утворення карбоксигемоглобіну — сполуки гемоглобіну з оксидом вуглецю, який витісняє кисень і замінює його в гемоглобіні, спричинюючи отруєння організму.

Оксигеноване повітря давно відоме як засіб для ліквідації кисневого голодування організму при серцево-судинних, легеневих захворюваннях, а вдихання кисню під підвищеним тиском, тобто гіпербарична оксигенація, дало змогу проводити багато унікальних операцій на серці і судинах.

Якщо ж збільшити кількість кисню у повітрі, який людина вдихає, організм переносить це без негативних змін. Проте тривале перебування в атмосфері з великим відсотковим вмістом кисню є небажаним, оскільки може призвести згодом до набряку легенів. Особливо небезпечне вдихання чистого кисню під підвищеним тиском, що можливо у водолазів, які користуються кисневим апаратом. У такому разі може бути місцеве ураження легеневої тканини і ІДНС з явищами епілептиформних судом.

У звичайній лікувальній практиці у хворих кисень з лікувальною метою вживається в суміші з повітрям. (Суміш повітря з 30—50% вмістом кисню). Ця суміш вдихається при звичайному атмосферному тиску.

Вуглецю діоксид (С02) міститься в чистому атмосферному повітрі в кількості 0,03%. Це безбарвний газ, кислуватий на смак, зі своєрідним запахом, розчинний у воді. Джерелом вуглецю діоксиду служить в основному дихання людей, тварин, частинки рослин, процеси розкладання органічних речовин та виділення газу з ґрунту.

Фізіологічна роль вуглецю діоксиду полягає в тому, що його вміст у повітрі легенів і крові впливає на нормальний процес дихання. Споживання кисню клітинами організму супроводжується утворенням вуглецю діоксиду, який під час дихання виділяється з організму. Кількісне відношення виділеного вуглецю діоксиду до вдихуваного кисню, тобто дихальний коефіцієнт, становить 0,7—1,0. Отже, вуглецю діоксид є антагоністом кисню в організмі і головним регулятором дихання.

Підвищення вмісту вуглецю діоксиду у вдихуваному повітрі негативно впливає на організм. За наявності 3% С0₂ у повітрі дихання людини прискорюється і поглиблюється, а поступове його підвищення спричинює відчуття тиску в голові і головний біль, шум у вухах, психічне збудження. Наявність у повітрі 20% вуглецю діоксиду через кілька секунд зумовлює параліч мозкових центрів.

Небезпека нагромадження вуглецю діоксиду в повітрі закритих приміщень збільшується у зв'язку з тим, що одночасно супроводжується зменшенням відсоткового вмісту кисню в повітрі.

Санітарно-гігієнічне значення вуглецю діоксиду, на думку професора М. Петенкофера, полягає в тім, що у повітрі житлових приміщень, навіть у разі антисанітарного їхнього утримання, кількість С02 не впливає шкідливо на організм людини. Одначе разом із накопиченням вуглецю діоксиду у повітрі паралельно нагромаджуються різні інші шкідливі газоподібні речовини, які зумовлюють виникнення неприємного "житлового повітря" і шкідливо впливають на організм людини. Отже, вуглецю діоксид є відносним показником токсичності повітря, спричиненої іншими речовинами, і тому гігієнічною нормою вуглецю діоксиду в повітрі житлових приміщень прийнято вважати зменшений його вміст, що досягає лише 1%о. Таким чином, вуглецю діоксид є пасивним показником ступеня чистоти повітря житлових приміщень. Ця норма служить основою для розрахунків проектування і облаштування вентиляції приміщень.

Інертні гази (гелій, неон, криптон, ксенон) є в атмосфері в незначній кількості і пов'язані з безперервними процесами природного радіоактивного розпаду. У процесі життєдіяльності людини інертні гази не відіграють особливо важливої ролі.

Шкідливий вплив забрудненого атмосферного повітря на здоров'я населення було доведено вже після відомих токсичних туманів у містах Європи та Америки. Протягом одного тижня в грудні 1952 р. під час токсичного туману в Лондоні померло 4000 осіб, а ще кілька тисяч людей загинуло в наступні З міс. 1971 р. під час фотохімічного смогу в Токіо до лікарні потрапило близько 8000 отруєних людей. Безпосередньою причиною смерті була серцево-судинна недостатність. Підвищену захворюваність і смертність населення у зв'язку з токсичними туманами помічено в багатьох містах, зокрема Лос-Анджелесі, Сан-Франциско, Сіднеї, Донорі, Йокогамі, Нью-Йорку тощо. Випадки токсичних туманів стали першим сигналом, що свідчив про шкідливий вплив атмосферних забруднень на організм людини.

Постійні атмосферні забруднення несприятливо впливають на загальну захворюваність населення. Доведено прямий зв'язок між інтенсивністю забруднення повітря і станом здоров'я, а також зростанням хронічних неспецифічних захворювань, зокрема таких, як атеросклероз, хвороби серця, рак легенів тощо. Забруднене повітря значно знижує імунітет. Забруднення впливають на органи дихання, сприяючи виникненню респіраторних захворювань, катарів верхніх дихальних шляхів, ларингіту, ларинготрахеїту, фарингіту, бронхіту, пневмонії. Вони спричинюють серцево-судинні та інші захворювання, зумовлюють виникнення віддалених наслідків, тобто мутагенну, канцерогенну, гонадотоксичну, тератогенну, алергенну, ембріотоксичну й атеросклеротичну дію .

Найпершими наслідками атмосферних забруднень є розвиток специфічних захворювань і отруєнь. Дедалі більший вплив на організм людини справляє смоґ. Фотохімічний туман, що утворюється в повітрі міст, спричинює сльозотечу, різь в очах, сухий кашель, нудоту, головний біль, стискання в грудях, задишку, загальну слабкість. Він є причиною розладів функцій органів дихання, що незрідка завершуються утворенням злоякісних пухлин. Систематичне вдихання фотооксидантів стає причиною зменшення маси тіла, зниження активності ферментів у крові і зниження потреби в кисні, зменшення вітамінного балансу, а також патологічних змін у внутрішніх органах і ЦНС.

Забруднення атмосферного повітря сірки діоксидом частіше призводить до виникнення таких захворювань, як хронічний і астматичний бронхіт, бронхіальна астма, емфізема легенів. Ці явища особливо характерні для людей, в яких немає чинника професійних шкідливостей і куріння, а також несприятливих чинників, пов'язаних з попередніми роками життя. Учені виявили збільшення частоти інфекційних захворювань дихальних шляхів і зміни в них саме у дітей, що мешкають в умовах забрудненої атмосфери (мал. 19).

