36. Барометрическое давление повышено
Редактор глав: ТДЖР Фрэнсис
Содержание
Работа в условиях повышенного барометрического давления
Эрик Киндволл
Дис Ф. Горман
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Инструкции для работников сжатого воздуха
2. Декомпрессионная болезнь: пересмотренная классификация
37. Барометрическое давление снижено
Редактор глав: Вальтер Дюммер
Вентиляционная акклиматизация к большой высоте
Джон Т. Ривз и Джон В. Вейл
Физиологические эффекты пониженного барометрического давления
Кеннет И. Бергер и Уильям Н. Ром
Медико-санитарные аспекты управления работой на больших высотах
Джон Б. Уэст
Профилактика профессиональных вредностей на больших высотах
Вальтер Дюммер
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи..
38. Биологические опасности
Редактор глав: Зухейр Ибрагим Фахри
Биологические опасности на рабочем месте
Зухейр И. Фахри
Водные животные
Д. Заннини
Наземные ядовитые животные
Дж. А. Риу и Б. Жюминер
Клинические признаки змеиного укуса
Дэвид А. Уоррелл
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Профессиональные условия с биологическими агентами
2. Вирусы, бактерии, грибки и растения на рабочем месте
3. Животные как источник профессиональных вредностей
39. Катастрофы природного и техногенного характера.
Редактор глав: Пьер Альберто Бертацци
Катастрофы и крупные аварии
Пьер Альберто Бертацци
Конвенция МОТ о предотвращении крупных промышленных аварий 1993 года (№ 174)
Готовность к стихийным бедствиям
Питер Дж. Бакстер
Деятельность после стихийного бедствия
Бенедетто Террачини и Урсула Аккерманн-Либрих
Проблемы, связанные с погодой
Жан Френч
Лавины: опасности и защитные меры
Густав Пойнстингль
Перевозка опасных материалов: химических и радиоактивных
Дональд М. Кэмпбелл
Радиационные аварии
Пьер Верже и Дени Винтер
Тематическое исследование: что означает доза?
Охрана труда и техника безопасности на сельскохозяйственных территориях, загрязненных радионуклидами: опыт Чернобыля
Юрий Кундиев, Леонард Добровольский и В.И. Чернюк
Пример из практики: Пожар на фабрике игрушек Kader
Кейси Кавано Грант
Последствия стихийных бедствий: уроки с медицинской точки зрения
Хосе Луис Себальос
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Определения типов бедствий
2. Среднее количество жертв в возрасте 25 лет по типу и региону — естественный триггер
3. Среднее количество жертв за 25 лет по типу и региону - неестественный триггер
4. Среднее количество жертв в возрасте 25 лет по типу естественного триггера (1969–1993)
5. Среднее количество жертв за 25 лет по типу - неестественный триггер (1969-1993)
6. Естественный триггер с 1969 по 1993 год: события за 25 лет
7. Неестественный триггер с 1969 по 1993 год: события за 25 лет
8. Естественный триггер: число по регионам и типам мира в 1994 г.
9. Неестественный триггер: число по регионам и типам мира в 1994 г.
10. Примеры промышленных взрывов
11. Примеры крупных пожаров
12. Примеры крупных токсичных выбросов
13. Роль управления опасными объектами в управлении опасностями
14. Методы работы по оценке опасности
15. Критерии директивы ЕС для установок повышенной опасности
16. Приоритетные химические вещества, используемые при выявлении объектов повышенной опасности
17. Профессиональные риски, связанные с погодой
18. Типичные радионуклиды с их радиоактивными периодами полураспада
19. Сравнение различных ядерных аварий
20. Загрязнение в Украине, Белоруссии и России после Чернобыля
21. Загрязнение стронцием-90 после Хиштымской аварии (Урал 1957 г.)
22. Радиоактивные источники, от которых пострадало население
23. Основные аварии с участием промышленных облучателей
24. Реестр радиационных аварий в Ок-Ридже (США) (по всему миру, 1944-88 гг.)
25. Характер профессионального воздействия ионизирующего излучения во всем мире
26. Детерминированные эффекты: пороги для выбранных органов
27. Больные с синдромом острого облучения (ОИС) после Чернобыля
28. Эпидемиологические исследования рака при высоких дозах внешнего облучения
29. Рак щитовидной железы у детей в Беларуси, Украине и России, 1981-94 гг.
30. Международный масштаб ядерных инцидентов
31. Общие защитные меры для населения в целом
32. Критерии зон загрязнения
33. Крупные катастрофы в Латинской Америке и Карибском бассейне, 1970–93 гг.
34. Потери из-за шести стихийных бедствий
35. Больницы и больничные койки повреждены/уничтожены в результате 3 крупных стихийных бедствий
36. Пострадавшие в двух больницах обрушились в результате землетрясения 2 года в Мексике.
37. Больничные койки потеряны в результате землетрясения в Чили в марте 1985 г.
38. Факторы риска повреждения инфраструктуры больницы землетрясением
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
Нажмите, чтобы вернуться к началу страницы
40. Электричество
Редактор глав: Доминик Фоллио
Электричество — физиологические эффекты
Доминик Фоллио
Статическое электричество
Клод Менги
Профилактика и стандарты
Ренцо Комини
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Оценки частоты поражений электрическим током-1988 г.
2. Основные соотношения в электростатике-Сборник уравнений
3. Электронное сродство выбранных полимеров
4. Типичные нижние пределы воспламеняемости
5. Конкретный сбор, связанный с отдельными промышленными операциями
6. Примеры оборудования, чувствительного к электростатическим разрядам
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
41. Огонь
Редактор глав: Кейси С. Грант
Основные понятия
Дугал Дрисдейл
Источники пожарной опасности
Тамаш Банки
Меры по предотвращению пожара
Питер Ф. Джонсон
Пассивные меры противопожарной защиты
Ингве Андерберг
Активные меры противопожарной защиты
Гари Тейлор
Организация противопожарной защиты
С. Дери
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Нижний и верхний пределы воспламеняемости на воздухе
2. Точки воспламенения и воспламенения жидкого и твердого топлива
3. Источники воспламенения
4. Сравнение концентраций различных газов, необходимых для инертизации
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
42. Жара и холод
Редактор глав: Жан-Жак Фогт
Физиологические реакции на тепловую среду
В. Ларри Кенни
Последствия теплового стресса и работы на жаре
Бодил Нильсен
Тепловые расстройства
Токуо Огава
Профилактика теплового стресса
Сара А. Наннели
Физические основы работы в тепле
Жак Мальшер
Оценка теплового стресса и индексов теплового стресса
Кеннет С. Парсонс
Практический пример: тепловые индексы: формулы и определения
Теплообмен через одежду
Воутер А. Лотенс
Холодная среда и холодная работа
Ингвар Хольмер, Пер-Ола Гранберг и Горан Дальстром
Профилактика холодового стресса в экстремальных условиях на открытом воздухе
Жак Биттель и Гюстав Савуре
Холодные индексы и стандарты
Ингвар Хольмер
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Концентрация электролитов в плазме крови и поте
2. Индекс теплового стресса и допустимое время воздействия: расчеты
3. Интерпретация значений индекса теплового стресса
4. Справочные значения для критериев термического напряжения и деформации
5. Модель с использованием частоты сердечных сокращений для оценки теплового стресса
6. Эталонные значения WBGT
7. Методы работы в жарких условиях
8. Расчет индекса SWreq и метод оценки: уравнения
9. Описание терминов, используемых в ISO 7933 (1989b)
10. Значения WBGT для четырех рабочих фаз
11. Основные данные для аналитической оценки с использованием ISO 7933
12. Аналитическая оценка с использованием ISO 7933
13. Температура воздуха различных холодных производственных сред
14. Продолжительность некомпенсированного холодового стресса и связанных с ним реакций
15. Указание на ожидаемые последствия легкого и сильного воздействия холода
16. Температура тканей тела и физическая работоспособность человека
17. Реакция человека на охлаждение: показательные реакции на гипотермию
18. Рекомендации по охране здоровья для персонала, подвергающегося холодовому стрессу
19. Программы кондиционирования для рабочих, подвергшихся воздействию холода
20. Профилактика и облегчение холодового стресса: стратегии
21. Стратегии и меры, связанные с конкретными факторами и оборудованием
22. Общие адаптационные механизмы к холоду
23. Количество дней, когда температура воды ниже 15 ºC
24. Температура воздуха различных холодных производственных сред
25. Схематическая классификация холодных работ
26. Классификация уровней скорости метаболизма
27. Примеры основных показателей изоляции одежды
28. Классификация термической стойкости к охлаждению одежды для рук
29. Классификация контактной термостойкости одежды ручной работы
30. Индекс холода ветром, температура и время замораживания открытой кожи
31. Охлаждающая сила ветра на обнаженной плоти
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
43. Часы работы
Редактор глав: Питер Кнаут
Часы работы
Питер Кнаут
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Промежутки времени от начала сменной работы до трех заболеваний
2. Сменная работа и частота сердечно-сосудистых заболеваний
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
44. Качество воздуха в помещении
Редактор глав: Ксавьер Гуардино Сола
Качество воздуха в помещении: введение
Ксавьер Гуардино Сола
Природа и источники химических загрязнителей помещений
Деррик Крамп
Радон
Мария Хосе Беренгер
Табачный дым
Дитрих Хоффманн и Эрнст Л. Виндер
Правила курения
Ксавьер Гуардино Сола
Измерение и оценка химических загрязнителей
М. Грасия Роселл Фаррас
Биологическое загрязнение
Брайан Флэнниган
Положения, рекомендации, руководства и стандарты
Мария Хосе Беренгер
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Классификация органических загрязнителей помещений
2. Эмиссия формальдегида из различных материалов
3. TTL. летучие органические соединения, настенные/напольные покрытия
4. Товары народного потребления и другие источники летучих органических соединений
5. Основные типы и концентрации в городах Соединенного Королевства
6. Полевые измерения оксидов азота и оксида углерода
7. Токсичные и канцерогенные агенты в побочном дыме сигарет
8. Токсические и канцерогенные агенты табачного дыма
9. Котинин в моче у некурящих
10. Методика отбора проб
11. Методы обнаружения газов в воздухе помещений
12. Методы, используемые для анализа химических загрязнителей
13. Нижние пределы обнаружения для некоторых газов
14. Типы грибков, которые могут вызывать ринит и/или астму
15. Микроорганизмы и внешний аллергический альвеолит
16. Микроорганизмы в воздухе и пыли непромышленных помещений
17. Стандарты качества воздуха, установленные Агентством по охране окружающей среды США.
18. Рекомендации ВОЗ по нераковым заболеваниям и раздражающим факторам, не вызывающим запаха
19. Рекомендуемые значения ВОЗ, основанные на сенсорных эффектах или раздражении
20. Референсные значения по радону трех организаций
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
45. Контроль окружающей среды в помещении
Редактор глав: Хуан Гуаш Фаррас
Контроль внутренней среды: общие принципы
А. Эрнандес Каллеха
Воздух в помещении: методы контроля и очистки
Э. Адан Лиебана и А. Эрнандес Кальеха
Цели и принципы общей и разрежающей вентиляции
Эмилио Кастехон
Вентиляционные критерии для непромышленных зданий
А. Эрнандес Каллеха
Системы отопления и кондиционирования
Ф. Рамос Перес и Х. Гуаш Фаррас
Воздух в помещении: ионизация
Э. Адан Лиебана и Х. Гуаш Фаррас
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Наиболее распространенные загрязнители помещений и их источники
2. Основные требования-рассеивающая система вентиляции
3. Меры контроля и их последствия
4. Корректировка рабочей среды и эффектов
5. Эффективность фильтров (стандарт ASHRAE 52-76)
6. Реагенты, используемые в качестве абсорбентов загрязнений
7. Уровни качества воздуха в помещении
8. Загрязнение из-за жильцов здания
9. Степень занятости различных зданий
10. Загрязнение из-за здания
11. Уровни качества наружного воздуха
12. Предлагаемые нормы факторов окружающей среды
13. Температуры теплового комфорта (по Фангеру)
14. Характеристики ионов
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
46. Осветительные приборы
Редактор глав: Хуан Гуаш Фаррас
Типы ламп и освещения
Ричард Форстер
Условия, необходимые для визуального
Фернандо Рамос Перес и Ана Эрнандес Каллеха
Общие условия освещения
Н. Алан Смит
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Улучшенная мощность и мощность некоторых люминесцентных ламп диаметром 1,500 мм.
2. Типичная эффективность лампы
3. Международная система кодирования ламп (ILCOS) для некоторых типов ламп
4. Общие цвета и формы ламп накаливания и коды ILCOS
5. Типы натриевых ламп высокого давления
6. Цветовые контрасты
7. Коэффициенты отражения различных цветов и материалов
8. Рекомендуемые уровни поддерживаемой освещенности для мест/задач
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
47. шум
Редактор глав: Элис Х. Сутер
Природа и эффекты шума
Элис Х. Сутер
Измерение шума и оценка воздействия
Эдуард Иванович Денисов и Герман А. Суворов
Инженерный контроль шума
Деннис П. Дрисколл
Программы сохранения слуха
Ларри Х. Ройстер и Джулия Досуэлл Ройстер
Стандарты и правила
Элис Х. Сутер
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Допустимые пределы воздействия шума (PEL) по странам
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
48. Радиация: ионизирующая
Редактор главы: Роберт Н. Черри-младший.
Введение
Роберт Н. Черри-младший
Радиационная биология и биологические эффекты
Артур С. Аптон
Источники ионизирующего излучения
Роберт Н. Черри-младший
Проектирование рабочего места для обеспечения радиационной безопасности
Гордон М. Лодде
Радиационная безопасность
Роберт Н. Черри-младший
Планирование радиационных аварий и управление ими
Сидней В. Портер-младший
49. Радиационное, неионизирующее
Редактор глав: Бенгт Валет
Электрические и магнитные поля и последствия для здоровья
Бенгт Валет
Электромагнитный спектр: основные физические характеристики
Кьелл Ханссон Мягкий
Ультрафиолетовое излучение
Дэвид Х. Слайни
Инфракрасное излучение
Р. Маттес
Свет и инфракрасное излучение
Дэвид Х. Слайни
Лазеры
Дэвид Х. Слайни
Радиочастотные поля и микроволны
Кьелл Ханссон Мягкий
Электрические и магнитные поля VLF и ELF
Майкл Х. Репачоли
Статические электрические и магнитные поля
Мартино Грандольфо
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Источники и воздействия ИК
2. Функция термической опасности сетчатки
3. Пределы воздействия для обычных лазеров
4. Применение оборудования, использующего диапазон от >0 до 30 кГц
5. Профессиональные источники воздействия магнитных полей
6. Воздействие токов, проходящих через тело человека
7. Биологические эффекты различных диапазонов плотности тока
8. Пределы воздействия на рабочем месте – электрические/магнитные поля
9. Исследования на животных, подвергшихся воздействию статических электрических полей
10. Основные технологии и большие статические магнитные поля
11. Рекомендации ICNIRP для статических магнитных полей
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
50. Вибрация
Редактор глав: Майкл Дж. Гриффин
вибрация
Майкл Дж. Гриффин
Вибрация всего тела
Гельмут Зайдель и Майкл Дж. Гриффин
Вибрация, передаваемая вручную
Массимо Бовенци
Морская болезнь
Алан Дж. Бенсон
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Действия с неблагоприятными последствиями вибрации всего тела
2. Меры профилактики вибрации всего тела
3. Воздействие вибрации, передаваемой через руки
4. Стадии, шкала Стокгольмской мастерской, вибрационный синдром кистей рук
5. Феномен Рейно и синдром вибрации кистей рук
6. Пороговые предельные значения вибрации, передаваемой через руки
7. Директива Совета Европейского Союза: вибрация, передаваемая через руки (1994 г.)
8. Значения вибрации для побледнения пальцев
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
51. насилие
Редактор глав: Леон Дж. Уоршоу
Насилие на рабочем месте
Леон Дж. Уоршоу
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Самый высокий уровень профессиональных убийств на рабочих местах в США, 1980–1989 гг.
2. Самый высокий уровень профессиональных убийств в США, 1980–1989 гг.
3. Факторы риска убийств на рабочем месте
4. Руководства по программам предотвращения насилия на рабочем месте
52. Визуальные дисплеи
Редактор глав: Дайан Бертелетт
Обзор
Дайан Бертелетт
Характеристики рабочих станций визуального отображения
Ахмет Чакир
Глазные и зрительные проблемы
Пол Рей и Жан-Жак Мейер
Опасности для репродуктивной системы — экспериментальные данные
Ульф Бергквист
Репродуктивные эффекты - человеческие данные
Клэр Инфанте-Ривард
Тематическое исследование: резюме исследований репродуктивных результатов
Заболевания опорно-двигательного аппарата
Габриэле Баммер
Проблемы с кожей
Матс Берг и Стуре Лиден
Психосоциальные аспекты работы с УВО
Майкл Дж. Смит и Паскаль Карайон
Эргономические аспекты взаимодействия человека с компьютером
Жан-Марк Робер
Стандарты эргономики
Том FM Стюарт
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Распространение компьютеров в различных регионах
2. Частота и важность элементов оборудования
3. Распространенность глазных симптомов
4. Тератологические исследования на крысах или мышах
5. Тератологические исследования на крысах или мышах
6. Использование УВО как фактор неблагоприятных исходов беременности
7. Анализы для изучения причин опорно-двигательного аппарата
8. Факторы, вызывающие проблемы с опорно-двигательным аппаратом
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
Как правило, существует корень квадратного отношения между толщиной d статического воздушного слоя и скорости воздуха v. Точная функция зависит от размера и формы поверхности, но для человеческого тела полезным приближением является:
Неподвижный воздух действует как изолирующий слой с проводимостью (постоянная материала, независимо от формы материала) 026 Вт/мК, которая имеет коэффициент теплопередачи h (единиц ) (проводящее свойство пластины материала) из:
(Керслейк, 1972).
