Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра общей гигиены
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДУХООБМЕНА
Учебно-методическое пособие для студентов
Щерба Е.В., Земляной Д.А., Пузырев В.Г., Васильева И.В., Васильев Ю.В., Крутова Е.С.
Санкт-Петербург - 2020
- 1 -
УДК 613.14 ББК 51.21
Г46
Г46 Щерба Е.В. Гигиеническая оценка воздухообмена: учеб-метод. пособие / Е.В. Щерба, Д.А. Земляной, В.Г. Пузырев, И.В. Васильева, Ю.В. Васильев, Е.С. Крутова. - СПб: Издательство ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава России. - 2020. - 38 с.
ISBN 978-5-907321-04-5
В учебно-методическом пособии представлены теоретические сведения по теме “Гигиеническая оценка воздухообмена”, представлен порядок выполнения лабораторных исследований, относящихся к измерению загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений (в том числе диоксида углерода) с указаниями для формулирования гигиенического заключения. Пособие составлено с учетом утвержденной нормативной документации, действующей в период его подготовки.
Пособие предназначено для обучающихся по специальности “Медикопрофилактическое дело – 32.05.01”.
Авторский коллектив:
Щерба Елена Викторовна, к.м.н., доцент кафедры общей гигиены ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава России;
Земляной Дмитрий Алексеевич, к.м.н., доцент, доцент кафедры общей гигиены ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава России;
Пузырев Виктор Геннадьевич, к.м.н., доцент, зав. кафедрой общей гигиены ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава России;
Васильева Ирина Валентиновна, к.м.н., доцент, доцент кафедры общей гигиены ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава России;
Васильев Юрий Валерианович, к.м.н., доцент, доцент кафедры общей гигиены ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава России;
Крутова Елизавета Сергеевна, старший лаборант кафедры обшей гигиены ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава России.
Рецензенты:
Копытенкова О.И., д.м.н., профессор, профессор кафедры “Техносферная и экологическая безопасность” ФГБОУ ВО ПГУПС Императора Александра I;
Лытаев С.А., д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава России.
Утверждено учебно-методическим советом Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Выпускается при поддержке Фонда научно-образовательных инициатив “Здоровые дети – будущее страны”
ISBN 978-5-907321-04-5 |
© СПбГПМУ, 2020 |
- 2 -
Учебная цель: ознакомиться с влиянием на организм человека воздушной среды; с гигиеническими требованиями, предъявляемыми к вентиляции помещений, методами ее оценки и нормированием воздухообмена.
Практические навыки: научиться оценивать эффективность воздухообмена, разрабатывать мероприятия по улучшению воздухообмена в помещении.
Контрольные вопросы:
1.Состав атмосферного воздуха. Влияние воздуха на психофункциональное состояние здорового и больного организма, рост
иразвитие детей.
2.Воздушная среда закрытых помещений. Изменения газового состава, физических, химических и биологических свойств воздуха помещений в связи с жизнедеятельностью человека. Углекислый газ как косвенный показатель качества воздуха помещений.
3.Воздухообмен в помещениях, определение, виды, гигиенические требования к организации.
4.Естественный воздухообмен: способы, основные устройства для проветривания помещений, их сравнительная характеристика. Режим проветривания.
5.Искусственный воздухообмен: системы и основные устройства вентиляции, производительность. Воздушный баланс, определение, значение.
6.Гигиеническая оценка эффективности воздухообмена.
-3 -
Введение
Воздушная среда является необходимым условием жизни на Земле. Она играет важную роль в дыхании человека, животных и растений, обеспечивая снабжение кислородом, удаление продуктов обмена веществ и процессы теплообмена.
Многие геологические, гидролитические и энергетические процессы, протекающие на поверхности Земли, тесно связаны с воздушной средой. Воздух является источником некоторых видов сырья, запасы которого практически неисчерпаемы: из него добывают азот, кислород, аргон и гелий.
Велика роль воздушной среды в производственной деятельности человека. Она является резервуаром токсичных и микробных загрязнений (вредные газы, взвешенные частицы, различные микроорганизмы), которые могут отрицательно воздействовать на организм.
