ХІМІЧНИЙ СКЛАД ПОВІТРЯ. ВИЗНАЧЕННЯ ТА ОЦІНКА ХАРАКТЕРУ ТА СТУПЕНЮ ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ПРИМІЩЕНЬ. Гігієнічні вимоги до санітарного благоустрою аптек. Гігієнічна оцінка опалення та вентиляції. Гігієнічні вимоги до санітарного благоустрою аптек.

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

а – Зайцева;	г – Петрі;
б – Полежаєва;	д – з пористою пластинкою;
в – Ріхтера;	є – з кристалічним реактивов.

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

 

Додаток 2

Зразок задачі по розрахунку об’єму повітря, необхідного для хімічного аналізу та приведення його до нормальних умов

 

Розрахувати, який об’єм повітря необхідно відібрати для визначення парів брому, якщо чутливість методу 0,002 мг, гранично допустима разова концентрація парів брому у виробничому цеху підприємства 0,5 мг/м³ або 0,0005 мг/л. Загальний об’єм поглинаючого розчину становить 4 мл, а для аналізу береться 2 мл. Коефіцієнт, виражаючий частину ГДК, підлягаючу визначенню, дорівнює 0,5.

Температура повітря в момент відбору проби 20°С, атмосферний тиск 750 мм рт.ст.

Розрахунок необхідного об'єму повітря виконується за формулою:

V₀ =  ,

де: а – чутливість методу використання (мінімальна кількість речовини в міліграмах, яка визначається);

V – загальний об’єм поглинаючого розчину в мл;

K – загальний коефіцієнт, що відображає частину гранично допустимої концентрації, яка підлягає визначенню (1, ¹/₃ та інші);

C_о – гранично допустима концентрація речовини в міліграмах на 1 м^3;

V₁ – об’єм поглинаючого розчину, взятий для аналізу в мілілітрах.

Вирішення:  V₀ =  =  =  = 16 л.

Приведення взятих об’ємів повітря в літрах до нормальних умов виконується за формулою Гей-Люсака: V₀ = V_t ×  × ,

де V₀ – об’єм повітря в літрах приведений до нормальних умов (0⁰ С і 760 мм рт. ст.);

V_t – об’єм повітря в літрах, відібраний при даній температурі і барометричному тискові;

273 – коефіцієнт розширення газів;

Т – температура повітря під час відбору проби (⁰ С);

В – атмосферний тиск під час відбору проби, мм рт.ст.

З метою полегшення розрахунків, значення складових формули

  ×  знаходять в таблиці 1.

 

Вирішення:

V_o = V_t ×  ×  = 16 л ×  ×  = 16 × 0,932 × 0,987 = 14,72 л

Таблиця 1.

Коефіцієнти для приведення об’ємів повітря до нормальних умов.

 

 

Зразок форми протоколу відбору проби повітря.

Дата обстеження: _________ рік ___________ місяць ___________________

___________________________число __________________________________

1.     Назва підприємства _____________________________________________

                                                      (місце відробу проби)

2.     Дослідження повітря на _________________________________________

                                                   (вказати, що підлягає визначенню)

3.     Метеофактори при відборі проби: температура _______°С, відносна вологість атмосферного повітря (за межами приміщення) __________________ %, температура _______°С, відносна вологість в місці відбору проби_______________ %

4.     Робочі операції в період відбору проби ____________________________

5.     Характер вентиляції, її дія _______________________________________

6.     Поглинаючий пристрій, його № __________________________________

7.     Відстань пристрою від джерела забруднення _________________метрів    

8.     Час відбору проби: від ___________________ год _________________ хв

до ______________________________ годин __________________хвилин

9.     Протягнуто повітря __________________________літрів.

 

Швидкість за хвилину _______________________________________літрів

10.  Ким проведено відбір проби ____________________________________

11.  Куди направлено пробу для дослідження _________________________

12.  Додаткові відомості ____________________________________________

                                        Дата ____________________________

                                       Підпис ___________________________

 

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.

Примітка. Враховуючи обмеженість робочого часу на занятті індикаторні трубки та імітація забруднення повітря відповідною речовиною готується лабораторією кафедри.

При можливості заняття доцільно провести в цеху підприємства.

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.

Визначення газів і парів газоаналізатором типу УГ-2

         Експрес-методи аналізу дозволяють швидко визначити кількість токсичних речовин в повітрі, хоч вони і менш точні, ніж звичайні способи дослідження.

         Прилад газоаналізатор УГ-2 призначений для визначення в повітрі виробничих приміщень концентрації сірчистого ангідриду, ацетилену, оксиду вуглецю, сірководню, хлору, аміаку, оксидів азоту, етилового ефіру, бензину, бензолу, толуолу, ксилолу, ацетону, вуглеводів нафти. Газоаналізатор забезпечує визначення концентрацій шкідливих газів в повітрі з вмістом пилу не більше 40 мг/м³, відносній вологості 90 %, при температурі від 10 до 30 ⁰С і тиску 740-780 мм рт.ст.

         Принцип дії УГ-2 полягає у вимірюванні довжини забарвленого стовпчика індикаторного порошку в індикаторній трубці. Забарвлення відбувається у процесі пропускання через індикаторну трубку повітря, яке містить досліджувані пари або гази. Довжина забарвленого стовпчика пропорційна концентрації досліджуваних хімічних речовин у повітрі, вимірюється за прикладеною до приладу шкалою, градуйованою у мг/л (мг/м³).

         Газоаналізатор складається з повітрозабірної частини, індикаторних трубок, вимірювальних шкал. Повітрозабірною частиною служить гумовий сильфон, усередині якого є пружина. Від сильфона відведений штуцер з гумовою трубкою, з’єднаною з індикаторною. На верхній панелі приладу розташована нерухома втулка, куди вставляється шток, за допомогою якого стискується сильфон. На втулці також розташований фіксатор, який забезпечує просмоктування певної кількості повітря через індикаторну трубку.

         Індикаторна трубка являє собою скляну трубочку (довжина 90 мм внутрішній діаметр 2,5 мм), заповнену індикаторним порошком. Як індикаторний порошок використовують силікагель і фарфор, які обробляють реактивами, що змінюють свій колір при зіткненні з досліджуваними речовинами. Індикаторну трубку заповнюють індикаторним порошком, який міститься у запаяних ампулах, за допомогою лійки з відтягнутим тонким кінцем і тонкого штиря. Порошок у трубці утримується з обох боків за допомогою ватних тампонів.

Визначення вмісту хімічних речовин в повітрі газоаналізатором УГ-2

         На місці проведення аналізу відкривають кришку приладу, відтягують фіксатор, вставляють шток у направляючу втулку, натискують на нього декілька разів рукою і, стискаючи сильфон, продувають прилад досліджуваним повітрям. Потім встановлюють шток на потрібну глибину, зазначену над борозенкою штока, закріплюють глибину, зазначену над борозенкою штока, закріплюють його фіксатором, приєднують індикаторну трубку і вводять фіксатор. Сильфон під тиском пружини розправляється і засмоктує досліджуване повітря через індикаторну трубку. Протягування повітря продовжується доти, доки кінець фіксатора не увійде у нижній отвір штока (у цей час буде чути клацання). Після цього витримують паузу (5-7 хв), оскільки просмоктування повітря через трубку ще продовжується через від’ємний тиск, який утворюється у сильфоні.

         Після просмоктування повітря індикаторну трубку звільняють, встановлюють її на вимірювальну шкалу і визначають концентрацію досліджуваної речовини у повітрі.

Робота № 5. Визначити вміст діоксиду вуглецю в повітрі (див Загальна гігієна. Посібник для практичних занять. (За ред. І.І. Даценко. -Львів: Світ. -1992. -С.43-47).

Робота № 6. Провести гігієнічну оцінку повітря приміщень за результатами санітарно-хімічних і бактеріологічних показників.

Повітря житлових, лікарняних, навчальних, аптек та службових приміщень вважається чистим, тобто не містить надмірних кількостей антропотоксинів, якщо вміст СО₂ не перевищує 0,07 % (0,7 л/м³) за Петтенкофером або 0,1 % ( 1 л/м³) за Флюгге. Норма Флюгге одержана шляхом звичайного заокруглення норми Петтенкофера (в  цих межах ще не спостерігається суттєвого збільшення вмісту антропотоксинів) і використовується для розрахунку норм вентиляції приміщень.

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

Для оцінки ступеня забруднення повітря в приміщенні необхідно знати і число мікробних тіл в 1м.³ повітря.

Гігієнічна оцінка мікробного забруднення повітря приміщень аптеки

Попадання мікроорганізмів і продуктів їх розпаду в ін’єкційні  лікарські форми може привести до такого явища як пірогенність (гарячковий стан організму).

         Санітарно-гігієнічну оцінку чистоти повітря виробничих приміщень проводять на основі визначення кількості мікроорганізмів, що містяться в 1 м³ повітря.

         Для зниження обсіменіння повітря мікрофлорою до меж, що нормуються методичними вказівками “Виробництво лікарських засобів. Належні правила і контроль якості (МВ 64 У-1-97), використовуються методи знезараження повітря виробничих приміщень УФ-опроміненням; фільтрацією повітря через стерильні фільтри з матеріалом марки ФПП-15-3, що представляє шар ультратонких волокон з перхлорвінілового полімеру; використанням пересувних рециркуляційних повітроочисників (ПОПР-0,9 і ПОПР-1,5) і пристроїв з ламінарним (шаруватим) потоком очищеного стерильного повітря.

         Згідно з методичними вказівками “Виробництво лікарських засобів. Належні правила і контроль якості (МВ 64 У-1-97) при виробництві нестерильних  лікарських засобів на фармацевтичних підприємствах застосовують класифікацію виробничих приміщень за припустимим вмістом мікроорганізмів в повітрі (додаток 1). Стерильні лікарські засоби необхідно виготовляти в “чистих” стерильних приміщеннях (додаток 2).

         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 аптечних приміщень (з розрахунку на 1 м³ повітря)

Таблиця 3

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

                Таблиця 4

Санітарно-бактеріологічна характеристика повітряного середовища аптеки (по кількості мікрофлори, що осідає на 1 м² поверхні в хвилину)

                До рекомендованих нормативів чистоти повітря приміщень відносять окиснюваність повітря. Вважається повітря чистим, якщо вміст кисню не перевищує 6 мг/м³, помірно-забрудненим – до 10 мг/м³, забрудненим – більше 12 мг/м³.

         Одним з головних джерел бактеріального забруднення аптечного інвентаря, обладнання, ліків є повітряне середовище, що містить бактеріальні аерозолі,що виділяються покупцями і робітниками аптек. Через повітря можуть поширюватись такі патогенні мікроорганізми, як стафілококи, стрептококи, пневмококи, менінгококи, збудники туберкульозу, дифтерії, сибірської виразки, туляремії, чуми, віруси грипу, віспи, кіру, епідемічного паротиту, вітряної віспи і ін.

         Мікрофлора, що попадає в ліки, приводить до зміни їх фізико-хімічних властивостей, зниженню терапевтичної активності, зменшенню термінів зберігання, а також може стати причиною розвитку хвороб і ускладнень у хворого.

         Основними причинами високого бактеріального забруднення повітря непатогенними мікроорганізмами, а також поширення аерогенних інфекцій в аптеках, є порушення санітарно-гігієнічного режиму (погане прибирання приміщень, недостатньо якісна дезинфекція повітря, предметів і обладнання, недотримання правил особистої гігієни і ін.), незадовільне планування приміщень, низька ефективність роботи вентиляційної системи і т.д.