Дуже несприятливо діє на організм оксид вуглецю. Він міститься в атмосферному повітрі в кількостях, здатних підвищити вміст карбоксигемоглобіну, що погіршує стан тканинного дихання, негативно впливає на функцію ЦНС і серцево-судинної системи. Наявність оксиду вуглецю в організмі стає причиною скарг (особливо у регулювальників руху) на головний біль, запаморочення, порушення сну, зниження пам'яті й уваги, задишку, біль у ділянці серця тощо.

Наростаюче забруднення повітря свинцем сприяє накопиченню його в печінці, селезінці, нирках та інших органах. Свинець, що міститься у відпрацьованих газах автомобільного транспорту, прискорюючи розпад еритроцитів, діє як протоплазматична отрута. Свинцеве отруєння зумовлює також функціональні зміни вищої нервової діяльності. Основними скаргами внаслідок свинцевого отруєння є головний біль, запаморочення, підвищена роздратованість, швидка втомлюваність, порушення сну.

Дуже небезпечними для людини є сполуки азоту — нітрити і нітрати, що потрапляють у повітря з відпрацьованими газами автомобілів і під час унесення мінеральних добрив. Деякі з них є вихідними продуктами для синтезу канцерогенних речовин. Вдихання оксидів азоту є причиною розвитку емфіземи легенів, звуження дихальних шляхів, набряку легенів.

Численні також дані щодо небезпечної дії вуглеводнів, що потрапляють в організм людини під час дихання. Ароматичні вуглеводні, особливо 3,4-бензпірен, що містяться в недопалених фракціях диму, вирізняються канцерогенною дією.

Викиди нафтохімічного комбінату стали причиною захворювань органів дихання, і тому бронхіальну астму названо "астмою йоккаїті" від назви міста, де виникло захворювання.

Тривале забруднення повітря відбивається також на генетичному апараті людини. Це призводить до зниження народжуваності, народження недоношених або ослаблених дітей, до їхньої розумової та фізичної відсталості тощо.

В Україні негативного впливу атмосферних забруднень зазнає майже 17 млн осіб, або 34% від загальної кількості. Вади розвитку дітей у містах із забрудненням навколишнього середовища бувають у 3—4 рази частіше, ніж у відносно чистих, хвороби органів дихання реєструються удвічі частіше, загальний рівень захворюваності населення на 25—40% вищий, вищий також рівень алергійних, онкологічних, серцево-судинних та інших захворювань. Генетичні наслідки забруднення будуть проявлятися ще багато десятиліть.

Проведені у Львові дослідження засвідчили, що у водіїв автомобілів, регулювальників руху спостерігаються наявність карбоксигемоглобіну в крові, зниження рефлекторних реакцій, зміна активності деяких ферментів.

Отже, практично майже все міське населення, особливо діти, які дуже чутливі до токсичних речовин, змушені дихати повітрям, що здатне отруювати організм.

Вплив атмосферних забруднень поширюється і на рослинний, і на тваринний світ. Викиди заводів уражують усі види рослинності — декоративні і фруктові дерева, чагарники і ліси, сільськогосподарські культури і навіть трав'яний покрив. Токсичні речовини порушують структуру листя і погіршують обмін речовин. Забарвлення листя змінюється, воно деформується і відмирає, а потім патологічний процес поширюється на увесь рослинний організм. Найнебезпечнішими для флори є сполуки сірки і фтору. Унаслідок надлишку в повітрі сірчистого ангідриду листя дерев темнішає, зморщується й опадає, а голки хвойних дерев стають спочатку темно-червоними, а потім засихають. Листя культурних рослин знебарвлюється, опадає, і вони гинуть. Листя і квіти під дією фтору бліднуть, укриваються плямами й опадають. Великої шкоди зеленим насадженням завдають вуглецю оксид, хлор і хлористоводнева кислота, а також вуглеводні, зокрема бензол, атрацен, бензпірен. Особливо небезпечні для рослин відпрацьовані гази автомобілів, дія котрих спричинює масове знищення дерев, чагарників і трав .

Атмосферні забруднення шкідливо впливають і на тварин. Учені виявляють у кістках і печінці корів свинець, а використання запиленого сіна стає причиною появи кашлю і задишки у коней. Забруднення атмосферного повітря призводить до ураження очей і верхніх дихальних шляхів свійських тварин і птахів. Спостерігається підвищена смертність бджіл і різке зниження їхньої чисельності, зменшення кількості меду, що вони продукують, особливо внаслідок отруєння фтором, сполуки якого осідають на квітах. Непоправної шкоди фауні та флорі завдає безконтрольне застосування пестицидів.

Атмосферні забруднення позначаються і на побутових умовах. Зокрема, погіршується мікроклімат, фотохімічний смог знижує прозорість атмосферного повітря, знижується освітленість. Проникаючи в житло, атмосферні забруднення потрапляють на стіни, підлогу, меблі й обладнання. Сірчаний газ, сірчана кислота, продукти фотохімічних реакцій можуть спричинювати корозію металів, псувати будівельні матеріали. Смоґ руйнує будинки, пам'ятники культури, історичні цінності.

Із забрудненням повітря пов'язані стійкі аномалії хімічних властивостей атмосферних опадів, насичених сполуками сірки, азоту та іншими речовинами. Це призвело до поступового підвищення кислотності снігу і поверхневих вод. Кислотні дощі, отже, пов'язані з наявністю в атмосферному повітрі сірчистого ангідриду, який перетворюється на сірчану кислоту. Скандинавські вчені, котрі дослідили розвиток лососевих риб у річках та озерах Норвегії і Швеції, встановили, що через підвищення кислотності у водоймах загинули живі організми, особливо багато знищено форелі. Проблема вимивання сірки діоксиду опадами, описана багатьма вченими, стає дедалі актуальнішою.

 

Методи і засоби відбору проб повітря для хімічних аналізів

В практиці санітарного нагляду за забрудненням атмосферного повітря, повітря населених приміщень, повітря робочої зони виробничих підприємств розроблено, в основному, дві групи методів – лабораторні та експресні.

Для лабораторних методів використовується аспіраційний метод відбору проб, сутність якого полягає у протягуванні за допомогою водяного аспіратора (мал. 10.1-а), пилососа, чи електроаспіратора (мал. 10.1-б) певного об'єму повітря через елективні поглинаючі розчини, вміщені в поглинаючі прилади різних конструкцій (мал. 10.2). Досліджуване повітря через довгу трубку такого приладу попадає в поглинаючий розчин, а потім через коротку трубку витягується аспіратором. Використовують також кристалічні поглинаючі реактиви, які вміщують в трубки – алонжі певної форми.