Лучистый тепловой поток () между двумя поверхностями примерно пропорционален разности их температур:
в котором T - средняя абсолютная температура (в Кельвинах) двух поверхностей, - коэффициент поглощения и – постоянная Стефана-Больцмана ( ). Величина радиационного обмена обратно пропорциональна количеству перехватывающих слоев (n):
Изоляция одежды () определяется следующими уравнениями:
в котором внутренняя изоляция, является (соседней) воздушной изоляцией, полная изоляция, средняя температура кожи, - средняя температура внешней поверхности одежды, температура воздуха, - поток сухого тепла (конвективного и лучистого тепла) на единицу площади кожи и - фактор площади одежды. Этот коэффициент недооценивался в более ранних исследованиях, но более поздние исследования сходятся к выражению
Часто I выражается в единицах CLO; один кло равен .
Маккалоу и др. (1985) вывели уравнение регрессии из данных о сочетании ансамблей одежды, используя толщину ткани (, в мм) и процент покрытой площади тела () в качестве определителей. Их формула для утепления отдельных предметов одежды () является:
Сопротивление испарению R (единицы с/м) можно определить как:
(или иногда и отправлять адресату )
Для тканевых слоев воздушный эквивалент () это толщина воздуха, которая обеспечивает такое же сопротивление диффузии, как и ткань. Связанный пар и скрытая теплота () потоки:
в котором D – коэффициент диффузии (), C концентрация пара () и расширение теплота испарения (2430 Дж/г).
(из Лотенса, 1993 г.). относится к R по:
где:
D - коэффициент диффузии водяного пара в воздухе, .
Сменная работа – это запланированная работа, постоянная или частая, вне обычного дневного рабочего времени. Сменной работой может быть, например, постоянная работа в ночное время, постоянная работа в вечернее время, или рабочие часы могут иметь меняющиеся схемы распределения. Каждый тип сменной системы имеет свои преимущества и недостатки, и каждый из них по-разному влияет на благополучие, здоровье, социальную жизнь и производительность труда.
В традиционных системах медленно меняющихся смен смены меняются еженедельно; то есть за неделей ночных смен следует неделя вечерних смен, а затем неделя утренних смен. В быстросменной системе на каждую смену уходит только один, два или максимум три дня подряд. В некоторых странах, например в США, набирают популярность смены продолжительностью более 8 часов, в частности 12 часов (Rosa et al., 1990).
Человеческие существа эволюционировали как существа, ведущие дневной образ жизни; то есть тело в основном «запрограммировано» на выполнение дневной работы и на ночной отдых и отдых. Внутренние механизмы (иногда называемые телесными или биологическими часами) контролируют физиологию и биохимию тела, чтобы соответствовать 24-часовой среде. Эти циклы называются циркадные ритмы. Нарушение циркадных вариаций физиологических функций, вызванное необходимостью бодрствования и работы в биологически необычные часы, а также сном в дневное время, является одним из основных стрессов, связанных со сменной работой.
Несмотря на широко распространенное мнение, что нарушения циркадной системы могут в долгосрочной перспективе привести к вредным последствиям, фактическую причинно-следственную связь установить было трудно. Несмотря на отсутствие абсолютных доказательств, широко признано, что разумно применять на рабочем месте системы сменной работы, которые сводят к минимуму длительные нарушения циркадных ритмов.
Комбинированное воздействие факторов рабочего места
Некоторые сменные рабочие также подвергаются другим опасностям на рабочем месте, таким как токсичные вещества, или работам с высокими умственными нагрузками или физическими нагрузками. Однако проблемам, вызванным сочетанием сменной работы и неблагоприятных производственных, организационных и экологических условий, посвящены лишь единичные исследования, где негативные последствия сменной работы могут быть вызваны не только разницей фаз между суточными ритмами и условиями жизни, но и неблагоприятные негативные условия труда, которые могут сочетаться со сменной работой.
Различные опасности на рабочем месте, такие как шум, неблагоприятные климатические условия, неблагоприятные условия освещения, вибрация и их комбинации, иногда могут чаще возникать при трехсменной, нерегулярной и ночной работе, чем при двухсменной или дневной. .
Промежуточные переменные
Согласно Härmä (1993), люди сильно различаются по своей переносимости сменной работы, что можно объяснить влиянием многих промежуточных переменных. Некоторые индивидуальные различия, которые могут изменить нагрузку сменных рабочих, включают: различия в фазе и амплитуде циркадного цикла, возраст, пол, беременность, физическую подготовку и гибкость в привычках сна, а также способность преодолевать сонливость, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Модель стресса и напряжения сменных рабочих.
Хотя некоторые авторы обнаружили корреляцию между большей амплитудой циркадных ритмов и меньшим количеством медицинских жалоб (Andlauer et al., 1979; Reinberg et al., 1988; приспособление к сменной работе (Costa et al., 1989; Minors and Waterhouse, 1992) даже после трех лет работы (Vidacek et al., 1989).
По-видимому, существуют два основных измерения личности, связанные с циркадной фазой: «утренняя»/«вечерняя» и интроверсия/экстраверсия (Керхоф, 1985). Утренний/вечерний характер можно оценить с помощью анкеты (Horne and Östberg, 1976; Folkard et al., 1979; Torsval and Åkerstedt, 1980; Moog, 1981) или путем измерения температуры тела (Breithaupt et al., 1978). Утренние типы, «жаворонки», имеют опережающее фазовое положение суточной температуры тела, ложатся спать раньше и встают раньше, чем в среднем по популяции, тогда как вечерние типы, «совы», имеют отсроченное положение суточной фазы и ложатся спать и встают раньше. позже. Быть «жаворонком» было бы преимуществом для утренних смен и «совами» для ночных смен. Однако некоторые авторы сообщают, что непропорционально большое количество тех, кто отказывается от сменной работы, относятся к утреннему типу (Åkerstedt and Fröberg, 1976; Hauke et al., 1979; Torsvall and Åkerstedt, 1979). Связь между утренним настроением и снижением толерантности к сменной работе была обнаружена Bohle и Tilley (1989) и Vidacek et al. (1987). Однако другие исследователи пришли к противоположным результатам (Costa et al., 1989), и следует отметить, что в большинстве исследований участвовали только экстремальные «жаворонки» и «совы», каждый из которых представляет лишь 5% популяции.
Во многих анкетных исследованиях было обнаружено более неблагоприятное воздействие сменной работы на здоровье с ростом возраст, критический возраст составляет в среднем от 40 до 50 лет (Foret et al., 1981; Koller, 1983; Åkerstedt and Torsvall, 1981). С возрастом дневной сон становится все труднее (Åkerstedt and Torsvall, 1981). Имеются также некоторые признаки более медленной циркадной адаптации к сменной работе у сменных рабочих среднего возраста по сравнению с более молодыми (Härmä et al., 1990; Matsumoto and Morita, 1987).
пол и беременность две промежуточные переменные, которые часто обсуждались, но еще недостаточно изучены в лонгитюдных исследованиях. На основании обзора литературы Rutenfranz et al. (1987) делают вывод, что циркадные ритмы мужчин и женщин одинаково реагируют на сдвиг фаз работы и сна в связи с ночной работой. Однако необходимо учитывать два аспекта — менструальный цикл и дополнительную нагрузку по уходу за ребенком и домашним обязанностям.
Хотя некоторые авторы обнаружили более частые проблемы с менструальным циклом в группах женщин, работающих посменно, по сравнению с женщинами, работающими в дневное время (Tasto et al., 1978; Uehata and Sasakawa, 1982), сопоставимость этих групп, работающих вахтовым методом, и групп, работающих в дневное время, была сомнительной. Покорский и др. (1990) изучали восприятие дискомфорта женщинами, работающими в три смены, в течение трех фаз менструального цикла (предменструальный период, менструация и постменструальный период). Фазовые различия были более выражены, чем различия между утренними, вечерними и ночными сменами.
Уход за детьми на дому сокращал продолжительность сна и досуга медсестер-женщин, работающих посменно. Эстрин-Бехар опросила 120 женщин, работающих в постоянную ночную смену, и обнаружила, что средняя продолжительность сна после ночных смен составляла 6 ч 31 мин у женщин без детей, 5 ч 30 мин у женщин с детьми старшего возраста и 4 ч 55 мин у женщин с очень маленькие дети (Estryn-Behar et al., 1978). Тем не менее исследование женщин-полицейских показало, что те, у кого есть дети, более благосклонны к сменной работе, чем женщины без детей (Beermann et al., 1990).
Физическая подготовка оказалось фактором повышения толерантности к сменной работе в исследовании Härmä et al. (1988а, б). В последующем исследовании с парным дизайном группа участников, которые регулярно тренировались по четырехмесячной программе, сообщила о значительном снижении общей утомляемости, особенно в ночную смену, а также об уменьшении скелетно-мышечных симптомов и увеличении по продолжительности сна.
Ассоциация «гибкость привычек сна» и «способность преодолевать сонливость», согласно опроснику, разработанному Folkard et al. (1979; 1982) в некоторых исследованиях были связаны с лучшей переносимостью сменной работы (Wynne et al., 1986; Costa et al., 1989; Vidacek et al., 1987). Однако в других исследованиях эта взаимосвязь не была подтверждена (например, Bohle and Tilley, 1989).
Другими промежуточными переменными, которые могут быть важны для переносимости сменной работы, являются:приверженность ночной работекак то, как люди планируют свою жизнь (Folkard et al., 1979; Minors and Waterhouse, 1981), или стиль совладания сменных рабочих (Олссон и др., 1987; Олссон и Кандолин, 1990).
Помимо индивидуальных особенностей, ситуационные факторы представляется важным для объяснения масштабов проблем, о которых сообщают сменные рабочие. Куппер и др. (1980) и Кнаут (1983) обнаружили, что сменные рабочие, которые пытались спать в течение дня и которых часто или всегда беспокоил шум, чаще жаловались на нервные и желудочно-кишечные симптомы, чем сменные рабочие с ненарушенным или редко нарушаемым сном.
Влияние сменной работы на здоровье
Большинство жалоб на здоровье вахтовиков может быть связано с качеством дневного сна после ночных смен и в меньшей степени со сном перед утренними сменами. Поскольку циркадные ритмы обычно функционируют таким образом, что тело запрограммировано на дневную деятельность и на ночной сон, после ночной смены тело, как правило, не полностью приспособлено для отхода ко сну. Другие факторы также могут вмешиваться. Дневной свет может мешать сну. Шум днем в целом громче, чем ночью. Большинство ночных работников жалуются на детский шум и шум транспорта. Некоторые ночные работники прерывают свой дневной сон, чтобы вместе с семьей пообедать, а некоторые сокращают свой сон из-за своих домашних обязанностей и обязанностей по уходу за детьми. В одном исследовании сменных рабочих было обнаружено, что продолжительность ночного сна сократилась до 6 часов (Кнаут, 1983). Хотя существуют большие межиндивидуальные различия в потребностях во сне, 6 или менее часов сна в день недостаточны для многих людей (Williams et al., 1974). В частности, после многих последовательных ночных смен следует ожидать накопления дефицита сна с сопутствующими последствиями как для социальной жизни, так и для производительности (Naitoh et al., 1990), а также возможностью увеличения количества несчастных случаев. Несколько электроэнцефалографических исследований также показали, что качество дневного сна также ниже (Кнаут, 1983).
Дефицит сна может возникать как в течение недели ночных смен, так и в течение недели утренних смен. Увеличение продолжительности сна в выходные после недели утренних смен, по-видимому, указывает на повышенную потребность во сне.
Хак и Кампманн (1981) изучали сон и утомляемость машинистов поездов. Чем раньше начиналась утренняя смена, тем короче был предшествующий ночной сон и тем больше утомлялись машинисты в утреннюю смену. Сокращение сна в связи с более ранним началом утренней смены также было подтверждено исследованиями Moors (1990), а также Folkard и Barton (1993). Такие результаты могут быть частично объяснены социальным давлением семьи, чтобы не ложиться спать слишком рано, или биологическими часами, которые, согласно Лави (1986), создают «запретную зону» для сна, во время которой склонность ко сну значительно снижается. . Последнее объяснение означает, что даже если сменные рабочие ложатся спать раньше — из-за раннего начала следующей утренней смены — им может быть трудно заснуть.
Желудочно-кишечные расстройства. Работа в ночное время приводит к изменению последовательности и времени приема пищи. Ночью желудок не справляется с составом и количеством типичной дневной еды. Тогда становится понятным, что ночные работники часто больше страдают от нарушений аппетита, чем дневные или сменные рабочие, не работающие в ночную смену, как Rutenfranz et al. (1981) сделали вывод из обзора литературы.
В долгосрочной перспективе нерегулярный прием пищи может привести к желудочно-кишечным расстройствам или даже к расстройствам. Однако причины сложных желудочно-кишечных симптомов, безусловно, многообразны. Анализ существующих исследований, таких как исследование Коста (1996), затруднен из-за методологических различий. Большинство результатов основано на перекрестных исследованиях, то есть на рабочих, которые в настоящее время работают посменно. Таким образом, если индивидуумы оставили сменную работу из-за проблем или болезней, мы остаемся с более или менее самоотобранной популяцией (эффект «здорового рабочего»). Таким образом, состояние здоровья группы сменных рабочих может быть лучше, чем у группы поденных рабочих, просто потому, что сменные рабочие с более плохим здоровьем или социальными проблемами перешли на дневную работу, а те, кто остался, могут лучше справляться.
В лонгитюдных исследованиях, которые были почти исключительно ретроспективными, хорошо известны проблемы с самоотбором и потерей для последующего наблюдения. Например, для выборки в исследовании Leuliet (1963) изучаемая популяция сократилась почти вдвое за 12-летний период исследования. Как и в случае кросс-секционных исследований, наиболее серьезные последствия часто проявляются у бывших сменных рабочих, которые перешли на дневную работу вне смены из-за проблем со здоровьем. Thiis-Evensen (1958) обнаружил, что пептические язвы у бывших сменных рабочих встречаются в два раза чаще, чем у поденщиков. Аанонсен (1964) и Ангерсбах и др. (1980) наблюдали, соответственно, в два и три с половиной раза больше случаев язвенной болезни среди бывших постоянных сменных рабочих с последующим значительным снижением желудочно-кишечных заболеваний после перевода с сменного режима работы.
Коста и др. (1981) рассчитали временной интервал между началом сменной работы и моментом постановки диагноза (табл. 1). Сравнивая группы с разным графиком рабочего времени, Коста и соавт. установили самые короткие средние интервалы (4.7 года) появления гастродуоденита у постоянно работающих в ночное время. В группах с ночной работой (т. е. трехсменных и постоянных ночных) в интервале около 5 лет развились язвенные болезни. В своем обзоре Коста (1996) заключает, что «существует достаточно доказательств, чтобы рассматривать сменную работу как фактор риска желудочно-кишечных расстройств и заболеваний, в частности язвенной болезни» (таблица 1).
Таблица 1. Интервалы времени от начала сменной работы до момента постановки диагноза трех заболеваний (среднее значение и стандартное отклонение в годах).
График работы |
Гастродуоденит |
Язвенная болезнь желудка |
Невротические расстройства |
Дневная работа |
12.6 ± 10.9 |
12.2 ± 9.9 |
9.7 ± 6.8 |
Две смены |
7.8 ± 6.6 |
14.4 ± 8.2 |
9.0 ± 7.5 |
Три смены |
7.4 ± 6.5 |
5.0 ± 3.9 |
6.8 ± 5.2 |
Ночная работа |
4.7 ± 4.3 |
5.6 ± 2.8 |
3.6 ± 3.3 |
Источник: Коста и др. 1981 г.
Сердечно-сосудистые расстройства. Кристенсен (1989) проанализировал соответствующие исследования заболеваемости сердечно-сосудистыми заболеваниями у сменных рабочих по методологическим и аналитическим факторам, как показано в таблице 2. Статьи, опубликованные после 1978 г., с большей вероятностью сообщали об увеличении сердечно-сосудистых заболеваний, особенно среди тех, кто перешел на другую работу. от сменной работы. Уотерхаус и др. (1992) пришли к выводу, что невозможно просто отбросить отношения, как это было общепринято (Harrington 1978).