         Найбільш інтенсивне бактеріальне забруднення повітря спостерігається в торговому залі, мийній і допоміжних приміщеннях. Провізори повинні знати можливі шляхи бактеріального забруднення ліків і вміти організувати міроприємства по оздоровленню повітряного середовища. З метою попередження мікробного забруднення повітря в аптеках проводять комплекс міроприємств по забезпеченню правильного планування основних і допоміжних приміщень, організації ефективної припливно-витяжної вентиляції, ультрафіолетового опромінення повітря, регулярного прибирання приміщень з застосуванням дезинфікуючих засобів, дотриманню правил особистої гігієни і ін.

          Для знезараження різних предметів і повітря використовують УФ-промені з довжиною хвилі 254-257 нм, джерелом яких є бактероцидні увіолеві лампи (БУВ).  Випускаються три типи бактерицидних ламп: потужністю 15 і 30 Вт – БУВ-15, БУВ-30 і БУВ-30П.

         В аптеках використовують настінний бактерицидний опромінювач (НБО), який має дві лампи БУВ-30П, одна з яких екранована і служить для опромінення верхньої зони в присутності персоналу, друга відкрита і направляє свій потік променів вниз (включається в момент відсутності людей в приміщенні).

         Опромінювачі в аптеках необхідно встановлювати в слідуючих приміщеннях: асептичному блоці, асистентській, мийній, торговому залі і дистиляційно-стерилізаційній. Середня питома потужність встановлених екранованих ламп повинна бути на рівні 1 Вт на 1 м³, а для відкритих – 3 Вт/м³.

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.

Знайомство з основними поняттями і принципами гігієнічного нормування.

         Результати досліджень фактичного  вмісту хімічних домішок у повітрі є основою для гігієнічної оцінки ступеня забруднення повітряного середовища, характеристика його динаміки й обгрунтування  заходів, спрямованих на оздоровлення повітряного басейну, а також для оцінки ефективності вжитих заходів.

         У разі присутності у повітрі однієї домішки оцінка його забруднення проводиться за кратністю перевищення, визначеною з урахуванням часу усереднення фактичною максимально разовою або середньодобовою концентрацією речовини її відповідної гранично допустимої концентрації (додаток 4 –ДСП 201-97), або за відсутності такої, орієнтовного безпечного рівня дії (ОБРД).

З метою обмеження забруднення атмосферного повітря розроблені гігієнічні нормативи допустимого вмісту хімічних та біологічних речовин в атмосферному повітрі населених місць (ДСП – 201–97 «Державні санітарні правила охорони атмосферного повітря населених місць (від забруднення хімічними і біологічними речовинами»), до яких відносяться: гранично допустимі концентрації (ГДК), орієнтовні безпечні рівні впливу (ОБРВ), коефіцієнти комбінованої дії (К_кд)  та встановлені на їх основі показники гранично допустимого забруднення (ГДЗ) та гранично допустимих викидів (ГДВ) в атмосферу і її приземний шар.

Гранично допустима концентрація (ГДК) забруднюючої речовини в атмосферному повітрі населених місць  – це максимальна концентрація, при дії якої протягом усього життя людини не виникає прямого або опосередкованого несприятливого впливу на теперішнє і майбутнє покоління, не знижується працездатність людини, не погіршується її самопочуття та санітарно-побутові умови життя.

Під час санітарної оцінки чистоти повітря розрізняють два гранично допустимих показники забрудненості: максимально разова і середньодобова концентрація. Приймається до уваги також поріг запаху різних забруднень. Для встановлення показників забрудненості повітря використовуються порівняльні дані про захворюваність в забрудненому і контрольному районах, експериментальні дослідження на тваринах.

Середньодобова концентрація – це середня з числа разових, виявлених протягом доби або одержана при безперервному 24-годинному відборі проби повітря. Середньомісячна концентрація є середньою з числа середньодобових, виявлених протягом місяця.

Орієнтовний безпечний рівень впливу (ОБРВ) – це максимальна концентрація забруднюючої речовини, яка визнається орієнтовно безпечною при впливі на людину та приймається як тимчасовий гігієнічний норматив допустимого вмісту речовини в атмосферному повітрі населених місць.

ОБРВ встановлюється на основі короткочасних досліджень за відповідною методикою та вводиться в дію після затвердження Головним державним санітарним лікарем України на обмежений термін.

Коефіцієнт комбінованої дії (К_кд) відображає характер спільної біологічної  дії одночасно наявних в атмосферному повітрі забруднюючих речовин (сумація, посилення, послаблення або незалежна дія).

Показник гранично допустимого забруднення (ГДЗ) атмосферного повітря – це відносний інтегральний критерій оцінки забруднення атмосферного повітря населених місць, який характеризує інтенсивність та характер спільного впливу всієї сукупності наявних у ньому шкідливих домішок.

Σ ПЗ =( С₁/ ГДК₁ х К₁ + С₂ / ГДК₂ х К₂ +… Сn / ГДКn x K_n)  х 100 %

де С₁, С₂, …С_n – фактичні концентрації речовин, що входять до складу суміші, мг/м³; ГДК₁, ГДК₂ …  ГДК_n – відповідні значення ГДК (або ОБРД) речовин, що входять до складу суміші – за табл. у додатку 4.

К₁, К₂… К_n – коефіцієнти, які враховують клас небезпеки певної речовини (див. там. же). Всі речовини поділяються на 4 класи небезпечності:

         І – надзвичайно небезпечні, К = 0,8;

         ІІ – дуже небезпечні, К = 0,9;

         ІІІ -  помірно небезпечні, К = 1,0;

         ІУ – малонебезпечні, К = 1,1.

                                                                                     Таблиця 1.

         Кількісні показники оцінки забруднення атмосферного повітря

                   При комбінації дії на організм сумішей шкідливих речовин може спостерігатися ефект сумації (адитивна дія), яка дорівнює сумі ефектів кожної речовини  при ізольованому впливі, ефект посилення (синергізм або потенціювання), який перевищує суму ефектів ізольованої дії кожної речовини, ефект послаблення, (антагонізм), який є меншим від суми ефектів ізольованої дії кожної речовини та незалежна дія.

         Ефект сумації мають:

-         ацетон, фенол;

-         ацетон, фурфурол, формальдегід, фенол;

-         ацетальдегід та вінілацетат;

-         бензол та ацетофенол;

-         озон, двоокис азоту та формальдегід;

-         сильні мінеральні кислоти (сірчана, соляна, азотна);

-         фурфурол, метиловий та етиловий спирти;

-         циклогексан та бензол.

Ефект потенціювання притаманний таким речовинам:

-         бутилакрилат та метилакрилат;

-         фтористий водень та фторсолі.

Для того, щоб визначити стан забруднення повітря декількома речовинами, що діють одночасно, часто використовують комплексний показник – індекс забруднення атмосфери (ІЗА).

ВИДИ ВПЛИВУ ФАКТОРІВ НА ОРГАНIЗМ

Самі фактори і їх взаємодія можуть чинити сприятливий, так і шкідливий вплив на стан здоров’я людини та на стан навколишнього середовища. Деякі з наведених вище факторів навколишнього середовища впливають постійно, інші – періодично, але  практично ніколи ні один із них не діє ізольовано. Виділяють різні види їхнього впливу.

Комбінована дія – це сумарний вплив декількох факторів однієї природи, наприклад, декількох хімічних сполук або декількох фізичних факторів.

Поєднана  дія – це сумарний вплив одночасно двох або більше факторів різної природи, наприклад, хімічних та фізичних факторів.

Комплексна дія – це така дія, при  якій одна і та ж речовина надходить в організм людини з різних середовищ біосфери; або це одночасна дія хімічної речовини,  яка надходить в організм кількома шляхами (перорально, респіраторно, через шкіру).

Спільна дія факторів на організм (комбінована, поєднана) дуже різноманітна. Вона може приводити до: простої сумації їх впливу (адитивна  дія); підсилення впливу, який перевищує суму впливу діючих факторів (синергічна дія); ослаблення впливу одного фактора іншим  (антагоністична дія).

Деякі хімічні речовини можуть посилювати перебіг захворювання або змінювати   імунобіологічну резистентність  організму (паратоксична дія) або спричиняти розвиток патологічних процесів після того, як уже закінчилося отруєння  (метатоксична дія).

ОСОБЛИВОСТI РЕАКЦIЇ ОРГАНIЗМУ НА ВПЛИВ ФАКТОРIВ ДОВКІЛЛЯ

Iз усього комплексу факторів навколишнього середовища, зважаючи на особливості їх біологічного впливу на організм людини, прийнято виділяти природні та антропогенні фактори.

Природні фактори, або есенціальні складають природний фон біосфери, який забезпечує відносну постійність її складу і кругообігу речовин у природі, є основою функціонування живої матерії. I навпаки, у відношенні більшості антропогенних   факторів, або неесенціальних (в залежності від величини впливу), можна стверджувати, що наявність їх у навколишньому середовищі й вплив на організм людини небажані або небезпечні. Відмінність реакції організму на вплив вищеназваних факторів можна прослідкувати з допомогою аналізу залежності «доза-ефект» на прикладі металів. При цьому крива АВ відображає характер впливу антропогенних факторів, крива СВ – параболічну залежність  впливу, характерну для природних  факторів.

Основною відмінністю між реакціями організму на вплив даних факторів є наявність зони оптимуму при дії природних факторів  (0,1–1,0) у межах якої зміни в організмі не виходять за межі фізіологічних коливань функцій і характеризуються як нормальні. Зменшення дози впливу (0,1–0,01) або її збільшення (1,0–10,0) викликає несприятливі зміни,  які при достатній тривалості впливу, можуть перейти в патологічні. Симетричність розподілу ефектів на гілках параболи як у сторону зменшення дози природного фактора, так і в сторону збільшення дози, не завжди витримується. Тим не менше, права частина параболи співпадає з лінією залежності «доза-ефект» антропогенних факторів,  яка  відображає пропорційну залежність зростання токсичності із збільшенням дози. Тому дія природних факторів з інтенсивністю, яка перевищує зону оптимуму, може розглядатися як дія забруднювачів навколишнього середовища.

Реакції-відповіді організму на вплив факторів навколишнього середовища залежать від його патогенності, зміни інтенсивності або потужності, швидкості наростання цієї потужності, тривалості впливу, резистентності організму,  яка, у свою чергу, залежить від спадковості, віку, статі, фізіологічного стану та ін. Тому виникнення всіх можливих реакцій організму в залежності від дози Є. Г. Гончарук і співавт. диференціюють таким чином: 1) смертність; 2) захворюваність; 3) фізіологічні й біохімічні ознаки хвороби; 4) зміни в організмі невідомої етіології; 5) нагромадження забруднюючої речовини в органах і тканинах.

Частота цих біологічних відповідей серед населення, яке зазнає впливу факторів навколишнього середовища, розподіляється у вигляді піраміди. При цьому найбільшій силі впливу (смертності) відповідає найменша частота відповідей (вершина піраміди), а найменшій силі (нагромадження забруднюючої речовини в органах і тканинах) – найбільша частота відповідей.

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 %).

Таблиця 2

Кратність повітрообміну в приміщеннях аптек (СНіН ІІ-69-78)

1.     Результати роботи оформляються протоколом. Дані. отримані за розрахунком ситуаційних задач оцінюються у відповідності з гранично допустимими концентраціями.