Кількість протягнутого через поглинаючий розчин чи алонж повітря визначається за допомогою газового лічильника, рідинного реометра (мал. 10.3) чи кулькового ротаметра, які визначають швидкість аспірації повітря в л./хв. Лічильник чи реометр підключаються послідовно між поглинаючим приладом і аспіратором. Необхідну кількість повітря для конкретного хімічного аналізу визначають згідно додатку 2.

Проби повітря для лабораторного аналізу можна відбирати також у судини певної ємності, продуваючи їх повітрям досліджуваного приміщення, або методом виливання з судини в цьому приміщенні води. Для цього використовують газові піпетки (мал. 10.4), сулії та інше.

Для експресних методів використовуються універсальний газоаналізатор УГ-2 (мал. 10.5., додаток 3), газоаналізатор ГМК-3 (мал. 10.6.) та інші.

 

 

 

Мал. 10.1. а - Водяний аспіратор (1), з’єднаний гумовими трубками (2) з поглинаючими приладами; б – Елекроаспіратор „Ліот”

Мал. 10.2. Поглинаючі прилади для відбору проб повітря на аналіз з рідкими розчинами

Мал. 10.3.  Рідинний реометр

Мал. 10.4. Відбір проб повітря в газові пістки:

а – шляхом підсосу або виливання; б – методом сифону.

 

 

 

Мал. 10.5. Універсальний газоаналізатор УГ-2 з колористичною лінійкою

 

Мал. 10.6. Газоаналізатор ГМК-3

 

Визначення хімічних забруднювачів повітря за допомогою універсального газоаналізатора УГ-2

 

Принцип роботи газоаналізатора – лінійно-колористичний: концентрацію хімічного забруднювача повітря визначають по довжині забарвлення індикаторного кристалічного реактиву в скляній трубці після протягування через нього певного об’єму досліджуваного повітря. Індикаторну трубку з реактивом накладають на колористичну лінійку, яка додається до приладу для кожного забруднювача повітря. На лінійці нанесені концентрації досліджуваної речовини в мг/м³.

Прилад дозволяє визначити 14 хімічних забруднювачів, які зустрічаються в промисловому виробництві: аміак, ацетон, ацетилен, бензин, бензол, ксилол, окис вуглецю, окиси азоту, сірчаний ангідрид, сірководень, толуол, вуглеводні нафти, хлор, етиловий ефір.

Для виконання аналізу готують індикаторні трубки з кристалічними реактивами, які додаються до приладу.

Порядок дослідження. На місці дослідження (в цеху, на робочих місцях, в місцях викидів забруднень), користуючись штоком з відповідним для даного аналізу об’ємом повітря, приведеним на одній з чотирьох граней, витискують повітря з повітрязабірного сифону (гумової камери, розтягнутої пружиною). Після цього приєднують до гумової трубки приладу відповідну індикаторну трубку і протягують через неї необхідний об’єм повітря, звільнивши шток від утримуючої защіпки. Після цього індикаторну трубку накладають на колориметричну лінійку і по довжині частини реактиву, яка змінила колір (потемніла), визначають концентрацію досліджуваного забруднювача.

Методи відбору проб повітря

         Найбільш поширений у гігієнічній практиці аспіраційний метод придатний для

відбору проб повітря, що містить речовини в твердому (пил), рідкому (пара) та газоподібному (газ) агрегатних станах, і застосовується у випадках, коли речовина, яку визначають, міститься в повітрі у малих кількостях і для її визначення потрібна велика кількість повітря. Метод грунтується на протягуванні досліджуваного повітря за допомогою аспіратора через поглинач з поглинальним середовищем, у якому досліджувана речовина затримується завдяки хімічній або фізико-хімічній взаємодії, що дає змогу сконцентрувати у поглиначі потрібну для визначення кількість речовини.

Використовують кілька типів аспіраторів. Найпростіший – це водяний аспіратор, який складається з двох однакових, попередньо каліброваних скляних бутлів місткістю 3-6 л з корками, через які проходять дві скляні трубки: одна довга, яка майже сягає дна бутля, а друга коротка, яка закінчується під корком. Довгі трубки обох бутлів сполучають гумовою трубкою із затискачем. До короткої трубки бутля, заповненого водою і розташованого вище від порожнього бутля, приєднують поглинач, відкривають затискач, і вода надходить у порожній бутель. Над поверхнею води у верхньому бутлі виникає розрідження, внаслідок чого досліджуване повітря починає просмоктуватись через поглинач. Об’єм досліджуваного повітря, яке пройшло через поглинач, дорівнює кількості води, що перелилася з верхнього бутля у нижній. Швидкість просмоктування повітря через поглинач при застосуванні водяного аспіратора становить 0,5-2 л/хв.

         Найзручнішим є електроаспіратор Мігунова, що поєднує у собі електричну повітродувку і реометрів у вигляді скляних трубок-ротаметрів, два з яких призначені для вимірювання малої швидкості відбору повітря (0,1-1 л/хв), а два інші – великої швидкості (1-20 л/хв). У нижній частині ротаметри з’єднуються із штуцерами, які виведені на передню панель приладу і до яких приєднують гумові трубки з поглинальними приладами. Отже, одночасно можна відібрати 4 проби. У верхній частині ротаметри мають ручки вентилів, також виведені на передню панель, для регулювання швидкостей відбору проб повітря.

         Принцип роботи приладу полягає в тому, що при вмиканні в мережу електродвигун обертає ротор повітродувки. При цьому в її корпусі утворюється знижений тиск і повітря, яке міститься поза приладом, надходить в нього через штуцери ротаметрів, а потім викидається назовні. Знаючи швидкість і час проходження повітря через аспіратор, визначають об’єм повітря, який проходить через поглинальний прилад, приєднаний до штуцера.

         В тих випадках, коли відбір проб повітря необхідно проводити з швидкістю, що перевищує 20 дм³/хв, рекомендується використовувати пилесос.

         Поглиначі служать для поглинання хімічних домішок з повітря за допомогою рідких або твердих поглинальних середовищ. Обирають поглинач і поглинальне середовище з урахуванням агрегатного стану речовини, що підлягає дослідженню, і необхідності забезпечення більш тривалого контакту речовини з поглинальним середовищем.

         Якщо досліджувана паро- або газоподібна речовина міститься в повітрі у великих кількостях або метод визначення хімічної речовини є дуже чутливим, а отже, потребує невеликих об’ємів досліджуваного повітря, застосовуються одномоментні методи відбору проб повітря у газові піпетки місткістю 100-500 мл, калібровані бутлі місткістю 1-5 л, гумові камери. Відбирати проби з допомогою гумових камер можна лише в тому випадку, якщо досліджувана речовина не реагує з гумою. В гумових камерах повітря не можна зберігати більше 2-3 годин. Повітря в камеру накачують велосипедним насосом. Для дослідження пробу повітря переводять у калібрувальний бутель або поглинач з поглинальним середовищем. Заповнення газових піпеток і бутлів досліджуваним повітрям здійснюється способом виливання, способом обміну та вакуумним способом.