Таблица 2. Взаимосвязь сменной работы и заболеваемости сердечно-сосудистыми заболеваниями
Справка |
Годы публикации |
Заключение |
Методологические комментарии/рейтинги |
Тиис-Эвенсон (1949 г.); Аанонсен (1964) |
1949-1964 |
0 |
2 |
Тейлор и Покок (1972) |
1972 |
0 |
? правильный выбор элементов управления |
Рутенфранц и др. (1977); Карпентье и др. (1977) |
1977 |
0, обзорные статьи |
|
Ангерсбах и др. (1980); |
1980-1983 |
+, особенно отсева; |
2-3 |
Мишель-Бриан и др. (1981) |
1981 |
+, у пенсионеров |
1 |
Альфредссон и др. (1982; 1983; 1985); |
1982-1986 |
+ у мужчин и женщин; |
3-4 |
Окерстедт и др. (1984) |
1984-1986 |
+, обзорная статья |
|
Орт-Гомер (1985) |
1985 |
+, обзорная статья |
|
Андерсен (1985) |
1985 |
+, профессии, связанные со сменной работой |
|
Фрезе и Земмер (1986) |
1986 |
+, в отсевах |
Источник: Waterhouse et al. 1992. Основано на Kristensen 1989. Рейтинги на основе выводов, использованных Кристенсеном: +, повышенная заболеваемость; 0, без разницы.
Методологические рейтинги, 1-4 от самого низкого до самого высокого качества методологии.
Неврологические расстройства. Несмотря на отсутствие стандартизации симптомов и расстройств в исследованиях неврологических расстройств у сменных рабочих (Waterhouse et al., 1992; Costa, 1996), однако, согласно Waterhouse (1992), «в настоящее время имеются доказательства большей тенденции к общему недомогание, включая элементы тревоги и депрессии, у сменных рабочих, чем у поденщиков». Коста (1996) приходит к аналогичному, но более осторожному выводу: «существует достаточно данных, чтобы предположить, что сменная работа может влиять на заболеваемость психоневротическими расстройствами в большей или меньшей степени по сравнению с другими индивидуальными и социальными факторами».
Смертность. Существует только одно очень тщательное эпидемиологическое исследование смертности сменных рабочих. Taylor и Pocock (1972) сравнили уровни смертности сменных и поденных рабочих за 13-летний период в выборке из более чем 8,000 человек. Различий в ставках между нынешними вахтовиками и поденщиками не было. Однако стандартизированный коэффициент смертности для бывших сменных рабочих составил 118.9 по сравнению со 101.5 для нынешних сменных рабочих, что «может означать отбор менее приспособленных мужчин» (Harrington 1978).
Социальные проблемы вахтовиков
Сменная работа может отрицательно сказаться на семейной жизни, участии в жизни учреждения и социальных контактах. Масштабы проблем, которые могут существовать, зависят от многих факторов, таких как тип сменной системы, пол, возраст, семейное положение, состав семьи сменного рабочего, а также от того, насколько распространена сменная работа в конкретном регионе.
В течение недели вечерних смен резко сокращаются регулярные контакты между сменным работником и его детьми школьного возраста или партнером, который может работать в утренние или дневные смены. Это важная проблема для сменных рабочих, которые работают в так называемые постоянные дневные смены (Мотт и др., 1965). В традиционной прерывистой двухсменной системе неделя утренних и вечерних смен чередуется так, что каждую вторую неделю контакты нарушаются. Традиционная трехсменная система с еженедельной ротацией имеет вечерние смены каждую третью неделю. В быстросменных системах контакты внутри семьи никогда не прерываются в течение всей недели. Исследователи получили противоречивые результаты. Мотт и др. (1965) обнаружили, что много последовательных вечерних или ночных смен могут ухудшить семейное счастье сменных рабочих, в то время как Маасен (1981) этого не наблюдал. Сменная работа, особенно когда оба родителя работают посменно, может отрицательно сказаться на успеваемости детей в школе (Maasen, 1981; Diekmann et al., 1981).
Исследования субъективной ценности свободного времени в разные часы недели показали, что выходные оценивались выше, чем будни, а вечера — выше, чем свободное время в течение дня (Wedderburn, 1981; Hornberger and Knaut, 1993). Контакты с друзьями, родственниками, клубами, политическими партиями, церквями и т. д. в основном обеднены работой по выходным, вечерними и ночными сменами (Mott et al., 1965), как это было рассмотрено Bunnage (1981); Уокер (1985); и Коллиган и Роза (1990).
Только в отношении хобби и деятельности одиночного или почти одиночного характера сменные работники имеют преимущество по сравнению с дневными работниками, поскольку садоводство, прогулки, рыбалка или проекты «сделай сам» являются сравнительно гибкими видами деятельности, которые возможны в любое время, а не только в вечером или в выходные.
Некоторые исследования касались бремени супругов сменных рабочих (Banks, 1956; Ulich, 1957; Downie, 1963; Sergean, 1971), которым приходится менять свой образ жизни (например, время приема пищи), чтобы приспособиться к сменной системе своих товарищей. Они могут быть вынуждены откладывать шумные домашние обязанности и заставлять детей молчать, когда сменный рабочий спит после ночной смены. Кроме того, они одни в вечерние, ночные и выходные смены и вынуждены справляться с раздражительным супругом. После перехода с еженедельной на быстросменную непрерывную вахтовую систему 87% супругов сменных рабочих проголосовали за новую вахтовую систему. Они утверждали, что при старой вахтовой системе супруга очень уставала после окончания периода ночных смен, нуждалась в нескольких днях для восстановления и не была настроена на совместный досуг. Однако при новой сменной системе, состоящей всего из двух-трех ночных смен подряд, работник меньше уставал и больше наслаждался совместным досугом.
Женщины, работающие посменно, могут иметь больше проблем с домашними обязанностями и сном, поскольку обязанности по дому не распределяются поровну между супругами. Тем не менее, некоторые постоянные ночные медсестры специально выбрали работу в ночное время по домашним причинам (Barton et al., 1993). Однако, как заключает Уокер (1985) в своем обзоре, «утверждение, что фиксированные ночные смены для матерей совместимы с их обязанностями по воспитанию детей, игнорирует «затраты»». Постоянная усталость из-за недосыпа может быть платой.
Производительность работника
В дополнение к возможному влиянию сменной работы на здоровье работников также может быть затронута производительность труда. Обобщенные выводы Харрингтона (1978) о производительности были сделаны путем рассмотрения производительности и несчастных случаев. Они все еще действительны и были переформулированы Waterhouse et al. (1992):
Различия между людьми часто были самой большой переменной в производительности.
Одна из проблем при сравнении производительности и несчастных случаев в утренние, дневные и ночные смены носит методологический характер. Рабочие, экологические и организационные условия ночью и днем в целом не вполне сопоставимы (Colquhoun, 1976; Carter and Corlett, 1982; Waterhouse et al., 1992). Поэтому трудно контролировать все переменные. Неудивительно, что в обзоре 24 исследований было почти столько же исследований с более высокой частотой несчастных случаев в ночное время, сколько исследований с более высокой частотой несчастных случаев в дневное время (Knauth 1983). В некоторых исследованиях рабочая нагрузка в дневное и ночное время была сопоставима, и измерения были доступны для всех 24 часов. В большинстве этих исследований авторы обнаружили снижение производительности труда в ночную смену (например, Browne 1949; Bjerner et al. 1955; Hildebrandt et al. 1974; Harris 1977; Hamelin 1981). Однако, как пришел к выводу Монк (1990), возможно, что циркадные эффекты могут «проявиться» только тогда, когда работники находятся под давлением. В отсутствие давления работники могут приравнять производительность дневной и ночной смены, потому что и то, и другое значительно неоптимально.
Проектирование систем переключения
Наиболее важные рекомендации по проектированию сменных систем обобщены на рисунке 2.
Рисунок 2. Рекомендации по проектированию сменных систем.
Постоянная ночная работа
Ночная смена — самая разрушительная из всех смен с точки зрения физиологической адаптации, сна и самочувствия. Суточные физиологические ритмы большинства сменных рабочих могут потребовать более одной недели для полной адаптации к ночной работе. Любая частичная корректировка будет утеряна после выходных из ночной смены. Таким образом, ритмы тела постоянных ночных работников постоянно находятся в состоянии срыва. В одном исследовании (Alfredsson et al., 1991) у постоянных ночных охранников в 2-3 раза чаще наблюдались нарушения сна и утомляемость, чем в национальной выборке работающего населения.
Некоторые авторы предлагают различные способы согласования толерантности сотрудников к сменной работе и определенных внешних стимулов, помогающих работникам адаптироваться. Согласно Hildebrandt et al. (1987) лица с позднефазной позицией (вечерние типы) способны приспособиться к ночной работе. Муг (1988) утверждал, что они должны работать в очень длительные периоды ночных смен, то есть намного больше, чем 10 ночей подряд. Чтобы извлечь выгоду из приспособления к ночной работе, Фолкард (1990) даже предложил создать «ночное подобщество», которое, помимо постоянной работы ночью, продолжало бы быть активным ночью и спать днем, даже когда не работает. на работе. Хотя производительность в ночное время может в долгосрочной перспективе повыситься (Wilkinson, 1992), такое предположение вызывает накопление дефицита сна и социальную изоляцию, что кажется неприемлемым для большинства людей (Smith and Folkard, 1993).
Растет число исследований, посвященных влиянию яркого света на восстановление циркадных ритмов (некоторые примеры: Wever et al., 1983; специальная сессия на IX Международном симпозиуме по ночной и сменной работе; Costa et al., 1990a; Роза и др., 1990; Чейслер и др., 1990). Однако «необходима большая работа, чтобы определить оптимальные графики легкой работы и сна для сменных работников с точки зрения их способности изменять циркадные ритмы, улучшать сон, снижать утомляемость, а также с точки зрения их социальной осуществимости», по словам Истмана. (1990).
По сравнению с другими системами смен фиксированные ночные смены оказывают более негативное влияние на семьи, которым приходится приспосабливать свой образ жизни к этому графику, на сексуальные отношения и на способность работников выполнять семейные роли (Stein, 1963; Mott et al., 1965; Tasto et al. , 1978; Гадбуа, 1981). Однако в некоторых исследованиях постоянных ночных смен медсестры сообщали о меньшем количестве жалоб, чем медсестры, работающие посменно или в дневную смену (Verhaegen et al., 1987; Barton et al., 1993). Бартон и др. предполагают, что одним из возможных объяснений этих результатов может быть то, что свобода выбора дневной или ночной работы может сильно повлиять на степень, в которой возникают последующие проблемы. Однако представление о том, что это означает «свободу», сомнительно, поскольку многие женщины-медсестры предпочитают постоянную работу в ночное время, потому что это единственный способ лучше организовать домашние обязанности и работу вне дома (Gadbois, 1981).
Постоянная ночная работа также имеет некоторые преимущества. Ночные работники сообщают о большем ощущении независимости и меньшем надзоре в ночное время (Браун, 1990; Хофф и Эббинг, 1991). Кроме того, из-за того, что работникам, работающим в ночную смену, труднее получить освобождение от работы, очевидно, больше «командного духа» (esprit de corps) развивается. Однако в большинстве случаев ночную работу выбирают из-за увеличения дохода за счет надбавки за ночную смену (Хофф и Эббинг, 1991).
Хотя у нас недостаточно знаний о долгосрочных последствиях для здоровья постоянной ночной работы и об оптимальных графиках работы и сна при ярком свете, известно, что ночная смена является наиболее разрушительной из всех смен с точки зрения физиологической адаптации, сна и хорошего самочувствия. Пока не будут получены результаты дальнейших исследований, мы будем считать, что постоянная работа в ночное время не рекомендуется большинству сменных рабочих.
Системы сдвига с быстрым и медленным вращением
Графики с более быстрой ротацией более выгодны по сравнению с еженедельной ротацией смен. Быстрое вращение удерживает циркадный ритм в дневной ориентации, и он не находится в постоянном состоянии нарушения из-за частичной адаптации к разным дневным и ночным ориентациям. Последовательные ночные смены могут вызвать накопление дефицита сна, то есть хроническое недосыпание (Tepas and Mahan, 1989; Folkard et al., 1990). В долгосрочной перспективе это может привести к долгосрочным биологическим «расходам» или даже к медицинским расстройствам. Тем не менее, не существует хорошо контролируемого эпидемиологического исследования, в котором бы сравнивались эффекты постоянной, медленно и быстро меняющейся системы смен. В большинстве опубликованных исследований группы несопоставимы по возрастной структуре, содержанию работы, степени самостоятельного выбора (например, Tasto et al., 1978; ночные смены были объединены в одну категорию (Джамал и Джамал, 1981). В ходе нескольких лонгитюдных полевых исследований изучались последствия перехода от еженедельной системы к более быстрой сменной системе (Williamson and Sanderson, 1982; Knaut и Kiesswetter, 1986; Knaut и Schönfelder, 1987; Hornberger and Knaut, 1990; Knaut, 1995). Во всех 1996 исследованных группах вахтовиков большинство вахтовиков проголосовало за более быструю смену после испытательного срока. Подводя итоги, можно сказать, что быстро вращающиеся системы переключения передач предпочтительнее медленно вращающихся. Åkerstedt (27), однако, не согласен с этим, поскольку максимальная сонливость обычно возникает в первую ночную смену из-за продолжительного предшествующего бодрствования. Он рекомендует медленное вращение.
Еще одним аргументом в пользу системы быстрой ротации является то, что у сменных рабочих есть свободные вечера каждую неделю, и, таким образом, возможен более регулярный контакт с друзьями и коллегами, чем при еженедельной ротации. На основе анализа периодических компонентов рабочего и свободного времени Hedden et al. (1990) пришли к выводу, что ротации, которые обеспечивают более короткую, но более частую синхронизацию трудовой жизни с общественной жизнью, приводят к меньшему ухудшению здоровья, чем ротации, которые приводят к более длительной, но нечастой синхронизации.
Продолжительность смены
Есть много противоречивых результатов о влиянии продленного рабочего дня, и поэтому нельзя дать общую рекомендацию относительно продленного рабочего дня (Kelly and Schneider, 1982; Tepas, 1985). Удлиненный рабочий день с 9 до 12 часов следует рассматривать только в следующих случаях (Кнаут и Рутенфранц, 1982; Уоллес, 1989; Цанева и др., 1990; Онг и Коги, 1990):
Необходимо учитывать физиологические потребности. Согласно Bonjer (1971), допустимая скорость потребления кислорода в течение 8-часовой смены должна составлять около 30% или менее от максимального потребления кислорода. В течение 12-часовой смены оно должно составлять около 23% или менее от максимального потребления кислорода. Поскольку количество потребляемого кислорода увеличивается вместе с физическими требованиями работы, кажется, что 12-часовые смены приемлемы только для физически легкой работы. Однако даже в этом случае, если умственное или эмоциональное напряжение, вызванное работой, слишком велико, продление рабочего дня нецелесообразно. Перед введением продленного рабочего дня стресс и напряжение на конкретном рабочем месте должны быть точно оценены экспертами.
Одним из потенциальных недостатков 12-часовых смен, в частности 12-часовых ночных смен, является повышенная утомляемость. Поэтому сменная система должна быть разработана таким образом, чтобы свести к минимуму накопление усталости, то есть не должно быть много 12-часовых смен подряд и дневная смена не должна начинаться слишком рано. Коллер и др. (1991) рекомендуют одну ночную смену или максимум две ночные смены. Эта рекомендация подтверждается благоприятными результатами исследований сменных систем с одной 12-часовой ночной сменой (Nachreiner et al., 1975; Nedeltcheva et al., 1990). В бельгийском исследовании продолжительность смены была увеличена до 9 часов за счет того, что она начиналась утром на час раньше (Moors, 1990). Дневная смена начиналась в 0630:0730 вместо 0500:0600, а утренняя смена при двухсменной системе начиналась в 5:XNUMX вместо XNUMX:XNUMX. При пятидневной рабочей неделе такой режим рабочего времени приводил к накоплению недосыпания и жалоб на усталость. Автор рекомендует начинать смены по старому графику рабочего времени и продлевать смену на один час в вечернее время.
Наши знания очень ограничены в отношении другой проблемы: токсического воздействия и токсического выведения в нерабочее время в связи с увеличенным рабочим днем (Bolt and Rutenfranz 1988). Как правило, пределы воздействия основаны на 8-часовом воздействии, и их нельзя просто экстраполировать на 12-часовую смену. Некоторые авторы предложили математические процедуры для корректировки этих воздействий на рабочее время, отличающееся от обычной 8-часовой смены, но ни один метод не был принят единообразно (например, Hickey and Reist, 1977; OSHA, 1978; Brief and Scala, 1986; Koller et al. 1991).
Проектировщики сменных систем должны учитывать рабочую нагрузку, рабочую среду и условия вне рабочего места. Онг и Коги (1990) сообщают, что «жаркий тропический климат и шумные жилые дома Сингапура не способствовали крепкому сну сменных рабочих, которым необходимо было спать днем». Такие обстоятельства повышали утомляемость и сказывались на производительности при 12-часовой смене, отработанной на следующий день. Еще одна проблема, связанная с благополучием работников, связана с тем, как сменные рабочие используют свои большие блоки свободного времени. В некоторых исследованиях выясняется, что они могут иметь вторую работу (подрабатывать по совместительству), что увеличивает их общую рабочую нагрузку (Ангерсбах и др., 1980; Уоллес, 1989; Онг и Коги, 1990). Многие другие социальные факторы, такие как поездки на работу, индивидуальные различия, социальная поддержка или события в жизни, также должны учитываться в системах 12-часовой смены (например, Цанева и др., 1990).