 

Гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони (витяг з системи стандартів безпеки праці “Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони”, Держстандарт 12.1.005-88)

 

 

Гігієна повітря

          Навколо земної кулі існує повітряна оболонка, яка називається атмосферою (грец. “атмос” - дихання і “сфера” - куля). Вона окутує Землю до висоти 2-3 тисяч кілометрів і межує з космічним простором. Атмосферне повітря є фізичною сумішшю газів: азоту, кисню, вуглекислого газу, інертних газів та водяної пари. Вагу повітря людина не відчуває і створюється враження, що її оточує порожнеча. Насправді ж вага атмосфери досягає 5000 трильйонів тонн. Склад повітря є досить сталим і мало змінюється навіть на висоті декількох десятків кілометрів. Але із підняттям вгору воно розріджується, відповідно вміст кожного газу в одиниці об’єму зменшується - відбувається зниження парціального тиску. Парціальний тиск газу в суміші є таким тиском, який створював би газ, якщо б тільки він один займав весь об’єм, що займає суміш (вимірюють парціальний тиск в кілопаскалях - кПа). Тому вміст газу в повітрі при нормальному тиску можна виражати як у відсотках, так і в кПа, а в умовах зниженого або підвищеного тиску - тільки в кПа.

         Хоч гази, що утворюють повітря, легко переміщаються, все ж атмосфера має досить чітко виражену пошарову будову, яка складається із тропосфери, стратосфери, мезосфери, термосфери і екзосфери.

         Над поверхнею Землі знаходиться тропосфера (грец. “тропос” - поворот). Вона сягає висоти від 8-10 км в полярних областях до 16-18 км над екватором. У ній міститься основна маса повітря, майже 80 % від усієї маси атмосфери, воно має тут найбільшу густину. В цьому шарі постійно дують вітри і відбувається циркуляція повітряних мас, що сприяє утворенню хмар та атмосферних опадів. У міру підняття вгору в тропосфері відзначається зниження тиску і температури повітря. Але з переходом в наступний шар атмосфери - стратосферу (лат. “стратум” - настил), яка піднімається вже до висоти 40-55 км, температура, навпаки, починає зростати, і якщо в нижній частині вона складає -55 С, то біля верхньої межі шару стає нульовою. Це явище пояснюється тим, що на висоті 25-30 км від поверхні Землі знаходиться шар озону, який внаслідок поглинання ультрафіолетових променів Сонця сильно нагрівається. Повітря  в стратосфері дуже розріджене, його частинки не відбивають і не  розсіюють сонячне світло, тому із розповідей космонавтів та проведених зйомок відомо, що небо в стратосфері виглядає темно-фіолетовим з переходом в майже чорне. Вологи в повітрі цього шару надзвичайно мало, трапляються перламутрові та інколи сріблясті хмари, природа яких до кінця не з’ясована.

         Ще вище розташований шар  - мезосфера (грец. “мезос” - середній), верхня межа якого сягає 80 км. Тут є лише сріблясті хмари. Температура з підйомом  знижується і біля верхнього краю шару становить - 80 -90 С. У цьому шарі міститься лише 0,3-5,0  % маси всієї атмосфери.

         За мезосферою розташована термосфера (грец. “термос” - тепло), яка простягається догори на 800-1000 км. Названа вона так тому, що температура повітря, яке тут надзвичайно розріджене, зростає до 1500 С. У термосфері відбувається поглинання рентгенівських променів, що випускаються  Сонцем. Супутники та космічні кораблі, які літають у мезосфері, не перегріваються від контакту з повітрям лише  тому, що кожна його частинка рухається майже окремо і практично не створює опору для  літаючих тут об’єктів.

         Останній шар атмосфери - екзосфера (грец. “екзос” - зовнішній) -  знаходиться на висоті від Землі понад 1000 км. Рух молекул повітря може досягати тут другої космічної швидкості (11 км/с) і переборювати силу земного тяжіння, внаслідок чого вони переходять з атмосфери в міжпланетний космічний простір. Особливо це притаманно молекулам водню, що утворюють на висоті до 3 тис. км корону навколо атмосфери.

         Гігієна повітря належить до розділу комунальної гігієни, що вивчає вплив навколишнього середовища на людину в умовах приміщень населених місць. Атмосферне повітря є одним із найважливіших елементів цього середовища. Якщо без води людина може прожити декілька діб, а без їжі - значно довше, то без повітря безповоротні зміни в головному мозку починають виникати уже через 5 хвилин. Переважно повітря потрібне людині як джерело кисню, що є необхідним компонентом окисних процесів і підтримує життєдіяльність організму. Але на людину  значною мірою впливають і такі чинники повітря, як температура, вологість, рух, атмосферний тиск, а також атмосферна електрика, іонізація атмосфери та радіоактивність повітря.

         Нагрівання атмосферного повітря в приземному шарі тропосфери відбувається від нагрітого сонячним теплом грунту. За ніч грунт охолоджується і вранці перед сходом Сонця відповідно температура повітря стає мінімальною (на висоті до 2 метрів). Найвищих значень вона досягає приблизно о 14-й годині, коли сонячні промені падають на поверхню Землі, особливо влітку, майже вертикально і сильно прогрівають її поверхню. Згідно з фізичними законами нагріте повітря піднімається вгору і поступово охолоджується. Якщо взяти за точку відрахунку висоти рівень моря, то на кожні 100 м підйому температура повітря знижується приблизно на 0,65 С.

         Коливання температури повітря відбувається не тільки протягом доби, місяця, при чергуванні пор року, а в значних межах змінюється і залежить від широти місцевості. Мінімальна температура спостерігається над полюсами Землі та широтами, що прилягають до них, а максимальна - в екваторіальних областях. Денні коливання температури повітря в напрямку від екватора до полюсів зменшуються, а річні, навпаки, збільшуються. Температурі повітря гігієністи приділяють велику увагу у зв’язку з її надзвичайно відчутним впливом на тепловий обмін людини. Особливо несприятливим є цей вплив на організм людей в умовах значних температурних  відхилень, наприклад, під час роботи в гарячих цехах або у великих холодильних камерах.

         Температуру повітря вимірюють у градусах за Цельсієм з точністю до 0,5 (за кордоном застосовують термометри зі шкалами, що розмічені в градусах за Фаренгейтом, Кельвіном). За 0  ^о  за Цельсієм прийнято температуру, при якій замерзає дистильована вода, а за 100 - при якій вона закипає.

         Вологість повітря зумовлена процесом постійного випаровування води з поверхні водоймищ, грунту, дерев і рослин. Утворюється водяна  пара і під час ряду виробничих процесів. Добові коливання вологості повітря в бік її зниження відбуваються при підвищенні температури повітря, а також у міру віддалення від високих широт до низьких, більш висока вологість у прибережних місцевостях, а над континентальними частинами повітря сухіше.

         Вологість, як і температура повітря, також впливає на теплообмін організму. Вимірюють відносну вологість повітря  відношенням у відсотках абсолютної вологості до максимальної при даній температурі за допомогою станційного психрометра Августа або аспіраційного психрометра Ассмана. Для вимірювання вологості повітря можна використовувати й гігрометр. Оптимальною для людського організму є відносна вологість в межах 30-55 %. Нижче 30 % - повітря дуже сухе, від 56  до 70 % - помірно сухе, від 71 до

85 % - помірно вологе і  від 86 до 100 % -  дуже вологе. При вологості менше 30 % відбувається пересихання слизової верхніх дихальних шляхів, зменшується захисна функція миготливого епітелію, може спостерігатися виникнення тріщин з подальшим розвитком запального процесу внаслідок їх інфікування, особливо у дітей.

         Нерівномірне нагрівання земної поверхні спричиняє рух повітря, який  характеризується таким показником, як швидкість та напрямок. Швидкість руху повітря впливає на теплообмін організму та  процес провітрювання приміщень, внаслідок створення напору на одну із сторін будівлі посилюється природна вентиляція в них. Швидкість вимірюють в метрах за секунду з використанням анемометрів різних типів. Допускається застосування також кататермометра за умови, що температура повітря не перевищує +30 С і відсутня теплова радіація. Напрямок визначається тією частиною горизонту, звідки дує вітер, за допомогою флюгера.

         По-різному впливає швидкість руху повітря на нервово-психічний стан людини, наприклад, швидкість 1-2 м/с в спекотний день влітку приємно підбадьорює одягнену людину, а понад 5-7 м/с - уже подразнює. Значне підвищення швидкості руху повітря, що може сягати 20 м/с і більше, буде заважати дихати та виконувати роботу. Крім того, ураганний вітер руйнує будівлі, опори електропередач, на водоймах створює великі хвилі, ламає дерева, що завдає великої шкоди суспільству і може бути причиною травматизму й смерті людей. Рух повітря всередині приміщень (клас, лікарняна палата тощо) сприяє покращанню вентиляції і відіграє позитивну роль. Але при досягненні швидкості понад

 0,3-0,5 м/с утворюється протяг, що викликає неприємні відчуття і може стати причиною простудного захворювання у незагартованих або ослаблених людей.

         Напрямок руху повітря та його силу треба враховувати при плануванні й забудові населених пунктів.        Для цього попередньо проводять дослідження зміни напрямків вітру за рік (декілька років). На підставі отриманих даних графічно зображується повторюваність вітрів різного напрямку, які дули за цей термін часу, що називають - “розою вітрів” (рис. 3.2).

         З графіка видно, що пануючим є південно-східний вітер. Відповідно в протилежній від напрямку пануючих вітрів стороні треба будувати ті об’єкти, що можуть своїми викидами забруднювати повітряний басейн населеного пункту (наприклад, теплоелектростанцію, асфальто-бетонний завод тощо, позначений на рисунку 3.2 літерою А. Графік “рози вітрів” будується по румбах, із яких вісім є основними (Пн, ПнС, С, ПдС, Пд, ПдЗ, З, ПнЗ),  решта - додаткові.

Мал. Роза вітрів

Крім вищевказаних метеорологічних чинників (температура, вологість, швидкість руху повітря) на теплообмін організму в комплексі з ними впливає радіаційна температура, яка  випромінюється з поверхні предметів, що оточують людину, або утворюється за рахунок інтенсивного сонячного чи інших джерел випромінювання інфрачервоних променів.

         Метаболічне тепло організму утворюється в основному внаслідок м’язової діяльності - м’язових скорочень та підтримання м’язового тонусу. Нормальні умови для життя і праці людини створюються при збереженні теплової рівноваги, тобто, коли встановлюється баланс між теплопродукцією організму та віддачею тепла в навколишнє середовище без перенапруження внутрішніх терморегуляторних механізмів.

         Для взятої за еталон “стандартної людини” (зріст - 170 см, маса - 70 кг, площа поверхні тіла - 1,8 м²) встановлено, що теплопродукція її організму в спокійному стані дорівнює приблизно 293 кДж/год, при виконанні легкої роботи вона зростає до 628 кДж/год, середньої важкості - до 1256 кДж/год, важкої - до 2000 кДж/год і більше.

         Втрата тепла організмом залежить від умов мікроклімату. Мікроклімат - це комплекс факторів, що впливають на теплообмін: температура, вологість, швидкість руху повітря та радіаційна температура, які можуть знаходитися між собою у різних співвідношеннях. Визначивши ці показники, можна мати уявлення про мікроклімат житла, лікувально-профілактичних закладів у цілому і їх окремих елементів (палати для хворих, операційної, процедурної), а також про мікроклімат цеху, вулиці, села, міста тощо.

         Віддача тепла організмом в навколишнє середовище при кімнатній температурі в межах 18-21 С в основному відбувається через шкіру - до 85 %, решта - 15 % - витрачається на зігрівання спожитих їжі та напоїв, повітря, що вдихається, і на випаровування води під час видиху із поверхні легень та верхніх дихальних шляхів. Причому із 85 % тепла, що втрачається через шкіру, приблизно 45 % припадає на випромінення, біля 30 % - на проведення та 10 % - на випаровування поту з поверхні шкіри.