         Відбір проб повітря методом обміну. Досліджуване повітря багаторазово продувають через газову піпетку або калібрувальний бутель. Піпетку заповнюють досліджуваним повітрям за допомогою гумової груші або насосу при відкритих обох кранах або затискачах. Після відбору крани або затискачі закривають. При застосуванні калібрувальних бутлів їх обладнують корками з двома скляними трубками, до зовнішніх кінців яких приєднані гумові трубки з затискачами. Перед відбором проби затискачі знімають, до однієї з трубок приєднують гумову грушу або насос і багаторазово продувають бутель досліджуваним повітрям. Після відбору проби обидві трубки перетискають затискачами.

         Досліджуване повітря продувають через суху газову піпетку або калібрувальний бутель в десятикратній кількості по відношенню до об’єму посудини.

         Вакуумний метод відбору проб повітря. У товстостінному калібрувальному бутлі створюють розрідження за допомогою насоса Комовського. Повітря відкачують із бутля до залишкового тиску 10-15 мм рт. ст., загвинчують затискач на гумовій трубці, від’єднують бутель від насоса і в кінець гумової  трубки вставляють скляну паличку. В місці відбору проби бутель відкривають, і він швидко заповнюється повітрям через різницю тиску. Після відбору проби загвинчують затискач і в отвір гумової трубки вставляють скляну паличку.

         Відбір проб повітря методом виливання. Газову піпетку або калібрувальний бутель наповнюють рідиною, яка не реагує з досліджуваною речовиною і не розчиняє її. З цією метою можна використати воду, якщо досліджувана речовина розчиняється в ній, то посудину заповнюють насиченими (гіпертонічними) розчинами натрію хлориду або кальцію хлориду.

         В місці відбору проб рідину виливають, і в посудину надходить досліджуване повітря. Після цього перетискають гумові трубки затискачами і у кінці трубок встановлюють скляні палички або закривають обидва крани газової піпетки.

Визначення хімічної речовини в повітрі

         Вміст хімічної речовини в повітрі розраховують по формулі:

                            Х = (a  x V₁) / (V x V₀)  мг/м³,

де а – кількість речовини, знайденої в аналізованому об’ємі проби, мкг; V₁ –загальний об’єм проби, см³; V – об’єм проби, взятий для аналізу, см³; V₀ –об’єм аспірованого повітря, приведений до нормальних умов, дм³.

         Об’єм повітря, який аспірований при відборі проб (V_t), приводять до стандартних умов: температурі повітря 20 ⁰С (0 ⁰С) і барометричному тиску 760 мм рт.ст. за формулою:                    V₂₀ = V_t (273 + 20) B / (273 + t) 760;

 

                            V₀ = V_t 273 B / (273 + t) 760.

         Якщо при відборі проб використовують вакуумний спосіб, то приведення об’єму повітря до нормальних умов (V₀) проводять за формулою:

                            V₀ = V_c 273 (B – P) / (273 + t) 760,

де V_t – об’єм повітря, який відібраний в виробничих умовах, дм³; В – атмосферний тиск, мм рт. ст.; t – температура повітря при відборі повітря, ⁰С; V_c – об’єм посуду, дм³; Р – залишковий тиск, мм рт.ст.

 

Оцінка штучної вентиляції приміщення

Вміст вуглекислоти в повітрі приміщень є найважливішим критерієм ступеня його забруднення. Сама по собі вуглекислота в тих кількостях, в яких вона може накопичуватися в приміщеннях, не здатна заподіяти шкоду організму. В той же час вуглекислота є вельми чутливим і легко визначуваним непрямим показником забруднення повітря приміщень залежно від присутності людей, оскільки паралельно із збільшенням її змісту спостерігається одночасно накопичення в повітрі смердючих газів (летючі органічні кислоти жирного ряду, меркаптан, сірководень, вуглеводні і ін.) і погіршення фізичних властивостей повітря.

Таким чином, визначаючи зміст вуглекислоти в повітрі, можна, до певної міри, судити про полягання повітря в даному приміщенні.

Експрес-метод визначення СО₂ в повітрі грунтується на реакції вуглекислоти з розчином соди. В шприц обємом 100 мл. набирають 20 мл. 0,005% р-ну соди з фенолфталеїном, що має рожеве забарвлення. Потім засмоктують 80 мл повітря і струшують на протязі 1 хв. Якщо розчин не знебарвлюється, то повітря обережно витискають з шприца і знову набирають порцію повітря і струшують ще 1 хв. Так операцію проводять 3-4 рази. Якщо розчин після цього не знебарвився, то повітря добавляють невеликими порціями (по 10-20 мл) до повного знебарвлення при активному струшуванні шприца. Знаючи загальний обєм повітря, що пройшов через шприц, концентрацію СО₂ визначають по таблиці 1.

                                                                                               Таблиця 1

Залежність вмісту СО₂ в повітрі від об’єму повітря, що знебарвило 20 мл 0,005 % розчин соди

Обєм повітря, мл	Концентрація СО2 ,	Обєм повітря, мл	Концентрація СО2, 	Обєм повітря, мл	Концентрація СО2,
80	3,20	330	1,16	410	0,84
160	2,08	340	1,12	420	0.80
200	1,82	350	1,08	430	0,76
240	1,56	360	1,04	440	0,70
260	1,44	370	1,00	450	0,66
280	1,36	380	0,96	460	0,60
300	1,28	390	0,92	470	0,56
320	1,20	400	0,88	480	0,52

Для оцінки ступеня забруднення повітря в приміщенні необхідно знати і число мікробних тіл в 1м.³ повітря. Чистота повітря по показниках бактеріологічного дослідження проводиться по таблиці 2.

                                                                                  Таблиця 2.

Оцінка чистоти повітря по показниках бактеріологічного дослідження в різні періоди року.

Оцінка повітря	Вміст мікроорганізмів в 1м.3 повітря.
	Всього	Гемолітичний стрептокок	Всього	Гемолітичний стрептокок
	Літній період		Зимовий період
Чисте	менше 1500	менше 16	менше 4500	менше 36
Помірно забруднене	1500 - 2500	16-35	4500-7000	36-125
Забруднене	Більше 2500	більше 35	більше 7000	більше 125

Ступінь забруднення повітря в кількості оцінюється шляхом співставлення концентрації СО₂ і числа мікробних тіл в 1м ³ повітря з відповідними нормативами.