К основным факторам воздушной среды, влияющим на жизнедеятельность человека, его самочувствие и работоспособность, относятся: физические - солнечная радиация, температура, влажность, скорость движения воздуха, барометрическое давление, электрическое состояние, радиоактивность; химические - содержание кислорода, азота, углекислоты и других составных частей, и примесей; механические загрязнители - пыль, дым, а также микроорганизмы.
В ходе эволюции человек адаптировался к восприятию действия различных факторов окружающей среды. Однако резкие изменения физических свойств и химического состава неблагоприятно отражаются на важнейших функциях организма и приводят к различным заболеваниям.
Перечисленные факторы в совокупности и по отдельности могут оказывать неблагоприятное влияние на организм. Поэтому перед гигиеной стоит задача изучить их положительное и отрицательное влияние и разработать мероприятия как по использованию положительных свойств (солнечные ванны, закаливающие процедуры, климатическое лечение и др.), так и по предупреждению вредного влияния (солнечные ожоги, охлаждение, перегрев и т.д.).
- 4 -
Гигиеническая характеристика воздушной среды закрытых помещений
С гигиенической точки зрения выделяют воздушную среду промышленных помещений, жилых и общественных зданий.
Состояние воздушной среды промышленных помещений в значительной мере определяется технологическим процессом, который может способствовать не только изменению параметров микроклимата, но и выделению в воздух различных вредных веществ и пыли. Концентрации токсичных веществ в воздухе цехов определяются технологическим процессом (химические реакции, дробление, плавка, механические процессы и т.д.), химическим составом и агрегатным состоянием сырья, промежуточных и конечных продуктов, герметизацией оборудования, аппаратурным оформлением цехов, автоматизацией технологического процесса, вентиляцией и эффективностью удаления вредных выбросов из технологического оборудования и воздуха цеха и т. д. При неблагоприятных сочетаниях указанных факторов концентрации пыли и газообразных токсичных веществ могут превышать ПДК и привести к формированию урабочих заболеваний профессиональной этиологии. Причины их возникновения и способы профилактики являются предметом специальной гигиенической дисциплины - гигиены труда.
Жилище - сложная система природной и искусственно созданной среды, где сочетаются воздействия физической, химической и биологической природы.
Химический состав воздушной среды жилых и общественных зданий определяется составом атмосферного воздуха, в котором могут быть химические вещества-загрязнители: токсичные вещества, выделяемые в воздух из строительных и отделочных материалов (бензол, толуол, циклогексан, ксилол, бутиловый спирт, формальдегид, фенол, стирол, сернистый ангидрид), загрязнители, связанные с хозяйственно-бытовым процессом (сжигание газа для приготовления пищи, клининговые средства) и специфические загрязнители антропогенного происхождения - антропотоксины (диоксид углерода, аммиак и аммонийные соединения, сероводород, индол, скатол, летучие жирные кислоты).
- 5 -
Содержание антропотоксинов в воздухе помещения зависит от числа людей и времени их пребывания в помещении, характера выполняемой работы.
Двуокись углерода (углекислый газ, диоксид углерода)
играет большую роль в жизнедеятельности человека и животных, являясь физиологическим возбудителем дыхательного центра. Исходная концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе
0,03-0,04%.
При вдыхании диоксида углерода больших концентраций происходит нарушение окислительно-восстановительных процессов в организме, его накопление в крови и тканях ведет к тканевой гипоксии. При увеличении его содержания во вдыхаемом воздухе до 3% отмечается головная боль, шум в ушах, сердцебиение, возбуждение; при концентрации от 6% до 8% могут наблюдаться потеря сознания и смерть.
Всостоянии покоя (на уровне основного обмена) взрослый человек выделяет около 13-14 л/ч диоксида углерода, при выполнении сидячей работы - от 15 до 20 л/ч, легкой работы - 2040 л/ч; в среднем - 22,6 л/ч. Воздушная среда невентилируемых помещений ухудшается пропорционально числу людей и времени их пребывания в помещении. Даже 2-4-часовое пребывание в этих условиях отрицательно сказывается на состоянии умственной работоспособности людей.