График смен
Хотя не существует оптимального решения для определения времени смены, в литературе имеется много свидетельств того, что следует избегать раннего начала утренней смены. Раннее начало часто снижает общее количество сна, потому что большинство сменных рабочих ложатся спать в обычное время (Knaut et al., 1980; Åkerstedt et al., 1990; Costa et al., 1990b; Moors, 1990; Folkard and Barton, 1993). Также наблюдалось увеличение утомляемости в утреннюю смену (Reinberg et al., 1975; Hak and Kampman, 1981; Moors, 1990), а также повышение риска ошибок и несчастных случаев в утреннюю смену (Wild and Theis, 1967). ; Hildebrandt et al., 1974; Pokorny et al., 1981; Folkard and Totterdell, 1991).
При постоянной продолжительности смены 8 часов поздний старт утренней смены также означает поздний старт ночной смены (например, время смены в 0700:1500/2300:0800/1600:2400 или XNUMX:XNUMX/XNUMX:XNUMX/XNUMX:XNUMX). Позднее начало ночной смены означает также позднее окончание вечерней смены. В обоих случаях могут возникнуть транспортные проблемы, поскольку автобусы, трамваи и поезда ходят реже.
Решение в пользу определенного времени смены смены также может зависеть от содержания работы. В больницах, как правило, именно ночная смена просыпается, моет и готовит пациентов (Gadbois, 1991).
Приводились и аргументы в пользу более раннего старта. Некоторые исследования показали, что чем позже начинается дневной сон после ночной смены, тем короче он будет (Foret, Lantin, 1972; Åkerstedt, Gillberg, 1981; Knaut, Rutenfranz, 1981). Дневной сон может быть нарушен, и очень раннее начало сна после ночных смен может помочь избежать этих проблем. Дебри и др. (1967) предложили пересменку в 0400:1200, 2000:1991 и XNUMX:XNUMX, чтобы работники как можно чаще обедали вместе с семьей. Согласно Gadbois (XNUMX), раннее начало ночной смены улучшает контакт между персоналом и пациентами в больницах.
Гибкий график рабочего времени также возможен даже в трехсменной системе, когда работники могут выбирать свое рабочее время (McEwan, 1978; Knath et al., 1981b; 1984; Knaut и Schönfelder, 1988). Однако, в отличие от гибкого графика у дневных работников, сменные работники должны заранее договариваться с коллегами.
Распределение свободного времени в сменной системе
Распределение свободного времени между последовательными сменами оказывает важное влияние на сон, утомляемость и самочувствие, а также на социальную и семейную жизнь и на общую удовлетворенность сменного рабочего посменной системой. Если между окончанием одной смены и началом следующей проходит всего 8 часов, то будет наблюдаться сокращение сна между сменами и повышенная утомляемость во вторую смену (Кнаут и Рутенфранц, 1972; Сайто и Коги, 1978; Кнаут и др.). , 1983; Тоттерделл и Фолкард, 1990).
Слишком много рабочих дней подряд может привести к накоплению усталости, а иногда и к чрезмерному воздействию токсичных веществ (Bolt and Rutenfranz, 1988). Определить лимит на максимальное количество последовательных рабочих дней непросто, поскольку рабочая нагрузка, организация перерывов и подверженность неблагоприятным условиям окружающей среды различны. Однако Коллер и соавт. (1991) рекомендуют ограничить количество последовательных рабочих дней между 5 и 7.
Свободные выходные имеют особое социальное значение. Паткей и Дальгрен (1981) изучали степень удовлетворенности различными типами систем с быстрой сменой смен. Удовлетворенность 7-дневной системой смены с 3-5 обычными свободными днями была значительно выше, чем в системе только с 2 выходными днями. Авторы пришли к выводу, что «продолжительность перерыва может быть важным фактором, определяющим привлекательность быстро меняющихся смен». С другой стороны, свободные дни в системе первой смены уравновешивались дополнительными периодами отпусков в течение года.
Направление вращения. Направление вращения — еще одно важное соображение (Цанева и др., 1987; Тоттерделл и Фолкард, 1990). Сменная система, которая сначала переходит от утренней смены к вечерней, а затем к ночной, имеет прямое вращение (фазовая задержка, вращение по часовой стрелке). Вращение против часовой стрелки или назад имеет сдвиг по фазе, который движется от ночной к вечерней и к утренней смене. Вращение вперед, по-видимому, больше соответствует эндогенному циркадианному ритму, который имеет период более 24 часов, но существуют только два продольных полевых исследования эффектов различных направлений вращения (Landen et al., 1981; Czeisler et al. 1982). Большинство сменных рабочих в этих исследованиях, кажется, предпочитают прямое вращение, но исследования не являются окончательными. Бартон и Фолкард (1993) обнаружили, что система против часовой стрелки приводит к более высокому уровню усталости и большему количеству нарушений сна между сменами. «Гибридные» системы были не лучше. Вращение по часовой стрелке было связано с наименьшим количеством проблем. Однако Turek (1986) предполагает, что нарушения сна в обеих системах будут сопоставимы.
Было обнаружено, что сменным рабочим, работающим в прерывистой системе с обратным вращением, нравится длительный перерыв в работе между окончанием последней утренней смены и началом первой ночной смены, особенно если этот период включает выходные.
Хотя данные ограничены и необходимы дальнейшие исследования, вращение вперед, по-видимому, рекомендуется, по крайней мере, в системах с непрерывной сменой.
Оптимизация систем смен
Не существует «оптимальной» системы смен. Каждое предприятие, его руководители и вахтовики должны искать наилучший компромисс между потребностями предприятия и потребностями работников. Кроме того, решение должно быть основано на научных рекомендациях по проектированию сменных систем. Стратегия внедрения имеет особое значение для принятия новой сменной системы. Опубликовано множество руководств и руководств по внедрению новых режимов рабочего времени (МОТ, 1990 г.). Слишком часто сменные рабочие недостаточно вовлечены в этап анализа, планирования и проектирования смен.
Непрерывная сменная система с быстрой ротацией вперед, с 8-часовой работой в смену, несколькими выходными днями, по крайней мере, двумя полными выходными днями подряд и отсутствием быстрых смен, по-видимому, является рекомендуемой системой. Такая базовая сменная система рассчитана в среднем на 33.6 часа в неделю, что может быть неприемлемо для всех. Если требуются дополнительные смены, приемка выше, если дополнительные смены планируются на долгосрочной основе, например, в начале года, чтобы работники могли планировать отпуска. Некоторые работодатели не требуют, чтобы пожилые сменные рабочие работали в дополнительные смены.
На рисунках 3 и 4 показаны схемы для систем непрерывного и прерывистого переключения, которые соответствуют этим правилам. На рис. 5 показана сменная система для менее гибкого рабочего места. Он охватывает 128 рабочих часов в неделю, при этом средняя продолжительность индивидуальной рабочей недели составляет 37 часов. Эта система предусматривает максимум три ночные смены и два более длинных бесплатных выходных (третья неделя: с четверга по воскресенье; пятая/шестая неделя: с субботы по понедельник). Он нерегулярный и не вращается в прямом направлении, что менее оптимистично. Для сменных систем с рабочим временем 120 часов в неделю нельзя использовать системы постепенной смены, например, с 0600:0600 понедельника до 40:XNUMX субботы, и среднее рабочее время XNUMX часов в неделю.
Рисунок 3. Вращающаяся система непрерывной смены.
Рисунок 4. Вращающаяся прерывистая система сдвига.
Рис. 5. Вращающаяся прерывистая сменная система с семью бригадами.
Когда бригада может быть сокращена в ночное время, возможна сменная система, показанная на рис. 6. С понедельника по пятницу каждый день две подгруппы работают в утренние смены, две — в вечерние смены, но только одна подгруппа работает в ночные смены. Таким образом, количество ночных смен на человека сократится по сравнению с традиционной трехсменной системой.
Рис. 6. Непрерывно-сменная система с сокращением численности ночных смен на 50 %.
Периоды отдыха
В связи с организацией рабочего времени для благополучия, здоровья и безопасности работников также важны достаточные периоды отдыха, такие как перерывы в рабочее время, перерывы для приема пищи, ежедневный или ночной отдых и еженедельный отдых.
Существуют различные причины для введения периодов отдыха.
рекуперация
При выполнении работником тяжелой физической работы развивается утомление, и рабочему необходимо периодически останавливаться и отдыхать. В перерывах исчезают симптомы обратимых функциональных изменений организма. Когда, например, частота сердечных сокращений увеличивается из-за физической работы, она возвращается к исходному значению перед работой во время соответствующего периода отдыха. Эффективность периода отдыха падает экспоненциально с увеличением продолжительности перерыва. Поскольку короткие перерывы имеют высокую эффективность, было выведено правило, что много коротких перерывов лучше, чем несколько длинных.
Профилактика усталости
При тяжелой физической работе многократный отдых может не только уменьшить, но при определенных обстоятельствах и предотвратить утомление. Это иллюстрируется классическими исследованиями Карраша и Мюллера (1951). В лаборатории испытуемые должны были выполнять упражнения на велоэргонометрах (рис. 7). Эта тяжелая физическая работа (10 мкп/с) была организована следующим образом: после каждого периода работы (100%) следовал более продолжительный период отдыха (150%). В каждом из трех экспериментов было разное расположение периодов работы и отдыха. В первом эксперименте испытуемый работал 5 мин, отдыхал 7.5 мин, затем снова работал 5 мин и прекращал эксперимент по изнурению. Частота сердечных сокращений достигала около 140 уд/мин в первый период работы и более 160 уд/мин во второй период работы. Даже через час после окончания эксперимента частота сердечных сокращений не вернулась к исходному значению до эксперимента. Второй эксперимент, показанный на рисунке, включал более короткую работу и более короткие периоды отдыха (2 мин и 3 мин). Хотя рабочая нагрузка была идентична первому эксперименту, испытуемый во втором эксперименте мог работать дольше, прежде чем наступало полное истощение. В третьем эксперименте была установлена экстремальная схема: 0.5 мин работы и 0.75 мин отдыха. ЧСС оставалась на стационарном уровне. Эксперимент был остановлен не потому, что испытуемый был истощен, а по техническим причинам. Такая экстремальная организация труда и периодов отдыха, конечно, не может быть реализована в промышленности, но она показывает, что крайнего утомления можно избежать, если периоды отдыха разделить.
Это явление также было продемонстрировано в других исследованиях с другими показателями, такими как содержание молочной кислоты в крови (Åstrand and Rodahl, 1970).
Рисунок 7. Частота сердечных сокращений во время и после тяжелой физической работы при разной продолжительности работы и периодов отдыха, но при постоянном соотношении работа/отдых 2:3.
В исследовании литейщиков сравнение 20-минутной работы, за которой всегда следует 10-минутный перерыв, с 10-минутной работой и 5-минутным перерывом показало превосходство второго подхода (Scholz, 1963). , так как во втором случае средняя частота сердечных сокращений за 8 часов была ниже.
Профилактика утомления также была продемонстрирована с помощью измерения частоты сердечных сокращений в экспериментах с обучением сенсомоторным действиям (Rutenfranz et al., 1971). Более того, прогресс в обучении был явно выше в экспериментах с регулярными периодами отдыха по сравнению с экспериментами без периодов отдыха, как показано на рисунке 8.
Рисунок 8. Влияние периодов отдыха на обучение простым сенсумоторным действиям.
Повышение производительности
В целом периоды отдыха рассматриваются просто как непроизводительные перерывы в рабочем времени. Однако Граф (1922; 1927) показал, что периоды отдыха могут быть, так сказать, «полезными». Из спорта мы знаем, что спортсмены, бегущие на 100 метров, начинают с высокой скорости, тогда как бегуны на 5,000 метров начинают с «придушенной» скорости. Аналогичные данные об умственной работе были опубликованы Графом (рис. 9). Трем экспериментальным группам было предложено выполнить расчеты. Зарплата зависела от производительности. Не зная об этом, группа А (имеющая первый период отдыха через 3 часа) стартовала с меньшей скоростью по сравнению с группой Б (ожидающая первый период отдыха через 45 минут работы). Самая высокая начальная скорость и последующая работоспособность отмечены в группе С (с периодами отдыха через каждые 15 минут работы).
Рисунок 9. Влияние коротких периодов отдыха на умственную работоспособность.
Поддержание адекватного уровня бдительности
В некоторых монотонных задачах мониторинга или несения вахты, а также в очень упрощенных задачах с коротким временем цикла трудно сохранять бдительность в течение более длительных периодов времени. Снижение бдительности можно преодолеть с помощью периодов отдыха (или мер по структурированию работы).
Прием пищи
Восстановительное значение обеденных перерывов часто бывает ограниченным, особенно когда работнику приходится далеко ходить в столовую, выстраиваться в очередь за едой, быстро есть и спешить обратно на рабочее место.
Компенсаторная физическая нагрузка
Если работникам, например операторам визуальных дисплеев, приходится работать в стесненных позах, им рекомендуется выполнять некоторые компенсирующие физические упражнения в периоды отдыха. Конечно, лучшим решением было бы улучшить дизайн рабочего места в соответствии с принципами эргономики. Физические упражнения на рабочем месте более популярны в азиатских странах, чем во многих других местах.
Связь
Не следует пренебрегать социальным аспектом периодов отдыха, относящимся к частному общению между работниками. Существует противоречие между физиологически обоснованной рекомендацией очень коротких перерывов в связи с тяжелым физическим трудом и желанием рабочих собираться вместе в местах отдыха и беседовать с коллегами. Поэтому приходится искать компромисс.
Хеттингер (1993) опубликовал следующие правила оптимального планирования периодов отдыха:
Периоды отдыха для приема пищи должны длиться не менее 15 минут.
Дополнительную информацию о периодах отдыха после мышечной работы см. у Laurig (1981); а о периодах отдыха после умственной работы см. Luczak (1982).
Уменьшение проблем со сном
Волшебных формул, помогающих сменным работникам быстро заснуть или хорошо выспаться, не существует. То, что работает для одного человека, может не работать для другого.
Некоторые полезные предложения, в основном для дневного сна после ночных смен, включают:
Работники должны избегать употребления алкоголя, чтобы помочь заснуть, и должны давать себе время, чтобы расслабиться после работы (Community Health Network, 1984; Monk, 1988; Wedderburn, 1991).
В случаях, когда на карту поставлена безопасность, некоторые авторы рекомендуют «поддерживающий сон» в ночную смену в качестве моста через ночную точку суточной активности (Andlauer et al., 1982). Многие японские 24-часовые предприятия разрешают спать в ночные смены (Kogi 1981).
Диета
Хотя нет никаких доказательств того, что диета помогает справиться с работой в ночное время (Rosa et al., 1990), были сделаны следующие разумные рекомендации:
Меры по охране труда
Некоторые авторы рекомендуют обследование перед приемом на работу и медицинское наблюдение за посменными работниками (например, Rutenfranz et al., 1985; Scott and LaDou, 1990). Работникам следует рекомендовать воздержаться от работы в ночное время, если они:
Кроме того, Scott и LaDou (1990) также упоминают некоторые «относительные противопоказания», наиболее уместно используемые для консультирования потенциальных сотрудников, такие как чрезмерная «утренняя сонливость», ригидность сна. Возможно, они пожелают принять во внимание свой возраст и степень своих семейных обязанностей.
Hermann (1982) предложил следующие интервалы для регулярных медицинских осмотров: повторный медицинский осмотр должен проводиться не позднее, чем через 12 месяцев после начала работы в ночное время, и регулярные медицинские осмотры должны проводиться по крайней мере каждые 2 года для лиц моложе 25 лет, каждые 5 лет для тех, кто работает в ночное время. от 25 до 50 лет, каждые 2–3 года для лиц в возрасте от 50 до 60 лет и каждые 1–2 года для лиц старше 60 лет.
Индивидуальные поведенческие техники
Существует лишь несколько исследований, анализирующих способность сменных рабочих справляться со стрессом (Олссон и др., 1987; Олссон и Кандолин, 1990; Кандолин, 1993; Спелтен и др., 1993). Активная копинг-стратегия, например обсуждение проблем с другими, снижает стресс лучше, чем пассивные стратегии, такие как употребление алкоголя (Кандолин, 1993). Тем не менее, необходимы лонгитюдные исследования для изучения взаимосвязи между стилем совладания или поведенческими методами и стрессом.
Денежные платежи
Хотя существует множество компенсационных планов, в соответствии с которыми работник получает больше за сменную работу (сменная премия), денежные выплаты не являются подходящей компенсацией возможных негативных последствий для здоровья и нарушения социальной жизни.