         Якщо радіаційна температура (температура навколишніх предметів, стін, стелі і тощо) буде перевищувати температуру шкіри тіла, то втрата тепла шляхом випромінення може взагалі не відбуватися, тому що людина отримуватиме від авколишніх предметів чи якого-небудь джерела випромінювання більше тепла, ніж віддаватиме його в навколишнє середовище, що спостерігається, наприклад, на виробництві, де виділяється багато теплової енергії (у хлібопекарнях, мартенівських та ливарних цехах), в умовах жаркого клімату тощо.  Інші чинники - температура, вологість і швидкість руху повітря - на віддачу тепла випромінюванням не впливають, тому в цих умовах може виникати перегрівання організму людини.

         Шляхом проведення тепло буде втрачатися при контакті поверхні тіла з повітрям, яке його оточує, - конвекція та з предметами (стіл, крісло, підлога, ліжко тощо) - кондукція. Зазвичай, більше тепла втрачається конвекцією - чим менша температура повітря і, відповідно, більша різниця температур між ним і тілом, тим більша тепловіддача. Навпаки, при підвищенні температури повітря втрата тепла конвекцією буде зменшуватися аж до припинення її при +33-35 С. При подальшому підвищенні температури повітря може наступати перегрівання організму конвекційним шляхом.

         Посилення віддачі тепла конвекцією при температурі повітря менше 33-35 С можна досягнути збільшенням швидкості руху повітря, наприклад, включенням вентилятора. Але якщо швидкість руху повітря буде перевищувати 1-3 м/с, то воно не встигне нагрітися від поверхні тіла, а тільки подразнюватиме шкіру внаслідок дії на її барорецептори. Крім того, швидкий рух повітря при температурі понад 33-35 С сприятиме перегріванню організму.

         З кондукцією пов’язана така властивість матеріалу, як теплоємність - здатність  відбирати за одиницю часу визначену кількість тепла. Наприклад, підлога в кімнаті, що зроблена з дерева, та у ванній кімнаті, що встелена керамічною плиткою, має однакову температуру поверхні, але через підвищену теплоємність керамічного матеріалу остання здається холоднішою, ніж дерев'яна.

         Підвищений вміст водяної пари вповітрі зволожує одяг, чим погіршує здатність до збереження тепла через підвищення його теплопровідності, внаслідок чого збільшується втрата тепла шляхом проведення, особливо при низькій температурі повітря та наявності вітру. Сприяє охолодженню тіла і підвищена теплоємність вологого повітря, тому що теплопровідність і теплоємність води майже у 20 разів більші, ніж повітря. Ці особливості треба враховувати в осінню та весняну пори року, коли температура повітря вища нульової відмітки, але через вологі одяг та взуття швидко настає переохолодження організму, особливо у дітей, що часто спричиняє  простудні захворювання.

         Втрата тепла випаровуванням (перспірацією) зумовлена тією кількістю поту, яка випаровується з поверхні тіла. Підраховано, що внаслідок випаровування одного грама поту організмом втрачається близько 2,5 кДж тепла. З поверхні тіла людини в умовах кімнатної температури за добу випаровується приблизно 500 г поту, при цьому втрачається понад

 1200 кДж тепла. Якщо підвищується температура повітря і поверхонь, які оточують людину, то втрата тепла шляхом випромінювання і конвекцією знижується, тоді включаються компенсаторні механізми організму, які змушують активно працювати потовидільну систему. Кількість поту може збільшуватися до декількох літрів, відповідно зростає втрата тепла за рахунок потовипаровування, що запобігає перегріванню організму. Краще відбувається випаровування поту в умовах низької вологості, більшої швидкості  руху та підвищеної температури повітря.

При високій вологості та малому русі повітря можуть створитися умови, коли піт стікатиме з поверхні тіла, не встигаючи випаровуватися. У цьому випадку ефект охолодження тіла буде незначним і при високій температурі повітря (приблизно 30-33 С) може наступати перегрівання організму і, як наслідок, тепловий удар. Прояви його: підвищення температури тіла, послаблення серцево-судинної діяльності, запаморочення та непритомність. Може виникнути і судомна хвороба, коли внаслідок сильного потовиділення організм втрачає мінеральні солі та вітаміни у великій кількості, що призводить до появи болючих судом.

Атмосферна електрика

Наявність електромагнітного поля навколо Землі зумовлена різницею потенціалів: повітря має позитивний заряд, а Земля – негативний. Коливання напруги поля можуть різко змінюватися під впливом метеорологічних умов. Особливо вона збільшується при проходженні фронту (межового шару між двома різними за своїми властивостями повітряними масами), що часто супроводжується туманами, громовицями тощо. У цей час у деяких людей, найчастіше у літніх та хворих, може погіршуватися самопочуття, що проявляється головним болем, страхом, неспокоєм, а також змінюються й об'єктивні показники стану здоров'я: загострюються хронічні захворювання, змінюється артеріальний тиск крові  тощо.

Геомагнітне поле Землі, яке зумовлене сонячною радіацією, також негативно впливає на стан здоров'я людей під час геомагнітних бурь. Вони виникають майже через дві доби після спалахів (протуберанців) у хромосфері Сонця. Відповідно збільшується кількість проявів захворювань серцево-судинної системи, таких, як інфаркт міокарда, гіпертонічний криз, інсульт тощо.

На електричний стан атмосфери впливають і такі досягнення науково-технічного прогресу суспільства, як випромінювання потужних телерадіоцентрів, радіолокаторних станцій, електромагнітні поля навколо високовольтних ліній електропередач. При недотриманні цілого ряду обмежень під час розміщення та експлуатації таких об'єктів вони також можуть негативно впливати на стан здоров'я людей.

 

Іонізація повітря

Іони повітря утворюються внаслідок дії космічних та сонячних променів і випромінювання радіоактивних речовин тощо. У повітрі приморських місцевостей під час прибою, біля водоспадів і гірських річок, а також навколо штучних фонтанів, у повітрі є  велика  кількість іонів води, які мають позитивний заряд, а повітря – негативний. У процесі дії вищевказаних факторів та приєднання до іонів окремих молекул, комплексу молекул та інших домішок (диму, туману тощо) у повітрі створюються відповідні стійкі комплекси – легкі, середні та важкі іони, які постійно руйнуються та вступають в нові комбінації. Наявність легких іонів з негативним зарядом є показником чистоти повітря. Коливання їх кількості залежать від пори року, місцевості, наявності промислових підприємств та інших факторів. Чистим можна вважати повітря, якщо в 1 см³ міститься від 500 і більше пар легких іонів. У сільських та гірських районах, на морських узбережжях їх кількість може збільшуватися до 1000-3000 в 1 см³.

Підвищений вміст важких та зменшення легких іонів свідчить про забрудненість повітря димом, вихлопними газами, пилом і спостерігається в більшості випадків у населених пунктах, де є багато джерел забруднення атмосфери. Також можуть накопичуватись важкі та середні іони у повітрі закритих приміщень, де відсутня ефективна вентиляційна система і відбувається скупчення людей, що призводить до забруднення повітря і негативного впливу на здоров'я присутніх.

На підставі проведених досліджень можна вважати, що легкі іони позитивно впливають на ряд функцій організму: нервову, серцево-судинну, дихальну та інші, поліпшуються обмінні процеси. Тому одним із потужних лікувальних і загальнозміцнювальних факторів санаторіїв та будинків відпочинку, що розташовуються у лісистих, приморських та гірських місцевостях, є аероіонотерапія. У закритих приміщеннях підвищення вмісту легких іонів досягають, використовуючи кондиціонери та іонізатори повітря.

 Вміст у повітрі радіоактивних речовин, що утворюються під впливом дії космічного випромінювання  (радіоізотопи вуглецю – 14, фосфору – 32) та виділяються із грунту (родон, торон тощо), зумовлює радіоактивність повітря. У процесі дихання атмосферним повітрям, особливо у місцях, де відзначається підвищена концентрація цих радіоізотопів, відбувається опромінення легенів з еквівалентною річною дозою до 0,25 мЗв.

         Енергія Сонця є основним джерелом постачання біосфері тепла, світла та енергії. На верхній межі атмосфери потік сонячної енергії становить 2950 кДж/см² за добу. До поверхні Землі за рік доходить менше 230 кДж/см² видимих сонячних променів, але і цієї частки достатньо для існування життя на нашій планеті. Сонячна енергія спричиняє переміщення величезних повітряних мас, внаслідок чого виникають зміни погоди та визначається клімат, вона ж разом із силою тяжіння є причиною кругообігу води та виникнення морських і океанських течій.

         Продукти харчування є своєрідними «консервами» накопиченої сонячної енергії і разом із сонячним промінням, що потрапляє через шкіру людини, забезпечують як її існування, так і інших різноманітних форм життя на Землі.

 

Дія сонячної радіації

         Сонячна радіація взаємодіє з біосферою Землі та є одним із видів електромагнітних випромінювань, що виникають внаслідок термоядерних реакцій, які безперервно відбуваються всередині Сонця. Електромагнітне випромінювання складається з надзвичайно малих часток - квантів. А чим коротша хвиля електромагнітного випромінювання (за законом Планка), тим більша енергія його фотона.

         Характер дії електромагнітного випромінювання на біологічну тканину буде залежати від енергії фотона, глибини проникнення в тканини тіла, інтенсивності[1][1][1],  площі опромінення, стану організму та інших умов, що створилися на час дії опромінення. При поглинанні енергії випромінювання в біологічних тканинах відбуваються фотобіологічні процеси, в основі яких лежать фотохімічні реакції.

         Спочатку при поглинанні випромінювання в тканинах організму відбувається процес акумуляції енергії атомами і молекулами, що супроводжується їх збудженням і збільшенням енергії на величину поглиненого фотона. Цей процес не є сталим. Накопичена енергія молекул може перетворитися в теплову енергію чи передатися іншим молекулам шляхом вступу з ними у фотохімічну реакцію. При сприйманні або передачі електрону збуджена молекула може перетворитися в радикал, іон або іон-радикал, тобто стати первинним відновлювачем або первинним окислювачем. Вони мають надзвичайно високу хімічну активність,тому починають брати участь в біохімічних реакціях та змінюють їх, відповідно змінюються стан організму і перебіг його фізіологічних процесів. Прикладом може бути проникнення на незначну глибину (від частки міліметра до двох міліметрів), ультрафіолетового випромінювання в шкіру людини. Але при значному поглинанні енергії внаслідок ультрафіолетового-опромінювання може виникнути як місцевий запальний процес (поява еритеми - почервоніння шкіри на опроміненій ділянці, інколи з утворенням пухирів), так і загальна реакція організму (підвищення температури, головний біль, слабість тощо). Проникнення ультрафіолетового випромінювання через шкіру буде залежати від товщини рогового шару епідермісу та ступеня утворення в шкірі пігменту - меланіну.

         Сонячна радіація, що доходить до поверхні Землі, складається на 59 % із інфрачервоного випромінювання, 40 % - видимого та 1 % - ультрафіолетового. Довжина хвилі інфрачервоного випромінювання становить від 3000 до 760 нм, а енергія фотона -0,64-1,66 еВ. Вона глибоко проникає в тіло (4-5 см) і викликає значний тепловий ефект, посилює кровотік, ріст клітин і регенерацію тканин, пришвидшує хід біохімічних реакцій та ферментативних і інших процесів, а також підсилює біологічну дію ультрафіолетового випромінювання. Внутрішні органи, м’язи організму людини самі також утворюють і виділяють інфрачервоне випромінювання в навколишнє середовище, завдяки чому відбувається терморегуляція організму.