Вгигиеническом отношении по содержанию углекислого газа судят о степени чистоты воздуха в жилых и общественных зданиях. Высокое содержание его в воздухе указывает на санитарное неблагополучие. Еще в середине 19 века Макс фон Петтенкофер предложил в качестве критерия чистоты воздуха этих помещений концентрацию диоксида углерода, равную 0,1%.
Содержание диоксида углерода в воздухе закрытых помещений имеет санитарное значение, являясь косвенным показателем чистоты воздуха.
Дело в том, что параллельно с накоплением СО2, ухудшаются другие свойства воздуха: повышается температура, влажность, запыленность, содержание микроорганизмов, число тяжелых ионов, появляются антропотоксины. Этот комплекс изменившихся
- 6 -
физических свойств воздуха, наряду с химическим загрязнением, и вызывает ухудшение самочувствия людей. Такому изменению свойств воздуха соответствует содержание углекислоты, равное 0,1 %, и поэтому данная концентрация считается предельно допустимой для воздуха закрытых помещений.
Однако в настоящий момент этот показатель не считают полностью адекватным. В последнее время, кроме естественных строительных материалов (дерево, кирпич, камень и т.п.), стали широко применяться полимерные материалы, более дешевые, легкие, прочные и стойкие к влаге, легко подающиеся уборке. Однако они могут представлять опасность для здоровья человека, так как загрязнители полимерного происхождения могут накапливаться в значительных концентрациях даже при допустимом уровне диоксида углерода, т. е. не всегда можно выявить прямую зависимость между накоплением диоксида углерода и загрязнителей полимерного происхождения (фенол, аммиак, формальдегид, стирол, фталаты, ксилол, бензол и др.).
Широкое использование полимерных и синтетических материалов создает потенциальную опасность воздействия на человека токсических мономеров, выделяющихся при их "старении". Многиемономеры обладают функционально активными химическим группами и биологически значительно более агрессивны, чем полимерные материалы, полученные на их основе. На уровень токсичности полимерного материала в значительной мере влияют компоненты, включаемые в рецептуру для создания потребительских свойств (пластификаторы, стабилизаторы, красители и др.) и которые могут поступать в окружающую среду. Интенсивность и длительность выделения вредных веществ из полимеров зависит от их физико-химических свойств (летучесть, упругость паров и др.), условий эксплуатации (микроклимат, солнечные лучи и т.д.), скорости "старения" материала (деструкция полимера), а концентрация их в воздухе закрытых помещений - от организации воздухообмена. Даже в небольших концентрациях эти химические вещества могут стать причиной сенсибилизации организма. Установлено, что в помещениях, насыщенных полимерными материалами, наблюдается большая подверженность
- 7 -
людей аллергическими и простудными заболеваниями, гипертонии, неврастении, вегетососудистой дистонии. Наиболее чувствительными являются организмы детей и больных людей.
В связи с этим необходимо по возможности использовать натуральные материалы для отделки стен, полов в жилых комнатах и ограничивать присутствие синтетических и полимерных материалов в быту. При проведении строительства, реконструкции или ремонта необходимо использовать полимерные материалы только из числа разрешенных для этих целей органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы. Возможность использования полимерных материалов при строительстве и отделке помещений различного назначения определяет документ "Полимерные и полимерсодержащие материалы и конструкции, разрешенные к применению в строительстве".
Концентрация химических веществ в воздухе жилых помещений не должна превышать ПДК загрязняющих веществ, установленных для атмосферного воздуха населенных мест.
Для анализа отобранных проб воздуха в санитарных лабораториях промышленных предприятий применяют разнообразные методы: оптические, электрохимические, хроматографические. Для быстрого определения степени загрязнения воздушной среды вредными веществами применяют экспресс-методы. Экспресс-исследования проводятся путем колориметрии растворов по стандартным шкалам или с применением реактивной бумаги, индикаторных трубок. В основе этих методов почти всегда лежат качественные реакции (прил.5).
Микрофлора воздушной среды закрытого помещения
Биологическими компонентами пыли помещений являются микрофлора (бактерии, вирусы и грибы) верхних дыхательных путей, кожи, микроскопические клещи, споры плесневых грибов.