Гігієнічна оцінка мікробного забруднення повітря приміщень

Гігієнічну оцінку чистоти повітря приміщень проводять на основі визначення загальної кількості мікроорганізмів, що містяться в 1 м³ повітря (таблиця 2). Крім цього, оцінку повітря можна дати по вмісту санітарно-показових мікроорганізмів (гемолітичних стрептококів та стафілококів), які містяться в слизових оболонках дихальних шляхів (таблиця 3).

Таблиця 2

Бактеріологічні показники чистоти повітря лікарняних приміщень (з розрахунку на 1 м³ повітря)

Ступінь чистоти повітря	Літній період			Зимовий період
	мікробне число	гемолітичний стафілокок	зеленящий і гемолітичний стрептокок	мікробне число	гемолітичний стафілокок	зеленящий і гемолітичний стрептокок
Чистий	< 3500	< 24	< 16	< 5000	< 52	< 36
Середньозабруднений	3500-5000	24-52	16-36	5000-7000	52-124	36-102
Сильно забруднений	> 5000	> 52	>36	> 7000	> 124	> 102

Таблиця 3

Показники чистоти повітря лікарняних установ (з розрахунку на 1 м³ повітря)

Повітря	Загальна кількість бактерій	Кількість гемолітичних стафілококів
Чистий	<  4000	< 100
Середньо забруднений	4000-7000	100-150
Сильно забруднений	> 7000	> 150

 

Методи бактеріологічного контролю повітря приміщень

 

         Седиментаційний метод (метод осадження, метод Коха)) – Посів проводиться на відкриті чашки Петрі з м’ясо-пептонним агаром (МПА) і агаром Сабуро, які розставляють в декількох місцях приміщення відкритими і залишають на 5-15 хв. Число проб відбору залежить від площі приміщення і має бути не менше трьох. Мікрофлора приміщення під дією сили тяжіння осідає на поверхню середовища або наближається до неї потоками повітря. Потім чашки Петрі з середовищем закривають кришками і  витримують в  термостаті 2 доби при температурі 37 ⁰С – МПА, і  при 24 0С (агар Сабуро) протягом 5-ти діб.

         Для визначення загальної кількості бактерій в 1 м³ повітря використовують правило В.Л. Омелянського (на площу 100 см² осідає за 5 хвилин стільки мікроорганізмів, скільки їх знаходиться в 3 л повітря).

         Даний метод не дає достатньо повних кількісних уявлень про вміст мікроорганізмів. Це зв’язано з тим, що осідання останніх залежить від потоків повітря. Також погано вловлюються дрібнодисперсні фракції бактеріального аерозолю.

         Аспіраційний метод (сюди відносяться: щілинний метод, електро-, термопреципітації і аспірації через рідке середовище) має ряд переваг перед іншими:

а) посів повітря проводиться на місці і в момент відбору проб;

б) паралельні посіви дають досить близькі результати;

в) відносно швидко вихвачуються бактерії із повітря (крім методу термопреципітації).         Контроль мікробного обсіменіння повітря у виробничих приміщеннях здійснюється з допомогою “Приладу для бактеріологічного аналізу повітря (апарат Кротова Ю.А.).

 Число точок відбору проб розраховують в залежності від площі приміщення.Чашку Петрі з м’ясо-пептонним агаром (МПА) поміщають на столик приладу, що обертається. Закривають кришку приладу з використанням затисків, розташованих на корпусі аспіратора. Включають прилад в мережу і за допомогою регулювальника реометра встановлюють швидкість проходження повітря, що досліджується, на рівні 40 л/хв. Пробу відбирають протягом 5 хвилин.

Для виявлення росту грибів повторюють відбір проби повітря за допомогою приладу Ю.А. Кротова з використанням агару Сабуро. Після відбору проб чашки Петрі поміщають у термостат, витримуючи їх 48 годин при температурі 37 ⁰С – МПА, і при 24 ⁰С (агар Сабуро) протягом 5 діб.

Розрахунок числа мікроорганізмів в 1 м³ повітря роблять за формулою:

Х = А х 1000/В, де

Х – число мікроорганізмів в 1 м³ повітря;

А – середнє арифметичне загального числа колоній, що зросли на поверхні агару в чашках Петрі;

В – кількість повітря в літрах, пропущена через апарат Кротова;

1000 – коефіцієнт перерахування літрів повітря в м³.

         Недоліком цього методу є те, що необхідно мати набір харчових середовищ в чашках Петрі на досліджуваному об’єкті, неможливість виявлення або значні трудності при виявленні вірусів і риккетсій, при попаданні і посіві одної частинки чи краплі, що містить декілька життєздатних бактерій, виростає одна колонія.

Визначення необхідного повітрообміну в приміщеннях

Необхідний об’єм вентиляції – це кількість свіжого повітря, яке необхідно подати в приміщення на 1 людину в годину, щоб кількості наявних шкідливостей не перевищували допустимого рівня. Так, необхідна кількість повітря, що подається в приміщення (об’єм вентиляції) при газовиділеннях, знаходять за формулою:

V = G / (b_b –b_a),

при вологовиділеннях: V = D/ γ( dв - d_n),

при тепловиділеннях: V = G / c γ (t_В – t_n),

де: V необхідний повітрообмін, м³/г;

G –газовиділення в приміщенні, мг/г;

b_В – ГДК в повітрі, що видаляється, мг/м³;

b_n – концентрація газу в припливному повітрі, мг/м³;

D – вологовиділення в приміщенні, г/год;

dв, d_n – вологовміст витягненого і припливного повітря, г/кг;

γ – густина повітря, кг/м³;

G – видалення в приміщенні явного тепла, кДж/г;

с – теплоємкість повітря, рівна 1 кДж/(кг ⁰С);

t_В, t_n – температура витягненого і припливного повітря, ⁰С.

Якщо в приміщенні якість повітря погіршується тільки в результаті присутності людей, то розрахунок об’єму вентиляції проводиться по оксиду вуглецю (ІУ) за формулою: L = К n / P P₁ = 22,4 х  n / 1 – 0,4,

де L – шуканий об’єм вентиляції, м³/г; К – кількість оксиду вуглецю (ІУ), що видихає людина при легкій роботі за 1 год (22,6 л); n – кількість людей в приміщенні; Р – максимально допустима кількість оксиду вуглецю (ІУ) в приміщенні (1 л/м³ відповідає 0,1 %); Р₁- вміст оксиду вуглецю в атмосферному повітрі (0,4 л/м³ відповідає 0,04 %).

Вентиляція і її гігієнічне значення

Вентиляція в приміщеннях є виключно важливим і ефективним засобом охорони здоров'я і профілактики захворювань.