         Видиме (світлове) випромінювання сонячної радіації має довжину хвилі від 760 до  400 нм, а енергія фотона - 166-2,8 еВ. Гамма основних кольорів його: червоний, жовтогарячий, жовтий, зелений, голубий, синій та фіолетовий. У тіло людини воно може проникати на глибину до 2,5 см і викликає теплову дію, аналогічну дії інфрачервоного, а також має і слабку фотохімічну дію (здатність збуджувати молекули деяких речовин, які називають фотосенсибілізаторами). Під впливом видимого випромювання збільшується внутрішнє свічення тканин, наприклад, плазма крові людини об’ємом 100 мл при температурі від 37 до 40 ⁰С за добу може випромінювати до 10 тисяч фотонів. Це явище називають хемілюмінесценцією плазми.

         Світло впливає на орган зору, пігменти сітківки якого також є фотосенсибілізаторами. Перетворюючись у сітківці в електричні імпульси, воно подає в мозок до 80 % інформації про навколишнє середовище, збуджує кору головного мозку, має сигнальне або умовнорефлекторне значення. Під його дією посилюється обмін речовин, підвищуються емоційний настрій і працездатність, покращується загальне самопочуття. Видиме світло створює максимальну освітленість, яка може досягати десятків тисяч люкс, тоді як місячне світло дає лише 0,2 люкса.

         Хоча питома вага ультрафіолетового випромінювання у загальній сонячній радіації незначна (1 %), воно відіграє надзвичайно велику роль у житті людини. Його спектр, згідно з біологічною активністю поділяється на три ділянки: ділянка А - довжина хвилі від 400 до

315 нм, ділянка В - довжина хвилі від 315 до 280 нм, ділянка С - довжина хвилі від 280 до

10 нм. Поверхні Землі, як правило, досягає випромінювання з довжиною хвилі від 400 до

290 нм. Характерним для цього виду випромінювання, особливо ділянки В, є виражена фотохімічна дія. Проникаючи в шкіру всього на глибину від 0,2 до 2 мм, воно викликає зміни в клітинних білках та нуклеїнових кислотах. Внаслідок передачі енергії фотона утворюються заряджені атоми і молекули - іони, вільні радикали, які активно беруть участь у фотобіологічних процесах, що відбуваються в організмі. Внаслідок утворення таких біологічно активних речовин, як гістамін, ацетилхолін тощо, змінюються активність ряду ферментів (гістамінази, тирозинази) та функції органів і тканин, активізується функція симпатико-адреналової системи. Відбувається загальностимулювальна дія ультрафіолетової радіації, що проявляється посиленням росту клітин і відновленням тканин, відповідно пришвидшується загоювання ран різного походження, в тому числі й після оперативних втручань. Підвищується опірність організму до дії інфекційних збудників, токсичних і канцерогенних речовин, покращується розумова і фізична працездатність.

         Зміни в організмі залежать від кількості утворених біологічно активних речовин. На ці процеси впливають інтенсивність ультрафіолетового випромінювання та площа опроміненої шкіри. Його дія зумовлює зміну мікроциркуляції та проникність тканин. Під впливом нервових імпульсів з кори головного мозку виникає первинна місцева реакція, що свідчить про запальний процес - фотоеритему. Цей показник використовують для визначення еритемної дози ультрафіолетового випромінювання.  Еритемна доза - це  реакція організму на ультрафіолетове опромінювання, яке через 8-22 години викликає на незасмаглій шкірі  внутрішньої поверхні передпліччя людини слабке, але чітке і рівномірне почервоніння (біодоза, або порогова еритема). Вимірюється вона в секундах або хвилинах.

         Недостатня кількість ультрафіолетового опромінювання призводить до зниження в організмі вмісту вітаміну Д-холекальциферолу, що синтезується під впливом цього випромінювання в шкірі людини із 7,8-дегідрохолестерину, який переносять в шкіру з кровотоком  ліпіди сироватки крові. Кальцифероли активізують фосфорнокальцієвий обмін, нормалізують процеси мінералізації кісток та беруть активну участь в інших процесах (регулювання збудливості нервової системи, засвоєння білків та мінеральних речовин з їжі тощо).

         Недостатність (гіпо-) або відсутність (авітаміноз) вітаміну Д в організмі людини призводить до розвитку патологічних змін - порушується зсідання крові, з’являється м’язова слабкість, може виникнути остеопороз, ускладненням якого є ламкість кісток внаслідок вимивання з них кальцію. У дітей розвивається рахіт, що проявляється нетриманням голови, порушенням процесів скостеніння, відвислим животом. Для попередження рахіту достатньою є 1/8-1/10 мінімальної еритемної дози (біодози), або 83-111 Вт/м²год (при довжині хвилі УФ-променів приблизно 298 нм).

         Позитивна дія ультрафіолетового випромінювання проявляється при незначному опроміненні - до двох біодоз. Надлишкове опромінення може спричинити опіки, фотодерматити, фототоксикози, фотоалергію, кератокон’юктивіти, фотокератити, катаракту, рак ока, птеригій (утворення крилоподібної плівки на оці). Несприятливою для організму людини є і бактерицидна дія ультрафіолетового випромінювання. При поглинанні УФ-променів нуклеїновими кислотами, які є основою клітин, відбуваються їх денатурація і фотоліз. А оскільки нуклеїнові кислоти є найважливішим складником апарату спадковості, то такі процеси будуть призводити до пошкодження молекул ДНК і спричиняти припинення  поділу і росту клітин, а при збільшенні дози опромінення – і їх загибель. Цей механізм лежить в основі розвитку онкогенезу, прикладом якого є виникнення раку шкіри, та мутагенезу клітин організму, а також бактерицидної дії ультрафіолетового випромінювання. Під впливом його гинуть або змінюють свої властивості такі хвороботворні збудники, як стрептококи і стафілококи, мікобактерії туберкульозу, холерні вібріони, віруси грипу, гриби та їх спори, кишкова паличка та багато інших патогенних і сапрофітних мікроорганізмів, а також руйнуються дизентерійний, черевнотифозний, дифтерійний, правцевий та інші токсини. Оптимальним для знищення мікроорганізмів є ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі від 267 до 253 нм. Завдяки сонячному випромінюванню відбувається самоочищення атмосферного повітря, води відкритих водоймищ та грунту.

         Штучне ультрафіолетове випромінювання застосовують для опромінення людей, знезаражування повітря у лікувально-профілактичних закладах, для дезінфекції іграшок, посуду, інструментів, а також для знезаражування води і харчових продуктів тощо.

Вплив кліматичних умов на гігієнічні умови життя людей

         Одним із найважливіших компонентів навколишнього середовища, що впливає на життя людини, є клімат. Клімат - це притаманний певній географічній місцевості багаторічний режим погоди, який закономірно повторюється. Погода - це сукупність фізичних властивостей приземного шару атмосфери за відносно короткий відрізок часу (години, доби, тижні). Вона формується як комплексом природних чинників - сонячним випромінюванням, температурою, вологістю, напрямком і швидкістю руху повітря, атмосферним тиском, геофізичним та електричним полями атмосфери, хмарністю, наявністю опадів, так і антропогенних - забрудненням атмосфери, знищенням лісів, проведенням гідромеліоративних заходів тощо. Звідси зрозуміло, що клімат - стійке явище, а погода - змінний процес.

         Погода формується під впливом сонячної енергії. Відомо, що поверхні Землі досягає лише 47 % її (19 % поглинається атмосферою, 34 % відбивається від поверхні Землі й хмар у космічний простір) і вона перетворюється в тепло, що нагріває атмосферу. Нерівномірне нагрівання останньої в різних місцях земної кулі викликає атмосферну циркуляцію, в яку втягуються повітряні маси, що розрізняються за чотирма основними географічними зонами формування їх: арктичні, помірних широт, субтропічні та екваторіальні. Залежності від пори року та зони формування, повітряні маси мають різну температуру та вологість і змінюються в середньому кожні чотири дні, а інколи і через тиждень. На формування клімату та погоди впливають океанічні течії та планетарна атмосферна циркуляція. Вони переносять екваторіальне тепло до полюсів, завдяки чому знижується температура в екваторіальній зоні й підвищується на полюсах та у помірних широтах.

У нижньому шарі тропосфери над екватором атмосферний тиск значно нижчий, ніж на полюсах, а у верхніх шарах її ці показники протилежні. Відповідно повітряні маси повинні були б рухатися у нижній частині тропосфери від полюсів до екватора, а у верхній – від екватора до полюсів. Але створитися такій замкнутій циркуляції заважає сила обертання землі (сила Каріоліса). У північній півкулі вона повертає повітряні маси на схід і вони набувають північно-східного напрямку, а в екваторіальній зоні – східного. Ця повітряна течія отримала назву північно-східний пасат, який у взаємодії із силою Каріоліса безпосередньо зумовлює напрямок океанічних течій. Нагріте над екваторіальною зоною повітря згідно з законом фізики постійно протягом року піднімається на 6-8 км вгору і поширюється в бік обох полюсів, ці вітри з протилежним до пасатів напрямком названі антипасатами.

Крім цих повітряних течій, утворюються також інші потоки. До них відносять   мусони – літні та зимові. Літні мусони дмуть з моря (океану) на сушу і несуть багато вологи, яка випадає у вигляді тривалих проливних дощів. Зимові  навпаки, дмуть, із суші на море. Причиною їх утворення є також різниця в температурі повітря над поверхнею морів чи океанів та сушею. Є вітри, які панують у певних місцевостях, вони зумовлені особливостями рельєфу місцевості – гірські, долинні, пустельні тощо.

Зміна повітряних мас з різною температурою та вологістю біля поверхні розмежування створює фронт, під час проходження якого можуть різко протягом доби змінюватися такі метеорологічні чинники, як атмосферний тиск, температура повітря тощо. Часто зміна повітряних мас спричиняє формування циклонів або антициклонів.   У потоці теплого повітря утворюється циклон, а у потоці холодного повітря - антициклон. Це є, відповідно, зони пониженого тиску (циклон має діаметр 2-3 тис. км) та високого тиску (антициклон має діаметр 5-6 тис. км), які змінюються, рухаючись одна за одною. Зазвичай холодне повітря рухається швидше, тому і холодний фронт наближається до теплого і може наздогнати його, тоді тепле повітря витискується вгору, де воно буде поширюватися - утворюється фронт оклюзії. Оклюзійні циклони найчастіше проходять над Європою. У північній півкулі циркуляція повітряних потоків (вітрів) відбувається проти годинникової стрілки і тиск знижується в напрямку від периферії до центру і вгору від земної поверхні. В антициклоні вітер спрямовується за годинниковою стрілкою, а тиск зростає від периферії до центру і згори до поверхні Землі. Погода під час антициклонів більш стійка, але  не завжди ясна і хороша.

         Клімат безпосередньо впливає на характер господарської діяльності людини, її побут, умови життя, здоров’я, структуру та рівень захворюваності. Кліматичні умови враховуються в гігієнічних рекомендаціях при проведенні експертизи проектів будівництва як громадського  (житлових будинків, лікувально-профілактичних закладів тощо), так  і промислового будівництва (заводів, фабрик, теплоелектростанцій тощо). Враховуються вони також при розробці раціонального харчування, одягу, взуття, режиму праці й відпочинку, запобіганні виникненню або загостренню хвороб тощо.

         Існують різні класифікації клімату. В медичній практиці прийнято поділ на щадний та несприятливий, або подразливий. Щадним є теплий клімат з невеликими амплітудами коливання температури та інших метеорологічних чинників, він висуває мінімальні вимоги до адаптаційних фізіологічних механізмів організму людини. Прикладом може бути клімат південного берегу Криму, лісовий клімат середньої смуги.

         Подразливий клімат, навпаки, має значні коливання метеорологічних чинників і висуває підвищені вимоги до механізмів пристосування. Це холодний клімат Півночі, жаркий клімат пустель.