Конечно, лучший способ решить проблемы — устранить или уменьшить причины. Однако, поскольку полная ликвидация сменной работы невозможна, стоит рассмотреть следующую альтернативную стратегию: сокращение необычного для человека рабочего времени; сокращение ночных смен; сократить ненужную часть ночной работы (иногда деятельность может быть перенесена на утреннюю или вечернюю смену путем реорганизации работы); внедрять смешанные сменные системы, например, не менее одного месяца в году без сменной работы; введение дополнительных сменных бригад, например, путем перехода с 3-сменной системы на 4-сменную или с 4-сменной на 5-сменную систему, или путем сокращения сверхурочной работы. Другой возможностью является сокращение рабочего времени сменных рабочих с более коротким рабочим днем в неделю для сменных рабочих, чем для дневных, с оплачиваемыми перерывами и более длительными периодами отпуска. Другими возможными средствами правовой защиты являются дополнительные выходные и поэтапный или досрочный выход на пенсию.
Все эти предложения уже реализованы в некоторых компаниях в промышленности или сфере услуг (например, Кнаут и др., 1990).
Другие меры
Многие другие меры, такие как физические упражнения (Härmä et al., 1988a, b), фармакологические средства (Rosa et al., 1990), семейное консультирование (Rosa et al., 1990), улучшение условий труда (Knaut et al., 1989) , улучшение связи между сменными рабочими и профсоюзами или сменными рабочими и их конгрессменом (Монк, 1988; Кнаут и др., 1989) или «Программа повышения осведомленности о сменной работе» внутри компании (Монк, 1988) были предложены для уменьшения проблем сменных рабочих. Поскольку не существует одного наилучшего способа уменьшить проблемы сменных рабочих, следует испробовать множество творческих решений (Colquhoun et al., 1996).
Связь между использованием здания либо в качестве рабочего места, либо в качестве жилья и появлением в определенных случаях дискомфорта и симптомов, которые могут быть самим определением болезни, является фактом, который уже не может быть оспорен. Основной причиной является загрязнение различного рода внутри здания, и это загрязнение обычно называют «плохим качеством воздуха в помещении». Негативное воздействие плохого качества воздуха в закрытых помещениях затрагивает значительное число людей, поскольку было показано, что городские жители проводят от 58 до 78% своего времени в закрытых помещениях, которые в большей или меньшей степени загрязнены. Эти проблемы усугубились со строительством зданий, которые спроектированы так, чтобы быть более герметичными и которые рециркулируют воздух с меньшей долей нового воздуха снаружи, чтобы быть более энергоэффективными. Тот факт, что здания без естественной вентиляции представляют собой риск воздействия загрязняющих веществ, в настоящее время является общепризнанным.
Термин воздух в помещении обычно применяется для непромышленных помещений: офисных зданий, общественных зданий (школ, больниц, театров, ресторанов и т. д.) и частных жилых домов. Концентрации загрязняющих веществ в воздухе помещений этих сооружений обычно того же порядка, что и в наружном воздухе, и значительно ниже, чем в воздухе производственных помещений, где для оценки воздуха применяются относительно известные стандарты. качество. Несмотря на это, многие обитатели зданий жалуются на качество воздуха, которым они дышат, и поэтому необходимо изучить ситуацию. Качество воздуха внутри помещений стало упоминаться как проблема в конце 1960-х годов, хотя первые исследования появились только спустя десять лет.
Хотя, казалось бы, логично думать, что хорошее качество воздуха основано на наличии в нем необходимых компонентов в подходящих пропорциях, на самом деле о его качестве лучше всего судит потребитель по дыханию. Это связано с тем, что вдыхаемый воздух прекрасно воспринимается органами чувств, поскольку люди чувствительны к обонятельному и раздражающему действию примерно полумиллиона химических соединений. Следовательно, если обитатели здания в целом довольны воздухом, говорят, что он хорошего качества; если они неудовлетворены, это плохое качество. Значит ли это, что по его составу можно предсказать, как будет восприниматься воздух? Да, но только частично. Этот метод хорошо работает в промышленных условиях, где известны конкретные химические соединения, связанные с производством, и измеряются их концентрации в воздухе и сравниваются с пороговыми значениями. Но в непромышленных зданиях, где в воздухе могут быть тысячи химических веществ, но в таких малых концентрациях, что они, может быть, в тысячи раз меньше норм, установленных для промышленных сред, ситуация иная. В большинстве этих случаев информация о химическом составе воздуха в помещении не позволяет нам предсказать, как воздух будет восприниматься, поскольку комбинированное воздействие тысяч этих загрязняющих веществ вместе с температурой и влажностью может производить воздух, который воспринимается как раздражающий. , грязный или несвежий, то есть некачественный. Ситуация сравнима с тем, что происходит с подробным составом продукта и его вкусом: химический анализ не может предсказать, будет ли еда вкусной или плохой. По этой причине при планировании вентиляционной системы и ее регулярном обслуживании исчерпывающий химический анализ воздуха в помещении требуется редко.
Другая точка зрения заключается в том, что единственными источниками загрязнения воздуха внутри помещений считаются люди. Это, безусловно, было бы верно, если бы мы имели дело со строительными материалами, мебелью и системами вентиляции в том виде, в каком они использовались 50 лет назад, когда преобладали кирпич, дерево и сталь. Но с современными материалами ситуация изменилась. Все материалы загрязняют, некоторые немного, другие сильно, и все вместе они способствуют ухудшению качества воздуха в помещении.
Изменения в состоянии здоровья человека из-за плохого качества воздуха в помещении могут проявляться широким спектром острых и хронических симптомов, а также в виде ряда специфических заболеваний. Это показано на рис. 1. Хотя плохое качество воздуха в помещении приводит к полностью развившемуся заболеванию лишь в нескольких случаях, оно может вызвать недомогание, стресс, прогулы и потерю производительности (с сопутствующим увеличением производственных затрат); а утверждения о проблемах, связанных со зданием, могут быстро перерасти в конфликт между жильцами, их работодателями и владельцами зданий.
Рисунок 1. Симптомы и заболевания, связанные с качеством воздуха в помещении.
Обычно трудно точно установить, в какой степени плохое качество воздуха в помещении может нанести вред здоровью, поскольку недостаточно информации о взаимосвязи между воздействием и эффектом при концентрациях, в которых обычно обнаруживаются загрязняющие вещества. Следовательно, необходимо взять информацию, полученную при высоких дозах, как при облучении в промышленных условиях, и экстраполировать ее на гораздо более низкие дозы с соответствующей погрешностью. Кроме того, для многих загрязняющих веществ, присутствующих в воздухе, хорошо известны последствия однократного воздействия, в то время как имеются значительные пробелы в данных, касающихся как длительного воздействия низких концентраций, так и смесей различных загрязняющих веществ. Понятия уровня отсутствия воздействия (NOEL), вредного воздействия и переносимого действия, уже запутанные даже в сфере промышленной токсикологии, здесь еще труднее определить. Есть несколько убедительных исследований по этому вопросу, будь то общественные здания и офисы или частные дома.
Существует ряд стандартов качества наружного воздуха, на которые полагаются для защиты населения в целом. Они были получены путем измерения неблагоприятного воздействия на здоровье в результате воздействия загрязняющих веществ в окружающей среде. Таким образом, эти стандарты полезны в качестве общих рекомендаций по приемлемому качеству воздуха в помещениях, как и стандарты, предложенные Всемирной организацией здравоохранения. Технические критерии, такие как пороговое предельное значение Американской конференции государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH) в Соединенных Штатах и предельные значения, законодательно установленные для промышленных сред в разных странах, были установлены для работающего, взрослого населения и для конкретных продолжительностей воздействия. , и поэтому не могут быть применены непосредственно к населению в целом. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) в США разработало ряд стандартов и рекомендаций, которые широко используются при оценке качества воздуха в помещениях.
Другим аспектом, который следует рассматривать как часть качества воздуха в помещении, является его запах, потому что запах часто является параметром, который в конечном итоге становится определяющим фактором. Сочетание определенного запаха с легким раздражающим действием соединения в воздухе помещения может привести к определению его качества как «свежего» и «чистого» или как «несвежего» и «загрязненного». Поэтому запах очень важен при определении качества воздуха в помещении. В то время как запахи объективно зависят от присутствия соединений в количествах, превышающих их обонятельные пороги, они очень часто оцениваются со строго субъективной точки зрения. Следует также иметь в виду, что восприятие запаха может быть результатом запахов многих различных соединений и что температура и влажность также могут влиять на его характеристики. С точки зрения восприятия есть четыре характеристики, которые позволяют нам определять и измерять запахи: интенсивность, качество, переносимость и порог. Однако при рассмотрении воздуха в помещении очень трудно «измерить» запахи с химической точки зрения. По этой причине наблюдается тенденция к устранению «плохих» запахов и использованию вместо них тех, которые считаются хорошими, чтобы придать воздуху приятное качество. Попытка замаскировать неприятные запахи хорошими обычно заканчивается неудачей, потому что запахи самого разного качества могут распознаваться по отдельности и приводить к непредсказуемым результатам.
Феномен, известный как синдром больного здания возникает, когда более 20% жителей здания жалуются на качество воздуха или имеют определенные симптомы. Об этом свидетельствует множество физических и экологических проблем, связанных с непромышленными помещениями. Наиболее распространенными признаками, наблюдаемыми в случаях синдрома больного здания, являются следующие: пострадавшие жалуются на неспецифические симптомы, похожие на обычную простуду или респираторные заболевания; здания эффективны с точки зрения энергосбережения, имеют современный дизайн и конструкцию или были недавно реконструированы с использованием новых материалов; и жильцы не могут контролировать температуру, влажность и освещенность рабочего места. Расчетное процентное распределение наиболее распространенных причин синдрома больного здания: неадекватная вентиляция из-за отсутствия технического обслуживания; плохое распределение и недостаточное поступление свежего воздуха (от 50 до 52%); загрязнение внутри помещений, в том числе от оргтехники, табачного дыма и чистящих средств (от 17 до 19%); загрязнение снаружи здания из-за неправильного размещения воздухозаборных и вытяжных вентиляционных отверстий (11%); микробиологическое загрязнение от стоячей воды в каналах системы вентиляции, увлажнителей и холодильных башен (5%); формальдегид и другие органические соединения, выделяемые строительными и отделочными материалами (от 3 до 4%). Таким образом, в большинстве случаев вентиляция считается важным сопутствующим фактором.
Другой вопрос иного характера — это вопрос о строительных болезнях, которые менее часты, но часто более серьезны и сопровождаются весьма определенными клиническими признаками и отчетливыми лабораторными данными. Примерами заболеваний, связанных со строительством, являются гиперчувствительный пневмонит, лихорадка увлажнителя, легионеллез и лихорадка Понтиак. Достаточно распространено среди исследователей мнение, что эти состояния следует рассматривать отдельно от синдрома больного здания.
Были проведены исследования для выяснения как причин проблем с качеством воздуха, так и их возможных решений. В последние годы знания о загрязняющих веществах, присутствующих в воздухе помещений, и о факторах, способствующих ухудшению качества воздуха внутри помещений, значительно расширились, хотя предстоит еще многое сделать. Исследования, проведенные за последние 20 лет, показали, что количество загрязняющих веществ во многих помещениях выше, чем предполагалось, и, кроме того, были идентифицированы загрязняющие вещества, отличные от тех, которые существуют в наружном воздухе. Это противоречит предположению о том, что окружающая среда внутри помещений без производственной деятельности относительно свободна от загрязнителей и что в худших случаях они могут отражать состав наружного воздуха. Такие загрязняющие вещества, как радон и формальдегид, обнаруживаются почти исключительно во внутренней среде.
Качество воздуха внутри помещений, в том числе в жилых помещениях, стало вопросом гигиены окружающей среды точно так же, как это произошло с контролем качества наружного воздуха и воздействием на рабочем месте. Хотя, как уже упоминалось, городской человек проводит в помещении от 58 до 78% своего времени, следует помнить, что наиболее восприимчивые люди, а именно пожилые люди, маленькие дети и больные, проводят большую часть своего времени. в помещении. Эта тема стала особенно актуальной примерно с 1973 года, когда из-за энергетического кризиса усилия, направленные на энергосбережение, были сосредоточены на максимально возможном сокращении поступления наружного воздуха во внутренние помещения с целью минимизации затрат на отопление и охлаждение. здания. Хотя не все проблемы, связанные с качеством воздуха в помещениях, являются результатом действий, направленных на энергосбережение, фактом является то, что по мере распространения этой политики количество жалоб на качество воздуха в помещениях стало увеличиваться, и возникли все проблемы.
Еще одним пунктом, требующим внимания, является наличие в воздухе помещений микроорганизмов, которые могут вызывать проблемы как инфекционного, так и аллергического характера. Не следует забывать, что микроорганизмы являются нормальным и важным компонентом экосистем. Например, сапрофитные бактерии и грибы, получающие питание за счет мертвого органического материала в окружающей среде, в норме встречаются в почве и атмосфере, и их присутствие можно обнаружить и в помещении. В последние годы большое внимание уделяется проблемам биологического загрязнения внутренней среды помещений.
Вспышка болезни легионеров в 1976 г. является наиболее обсуждаемым случаем заболевания, вызванного микроорганизмом в помещении. Другие инфекционные агенты, такие как вирусы, которые могут вызывать острые респираторные заболевания, обнаруживаются в помещении, особенно при высокой плотности населения и сильной рециркуляции воздуха. На самом деле неизвестно, в какой степени микроорганизмы или их компоненты причастны к возникновению заболеваний, связанных со зданием. Протоколы для демонстрации и анализа многих типов микробных агентов разработаны лишь в ограниченной степени, а в тех случаях, когда они доступны, интерпретация результатов иногда противоречива.
Аспекты системы вентиляции
Качество воздуха внутри здания зависит от ряда переменных, которые включают качество наружного воздуха, конструкцию системы вентиляции и кондиционирования воздуха, условия, в которых эта система работает и обслуживается, разделение здания на отсеки. и наличие внутренних источников загрязняющих веществ и их величина. (См. рис. 2). Подводя итог, можно отметить, что наиболее распространенные дефекты являются результатом недостаточной вентиляции, загрязнения, возникающего внутри помещения, и загрязнения, поступающего извне.
Рисунок 2. Схема здания с указанием источников внутренних и внешних загрязнителей.
Что касается первой из этих проблем, причины недостаточной вентиляции могут включать: недостаточную подачу свежего воздуха из-за высокого уровня рециркуляции воздуха или малого объема притока; неправильное размещение и ориентация в здании точек забора наружного воздуха; плохое распределение и, как следствие, неполное перемешивание с воздухом помещения, что может привести к расслоению, непроветриваемым зонам, непредвиденным перепадам давления, вызывающим нежелательные потоки воздуха и постоянные изменения теплогигрометрических характеристик, заметные при перемещении по зданию, и неправильная фильтрация воздуха. воздуха из-за отсутствия технического обслуживания или неадекватной конструкции системы фильтрации - недостаток, который особенно серьезен, когда наружный воздух плохого качества или где имеется высокий уровень рециркуляции.
Происхождение загрязнителей
Загрязнение внутри помещений имеет разное происхождение: сами жильцы; некачественные материалы или материалы с техническими дефектами, использованные при строительстве здания; выполняемая внутри работа; чрезмерное или неправильное использование обычных продуктов (пестицидов, дезинфицирующих средств, средств для чистки и полировки); дымовые газы (от копчения, кухонь, столовых и лабораторий); и перекрестное загрязнение из других плохо проветриваемых зон, которое затем распространяется на соседние районы и влияет на них. Следует иметь в виду, что вещества, выбрасываемые в воздух внутри помещений, имеют гораздо меньшую возможность разбавления, чем вещества, выбрасываемые в наружный воздух, учитывая разницу в объемах доступного воздуха. Что касается биологического загрязнения, то его происхождение чаще всего связано с наличием стоячей воды, пропитанных водой материалов, выхлопов и т. д., а также с некачественным обслуживанием увлажнителей и холодильных башен.
Наконец, следует также учитывать загрязнение, поступающее извне. Что касается деятельности человека, то можно назвать три основных источника: сжигание в стационарных источниках (электростанциях); горение в движущихся источниках (транспортных средствах); и промышленных процессов. Пять основных загрязняющих веществ, выбрасываемых этими источниками, включают окись углерода, оксиды серы, оксиды азота, летучие органические соединения (включая углеводороды), полициклические ароматические углеводороды и частицы. Внутреннее сгорание в транспортных средствах является основным источником окиси углерода и углеводородов, а также важным источником оксидов азота. Сжигание в стационарных источниках является основным источником образования оксидов серы. Промышленные процессы и стационарные источники горения генерируют более половины частиц, выбрасываемых в воздух в результате деятельности человека, а промышленные процессы могут быть источником летучих органических соединений. Существуют также загрязняющие вещества природного происхождения, переносимые по воздуху, такие как частицы вулканической пыли, почвы и морской соли, а также споры и микроорганизмы. Состав атмосферного воздуха варьируется от места к месту в зависимости как от наличия и характера источников загрязнения поблизости, так и от направления преобладающих ветров. При отсутствии источников, образующих загрязняющие вещества, концентрации некоторых загрязняющих веществ, которые обычно обнаруживаются в «чистом» наружном воздухе, составляют: двуокись углерода — 320 частей на миллион; озон, 0.02 ч/млн: окись углерода, 0.12 ч/млн; оксид азота 0.003 ч/млн; и диоксид азота, 0.001 частей на миллион. Однако городской воздух всегда содержит гораздо более высокие концентрации этих загрязняющих веществ.