Встановлено, що повітря приміщень постійно забруднюється людиною, що видихається, діоксидом вуглецю, продуктами розкладання поту, сальних залоз, органічних речовин, що містяться в одязі і взутті, а також хімічних речовин, що виділяються з полімерних матеріалів. Разом з цим у виробничих приміщеннях багато технологічних процесів супроводжуються виділенням тепла, вологи, шкідливих речовин у вигляді пари, газів і пилу.

Для підтримки заданих параметрів повітряного середовища в приміщенні необхідні подача свіжого і видалення забрудненого повітря. Рішення цієї задачі здійснюється різними системами вентиляції, при проектуванні якої враховуються кількості вредностей, що виділяються.

За способом переміщення повітря розрізняють системи природної і механічної вентиляції. При природній вентиляції повітря переміщається під дією гравітаційного тиску, що виникає за рахунок різниці щільності холодного і нагрітого повітря і під дією вітрового тиску. Оскільки вітровий натиск зазвичай невеликий, його використання можливе при організації природного повітрообміну в приміщеннях з невеликим об'ємом. Надходження і видалення повітря найчастіше здійснюється через отвори в конструкціях будівлі, що захищають. Така система організованого природного повітрообміну називається аерацією.

При механічній вентиляції повітря переміщається під дією вентилятора. Можливий пристрій і змішаної системи при одночасній дії механічної і природної вентиляції.

За способом подачі і видалення повітря системи діляться на припливних, витяжних, припливно-витяжних і системи з рециркуляцією. Крім того, розрізняють загальнообмінні, змішані системи і системи аварійної вентиляції.

Припливна система вентиляції застосовується зазвичай в приміщеннях, куди небажане попадання забрудненого повітря з сусідніх приміщень або холодного повітря ззовні (наприклад, асептичний блок аптек). При цьому створюється надмірний тиск, завдяки якому повітря з сусідніх приміщень не може поступати в дане приміщення, а з негоавоздух йде назовні і в суміжні приміщення через вікна і двері.

Витяжна вентиляція призначена для видалення повітря з приміщення. Цю систему доцільно застосовувати в тих випадках, коли необхідно попередити розповсюдження шкідливих виділень з одного приміщення в сусідніх, наприклад з моечной аптек, кімнати хіміка-аналітика.

Системи місцевої витяжної (локалізованою) вентиляції застосовуються для запобігання розповсюдженню по всьому приміщенню шкідливих виділень, що утворюються при ряду операцій (зважування, дозування, завантаження, вивантаження і ін.). Місцева система витяжної вентиляції влаштовується у вигляді парасольок, шаф, укриттів над устаткуванням, від якого здійснюється видалення повітря (мал. 7.1). До системи місцевої вентиляції також відносяться повітряні душирование, повітряні завіси.

Загальнообмінна вентиляція. Призначена для створення оптимальних і допустимих метеорологічних умов у всьому приміщенні. Зазвичай застосовується у тому випадку, коли шкідливі виділення поступають безпосередньо в повітря і коли робочі місця розташовуються по всьому приміщенню. Повітря, що подається, повинне розподілятися рівномірно за всім обсягом приміщення. Розрахунок величини повітря, що подається і видаляється, проводиться виходячи з кількості шкідливих виділень, що підлягають розбавленню до допустимих рівнів.

При розрахунках повітрообміну приміщень визначається витрата припливного повітря, необхідного для поглинання надмірного тепла, вологи, шкідливих речовин.

Якщо в приміщенні виділяється не одне, а декілька різних шкідливих інгредієнтів (пари, гази), розрахунок продуктивності загальнообмінної вентиляції має свої особливості. Так, при одночасному виділенні в робочу зону хімічних речовин, що не володіють однонаправленим характером токсичної дії, проводиться розрахунок об'єму загальнообмінної вентиляції окремо для розбавлення кожного компоненту до ГДК. При однонаправленій дії хімічних речовин, що одночасно виділяються в робочу зону, розрахунковий повітрообмін знаходять підсумовуванням об'ємів, отриманих з розрахунку по кожній речовині. При цьому допустимими для проектування вважають такі концентрації (С), які задовольняють умові:

^С1 + ^С2 ₊ СП <спдк, спдк2 спдкп

де С1, С2, Сп — фактична концентрація речовин в повітрі приміщень, мг/м3; СПДК], СЦДК, Спдкп — гранично допустимі концентрації шкідливих речовин в зовнішньому повітрі, мг/м3.

Розрахунок кількості повітря в окремих випадках (вказаних в нормативних документах) можна проводити по нормативній кратності повітрообміну. Кратність повітрообміну — величина, що показує, скільки разів протягом години повітря помещениязамещается зовнішнім повітрям. Повітрообмін визначається по формулі: а=(п • У) /3600, де п — нормативна кратність повітрообміну (значення дані у відповідних Сніп), м3/ч; V — об'єм приміщення, м .

Організація системи вентиляції залежить від характеру розподілу устаткування з шкідливими виділеннями і архітектурно-планувальних вирішень приміщення.

Якщо припливне повітря розбавлятиме шкідливі виділення не повністю, вони накопичуватимуться і перевищать допустимі концентрації. При загальнообмінній вентиляції важливо, щоб все повітря, що поступає, брало участь в розбавленні шкідливих виділень. Правильне розташування припливних і витяжних отворів дозволяє рівномірно розподіляти повітря по приміщенню і попереджає утворення невентильованих застійних зон.

Крім штучної вентиляції, використовують аерацію, в результаті якої можна досягти параметрів повітря в приміщеннях, що відповідають санітарно-гігієнічним вимогам.

Зовнішнє повітря при аерації поступає в приміщення через відкриті віконні отвори і фрамуги. Забруднене повітря, що відносить з собою тепло, вологу, шкідливі речовини, віддаляється з цеху через верхні отвори або спеціальні пристрої

Місцева витяжна вентиляція.

         Устаткування місцевої механічної витяжної вентиляції необхідне для того, щоб уловлювати і видаляти шкідливі виділення в місці їх освіти, не допускаючи розповсюдження по приміщенню. Місцева витяжна вентиляція є найбільш ефективним спосо-бом боротьби з надмірними тепло- і влаговыделениями, газами, парами, пилом. Оскільки концентрація шкідливих виділень в місці освіти вища, витрата повітря для їх видалення буде значно менша, ніж при загальнообмінній вентиляції.

Місцеві відсмоктування повинні відповідати наступним вимогам: висока герметичність, зручність обслуговування, стійкість до агресивних середовищ, малі витрати повітря, висока ефективність уловлювання шкідливих речовин.