         Зі зміною погоди можуть бути пов’язані порушення біологічних ритмів життя людей. Вона впливає на сезонні захворювання, наприклад загострення виразкової хвороби шлунка та дванадцятипалої кишки, серцево-судинних, психічних захворювань, сприяє розладу ендокринної та інших систем. У більшості людей ритмічні зміни інтенсивності й характеру клімату та погоди, що пов’язані зі зміною пори року або дня і ночі, не викликають негативних проявів.

         При аперіодичних змінах погоди внаслідок руху повітряних мас та впливу інших чинників у здорових людей не відзначають порушень самопочуття, тому що у них добре розвинуті фізіологічні механізми пристосування. Це група метеостійких (метеостабільних, метеорезистентних) людей.

         Але є досить велика кількість людей, найчастіше хворих, які чутливі до зміни погоди, тому їх відносять до метгеолабільних або метеочутливих. Несприятливі зміни погоди викликають у них неприємні відчуття, а інколи і небезпечні для життя прояви у вигляді метеотропних реакцій, які проявляються погіршанням загального самопочуття, порушенням сну, виникненням відчуття безпричинної тривоги, запамороченням, швидкою втомлюваністю, частковою або повною втратою працездатності на цей час. У людей із захворюванням серцево-судинної системи спостерігають різкі зміни артеріального тиску, відчувається біль у ділянці серця, можуть виникнути напади стенокардії, інсульти, гіпертонічні кризи, інфаркти міокарда тощо.

         Метеотропні реакції можуть бути досить різноманітними за проявами, але їх об’єднує одночасність виникнення у багатьох хворих при зміні погоди. Установлено, що організм людини реагує, як правило, на зміну всього комплексу погодних умов, лише інколи - на зміну одного із цих чинників.  Крім безпосереднього впливу на здоров'я людей, зміни погоди у поєднанні з іншими чинниками  діють деколи й опосередковано. Наприклад, під час антициклону холодні повітряні маси можуть бути “притиснутими” до трапи земної поверхні разом з великою кількістю викидів промислових підприємств, що попали в повітря. Описано виникнення (в Лос-Анджелесі, Токіо та ін.) смогу - туману, що змішався з токсичними речовинами викидів промислових  підприємств, автомобільного транспорту тощо у повітря і викликав у мешканців міст масові захворювання органів дихання, кровообігу і навіть підвищення смертності.

         Швидкість та напрямок руху повітря також мають велике гігієнічне значення. Разом з хмарами дим, пил, гази можуть різко знижувати інтенсивність сонячної радіації. При підвищеній вологості атмосфери оксиди сірки, що викидаються в повітря з димом, з’єднуються з молекулами води і утворюють аерозоль сірчаної кислоти, а оксиди азоту – азотної. Коли випадають такі “кислотні” дощі, то вони уражають дерева, рослинність і негативно впливають на здоров’я людей.

         З метою профілактики  погіршання стану здоров’я метеочутливих осіб медичні працівники повинні проводити ряд  заходів:

         -виявляти і брати на облік метеолабільних хворих, які мешкають вдома або лікуються у стаціонарі;

         -на підставі даних метеослужби про зміну погоди прогнозувати та інформувати лікувально-профілактичні заклади щодо вірогідного медичного прогнозу погоди;

-проводити профілактичне лікування;

-методами санітарно освітньої роботи пропагувати необхідність загартовування метеочутливих людей з метою підвищення неспецифічної резистентності організму та зменшення негативного впливу змін погоди на організм шляхом створенням умов, що дозволяють щадити організм у несприятливі періоди (зниження розумового та фізичного навантажень, дозовані прогулянки, ліжковий режим, а у деяких випадках - отримання листка тимчасової непрацездатності тощо).

 

Акліматизація людини

         Люди у своїй більшості живуть на одному місці. У них створюється динамічний стереотип пристосування до впливу кліматичних умов та пов’язаних з ним мікроклімату житла, харчування, одягу, режиму праці й відпочинку, внаслідок дії яких утворюються складні  умовні рефлекси. Але з кожним роком зростає кількість людей, які в силу певних обставин вимушені переїзджати у райони з іншими кліматичними умовами, і це стає для них стресом, тому що потребує вироблення нового динамічного стереотипу – відбувається процес акліматизації.

         Акліматизація це складний соціально-біологічний процес пристосування людини до життя в нових кліматичних умовах. У результаті повторних впливів нових кліматичних чинників повинно відбутися фізіологічне пристосування, яке значною мірою залежить від умов життя, праці, побуту і харчування, що можуть сприяти виробленню нового динамічного стереотипу. Але не виключається можливість того, що новий динамічний стереотип не створиться, тоді виникають розлади здоров’я. Це вимагає додаткового проведення відповідних лікувально-профілактичних і гігієнічних заходів, які дозволяють успішно закінчити процес акліматизації, тобто повного пристосування людини до нових умов. Вона відбувається лише тоді, коли ці умови не потребують надмірних зусиль, які не можуть бути компенсовані можливостями організму. Та все ж у випадку вкрай несприятливого перебігу утворення нового динамічного стереотипу, коли різко посилюються патологічні прояви,  людині треба повертатися у попередні умови проживання, бо подальше перебування в даному місці може призвести до втрати здоров’я і навіть смерті.

 

Гігієнічне значення хімічного складу повітря

         Повітря має такий хімічний склад: азоту 78,00 %, кисню 20,94 %,  інертних газів 0,94 %, діоксиду вуглецю 0,04 %. Ці показники в приземному шарі можуть коливатися в незначних межах. Головним чином людині потрібен кисень, без якого вона не зможе жити,  як і решта живих організмів. Але зараз вивчено і доведено, що інші складові частини повітря також мають велике значення.

         Кисень газ без кольору та запаху, добре розчинний у воді. Людина за добу вдихає у стані спокою приблизно 2722 л (25 кг) кисню. У видихуваному з легень повітрі міститься до 16 % кисню. Цього достатньо, наприклад, для забезпечення киснем організму потерпілого при проведенні йому штучного дихання методом “рот до роту”. У легенях кисень приєднується до гемоглобіну й утворює нестійку сполуку оксигемоглобін, який доставляється з течією крові до кожної клітини. Там кисень поглинається клітиною і гемоглобін відновлюється. Від величини спожитого кисню залежить характер інтенсивності окислювальних процесів у організмі. Подача збагаченого киснем повітря усуває кисневе голодування тканин організму при ряді захворювань. Гіпербарична оксигенація (вдихання кисню хворим, якого поміщають у спеціальну камеру з підвищеним атмосферним тиском) дозволяє виконувати складні операції на серці й судинах. Цей метод застосовують також для лікування різноманітних захворювань.

         Азот газ без кольору і запаху, малоактивний, його концентрація у видихуваному повітрі майже не змінюється. З рослинною їжею (багато його в бобових) він надходить до організму тварин і входить там до складу білків, а, відповідно, і до білків людського організму. Азот відіграє важливу фізіологічну роль у створенні атмосферного тиску, який є життєво необхідним.

Діоксид вуглецю (вуглекислий газ, його ще називають вуглекислотою, двоокисом вуглецю) газ без кольору, з кислуватим смаком і своєрідним запахом, добре розчинний у воді. У видихуваному з легень повітрі його міститься до 4,7 %. Фізіологічна роль діоксиду вуглецю полягає в регуляції процесу дихання. При зростанні концентрації вуглекислого газу в тканинах дихання стає глибшим і навпаки. Гігієнічно допустимою нормою вмісту двоокису вуглецю в повітрі житлових приміщень вважається  0,1 %, в кіно-концертних та  спортивних залах допускається короткочасне підвищення вмісту до 0,15 %. Діоксид вуглецю є додатковим показником забруднення повітря антропогенними токсинами. Підвищення вмісту діоксиду вуглецю до 3 % у вдихуваному повітрі негативно впливає на стан організму, виникають відчуття стискання голови та головний біль, підвищується артеріальний тиск, сповільнюється пульс, з’являється шум у вухах, може спостерігатися психічне збудження. При зростанні концентрації двоокису вуглецю до 10 % у вдихуваному повітрі  відбувається втрата свідомості, а потім може настати зупинка дихання. Більші концентрації швидко призводять до паралічу мозкових центрів і смерті.

         Накопичення діоксиду вуглецю в атмосфері призводить до виникнення “парникового, або тепличного”, ефекту, тому що він має властивість пропускати короткохвильову сонячну радіацію і не випускати відбиту від земної поверхні довгохвильову радіацію.

         Інертні гази, до яких відносяться гелій, неон, ксенон тощо, на процеси життєдіяльності особливо не впливають.

Через повітря можуть передаватися багато повітряно-краплинних інфекцій резервуаром їх зберігання, особливо при недотриманні гігієнічних вимог щодо прибирання і вентиляції приміщень. Під час чхання, наприклад, утворюється понад 40 тисяч дрібних краплинок, які летять на відстань до 5-6 м і можуть перебувати у завислому стані в повітрі більше години. У них можуть знаходитися збудники грипу, гострих респіраторних інфекційних захворювань, ангіни, дифтерії, туберкульозу тощо. Пилобактеріальні суміші зберігаються у повітрі до 3 годин, а дифтерійна та туберкульозна палички - місяцями.

         В атмосфері під впливом енергії випромінювання Сонця утворюється озон (О₃), який має своєрідний запах “електрики”, крім того, він утворюється під час грози внаслідок електричних розрядів. Озон є сильним окислювачем. Основна маса його зосереджена на висоті 25 км від Землі. Роль озона полягає в затримці згубного для життя на Землі  УФ-випромінювання з довжиною хвиль від 300 до 200 нм. У лікарняних закладах на медичний персонал, який працює у рентгенівських та фізіотерапевтичних кабінетах при незадовільній вентиляції, може відбуватися негативний вплив озону, що утворюється під час роботи апаратури.

         Періодично над деякими районами Землі появляються озонові “діри”. Спричиняють їх утворення, як вважають, викиди фреону в атмосферу (фреон використовується як агент-охолоджувач холодильних установок та газ-наповнювач аерозольних флаконів).

         У великій кількості в атмосфері містяться такі гази, як водень, метан, двоокис азоту, сірководень, а також водяна пара (до 0,42 % від об’єму атмосфери, або 0,2 % її маси).

         З кожним роком чистого повітря на планеті стає все менше, причиною цього є, в основному, антропогенне забруднення природи. Це створює реальну загрозу для існування людей, тварин і рослин на Землі.

         Вирубуються і згорають під час пожеж величезні площі лісів, які є легенями планети. Внаслідок спалювання твердого і рідкого палива в котельнях теплових електростанцій, мартенівських та доменних печах, при опалюванні житлових будинків, а також від викидів двигунів внутрішнього згоряння (за даними деяких авторів вони становлять від 1/3 до 1/2 всіх речовин які забруднюють повітря), в атмосферу потрапляє щорічно сотні мільйонів тонн шкідливих газів і пилу, в тому числі більше 200 млн. тонн оксиду вуглецю, понад 150 млн. тонн сірчистого газу, приблизно 40 млн. тонн вуглеводнів та  інших речовин.

         Таким чином, повітря має надзвичайно велике гігієнічне значення, тому що воно постачає необхідний для життя кисень, може бути накопичувачем хвороботворних збудників та чинником їх передачі, а також резервуаром для накопичення речовин техногенного походження, які прямо або опосередковано негативно впливають на санітарно-побутові умови життя населення і його здоров’я; є одним із важливих чинників кліматоутворення та природним середовищем, у якому відбуваються процеси самоочищення від шкідливих хімічних речовин, газів та парів, завислих твердих речовин, хвороботворних мікроорганізмів; чистота атмосферного повітря зумовлює якість повітря закритих приміщень різного призначення; активно впливає на терморегуляторні процеси; є одним із джерел забруднення грунту хімічними, радіоактивними речовинами, пилом, що прилітає з космічного простору та утворюється внаслідок вибухів вулканів, великих лісових пожеж тощо.