Помимо наличия загрязняющих веществ, поступающих извне, иногда бывает так, что загрязненный воздух из самого здания выбрасывается наружу, а затем снова возвращается внутрь через воздухозаборники системы кондиционирования. Другой возможный путь проникновения загрязняющих веществ извне – это инфильтрация через фундамент здания (например, радон, пары топлива, канализационные выбросы, удобрения, инсектициды и дезинфицирующие средства). Показано, что при увеличении концентрации загрязняющего вещества в наружном воздухе его концентрация в воздухе внутри здания также увеличивается, хотя и медленнее (соответствующая зависимость получается при уменьшении концентрации); поэтому говорят, что здания обладают защитным эффектом от внешних загрязнителей. Однако внутренняя среда, конечно, не является точным отражением условий снаружи.
Загрязняющие вещества, присутствующие в воздухе внутри помещений, растворяются в наружном воздухе, поступающем в здание, и сопровождают его при выходе. Когда концентрация загрязняющего вещества в наружном воздухе меньше, чем в воздухе внутри помещения, обмен воздуха внутри помещения и снаружи приводит к снижению концентрации загрязняющего вещества в воздухе внутри здания. Если загрязняющее вещество имеет внешнее, а не внутреннее происхождение, такой обмен приведет к повышению его концентрации в помещении, как упоминалось выше.
Модели баланса количеств загрязняющих веществ в воздухе помещений основаны на расчете их накопления в единицах массы в зависимости от времени по разнице между количеством, которое поступает в помещение, плюс то, что образуется в помещении, и тем, что уходит с воздухом, плюс то, что выбрасывается. устраняется другими способами. Если доступны соответствующие значения для каждого из факторов в уравнении, концентрацию в помещении можно оценить для широкого диапазона условий. Использование этого метода делает возможным сравнение различных вариантов решения проблемы загрязнения помещений.
Здания с низким коэффициентом обмена с наружным воздухом классифицируются как герметичные или энергоэффективные. Они энергоэффективны, потому что зимой поступает меньше холодного воздуха, что снижает затраты энергии на нагрев воздуха до температуры окружающей среды, что снижает затраты на отопление. В жаркую погоду на охлаждение воздуха также расходуется меньше энергии. Если здание не обладает этим свойством, оно проветривается через открытые двери и окна в процессе естественной вентиляции. Хотя они могут быть закрыты, перепады давления, возникающие как из-за ветра, так и из-за температурного градиента, существующего между внутренним и внешним пространством, вынуждают воздух проникать через щели и щели, оконные и дверные стыки, дымоходы и другие отверстия, вызывая к тому, что называется вентиляцией путем инфильтрации.
Вентиляция здания измеряется в обновлениях в час. Одно обновление в час означает, что каждый час снаружи поступает объем воздуха, равный объему здания; таким же образом каждый час наружу выбрасывается равный объем внутреннего воздуха. При отсутствии принудительной вентиляции (с помощью аппарата ИВЛ) эту величину трудно определить, хотя считается, что она колеблется в пределах от 0.2 до 2.0 обновлений в час. Если предположить, что другие параметры неизменны, концентрация загрязняющих веществ, образующихся в помещении, будет меньше в зданиях с высокими значениями обновления, хотя высокое значение обновления не является полной гарантией качества воздуха в помещении. За исключением районов с выраженным атмосферным загрязнением, более открытые здания будут иметь более низкую концентрацию загрязняющих веществ в воздухе помещений, чем здания, построенные более закрытым способом. Однако более открытые здания менее энергоэффективны. Конфликт между энергоэффективностью и качеством воздуха имеет большое значение.
Многие действия, предпринятые для снижения затрат на энергию, в большей или меньшей степени влияют на качество воздуха в помещениях. В дополнение к снижению скорости циркуляции воздуха внутри здания усилия по повышению изоляции и гидроизоляции здания включают установку материалов, которые могут быть источниками загрязнения внутри помещений. Другие действия, такие как дополнение старых и часто неэффективных систем центрального отопления вторичными источниками, которые нагревают или потребляют воздух в помещении, также могут повысить уровень загрязнения воздуха в помещении.
К загрязняющим веществам, присутствие которых в воздухе помещений чаще всего упоминается, помимо поступающих извне, относятся металлы, асбест и другие волокнистые материалы, формальдегид, озон, пестициды и вообще органические соединения, радон, домашняя пыль и биологические аэрозоли. Вместе с ними можно обнаружить большое разнообразие типов микроорганизмов, таких как грибы, бактерии, вирусы и простейшие. Из них относительно хорошо известны сапрофитные грибы и бактерии, вероятно, потому, что существует технология их измерения в воздухе. Этого нельзя сказать о таких возбудителях, как вирусы, риккетсии, хламидии, простейшие и многие патогенные грибы и бактерии, для демонстрации и подсчета которых пока нет методологии. Среди инфекционных агентов следует особо отметить: Legionella pneumophila, микобактерии авиум, вирусы, Coxiella burnetii и Histoplasma capsulatum; а среди аллергенов: Cladosporium, пеницилл и Цитофага.
Исследование качества воздуха в помещении
Опыт показывает, что традиционные методы, используемые в промышленной гигиене и отоплении, вентиляции и кондиционировании воздуха, в настоящее время не всегда дают удовлетворительные результаты для решения все более распространенных проблем качества воздуха в помещениях, хотя базовые знания об этих методах позволяют получить хорошие приближения для решение или сокращение проблем быстро и недорого. Для решения проблем качества воздуха в помещениях часто требуются, помимо одного или нескольких специалистов по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха и промышленной гигиене, специалисты по контролю качества воздуха в помещениях, аналитической химии, токсикологии, экологической медицине, микробиологии, а также эпидемиологии. и психология.
Когда проводится исследование качества воздуха в помещении, поставленные перед ним цели будут сильно влиять на его план и действия, направленные на отбор проб и оценку, поскольку в некоторых случаях потребуются процедуры, дающие быстрый ответ, в то время как в других будут определены общие значения. представляет интерес. Продолжительность программы будет определяться временем, необходимым для получения репрезентативных проб, а также сезоном и метеорологическими условиями. Если целью является проведение исследования воздействия воздействия, в дополнение к образцам длительного и кратковременного действия для оценки пиков потребуются личные образцы для установления прямого воздействия на отдельных лиц.
Для некоторых загрязняющих веществ доступны хорошо проверенные и широко используемые методы, но для большинства это не так. Методы измерения уровней многих загрязняющих веществ, обнаруживаемых внутри помещений, обычно основаны на применении в области промышленной гигиены, но, учитывая, что интересующие концентрации в воздухе помещений обычно намного ниже, чем в промышленных условиях, эти методы часто не подходят. Что касается методов измерения атмосферного загрязнения, то они работают с такими же пределами концентрации, но доступны для относительно небольшого количества загрязняющих веществ и создают трудности при использовании внутри помещений, такие как, например, при использовании пробоотборника большого объема для определения твердых частиц. , что, с одной стороны, было бы слишком шумным, а с другой могло бы изменить качество самого воздуха в помещении.
Определение загрязняющих веществ в воздухе помещений обычно проводят с использованием различных методик: с помощью мониторов непрерывного действия, активных пробоотборников непрерывного действия, пассивных пробоотборников непрерывного действия, прямого отбора проб и индивидуальных пробоотборников. В настоящее время существуют адекватные процедуры для измерения уровней формальдегида, оксидов углерода и азота, летучих органических соединений и радона, среди прочего. Биологические загрязнители измеряются с помощью методов осаждения на открытых культуральных чашках или, что чаще встречается в настоящее время, с использованием активных систем, которые заставляют воздух воздействовать на чашки, содержащие питательные вещества, которые впоследствии культивируются, при этом количество присутствующих микроорганизмов выражается в колониях. формовочных единиц на кубический метр.
Когда исследуется проблема качества воздуха в помещении, обычно заранее разрабатывается практическая стратегия, состоящая из поэтапного приближения. Это приближение начинается с первой фазы, начального исследования, которое может быть выполнено с использованием методов промышленной гигиены. Она должна быть построена таким образом, чтобы исследователю не нужно было быть специалистом в области качества воздуха внутри помещений для выполнения своей работы. Проводится общий осмотр здания и проверяется его установка, в частности, в отношении регулирования и надлежащего функционирования системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в соответствии со стандартами, установленными во время ее установки. В этом отношении важно учитывать, могут ли затронутые лица изменить условия своего окружения. Если в здании нет систем принудительной вентиляции, необходимо изучить степень эффективности существующей естественной вентиляции. Если после ревизии — и при необходимости корректировки — условия эксплуатации вентиляционных систем соответствуют нормам и, несмотря на это, жалобы продолжаются, необходимо провести техническое расследование общего характера для определения степени и характера проблемы. . Это первоначальное исследование должно также позволить сделать оценку того, можно ли рассматривать проблемы исключительно с функциональной точки зрения здания или же потребуется вмешательство специалистов в области гигиены, психологии или других дисциплин.
Если проблема не выявлена и не решена на этом первом этапе, могут последовать другие этапы, включающие более специализированные исследования, сосредоточенные на потенциальных проблемах, выявленных на первом этапе. Последующие исследования могут включать более подробный анализ системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в здании, более обширную оценку наличия материалов, предположительно выделяющих газы и частицы, подробный химический анализ окружающего воздуха в здании. и медицинские или эпидемиологические оценки для выявления признаков заболевания.
Что касается системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, необходимо проверить холодильное оборудование, чтобы убедиться, что в нем нет роста микробов или скопления воды в его поддонах, вентиляционные установки должны быть проверены, чтобы убедиться, что они Для правильного функционирования системы впуска и возврата воздуха должны быть осмотрены в различных точках, чтобы убедиться, что они водонепроницаемы, а внутренняя часть репрезентативного количества воздуховодов должна быть проверена, чтобы подтвердить отсутствие микроорганизмов. Последнее соображение особенно важно при использовании увлажнителей. Эти устройства требуют особо тщательного технического обслуживания, эксплуатации и проверки, чтобы предотвратить рост микроорганизмов, которые могут распространяться по всей системе кондиционирования воздуха.
Варианты, обычно рассматриваемые для улучшения качества воздуха внутри помещений в здании, включают устранение источника; его утепление или независимая вентиляция; отделение источника от тех, кто может быть затронут; генеральная уборка здания; усиленные проверки и усовершенствование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Для этого может потребоваться что угодно, от модификаций в определенных точках до нового дизайна. Процесс часто носит повторяющийся характер, так что исследование приходится начинать заново несколько раз, используя каждый раз более сложные методы. Более подробное описание методов контроля можно найти в других разделах этого руководства. Энциклопедия.
Наконец, следует подчеркнуть, что даже при самых полных исследованиях качества воздуха в помещении может оказаться невозможным установить четкую взаимосвязь между характеристиками и составом воздуха в помещении и здоровьем и комфортом жителей изучаемого здания. . Только накопление опыта, с одной стороны, и рациональное проектирование вентиляции, размещения и разделения зданий, с другой, являются возможными гарантиями с самого начала получения качества воздуха в помещении, достаточного для большинства людей, находящихся в здании.
Характерные химические загрязнители
Химические загрязнители воздуха в помещении могут встречаться в виде газов и паров (неорганических и органических) и твердых частиц. Их присутствие во внутренней среде является результатом проникновения в здание из внешней среды или их образования внутри здания. Относительная важность этих внутренних и внешних источников различается для разных загрязнителей и может меняться с течением времени.
Основными химическими загрязнителями, обычно присутствующими в воздухе помещений, являются следующие:
Таблица 1. Классификация органических загрязнителей помещений
Категории |
Описание |
Аббревиатура |
Диапазон кипения (ºC) |
Методы отбора проб, обычно используемые в полевых исследованиях |
1 |
Очень летучие (газообразные) органические соединения |
ВВОК |
0 по 50-100 |
Пакетная выборка; адсорбция на углях |
2 |
Летучие органические соединения |
ЛОС |
50-100 - 240-260 |
Адсорбция на Tenax, углеродной молекулярной саже или древесном угле |
3 |
Полулетучие органические соединения |
СВОК |
240-260 - 380-400 |
Адсорбция на пенополиуретане или ХАД-2 |
4 |
Органические соединения, связанные с твердыми частицами или твердыми органическими веществами |
|
|
|
Важной характеристикой загрязнителей воздуха внутри помещений является то, что их концентрации варьируются как в пространстве, так и во времени в большей степени, чем обычно на открытом воздухе. Это связано с большим разнообразием источников, прерывистой работой некоторых источников и наличием различных поглотителей.
Концентрации загрязняющих веществ, образующихся главным образом в результате сжигания, подвержены очень большим временным колебаниям и носят непостоянный характер. Эпизодические выбросы летучих органических соединений в результате деятельности человека, такой как рисование, также приводят к большим колебаниям выбросов во времени. Другие выбросы, такие как выделение формальдегида из изделий из древесины, могут варьироваться в зависимости от колебаний температуры и влажности в здании, но выбросы являются непрерывными. Выбросы органических химических веществ из других материалов могут в меньшей степени зависеть от условий температуры и влажности, но на их концентрацию в воздухе помещений большое влияние будут оказывать условия вентиляции.
Пространственные изменения в комнате, как правило, менее выражены, чем временные. Внутри здания могут быть большие различия в случае локализованных источников, например, копировальные аппараты в центральном офисе, газовые плиты на кухне ресторана и курение табака ограничено в специально отведенном месте.
Источники в здании
Повышенные уровни загрязняющих веществ, образующихся при сгорании, особенно двуокиси азота и угарного газа во внутренних помещениях, обычно являются результатом невентилируемых, неправильно вентилируемых или плохо обслуживаемых приборов для сжигания и курения табачных изделий. Невентилируемые керосиновые и газовые обогреватели выделяют значительное количество CO, CO2НЕТx, SO2, твердые частицы и формальдегид. Газовые плиты и духовки также выделяют эти продукты прямо в воздух в помещении. При нормальных условиях эксплуатации воздухонагреватели и водонагреватели, работающие на вентилируемом газе, не должны выделять продукты сгорания в воздух помещения. Однако утечка дымовых газов и обратная тяга могут произойти с неисправными приборами, когда в помещении разгерметизировано конкурирующими вытяжными системами и при определенных метеорологических условиях.
Экологический табачный дым
Загрязнение воздуха внутри помещений табачным дымом происходит из-за побочного и выдыхаемого основного потока дыма, обычно называемого табачным дымом в окружающей среде (ETS). В табачном дыме идентифицировано несколько тысяч различных компонентов, и общее количество отдельных компонентов варьируется в зависимости от типа сигареты и условий образования дыма. Основными химическими веществами, связанными с ETS, являются никотин, нитрозамины, ПАУ, CO, CO.2НЕТx, акролеин, формальдегид и цианистый водород.
Строительные материалы и мебель
Материалами, которые привлекли наибольшее внимание в качестве источников загрязнения воздуха внутри помещений, были древесные плиты, содержащие карбамидоформальдегидную (UF) смолу, и UF-изоляция полых стен (UFFI). Выбросы формальдегида из этих продуктов приводят к повышенному уровню формальдегида в зданиях, и это было связано со многими жалобами на плохое качество воздуха в помещениях в развитых странах, особенно в конце 1970-х и начале 1980-х годов. В таблице 2 приведены примеры материалов, выделяющих формальдегид в зданиях. Они показывают, что самые высокие уровни выбросов могут быть связаны с продуктами на основе древесины и UFFI, которые часто широко используются в зданиях. ДСП изготавливают из мелких (около 1 мм) древесных частиц, которые смешивают с УФ-смолами (от 6 до 8 мас.%) и прессуют в древесные плиты. Он широко используется для полов, стеновых панелей, стеллажей и компонентов шкафов и мебели. Слои твердой древесины связаны UF-смолой и обычно используются для декоративных стеновых панелей и компонентов мебели. Древесноволокнистая плита средней плотности (МДФ) содержит более мелкие частицы древесины, чем те, которые используются в древесно-стружечных плитах, и они также связаны UF-смолой. МДФ чаще всего используется для изготовления мебели. Основным источником формальдегида во всех этих продуктах является остаточный формальдегид, захваченный смолой в результате его присутствия в избытке, необходимом для реакции с мочевиной при производстве смолы. Таким образом, выброс является самым высоким, когда продукт является новым, и снижается со скоростью, зависящей от толщины продукта, исходной интенсивности выброса, наличия других источников формальдегида, местного климата и поведения пассажиров. Первоначальная скорость снижения выбросов может составлять 50 % в течение первых восьми-девяти месяцев, после чего наступает гораздо более медленная скорость снижения. Вторичная эмиссия может происходить из-за гидролиза UF-смолы, и, следовательно, скорость эмиссии увеличивается в периоды повышенной температуры и влажности. Значительные усилия производителей привели к разработке материалов с более низким уровнем выбросов за счет использования более низких соотношений (т.е. ближе к 1:1) мочевины и формальдегида для производства смолы и использования поглотителей формальдегида. Регулирование и потребительский спрос привели к широкому использованию этих продуктов в некоторых странах.