Конструкції місцевих відсмоктувань можуть бути повністю закритими, напіввідкритими або відкритими. Найбільш ефективні закриті відсмоктування. До них відносяться кожухи, камери, герметично або що щільно вкривають технологічне устаткування або ділянку виконуваної роботи. У ряді випадків герметизацію укриттів неможливо здійснити по технологічних причинах. У цих випадках застосовують відсмоктування з частковим укриттям і відкриті: витяжні парасольки, витяжні панелі і інші пристрої.

Витяжні парасольки застосовуються для уловлювання шкідливих виділень, що піднімаються вгору. Парасольки встановлюються над зосередженими джерелами тепло- і влаговыделений і над іншими джерелами нетоксичних вредностей, що виділяються разом з теплом. Відсисаючі панелиприменяются для видалення шкідливих виділень у тому випадку, коли зона шкідливих виділень відносно велика і повніше укриття організувати неможливо.

Бортові відсмоктування встановлюються по периметру відкритих ванн, що містять технічні розчини, з поверхні яких виділяються шкідливі пари і гази. Принцип роботи їх полягає в тому, що аспирируемый повітря захоплює шкідливі пари, гази і відносить їх у витяжній воздуховод.

Витяжні шафи — найбільш ефективний пристрій в порівнянні з іншими відсмоктуваннями, оскільки майже повністю вкривають джерело шкідливих виділень. Незакритими залишаються тільки робочі отвори, через які повітря з приміщення поступає в шафу. Форму отвору вибирають залежно від характеру технологічних операцій. Розрізняють три типи витяжних шаф: з відкритим верхнім, нижнім і комбінованим відсмоктуванням.

Кількість повітря, що видаляється з шафи за відсутності в нім джерела тепла (у кубічних метрах в 1 с), обчислюють за формулою:

а = VР

де V — швидкість всмоктування в перетині відкритого отвору, м/с; Р — площа отвору, м².

Кондиціонування повітря.

 Під кондиціонуванням повітря розуміють створення і автоматичну підтримку в закритих приміщеннях постійності таких показників повітряного середовища, як температура, вологість, тиск, газовий і іонний склад, наявність запахів і швидкість руху повітря.

Пристрій, що здійснює необхідну обробку повітря (очищення, підігрівши або охолоджування і ін.), називається установкою кондиціонування, або кондиціонером. За допомогою кондиціонерів в приміщеннях забезпечується необхідний мікроклімат для створення умов комфорту і нормального протікання технологічних процесів.

 

Гігієнічні показники санітарного стану та вентиляції приміщень

 

1.   Хімічний склад атмосферного повітря: азоту – 78,1%; кисню – 21,0%; вуглекислого газу – 0,03-0,04%; інертних газів – 0,7-1,0%; вологи як правило від 40-60% до насичення; пил, мікроорганізми, природні та техногенні забруднення – у залежності від промислового розвитку регіону, типу поверхні (пустеля, заліснення та ін.)

2.   Основні джерела забруднення повітря населених місць, виробничих приміщень – викиди промислових підприємств, автотранспорту; пило-, газоутворення промислових підприємств; метеорологічні фактори (вітри) та тип поверхонь регіонів (пилові бурі пустинних місць без зелені).

3.   Джерела забруднення повітря житлових приміщень, приміщень комунально-побутового призначення, громадських - продукти життєдіяльності організму людей, які виділяються шкірою та диханням (продукти розкладення поту, шкіряного сала, змертвілого епідермісу, інші продукти життєдіяльності, які виділяються у повітря приміщення пропорційно кількості людей, терміну їх перебування у приміщенні та кількості вуглекислого газу, який накопичується у повітрі пропорційно перерахованим забруднювачам, а тому використовується як показник ступеню забруднення цими речовинами приміщення (тобто, як показник – індикатор цих забруднень).

4.   Враховуючи, що через шкіру, дихання виділяються, в основному, органічні продукти обміну речовин, для оцінки ступеню забруднення повітря приміщень людьми було запропоновано визначати інший показник цього забруднення – окиснюваність повітря, тобто вимірювати кількість атомарного кисню, необхідного для окислення органічних сполук в 1 м³ повітря за допомогою титрованого розчину біхромату калію К₂Сr₂О₇.

Повітря вважається чистим, якщо цей показник не перевищує 4-6 мг/м³ кисню, витраченого на окислення органічних забруднювачів в одиниці об¢єму повітря. В приміщеннях з дуже несприятливим санітарним станом окиснюваність повітря може досягати 20 і більше мг/м³.

5. Концентрація вуглекислого газу в приміщеннях збільшується пропорційно кількості людей та терміну їх перебування в приміщенні, але як правило, не досягає шкідливих для організмів рівнів, проте, як сказано вище, відображає ступінь забруднення повітря іншими продуктами життєдіяльності організму. І лише в замкнутих, недостатньо вентильованих приміщеннях (сховищах, підводних човнах, підземних виробках, виробничих приміщеннях, каналізаційних системах і т.п.) за рахунок бродіння, горіння, гниття кількість вуглекислого газу може досягати концентрацій, небезпечних для здоров¢я і навіть життя людини.

Дослідженнями М.П.Бресткіна та ряду авторів встановлено, що підвищення концентрації СО₂ до 2-2,5% не викликає помітних відхилень в самопочутті людини, її працездатності. Концентрації до 4% викликають підвищення інтенсивності дихання, серцевої діяльності, зниження працездатності. Концентрації до 5% супроводжуються задишкою, підсиленням серцевої діяльності, зниженням працездатності. 6% СО₂ сприяє зниженню розумової діяльності, виникненню головного болю, запаморочення, 7% може викликати нездатність контролювати свої дії, втрату свідомості і навіть смерть. 10% викликає швидку, а 15-20% миттєву смерть із-за паралічу дихання.

Для визначення концентрації СО₂ у повітрі розроблено кілька методів, серед яких метод Суботіна-Нагорського з гідроокисом барію, методи Реберга-Винокурова, Калмикова, інтерферометричний. Проте в санітарній практиці найбільш широко використовується портативний експресний метод Лунге-Цеккендорфа у модифікації Д.В.Прохорова (додаток 2).

        

 

Додаток 2

 

Визначення діоксиду вуглецю у повітрі експрес-методом Лунге-Цеккендорфа у модифікації Д.В. Прохорова

 

Принцип методу базується на продуванні досліджуваного повітря через титрований розчин вуглекислого натрію (або аміаку) в присутності фенолфталеіну. При цьому відбувається реакція Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃. Рожевий у лужному середовищі, фенолфталеїн знебарвлюється після зв’язування CO₂ (кисле середовище).