З метою санітарної охорони атмосферного повітря розробляються і науково обгрунтовуються гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих хімічних речовин, вони після перевірки одобрюються Комітетом з гігієнічного нормування і затверджуються Міністерством охорони здоров’я України, які набувають статусу закону і є обов'язковими для виконання всіма фізичними і юридичними особами країни.     

У ході здійснення санітарного нагляду за дотриманям ГДК атмосферних забруднень визначають:

а) максимально разову концентрацію речовин (відбір проби повітря проводять протягом 30 хв);

б) середньодобову концентрацію речовин (відбір проб повітря проводять протягом доби).

Це необхідно тому, що вплив шкідливих речовин залежить не тільки від їх концентрації у повітрі, але і  від тривалості дії на організм. Тривала дія може бути небезпечною, тодя як короткочасна  залишиться без негативних наслідків для здоров'я.

Добитися відповідної чистоти повітря можна тільки при проведенні комплексу законодавчих, технологічних, планових і санітарних заходів, які будуть здійснюватися на державному рівні й потребують значних фінансово-матеріальних затрат. Але суттєву роль в цьому відіграє і підвищення культурного рівня та свідомості населення України, яке може правильно утилізувати відходи, наприклад не робити сміттєзвалища у недозволених місцях, не спалювати листя та сміття  тощо. Хорошими засобами збереження чистоти атмосферного повітря є заміна використання у виробничих процесах шкідливих речовин на менш токсичні, створення нових замкнутих технологічних ліній, що працюють без викидів забруднювачів у атмосферу, безвідходне використання природних ресурсів, застосування ефектних фільтрів. 

Медичні працівники, особливо працівники санітарно-епідеміологічних станцій, вносять свій вклад у збереження чистоти атмосферного повітря, здійснюючи нагляд за вибором земельних ділянок під будівництво промислових підприємств у ході їх технічного проектування, будівництва і під час здачі в експлуатацію, а також у ході експлуатації їх. На обліку в СЕС повинні бути всі джерела забруднення повітря. З метою зменшення їх негативного впливу постійно розроблятися заходи щодо зменшення шкідливих викидів у атмосферу з обов'язковим втіленням у життя.

Вирішити проблему зменшення забруднення атмосферного повітря можна тільки у тісній співпраці громадських організацій та державних закладів, а у планетарному обсязі – лише на основі міжнародного співробітництва та спільних зусиль всіх країн.

         На підставі Закону України “Про охорону навколишнього природного середовища” (1992) всі громадяни мають право на споживання екологічно чистих продуктів харчування, вживання доброякісної питної води та дихання чистим повітрям. Однак внаслідок діяльності  промисловості, експлуатації фізично і морально застарілого обладнання, недостатнього впровадження у виробництво безвідходних і маловідходних технологій, відсутності або малоефективності очисних пристосувань, різкого збільшення автотранспорту, росту чисельності міського населення на тлі низького рівня екологічної грамотності, а нерідко і злочинної безвідповідальності за дотримання гігієнічних вимог до роботи підприємств, зростає негативний вплив на навколишнє природне середовище, в тому числі й на атмосферне повітря.

         Тому в кожному населеному пункті при плануванні будівництва жител і підприємств треба враховувати пануючі вітри, передбачати облаштування санітарно-захисної зони для кожного підприємства, що викидає в атмосферу шкідливі речовини. Ці зони відокремлюють промислові підприємства від жилих будівель, в них обов’язково насаджуються дерева і забороняються будівництво житла та тривале перебування людей. Забруднення атмосфери відносять до явищ глобального масштабу, тому охорона її вимагає зусиль людей всього світу.

         У нашій країні  Постановою Кабінету Міністрів України  “Організація та проведення моніторингу в галузі охорони атмосферного повітря” (9.03.1999 р., № 343) встановлено  вимоги до охорони атмосферного повітря. Метою моніторингу є отримання, збирання, опрацювання, збереження та аналіз інформації  про рівень забруднення  атмосферного повітря, оцінка та прогнозування його змін і ступеня небезпеки та розроблення  науково обгрунтованних рекомендацій для прийняття рішень у галузі охорони  атмосферного повітря.

         Моніторинг атмосферного повітря є складовою частиною державної системи моніторингу довкілля України. Об'єктами моніторингу є:

атмосферне повітря, у тому числі атмосферні опади;

викиди шкідливих речовин в атмосферне повітря.

         Під час проведення моніторингу в обов’язковому порядку визначають наявність в атмосферному повітрі  загальнопоширених шкідливих речовин, показників та інгредієнтів атмосферних опадів, таких, як пил, діоксид сірки, бензопірен, радіоактивні речовини тощо, а в атмосферних опадах сульфати, нітрати, кальцій, магній, рН, кислотність тощо.

         За рішенням місцевих органів виконавчої влади або органів місцевого самоврядування, з урахуванням екологічної ситуації в регіоні, в населеному пункті може додатково проводитися визначення в атмосферному повітрі  аміаку, етилбензолу, заліза та його сполук, азотної та сірчаної кислот, хлору та інших забруднюючих речовин.

 

МЕТОДИ, СПОСОБИ ТА АПАРАТИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВІТРЯ

 

Для очистки викидів застосовують газоочисні й пиловловлювальні установки., призначені для охорони атмосферного повітря від забруднень шкідливими промисловими викидами.

Газопиловловлювальна установка – це одиничний апарат або група апаратів, які служать для уловлювання (знешкодження) шкідливих компонентів із газових або вентиляційних викидів з обладнанням, комунікаціями та приладами. До них відносяться:

а) сухі інерційні пиловловлювачі  (циклони одиночні, групові і батарейні, жалюзійні пиловловлювачі, ротоклони тощо);

б) мокрі пиловловлювачі (скрубери, мокрі циклони, ротоклони, пінні апарати, барботери, швидкісні турбулентні апарати);

в) тканинні, волокнисті й пористі фільтри (мішкові,  рамні, рукавні зі струменевим,  імпульсним або зворотним продуванням);

г) апарати електричної очистки газів (сухі, мокрі і комбіновані);

д) установки хімічної очистки газів (абсорбційні, адсорбційні і рекупераційні);

е) печі і установки дезодорації речовин з неприємним запахом, каталітичного розкладання і допалювання газів, які викидаються).

Газопиловловлювальні установки поділяють також на технологічні і санітарні.

Установки технологічної очистки газів – споруди і апарати газоочистки і пиловловлювання, які включені в технологічний процес і не мають газових викидів в атмосферу.

Установки санітарної очистки газів – споруди і апарати, які застосовуються з метою охорони атмосферного повітря від забруднення шкідливими технологічними і вентиляційними викидами, а також повернення сировини.

 

Очистка від завислих речовин

Пилоосаджувальні камери й циклони. Основною перевагою цих апаратів є простота конструкції. Проте ефективність очистки газів часто є недостатньою. Тому багато з них застосовують головним чином для первинної очистки газів, перед очисткою на більш ефективних пиловловлювачах.

Пилоосаджувальні камери –  найпростіші пиловловлювачі. Завислий у потоці газу пил осаджується у них внаслідок дії сили тяжіння. Це порожнистий або з горизонтальними пластинами всередині короб з бункером внизу для збирання пилу. Ступінь очистки газу в пилоосаджувальних камерах до 40–50 % при швидкості газу 0,2–1,5 м/с. Їх використовують для осадження крупного пилу з розмірами частинок понад 50 мкм.

         Забруднений газ поступає в камеру 1, в середині якої вставлені горизонтальні перегородки 2. В результаті різкого розширення газового потоку відбувається різке зменшення його швидкості, частинки пилу втрачають кінетичну енергію і осаджуються із газу при його русі між перегородками, віддаль між якими переважно складає 0,1 – 0,4 м. При такій невеликій висоті каналів між полицями зменшується шлях осадження пилу. Газ, пройшовши полиці, огинає вертикальну відбійну перегородку (при цьому з нього осаджується додаткова кількість пилу) та виводиться з камери.

Осаджувальні інерційні камери – це ті ж пилоосаджувальні камери, але з перегородками для зміни напрямку руху газів, які поступають зі швидкістю 5–15 м/с. Використовуються для попередньої очистки газів від пилу з розмірами частинок 25–30 мкм.

Жалюзійні пиловловлювачі складаються з двох основних частин: жалюзійної решітки і виносного пиловловлювача (найчастіше циклона). Призначення жалюзійної решітки – розділити газовий потік на два (один потік становить 80–90 % усієї кількості газу і в значній мірі звільнений від пилу, другий – 10–20 % і в ньому зосереджена основна маса пилу, яку уловлюють циклоном або іншим достатньо ефективним пиловловлювачем. Їх використовують для уловлювання частинок з ромірами понад 20 мкм. Середня ефективність уловлювання пилу – 50–60 %.

Циклони – інерційні апарати відцентрової дії. Частинки пилу осаджуються в них внаслідок дії відцентрової сили у процесі обертання газового потоку в корпусі апарата (Рис. 2).

Використовуються різноманітні типи циклонів. Ступінь очистки газів від пилу залежить від типу циклона і розмірів частинок. Наприклад, циклон ЦН-15 уловлює 50–83 % частинок з ромірами 5 мкм, 85–95 %  частинок розмірами 10 мкм та 96–99,8 % частинок розмірами 20 мкм. Вони призначені для очистки димових газів котелень від золи, відхідних газів сушильних барабанів та аспіраційного повітря від пилу. Циклони ЦН-15 застосовують в одиночному та груповому виконанні. Групи циклонів мають загальний колектор запиленого газу, загальний збірник очищеного газу та загальний пиловий бункер.

         Забруднений газ поступає тангенціально зі швидкістю 20-30 м/с через патрубок прямокутного перерізу в верхню частину циклону. За рахунок цього  в корпус потік забрудненого повітря рухається вниз по спіралі вздовж внутрішньої  поверхні стінки циклону. При такому обертовому русі частинки пилу, як найбільш важкі переміщаються в напрямку дії відцентрової сили швидше, ніж частинки газу, концентруються біля стінок  апарата та переносяться в пилезбірник 5. Тут пил осідає, а очищений газ продовжуючи рухатись по спіралі, піднімається вгору та виходить через вихідний патрубок 6.

Батарейні циклони (мультициклони). При зменшенні діаметра циліндричної частини циклона підвищується ефективність осадження пилу. Ця особливість використана в конструкції мультициклонів. Вони представляють собою пиловловлювальний апарат, який складається з великої кількості паралельно встановлених циклонних елементів, які об’єднані в одному корпусі і мають спільний бункер для збору пилу. Середня ефективність уловлювання становить 60–65 % і в значній мірі залежить від розмірів частинок (для частинок 0–6 мкм  ефективність становить 41 %, а для частинок понад 90 мкм – 99,5 %).

Ротаційні пиловловлювачі (ротоклони). Найпростіші відцентрові пиловловлювачі ротаційної дії складаються з робочого колеса і кожуха (пилоприймача). За допомогою колеса пилогазовій суміші надається обертовий напрям руху, внаслідок чого під дією відцентрових сил з газу виділяється пил. Ефективність уловлювання золи становить 78–84 %, а скла, кварцу, вугілля – до 99 %.

Апарати мокрої очистки газів (скрубери). Одним з простих і ефективних способів очистки промислових газів від завислих частинок є мокрий спосіб. Апарати мокрої очистки мають високу ефективність уловлювання і дешевші, ніж апарати сухої очистки. Вони можуть використовуватись для очистки газів з частинками до 0,1 мкм (турбулентні газопромивачі), а також для одночасного охолодження та зволоження газів. Одночасно із завислими частинками можна уловлювати пароподібні та газоподібні компоненти. Ефективність мокрих золовловлювачів понад 90 %. Наприклад, ефективність скрубера Вентурі досягає 99,4 %.