Таблица 2. Показатели эмиссии формальдегида из различных строительных материалов, мебели и потребительских товаров
Диапазон скоростей эмиссии формальдегида (мг/м2/день) |
|
Древесноволокнистые плиты средней плотности |
17,600-55,000 |
Обшивка фанерой твердых пород |
1,500-34,000 |
ДСП |
2,000-25,000 |
Утепление карбамидоформальдегидной пеной |
1,200-19,200 |
Хвойная фанера |
240-720 |
Бумажные изделия |
260-680 |
Изделия из стекловолокна |
400-470 |
Одежда |
35-570 |
Эластичный пол |
240 |
Ковровое покрытие |
0-65 |
Обивочная ткань |
0-7 |
Строительные материалы и мебель выделяют широкий спектр других летучих органических соединений, которые вызывали все большую озабоченность в 1980-х и 1990-х годах. Выбросы могут представлять собой сложную смесь отдельных соединений, хотя некоторые из них могут доминировать. Исследование 42 строительных материалов выявило 62 различных химических соединения. Эти ЛОС были в основном алифатическими и ароматическими углеводородами, их кислородсодержащими производными и терпенами. Соединениями с самыми высокими стационарными концентрациями выбросов в порядке убывания были толуол, m-ксилол, терпен, n-бутил ацетат, n-бутанол, n-гексан, p-ксилол, этоксиэтилацетат, n-гептан и o-ксилол. Сложность выбросов привела к тому, что выбросы и концентрации в воздухе часто указываются как общая концентрация или выброс летучих органических соединений (TVOC). В Таблице 3 приведены примеры уровней выбросов TVOC для ряда строительных материалов. Они показывают, что между продуктами существуют значительные различия в выбросах, а это означает, что при наличии соответствующих данных материалы можно было бы выбирать на этапе планирования, чтобы свести к минимуму выбросы ЛОС в недавно построенных зданиях.
Таблица 3. Общие концентрации летучих органических соединений (TVOC) и уровни выбросов, связанные с различными напольными и настенными покрытиями и покрытиями
Тип материала |
Концентрации (мг/м3) |
Скорость выбросов |
Обои |
||
Винил и бумага |
0.95 |
0.04 |
Виниловые и стеклянные волокна |
7.18 |
0.30 |
Печатная бумага |
0.74 |
0.03 |
Покрытие стен |
||
гессенский |
0.09 |
0.005 |
ПВХa |
2.43 |
0.10 |
Текстиль |
39.60 |
1.60 |
Текстиль |
1.98 |
0.08 |
Напольное покрытие |
||
Линолеум |
5.19 |
0.22 |
Синтетические волокна |
1.62 |
0.12 |
Резина |
28.40 |
1.40 |
Мягкий |
3.84 |
0.59 |
Гомогенный ПВХ |
54.80 |
2.30 |
Покрытия |
||
Акриловый латекс |
2.00 |
0.43 |
Лак, прозрачная эпоксидная смола |
5.45 |
1.30 |
Лак, полиуретан, |
28.90 |
4.70 |
Лак, отверждаемый кислотой |
3.50 |
0.83 |
a ПВХ, поливинилхлорид.
Было показано, что консерванты для древесины являются источником пентахлорфенола и линдана в воздухе и пыли внутри зданий. Они используются в основном для защиты древесины от воздействия окружающей среды, а также используются в биоцидах, применяемых для лечения сухой гнили и борьбы с насекомыми.
Потребительские товары и другие внутренние источники
Разнообразие и количество потребительских и бытовых товаров постоянно меняется, а их химические выбросы зависят от моделей использования. Продукты, которые могут способствовать повышению уровня летучих органических соединений внутри помещений, включают аэрозольные продукты, средства личной гигиены, растворители, клеи и краски. В таблице 4 показаны основные химические компоненты ряда потребительских товаров.
Таблица 4. Компоненты и выбросы от потребительских товаров и других источников летучих органических соединений (ЛОС)
Источник |
Соединение |
Скорость выбросов |
Чистящие средства и |
Хлороформ |
15 мкг/м2.h |
Торт мотылек |
п-дихлорбензол |
14,000 мкг/м2.h |
Одежда в химчистке |
Тетрахлорэтилен |
0.5-1 мг/м2.h |
Жидкий воск для пола |
TVOC (триметилпентен и |
96 г / м2.h |
Восковая паста для кожи |
TVOC (пинен и 2-метил- |
3.3 г / м2.h |
моющее средство |
ЛОС (лимонен, пинен и |
240 мг / м2.h |
Выбросы человека |
Ацетон |
50.7 мг / сут |
Бумага для копирования |
формальдегид |
0.4 мкг/форма |
Паровой увлажнитель |
диэтиламиноэтанол, |
- |
Мокрая копировальная машина |
2,2,4-триметилгептан |
- |
Бытовые растворители |
Толуол, этилбензол |
- |
Смывки краски |
Дихлорметан, метанол |
- |
Смывки краски |
дихлорметан, толуол, |
- |
Протектор ткани |
1,1,1-Трихлорэтан, про- |
- |
Латексная краска |
2-пропанол, бутанон, этил- |
- |
освежитель воздуха |
Нонан, декан, этил- |
- |
Вода для душа |
Хлороформ, трихлорэтилен |
- |
Другие ЛОС были связаны с другими источниками. Хлороформ попадает в воздух помещений главным образом в результате розлива или нагрева водопроводной воды. Жидкостные копировальные аппараты выделяют изодеканы в воздух. Инсектициды, используемые для борьбы с тараканами, термитами, блохами, мухами, муравьями и клещами, широко используются в виде спреев, устройств для запотевания, порошков, пропитанных полосок, приманок и ошейников для домашних животных. Соединения включают диазинон, парадихлорбензол, пентахлорфенол, хлордан, малатион, нафталин и альдрин.
Другие источники включают жильцов (двуокись углерода и запахи), офисное оборудование (летучие органические соединения и озон), рост плесени (летучие органические соединения, аммиак, двуокись углерода), загрязненную землю (метан, летучие органические соединения), электронные воздухоочистители и генераторы отрицательных ионов (озон).
Вклад из внешней среды
В таблице 5 показаны типичные соотношения внутри помещений и снаружи для основных типов загрязнителей, присутствующих в воздухе внутри помещений, и средние концентрации, измеренные в наружном воздухе городских районов Соединенного Королевства. Двуокись серы в воздухе помещений обычно имеет наружное происхождение и образуется как из естественных, так и из антропогенных источников. Сжигание ископаемого топлива, содержащего серу, и плавка сульфидных руд являются основными источниками диоксида серы в тропосфере. Фоновые уровни очень низкие (1 часть на миллиард), но в городских районах максимальные часовые концентрации могут составлять от 0.1 до 0.5 частей на миллион. Диоксид серы может попасть в здание с воздухом, используемым для вентиляции, и может просочиться через небольшие щели в конструкции здания. Это зависит от герметичности здания, метеорологических условий и внутренней температуры. Оказавшись внутри, поступающий воздух будет смешиваться и разбавляться комнатным воздухом. Диоксид серы, который вступает в контакт со строительными и отделочными материалами, адсорбируется, и это может значительно снизить концентрацию в помещении по сравнению с наружной средой, особенно при высоких уровнях диоксида серы на открытом воздухе.
Таблица 5. Основные типы химических загрязнителей воздуха внутри помещений и их концентрации в городах Соединенного Королевства
Вещество/группа |
Соотношение концентраций |
Типичное городское |
Сернистый газ |
~ 0.5 |
10-20 частей на миллиард |
Двуокись азота |
≤5-12 (внутренние источники) |
10-45 частей на миллиард |
Озон |
0.1-0.3 |
15-60 частей на миллиард |
Углекислый газ |
1-10 |
350 частей на миллион |
Монооксид углерода |
≤5-11 (внутренний источник) |
0.2-10 частей на миллион |
формальдегид |
≤10 |
0.003 мг / м3 |
Другие органические соединения |
1-50 |
|
Взвешенные частицы |
0.5-1 (исключая ETSa) |
50-150 мкг/м3 |
a ETS, табачный дым в окружающей среде.
Оксиды азота являются продуктом сгорания, и их основными источниками являются автомобильные выхлопы, электростанции, работающие на ископаемом топливе, и домашние обогреватели. Оксид азота (NO) относительно нетоксичен, но может окисляться до диоксида азота (NO2), особенно во время эпизодов фотохимического загрязнения. Фоновые концентрации диоксида азота составляют около 1 мкг/л, но могут достигать 0.5 мкг/л в городских районах. Наружная среда является основным источником диоксида азота в зданиях без невентилируемых топливных приборов. Как и в случае с двуокисью серы, адсорбция внутренними поверхностями снижает концентрацию в помещении по сравнению с наружной средой.
Озон образуется в тропосфере в результате фотохимических реакций в загрязненной атмосфере, и его образование зависит от интенсивности солнечного света и концентрации оксидов азота, реакционноспособных углеводородов и окиси углерода. В отдаленных районах фоновые концентрации озона составляют от 10 до 20 частей на миллиард и могут превышать 120 частей на миллиард в городских районах в летние месяцы. Концентрации внутри помещений значительно ниже из-за реакции с поверхностями внутри помещений и отсутствия сильных источников.
Выброс оксида углерода в результате антропогенной деятельности оценивается в 30% от того, что присутствует в атмосфере северного полушария. Фоновые уровни составляют примерно 0.19 частей на миллион, а в городских районах суточная динамика концентраций связана с использованием автотранспортных средств с пиковыми часовыми уровнями от 3 до 50–60 частей на миллион. Это относительно нереактивное вещество, поэтому оно не истощается в результате реакции или адсорбции на поверхностях внутри помещений. Таким образом, внутренние источники, такие как невентилируемые топливные приборы, увеличивают фоновый уровень, в противном случае из-за наружного воздуха.
Отношения органических соединений внутри помещения и снаружи зависят от конкретного соединения и могут меняться с течением времени. Для соединений с сильными внутренними источниками, таких как формальдегид, концентрации внутри помещений обычно преобладают. Концентрации формальдегида на открытом воздухе обычно ниже 0.005 мг/м.3 а концентрации внутри помещений в десять раз выше, чем на открытом воздухе. Другие соединения, такие как бензол, имеют сильные источники вне помещений, причем особое значение имеют автомобили с бензиновым двигателем. Внутренние источники бензола включают ETS, в результате чего средние концентрации в зданиях в Соединенном Королевстве в 1.3 раза выше, чем на открытом воздухе. Окружающая среда в помещении, по-видимому, не является значительным стоком для этого соединения, и поэтому оно не защищает от бензола, поступающего извне.
Типичные концентрации в зданиях
Концентрация угарного газа в помещении обычно колеблется от 1 до 5 частей на миллион. В таблице 6 приведены результаты 25 исследований. Концентрации выше в присутствии табачного дыма в окружающей среде, хотя концентрации превышают 15 частей на миллион в исключительных случаях.
Таблица 6. Сводка полевых измерений оксидов азота (NOx) и угарный газ (CO)
Сайт |
НЕТx значения (частей на миллиард) |
Средние значения CO |
Офисы |
||
курение |
42-51 |
1.0-2.8 |
Другие рабочие места |
||
курение |
NDa-82 |
1.4-4.2 |
грузоперевозки |
||
курение |
150-330 |
1.6-33 |
Рестораны и кафетерии |
||
курение |
5-120 |
1.2-9.9 |
Бары и таверны |
||
курение |
195 |
3-17 |
a НО = не обнаружено.
Концентрация диоксида азота в помещении обычно составляет от 29 до 46 частей на миллиард. При наличии определенных источников, таких как газовые плиты, концентрации могут быть значительно выше, и курение может иметь измеримый эффект (см. таблицу 6).
Многие летучие органические соединения присутствуют в помещении в концентрациях от 2 до 20 мг/м.3. База данных США, содержащая 52,000 71 записей о 3 химическом веществе в домах, общественных зданиях и офисах, представлена на Рисунке 50. Среды, где интенсивное курение и/или плохая вентиляция создают высокие концентрации ETS, могут создавать концентрации ЛОС от 200 до XNUMX мг/м.3. Строительные материалы вносят значительный вклад в концентрацию внутри помещений, и новые дома, вероятно, будут содержать большее количество соединений, превышающее 100 мг/м.3. Ремонт и покраска способствуют значительному повышению уровня летучих органических соединений. Концентрации таких соединений, как этилацетат, 1,1,1-трихлорэтан и лимонен, могут превышать 20 мг/мXNUMX.3 во время деятельности жильцов и во время их отсутствия концентрация ряда летучих органических соединений может снизиться примерно на 50%. Были описаны конкретные случаи повышенных концентраций загрязняющих веществ из-за материалов и мебели, которые вызывали жалобы жильцов. К ним относятся уайт-спирит из впрыскиваемых влагозащитных покрытий, нафталин из продуктов, содержащих каменноугольную смолу, этилгексанол из виниловых напольных покрытий и формальдегид из продуктов на основе древесины.
Рисунок 1. Ежедневные концентрации выбранных соединений внутри помещений.
Большое количество отдельных летучих органических соединений, встречающихся в зданиях, затрудняет детализацию концентраций не только отдельных соединений. Концепция TVOC использовалась как мера смеси присутствующих соединений. Широко используемого определения диапазона соединений, которые представляют ЛОС, не существует, но некоторые исследователи предложили ограничить концентрацию ниже 300 мг/мXNUMX.3 должны свести к минимуму жалобы жильцов на качество воздуха в помещении.
Пестициды, используемые в закрытых помещениях, имеют относительно низкую летучесть, а их концентрация составляет несколько микрограммов на кубический метр. Летучие соединения могут загрязнять пыль и все поверхности внутри помещений из-за их низкого давления паров и склонности к адсорбции материалами внутри помещений. На концентрации ПАУ в воздухе сильное влияние оказывает также их распределение между газовой и аэрозольной фазами. Курение жильцами может сильно повлиять на концентрацию воздуха в помещении. Концентрации ПАУ обычно колеблются от 0.1 до 99 нг/м.3.
Большая часть радиации, которой подвергается человек в течение жизни, исходит от естественных источников в космическом пространстве или от материалов, присутствующих в земной коре. Радиоактивные материалы могут воздействовать на организм извне или, при вдыхании или проглатывании с пищей, изнутри. Полученная доза может сильно варьироваться, потому что она зависит, с одной стороны, от количества радиоактивных минералов, присутствующих в районе мира, где живет человек, что связано с количеством радиоактивных нуклидов в воздухе и количеством обнаруженных как в пище, так и особенно в питьевой воде, а с другой стороны, на использовании некоторых строительных материалов и на использовании газа или угля в качестве топлива, а также на типе применяемого строительства и традиционных привычках людей в данной местности. .
Сегодня радон считается наиболее распространенным источником естественного излучения. Вместе со своими «дочками» или радионуклидами, образовавшимися при его распаде, радон составляет примерно три четверти эффективной эквивалентной дозы, которой человек подвергается воздействию естественных земных источников. Присутствие радона связано с ростом заболеваемости раком легких. вследствие депонирования радиоактивных веществ в бронхиальной области.
Радон — бесцветный газ без запаха и вкуса, в семь раз тяжелее воздуха. Наиболее часто встречаются два изотопа. Одним из них является радон-222, радионуклид, присутствующий в радиоактивном ряду при распаде урана-238; его основным источником в окружающей среде являются горные породы и почва, в которых встречается его предшественник, радий-226. Другой - радон-220 из радиоактивного ряда тория, который имеет более низкую заболеваемость, чем радон-222.
Уран широко распространен в земной коре. Средняя концентрация радия в почве составляет порядка 25 Бк/кг. Беккерель (Бк) является единицей международной системы и представляет собой единицу активности радионуклида, эквивалентную одному распаду в секунду. Средняя концентрация радона в атмосфере у поверхности земли составляет 3 Бк/м.3, с диапазоном от 0.1 (над океанами) до 10 Бк/м3. Уровень зависит от пористости почвы, местной концентрации радия-226 и атмосферного давления. Учитывая, что период полураспада радона-222 составляет 3.823 дня, большая часть дозы обусловлена не газом, а дочерними продуктами радона.
Радон содержится в существующих материалах и повсюду вытекает из земли. Благодаря своим характеристикам он легко рассеивается на открытом воздухе, но имеет тенденцию концентрироваться в закрытых помещениях, особенно в пещерах и зданиях, и особенно в нижних помещениях, где его удаление затруднено без надлежащей вентиляции. В регионах с умеренным климатом концентрации радона внутри помещений оцениваются примерно в восемь раз выше, чем концентрации снаружи.
Таким образом, воздействие радона на большую часть населения происходит в основном внутри зданий. Средние концентрации радона зависят, в основном, от геологических характеристик почвы, от строительных материалов, используемых для здания, и от степени вентиляции.