Определение количества микроорганизмов в воздухе служит одним из гигиенических критериев его чистоты. О степени бактериального загрязнения воздуха судят по общему количеству бактерий, содержащихся в 1 м3 воздуха. Кроме того, оценку воздуха можно дать по содержанию санитарно-показательных
- 8 -
микроорганизмов (разных видов стрептококков и стафилококков) - обычных обитателей слизистых оболочек дыхательных путей человека.
Содержание микроорганизмов в воздухе подвержено значительным колебаниям как в течение суток, так и в различные сезоны года. В холодный период года воздух менее загрязнен микроорганизмами, а летом наблюдается более высокое их содержание, что связано с высыханием верхних слоев почвы и усиленным поступлением ее частичек в воздух. В населенных пунктах, как правило, атмосферный воздух содержит больше микроорганизмов, чем в пригородной зоне. Так, бактериальная обсемененность в городах может достигать 30-40 тыс. в 1 м3, в то время как в зеленой пригородной зоне - около 1000 в 1 м3.
Уровень бактериального загрязнения воздуха в помещениях зависит от воздухообмена, санитарного состояния, количества людей, соблюдения правил личной гигиены и др.
Санитарно-показательными микроорганизмами в воздухе закрытых помещений являются стафилококки, зеленящие стрептококки, а показателями прямой эпидемической опасности - гемолитические стрептококки.
Нормативы бактериальной чистоты производственных помещений (больниц, аптек) разработаны в зависимости от их функциональногоназначения с учетом интенсивности бактериальной обсемененности и риска возникновения внутрибольничных инфекций. В соответствии с нормативными документами бактериальную чистотувоздуха помещений лечебно-профилактических организаций оценивают дифференцированно по общему количеству микроорганизмов в 1 м3 воздуха, а в помещениях классов А, Б, и В (прил. 1) контролируют наличие колоний Staphylococcus aureus, которые не должны определяться в 1 м3 воздуха, и плесневых и дрожжевых грибов, которые не должны определяться в 1 дм3 воздуха.
Источниками микробного загрязнения воздуха в стационарах всех типов являются медицинский персонал и больные, страдающие стертыми (бессимптомными) формами инфекционных болезней, а также носители полирезистентных к антибиотикам штаммов патогенных и условно патогенных микроорганизмов.
- 9 -
Несмотря на сравнительно короткий срок пребывания в воздухе, микробы создают эпидемическую опасность, так как через воздух могут передаваться многие инфекционные заболевания бактериальной и вирусной этиологии с воздушнокапельным и воздушно-пылевым способами передачи.
Установлено, что во время чиханья образуется до 40000 мелких капелек, содержащих микроорганизмы. Инфицированные капельки, находясь во взвешенном состоянии, могут распространяться на значительные расстояния и представлять эпидемическую опасность. Этому способствуют вертикальные и горизонтальные конвекционные токи воздуха. При пылевом способе распространения инфекции наибольшее значение имеет наличие пылеобразной взвеси, которая образуется в результате высыхания инфицированных капелек, выделяющихся из дыхательных путей человека. Пылеобразная взвесь в воздухе помещений может сохраняться до 2-3 часов, а некоторые возбудители (вирус гриппа и дифтерийная палочка) вирулентны в течение 3-4 месяцев.
Определение количества бактерий осуществляется
седиментационным и аспирационным методами. Седиментационный метод основан на естественном
осаждении бактерий из воздуха на чашку Петри с питательной средой и последующим выдерживанием в термостате в течение двух суток при температуре 37о С и подсчетом колоний, выросших за это время на всей площади чашки.
Принцип аспирационного метода - аспирация определенного объема воздуха с высеванием содержащихся в нем бактерий на поверхность питательной среды с применением щелевого прибора Кротова (рис. 1).
Прибор Кротова представляет собой цилиндр со съемной крышкой, в котором находится электромотор с центробежным вентилятором. Принцип работы прибора основан на инерционном осаждении частиц аэрозоля на поверхность питательной среды. Исследуемый воздух всасывается со скоростью 20-25 л/мин через клиновидную щель в крышке прибора, ударяется о поверхность плотной питательной среды, и микробы задерживаются на ее влажной поверхности. Для равномерного посева микробов чашка
- 10 -