 

Запилене повітря рухається через скрубер знизу вверх і зрошується водою, що розбризкується через форсунки. Степінь очистки газу від пилу досягає 60 – 85 %.

Серед апаратів для очистки газів від пилу мокрі пиловловлювачі відзначаються найбільшою різноманітністю, що зумовлюється силами, які діють на газо-рідинні потоки. При цьому рідка фаза знаходиться в апараті у вигляді плівки, струменя, крапель, піни або їхніх поєднань. За принципом роботи ці апарати поділяють на такі групи: порожнисті і насадочні, барботажні і пінні, апарати ударно-інерційного типу, відцентрового типу, динамічні й турбулентні промивачі.

До недоліків мокрої очистки відносять необхідність обробки стічних вод і захисту апаратів від корозії при обробці агресивних середовищ.

Пористі фільтри. Фільтрація через пористі перегородки є одним з найбільш досконалих способів очистки газів. Цей спосіб відрізняється більш високим ступенем очистки газів від завислих частинок, ніж у пиловловлювачах інших типів, можливістю уловлювання частинок у газах, які мають широкий діапазон температур, стабільністю процесу очистки і меншою залежністю від фізико-хімічних властивостей частинок і розходу газів. До недоліків відносять необхідність періодичної заміни фільтрувальних елементів та громіздкість фільтрів.

Під час фільтрації газових потоків частинки осаджуються на поверхні під дією сил дифузії, ефекту дотикання (зачеплення), інерційних, електростатичних та гравітаційних сил. Уловлені тверді частинки накопичуються в об’ємі фільтрувального матеріалу або утворюють пиловий шар на його поверхні, який є додатковим фільтрувальним елементом і підвищує ефективність очистки газів.

Промислові фільтри умовно поділяють на тканинні і зернисті.

Тканинні фільтри розрізняються між собою за формою (рукавні, плоскі, клинові тощо); місцем розташування вентилятора відносно фільтра (всмоктувальні і нагнітальні); способом регенерації тканини (струшування, віброструшування, зворотне продування тощо); числом секцій (одно- і багатосекційні); формою корпусу для розміщення фільтрувальних елементів (прямокутні, циліндричні, відкриті); видом тканини (шерсть, бязь тощо). Їх ефективність досягає 95–99 %. Тканинні фільтри не застосовують для очистки агресивних та високотемпературних газів.

 

         Принцип дії: в фільтрі забруднений газ подається вентилятором через вхідний патрубок 1 в камеру 2, потім проходить через рукава 3, нижні кінці, яких закріплені на розподільчій решітці 4. Пил осаджується в порах тканини, а очищений газ виходить через вихідний патрубок 5. Через певний час за допомогою механізму 6 відбувається очистка рукавного фільтру. Степінь очистки рукавних фільтрів 98-99 % при розмірах частинок 1 мкм. Рукавні фільтри застосовують для тонкої очистки газів від сухого або важкозволожуваного пилу (цементу, сажі, оксидів цинку).

Зернисті фільтри характеризуються дешевизною, доступністю матеріалів, можливістю працювати при дуже високих температурах і агресивних середовищах, здатністю витримувати значні механічні навантаження і перепади тиску, а також різкі зміни температури. Розрізняють два типи зернистих фільтрів: насипні, в яких робочі елементи не зв’язані жорстко між собою, та жорсткі, в яких зерна міцно зв’язані між собою внаслідок спікання, пресування або зклеювання і утворюють міцну нерухому систему (пориста кераміка, пористі метали, пористі пластмаси). Ефективність очистки – 99–99,8 %.

Електричні фільтри. Одним з найбільш ефективних способів очистки промислових газів від пилу і туманів є електрична очистка в електрофільтрах. Широке застосування електрофільтрів для уловлювання твердих і рідких частинок зумовлено їхньою універсальністю і високим ступенем очистки газів при порівняно низьких енергозатратах. Їхня ефективність досягає 99 %, а в деяких випадках – 99,9 %. Такі фільтри здатні уловлювати частинки різних розмірів, в тому числі й субмікронні, при концентрації частинок у газі до 50 г/м³ і вище.

Промислові електрофільтри застосовують в діапазоні температур до 400–450 ⁰С і більше, а також в умовах впливу корозійних середовищ.

Уловлювання пилу в електрофільтрах основане на відомій здатності різнойменно заряджених тіл притягуватися між собою. Пилоподібні частинки спочатку заряджаються, після чого вони осідають на протилежно зарядженому електроді. Ефективність електрофільтрів обернено пропорційна концентрації пилу на вході в апарат, розміру пилових частинок і швидкості проходження газів.

Електрофільтри поділяються на сухі і мокрі. У сухих електрофільтрах уловлюють тверді частинки, які видаляються з електродів струшуванням, у мокрих – тверді і рідкі частинки, які змиваються з поверхні електродів рідиною (найчастіше водою).

Очистка від газоподібних та  пароподібних домішок.

Очистка газів від шкідливих домішок є дуже складним і дорогим заходом. Тільки в деяких випадках вартість очищених речовин покриває витрати на будівництво та експлуатацію очисних споруд. Газоочистка є ефективнішою, дешевшою і менш тривалою при висококонцентрованих газовиділеннях.

В основі багатьох технологічних методів лежать процеси взаємодії газів з рідкими або твердими поглиначами, а також процеси хімічного перетворення отруйних домішок у нетоксичні сполуки при високих температурах або у присутності каталізаторів.

Очистка  від газоподібних та пароподібних домішок проводиться різноманітними методами, із яких найбільше поширені абсорбційний (абсорбери), адсорбційний (в адсорберах за допомогою твердих сорбентів – активованого вугілля, силікагелів, цеолітів тощо), електричний (електрофільтри), конденсаційний (виділення парів і повітря в конденсаторах), термічне та каталітичне спалювання.

Абсорбційні методи. Абсорбція представляє собою процес вибіркового поглинання газу або пари рідиною з проникненням усередину поглинача і з наступною десорбцією. Основою абсорбційних методів є дифузні процеси переходу речовини з газоподібної фази у рідку через їхню поверхню розділу. Поглинач називається абсорбентом і ним звичайно є рідина. Абсорбцію проводять на спеціальних апаратах – абсорберах, що представляють собою колони з насадкою, яка зрошується рідким абсорбентом, або колони барботажного типу, які заповнені обсорбуючою рідиною, через яку газ, що очищається, проходить у вигляді бульбашок.

Десорбцію проводять шляхом пропускання пари через поглинальну рідину. Відділення уловленої речовини від поглинальної рідини здійснюють методом ректифікації, що ускладнює та підвищує вартість процесу очистки.

Адсорбційні методи. Адсорбційні методи основані на поглинанні парів твердими сорбентами з наступною десорбцією. Адсорбційне розділення й очистка газів здійснюються способами фізичної  та хімічної сорбції газів. Значний розвиток адсорбційний метод отримав у зв’язку з освоєнням промислового виробництва високоефективних адсорбентів: активного вугілля, силікагелів синтетичних цеолітів (молекулярних сит). Синтетичні цеоліти, поруч із високою вибірковою адсорбцією речовин, відрізняються однорідною і дуже дрібною структурою пор, що дає можливість розділяти і поглинати гази з різними розмірами і формою молекул.

Наприклад, поглинання парів органічних розчинників відбувається у резервуарі або скрубері, заповненому активованим вугіллям (або іншою речовиною) і який називається адсорбером. Паро-газова суміш поступає у нижню частину резервуара, проходить через шар адсорбента і викидається в атмосферу. Після насичення вугілля уловлюваною речовиною адсорбер продувається парою і таким чином регенерується. Процес уловлювання органічних розчинників з промислових викидів з метою повернення цих розчинників у виробничий процес називається рекуперацією.

Електричний метод передбачає використання  мокрих (М), мокрих трубчастих (МТ), кислотних трубчастих (КТ) електрофільтрів для очистки газів, які викидаються, від парів сірчаної кислоти з випарювальних установок, установок мокрого каталізу тощо.

Метод спалювання органічних домішок використовують у тих випадках, коли повернення домішок у виробництво або їхня утилізація неможлива або недоцільна. Термічне спалювання застосовують головним чином при високій концентрації домішок і значному вмісті у газах кисню при температурі 800–1100 ⁰С.

Каталітичне спалювання (окислення) здійснюють при температурі 250–300 ⁰С. Воно високоефективне і в 2–3 рази дешевше високотемпературного спалювання. 1 м³ каталізатора дає можливість обробляти 10 000–20 000 м³ газів за 1 год.

Правильно підібрані каталізатори і добре спроектований технологічний процес дають змогу найекономніше і найефективніше здійснювати процес санітарної очистки газів.

Озонування є одним з ефективних заходів щодо знешкодження газів від домішок, які мають неприємний специфічний запах (аміни, сульфіди, меркаптани, ненасичені вуглеводні тощо). Цей метод перспективний, оскільки практично повністю руйнуються органічні домішки у промислових викидах.  Озонування доцільно використовувати для очистки газів у промисловості основного органічного синтезу, гумовотехнічній, для обробки продуктів тваринного походження тощо, коли з технічних причин важко застосувати метод спалювання.

 

Гігієнічна оцінка забруднення повітря

         Гранично допустима концентрація речовини-забруднювача в атмосферному повітрі – це максимальна концентрація, при дії якої упродовж усього життя людини не виникає прямого або опосередкованого несприятливого впливу на теперішнє і майбутнє покоління, не знижується працездатність людини, не погіршується її самопочуття та санітарно-побутові умови життя.

         Орієнтовний безпечний рівень дії – це максимальна концентрація речовини-забруднювача, яка визнається орієнтовно безпечною при впливі на людину та приймається як тимчасовий гігієнічний норматив (до розробки і затвердження ГДК).

         У разі присутності у повітрі суміші речовин оцінку забруднення проводять за кратністю перевищення сумарним показником забруднення цією сумішшю (СПЗ) її гранично допустимого забруднення (ГДЗ).

Шкідливі речовини в атмосферному повітрі за ймовірністю їх несприятливого впливу на умови життя, самопочуття і здоров’я населення поділяються на 4 класи: 1-й – надзвичайно небезпечні, 2-й – високо небезпечні, 3-й – помірно небезпечні та 4-й – мало небезпечні. (відповідний клас небезпечності представлений в списках ГДК шкідливих речовин в атмосферному повітрі).

При однаковому коефіцієнті перевищення ГДК речовин, які відносяться до різних класів, ступінь небезпечності забруднення атмосферного повітря буде тим більший, чим небезпечніша речовина і чим триваліше вона впливає.

Гранично допустиме забруднення – відносний інтегральний критерій оцінки забруднення повітря, який визначає інтенсивність та характер комбінованого впливу всієї сукупності присутніх у ньому шкідливих домішок. Його обчислюють для кожного випадку за формулою : ГДЗ = К_кд х 100 %, де К_кд – коефіцієнт комбінованої дії, який відображає характер біологічної дії одночасно присутніх в атмосферному повітрі речовин-забруднювачів, визначається експериментально і затверджується у встановленому порядку.

         При комбінованій дії на організм сумішей шкідливих речовин може спостерігатися ефект сумації (адитивна дія), який дорівнює сумі ефектів кожної речовини при ізольованому впливі, ефект посилення (синергізм або потенціювання), який перевищує суму ефектів ізольованої дії кожної речовини, ефект послаблення (антагонізм), який є меншим від суми ефектів ізольованої дії, К_кд <1, при посиленні К_кд<0,8, при послабленні та незалежній дії К_кд <1,5-2,5.