Розведенням 5,3 г хімічно чистого Na₂CO₃ в 100 мл дистильованої води готують вихідний розчин, до якого додають 0,1% розчин фенолфталеїну. Перед аналізом готують робочий розчин розведенням вихідного розчину 2 мл до 10 мл дистильованою водою.

Розчин переносять в склянку, типу дрексельної за Лунге-Цеккендорфом (мал. 11.1-а) або в шприц Жане за Прохоровим (мал. 11.1-б). У першому випадку до довгої трубки склянки Дрекселя з витонченим носиком приєднують гумову грушу з клапаном чи невеликим отвором. Повільно стискуючи і швидко відпускаючи грушу, продувають через розчин досліджуване повітря. Після кожного продування склянку струшують для повного поглинання CO₂ з порції повітря. У другому випадку (за Прохоровим) у шприц, наповнений 10 мл робочого розчину соди з фенолфталеїном, тримаючи його канюлею догори, набирають повний об’єм повітря і також струшують. Рахують кількість об’ємів повітря, витрачених на знебарвлення розчину. Аналіз повітря проводять в приміщенні та за межами приміщення (атмосферне повітря).

Результат розраховують за зворотною пропорцією на підставі співставляння кількості витрачених об’ємів груш чи шприців та концентрації CO₂ в атмосферному повітрі (0,04%) та у конкретному досліджуваному приміщенні, де концентрація СО₂ невідома. Наприклад, у приміщенні витрачено 10 об’ємів груш, чи шприців, на вулиці – 50 об’ємів. Звідси, концентрація CO₂ у приміщенні =  (0,04 x  50) : 10 = 0,2%

Гранично допустима концентрація (ГДК) CO₂ в житлових приміщеннях різного призначення встановлена в межах 0,07-0,1%, у виробничих приміщеннях, де CO₂ накопичується від технологічного процесу, до 1-1,5%.

 

 

 

 

 

 

Мал.11.1-а. Прилад для визначення концентрації СО₂ за Лунге-Цеккендорфом

(а – гумова груша для продування повітря з клапаном; б – склянка Дрекселя з розчином соди з фенол-фталеїном)

 

Мал. 11.1-б. Шприц Жане для визначення концентрації СО₂ за Д.В.Прохоровим

 

Додаток 3

Методика визначення та гігієнічної оцінки показників повітрообміну та вентиляції приміщень

 

Повітря населених людьми приміщень вважається чистим, якщо концентрація CO₂ не перевищує гранично допустимих концентрацій – 0,07% (0,7‰) по Петенкоферу або 0,1% (1,0‰) по Флюге.

На цій підставі розраховується необхідний об’єм вентиляції – кількість свіжого повітря, яке повинно поступати в приміщення, щоб концентрація CO₂ не перевищила приведених нормативів. Його розраховують за формулою:

V=

де: V – об¢єм вентиляції, м³/годину;

К – кількість СО₂, що виділяє одна людина за одну годину (у спокої 21,6 л/год; уві сні – 16 л/год; при виконанні роботи різної важкості – 30-40 л/год);

n – кількість людей у приміщенні;

Р – гранично допустима концентрація СО₂ в проміллях (0,7 чи 1,0‰);

Р₁ – концентрація СО₂ в атмосферному повітрі в проміллях (0,4‰).

При розрахунку кількості СО₂, яку виділяє одна людина за одну годину, виходять з концентрації її у видихаємому повітрі (4 %), кількості вдихів-видихів за хвилину і за годину (у спокої – 18 вдихів за хвилину х 60 = 1080 та об’єму видихнутого повітря – 0,5 л за один видих, що загалом складає:

1080 × 0,5 = 540 л/годину.

За пропорцією: 4 л – 100 л, х – 540 л, кількість видихнутого СО₂ складе:

х =  = 21,6 л/годину

При фізичних навантаженнях пропорційно їх важкості та інтенсивності зростає кількість дихальних рухів, а тому зростає і кількість видихуваного СО₂ та необхідний об’єм вентиляції.

Необхідна кратність вентиляції – число, яке показує, скільки разів повітря приміщення повинно замінюватися свіжим повітрям, щоб концентрація СО₂ не перевищувала гранично допустимі рівні.

Необхідну кратність вентиляції знаходять шляхом ділення розрахованого необхідного об’єму вентиляції на кубатуру приміщення.

Фактичний об’єм вентиляції знаходять шляхом визначення площі вентиляційного отвору і швидкості руху повітря в ньому (фрамуга, кватирка). При цьому враховують, що через пори стін, щілини в вікнах та дверях у приміщення проникає об’єм повітря, близький до кубатури приміщення і його потрібно додати до об¢єму, що проникає через вентиляційний отвір.

Фактичну кратність вентиляції розраховують діленням фактичного об¢єму вентиляції на кубатуру приміщення.

Співставляючи необхідні та фактичні об¢єм і кратність вентиляції, оцінюють ефективність обміну повітря у приміщенні.

Додаток 4

Нормативи кратності обміну повітря в приміщеннях різного призначення

 

Приміщення

Кратність обміну повітря, год

витяжка

приток

 

БНіП 2.08.02-89 – лікарняні приміщення
Палата дорослих	80 м3 на 1 ліжко
Передпологова, перев’язувальна	1,5 рази/год	2 рази/год
Пологова, операційна, передопераційна	8 разів/год
Післяпологова палата	80 м3 на 1 ліжко
Палата для дітей	80 м3 на 1 ліжко
Бокс, напівбокс	2,5 рази/год в коридор	2,5 рази/год
Кабінет лікаря	1 раз/год	1 раз/год
БНіП 2.08.01-89 – житлові приміщення
Житлова кімната		3 м3/год на 1 м2 площі
Кухня газифікована		90 м3 /год
Туалет, ванна кімната		25 м3/год
ДБН В. 2.2-3-97 – Будинки і споруди навчальних закладів
Клас, кабінет	16 м3 на 1 людину	1 раз/год
Майстерня	20 м3 на 1 людину	1 раз/год
Спортзала	80 м3 на 1 людину	1 раз/год
Учительська		1,5 раз/год

Необхідний об’єм і кратність вентиляції покладені також в основу наукового обґрунтування норм житлової площі. Враховуючи, що при закритих вікнах і дверях, як сказано вище, через пори стін, щілини у вікнах та дверях у приміщення проникає об¢єм повітря, близький до кубатури приміщення (тобто, його кратність дорівнює ~ 1 раз/годину), а висота приміщення в середньому дорівнює 3 м, норма площі на 1 людину складає:

 

-         по Флюгге (ГДК СО₂=1‰)

S =  =  = 12 м²/людину;

 

-         по Петенкоферу (ГДК СО₂=0,7‰)

S =  = 24 м²/людину.