Основным источником радона во внутренних помещениях является радий, присутствующий в почве, на которой стоит здание, или в материалах, используемых при его строительстве. Другими значительными источниками, хотя их относительное влияние гораздо меньше, являются наружный воздух, вода и природный газ. На рис. 1 показан вклад каждого источника в общую сумму.
Рисунок 1. Источники радона в помещении.
Наиболее распространенные строительные материалы, такие как дерево, кирпич и шлакоблоки, выделяют относительно мало радона, в отличие от гранита и пемзы. Однако основные проблемы вызывает использование в производстве строительных материалов природного сырья, например алюмосиликатного сланца. Еще одним источником проблем является использование побочных продуктов переработки фосфатных минералов, использование побочных продуктов производства алюминия, использование окалины или шлака при обработке железной руды в доменных печах и использование золы от сжигания угля. Кроме того, в некоторых случаях в строительстве использовались отходы добычи урана.
Радон может попадать в воду и природный газ в недрах. Вода, используемая для снабжения здания, особенно из глубоких колодцев, может содержать значительное количество радона. Если эту воду использовать для приготовления пищи, кипячение может высвободить большую часть содержащегося в ней радона. Если пить холодную воду, организм легко выводит газы, так что питье такой воды обычно не представляет значительного риска. Сжигание природного газа в печах без дымохода, обогревателях и других бытовых приборах также может привести к увеличению содержания радона во внутренних помещениях, особенно в жилищах. Иногда проблема стоит острее в ванных комнатах, так как радон в воде и в природном газе, используемом для водонагревателя, скапливается при недостаточной вентиляции.
Учитывая, что всего несколько лет назад возможное воздействие радона на население в целом было неизвестно, имеющиеся данные о концентрациях в помещениях ограничены теми странами, которые в силу своих особенностей или особых обстоятельств более чувствительны к этой проблеме. . Что известно на самом деле, так это то, что можно обнаружить концентрации во внутренних помещениях, которые намного превышают концентрации, обнаруженные на открытом воздухе в том же регионе. В Хельсинки (Финляндия), например, были обнаружены концентрации радона в воздухе помещений, которые в пять тысяч раз превышают концентрации, обычно обнаруживаемые на открытом воздухе. Это может быть в значительной степени связано с энергосберегающими мерами, которые могут заметно увеличить концентрацию радона во внутренних помещениях, особенно если они хорошо изолированы. Здания, изученные до сих пор в разных странах и регионах, показывают, что концентрация радона в них представляет собой распределение, близкое к нормальному логарифмическому закону. Стоит отметить, что небольшое количество зданий в каждом регионе показывает концентрацию в десять раз выше медианы. Референтные значения содержания радона в помещениях и лечебные рекомендации различных организаций приведены в «Нормативах, рекомендациях, методических указаниях и стандартах» настоящей главы.
В заключение отметим, что основной способ предотвращения воздействия радона основан на недопущении строительства в районах, которые по своей природе выделяют в воздух большее количество радона. Там, где это невозможно, полы и стены должны быть надлежащим образом герметизированы, а строительные материалы не должны использоваться, если они содержат радиоактивные вещества. Внутренние помещения, особенно подвалы, должны иметь достаточную вентиляцию.
В 1985 году главный хирург Службы общественного здравоохранения США рассмотрел последствия курения для здоровья в отношении рака и хронических заболеваний легких на рабочем месте. Был сделан вывод, что для большинства рабочих в США курение сигарет является более серьезной причиной смерти и инвалидности, чем окружающая среда на рабочем месте. Однако борьба с курением и снижение воздействия вредных веществ на рабочем месте имеют важное значение, поскольку эти факторы часто действуют синергетически с курением в индукции и развитии респираторных заболеваний. Известно, что некоторые профессиональные воздействия вызывают хронический бронхит у рабочих. К ним относятся воздействие пыли угля, цемента и зерна, аэрозолей кремнезема, паров, образующихся во время сварки, и диоксида серы. Хронический бронхит у работников этих профессий часто усугубляется курением сигарет (US Surgeon General, 1985).
Эпидемиологические данные четко задокументировали, что курильщики урана и рабочие, работающие с асбестом, подвержены значительно более высокому риску развития рака дыхательных путей, чем некурящие лица этих профессий. Канцерогенный эффект урана и асбеста, а также курения сигарет является не только аддитивным, но и синергетическим в развитии плоскоклеточной карциномы легкого (US Surgeon General, 1985; Hoffmann and Wynder, 1976; Saccomanno, Huth and Auerbach, 1988; Hilt et al., 1985). Канцерогенные эффекты воздействия никеля, соединений мышьяка, хроматов, хлорметиловых эфиров и курения сигарет являются по крайней мере аддитивными (US Surgeon General 1985; Hoffmann and Wynder 1976; IARC 1987a, Pershagen et al. 1981). Можно было бы предположить, что курящие коксовщики имеют более высокий риск заболеть раком легких и почек, чем некурящие коксовщики; однако нам не хватает эпидемиологических данных, подтверждающих эту концепцию (IARC 1987c).
Целью данного обзора является оценка токсических последствий воздействия табачного дыма (ETS) на рабочем месте на мужчин и женщин. Безусловно, сокращение курения на рабочем месте пойдет на пользу активным курильщикам, так как уменьшит потребление ими сигарет в течение рабочего дня, тем самым повысив вероятность того, что они станут бывшими курильщиками; но прекращение курения также принесет пользу тем некурящим, у которых аллергия на табачный дым или у которых уже есть легочные или сердечные заболевания.
Физико-химическая природа табачного дыма в окружающей среде
Основной и побочный дым
ETS определяется как вещество в воздухе помещений, образующееся в результате табачного дыма. Хотя курение трубки и сигар вносит свой вклад в ETS, сигаретный дым, как правило, является основным источником. ETS представляет собой составной аэрозоль, который выбрасывается в основном из конуса горения табачного изделия между затяжками. Это излучение называется побочным дымом (SS). В незначительной степени ETS состоит также из компонентов основного потока дыма (MS), то есть тех, которые выдыхаются курильщиком. В таблице 7 приведены соотношения основных токсичных и канцерогенных агентов во вдыхаемом дыме, в основном дыме и в побочном дыме (Hoffmann and Hecht, 1990; Brunnemann and Hoffmann, 1991; Guerin et al., 1992; Luceri et al., 1993). . В разделе «Тип токсичности» компоненты дыма с пометкой «С» представляют собой канцерогены для животных, признанные Международным агентством по изучению рака (IARC). Среди них бензол, β-нафтиламин, 4-аминодифенил и полоний-210, которые также считаются канцерогенами для человека (IARC 1987a; IARC 1988). При курении сигарет с фильтром некоторые летучие и полулетучие компоненты избирательно удаляются из МС с помощью наконечников с фильтром (Hoffmann and Hecht, 1990). Однако эти соединения встречаются в гораздо большем количестве в неразбавленном СС, чем в МС. Кроме того, те компоненты дыма, которые благоприятствуют образованию при тлении в восстановительной атмосфере конуса горения, выделяются в СС в гораздо большей степени, чем в МС. Сюда входят группы канцерогенов, такие как летучие нитрозамины, специфичные для табака нитрозамины (TSNA) и ароматические амины.
Таблица 1. Некоторые токсичные и канцерогенные агенты в неразбавленном побочном дыме сигарет
Соединение |
Тип |
Сумма в |
Соотношение сторон- |
Паровая фаза |
|||
Монооксид углерода |
T |
26.80-61 мг |
2.5-14.9 |
Карбонилсульфид |
T |
2-3 мкг |
0.03-0.13 |
1,3-Бутадиен |
C |
200-250 мкг |
3.8-10.8 |
Бензол |
C |
240-490 мкг |
8-10 |
формальдегид |
C |
300-1,500 мкг |
10-50 |
акролеин |
T |
40-100 мкг |
8-22 |
3-винилпиридин |
T |
330-450 мкг |
24-34 |
Цианистый водород |
T |
14-110 мкг |
0.06-0.4 |
гидразин |
C |
90 нг |
3 |
Оксиды азота ( NOx) |
T |
500-2,000 мкг |
3.7-12.8 |
N-нитрозодиметиламин |
C |
200-1,040 нг |
12-440 |
N-нитрозодиэтиламин |
C |
NDb-1,000 нг |
|
N-нитрозопирролидин |
C |
7-700 нг |
4-120 |
Фаза твердых частиц |
|||
Деготь |
C |
14-30 мг |
1.1-15.7 |
Никотин |
T |
2.1-46 мг |
1.3-21 |
Фенол |
TP |
70-250 мкг |
1.3-3.0 |
Пирокатехин |
УПС |
58-290 мкг |
0.67-12.8 |
2-толуидин |
C |
2.0-3.9 мкг |
18-70 |
β-нафтиламин |
C |
19-70 нг |
8.0-39 |
4-аминобифенил |
C |
3.5-6.9 нг |
7.0-30 |
Бенз(а)антрацен |
C |
40-200 нг |
2-4 |
Бензо (а) пирен |
C |
40-70 нг |
2.5-20 |
хинолина |
C |
15-20 мкг |
8-11 |
NNNc |
C |
0.15-1.7 мкг |
0.5-5.0 |
NNKd |
C |
0.2-1.4 мкг |
1.0-22 |
N-нитрозодиэтаноламин |
C |
43 нг |
1.2 |
Кадмий |
C |
0.72 мкг |
7.2 |
Никель |
C |
0.2-2.5 мкг |
13-30 |
Цинк |
T |
6.0 нг |
6.7 |
Полоний-210 |
C |
0.5-1.6 пКи |
1.06-3.7 |
a С=канцерогенный; CoC = коканцерогенный; Т = токсичный; ТР = промотор опухоли.
b НО=не обнаружено.
c ННН=N- нитрозонорникотин.
d NNK=4-(метилнитрозамино)-1-(3-пиридил)-1-бутанон.
ETS в воздухе помещений
Хотя неразбавленный СС содержит большее количество токсичных и канцерогенных компонентов, чем МС, СС, вдыхаемый некурящими, сильно разбавляется воздухом, и его свойства изменяются из-за распада некоторых реактивных частиц. В таблице 8 приведены данные о токсичных и канцерогенных веществах в пробах воздуха внутри помещений с различной степенью загрязнения табачным дымом (Hoffmann and Hecht, 1990; Brunnemann and Hoffmann, 1991; Luceri et al., 1993). Разбавление ВВ воздухом оказывает существенное влияние на физические характеристики этого аэрозоля. В целом распределение различных агентов между паровой фазой и фазой твердых частиц изменяется в пользу первой. Частицы в ETS меньше (<0.2 мкм), чем в MS (~0.3 мкм), а уровни pH SS (pH 6.8–8.0) и ETS выше, чем pH MS (5.8–6.2; Бруннеманн и Хоффманн). 1974). Следовательно, от 90 до 95% никотина присутствует в паровой фазе ETS (Eudy et al., 1986). Точно так же другие основные компоненты, такие как минор Nicotiana алкалоиды, а также амины и аммиак присутствуют в основном в паровой фазе ETS (Hoffmann and Hecht, 1990; Guerin et al., 1992).
Таблица 2. Некоторые токсические и канцерогенные агенты в среде помещений, загрязненных табачным дымом
загрязнитель |
Адрес |
Концентрация/м3 |
Оксид азота |
Рабочие помещения |
50-440 мкг |
Двуокись азота |
Рабочие помещения |
68-410 мкг |
Цианистый водород |
Гостиные |
8-122 мкг |
1,3-Бутадиен |
брусья |
2.7-4.5 мкг |
Бензол |
Публичные места |
20-317 мкг |
формальдегид |
Гостиные |
2.3-5.0 мкг |
акролеин |
Публичные места |
30-120 мкг |
Ацетон |
Кофейни |
910-1,400 мкг |
Фенолы (летучие) |
Кофейни |
7.4-11.5 нг |
N-нитрозодиметиламин |
Бары, рестораны, офисы |
<10-240 нг |
N-нитрозодиэтиламин |
ресторан |
<10-30 нг |
Никотин |
Резиденции |
0.5-21 мкг |
2-толуидин |
Офисы |
3.0-12.8 нг |
b-нафтиламин |
Офисы |
0.27-0.34 нг |
4-аминобифенил |
Офисы |
0.1 нг |
Бенз(а)антрацен |
ресторан |
1.8-9.3 нг |
Бензо (а) пирен |
ресторан |
2.8-760 мкг |
NNNa |
брусья |
4.3-22.8 нг |
NNKc |
брусья |
9.6-23.8 нг |
a ННН=N- нитрозонорникотин.
b НО=не обнаружено.
c NNK=4-(метилнитрозамино)-1-(3-пиридил)-1-бутанон.
Биомаркеры поглощения ETS некурящими
Хотя значительное число некурящих работников подвергается воздействию ETS на рабочем месте, в ресторанах, у себя дома или в других закрытых помещениях, вряд ли возможно оценить фактическое поглощение ETS отдельными лицами. Воздействие ETS можно более точно определить путем измерения конкретных компонентов дыма или их метаболитов в физиологических жидкостях или в выдыхаемом воздухе. Хотя было исследовано несколько параметров, таких как СО в выдыхаемом воздухе, карбоксигемоглобин в крови, тиоцианат (метаболит цианистого водорода) в слюне или моче или гидроксипролин и N-нитрозопролин в моче, только три показателя действительно полезны для оценки поглощения. ETS некурящими. Они позволяют нам отличить пассивное воздействие дыма от воздействия активных курильщиков и от некурящих, которые абсолютно не подвергаются воздействию табачного дыма.
Наиболее широко используемым биомаркером воздействия ETS на некурящих является котинин, основной метаболит никотина. Он определяется с помощью газовой хроматографии или радиоиммуноанализом в крови или предпочтительно в моче и отражает абсорбцию никотина через легкие и ротовую полость. Нескольких миллилитров мочи пассивных курильщиков достаточно для определения котинина любым из двух методов. Обычно у пассивного курильщика уровень котинина составляет от 5 до 10 нг/мл мочи; тем не менее, более высокие значения иногда были измерены для некурящих, которые подвергались воздействию тяжелых ETS в течение более длительного периода. Доза-эффект была установлена между продолжительностью воздействия ETS и экскрецией котинина с мочой (таблица 3, Wald et al., 1984). В большинстве полевых исследований содержание котинина в моче пассивных курильщиков составляло от 0.1 до 0.3% от средних концентраций, обнаруживаемых в моче курильщиков; однако при длительном воздействии высоких концентраций ETS уровни котинина соответствовали 1% уровней, измеренных в моче активных курильщиков (US National Research Council 1986; IARC 1987b; US Environmental Protection Agency 1992).
Таблица 3. Содержание котинина в моче у некурящих в зависимости от количества зарегистрированных часов воздействия табачного дыма других людей в течение предыдущих семи дней
Продолжительность воздействия |
|||
Квинтиль |
Лимиты (часы) |
Номер регистрации |
Котинин в моче (среднее значение ± стандартное отклонение) |
1 |
0.0-1.5 |
43 |
2.8 3.0 ± |
2 |
1.5-4.5 |
47 |
3.4 2.7 ± |
3 |
4.5-8.6 |
43 |
5.3 4.3 ± |
4 |
8.6-20.0 |
43 |
14.7 19.5 ± |
5 |
20.0-80.0 |
45 |
29.6 73.7 ± |
Все |
0.0-80.0 |
221 |
11.2 35.6 ± |
a Тенденция с увеличением экспозиции была значимой (p<0.001).
Источник: на основе Wald et al. 1984.
Канцероген мочевого пузыря человека 4-аминодифенил, который переходит из табачного дыма в ETS, был обнаружен в качестве аддукта гемоглобина у пассивных курильщиков в концентрациях до 10% от среднего уровня аддукта, обнаруживаемого у курильщиков (Hammond et al. 1993). Было измерено до 1% от среднего уровня метаболита производного никотина канцерогена 4-(метилнитрозамино)-1-(3-пиридил)-1-бутанона (ННК), который встречается в моче курильщиков сигарет. в моче некурящих, подвергшихся воздействию высоких концентраций SS в испытательной лаборатории (Hecht et al., 1993). Хотя последний метод биомаркеров еще не применялся в полевых исследованиях, он обещает быть подходящим индикатором воздействия на некурящих канцерогенов легких, специфичных для табака.
Табачный дым в окружающей среде и здоровье человека
Заболевания, отличные от рака
Пренатальное воздействие РС и/или ЭТС и раннее постнатальное воздействие ЭТС повышают вероятность осложнений при вирусных респираторных инфекциях у детей первого года жизни.
В научной литературе имеется несколько десятков клинических отчетов из разных стран, в которых сообщается, что у детей курящих родителей, особенно у детей в возрасте до двух лет, наблюдается избыточное количество острых респираторных заболеваний (Агентство по охране окружающей среды США, 1992 г.; Главный хирург США, 1986 г.; Медина). и др., 1988; Ридель и др., 1989). Несколько исследований также описали рост инфекций среднего уха у детей, подвергшихся воздействию родительского сигаретного дыма. Повышенная распространенность выпота в среднем ухе, связанного с ETS, привела к увеличению числа госпитализаций маленьких детей для хирургического вмешательства (US Environmental Protection Agency, 1992; US Surgeon General, 1986).
В последние годы достаточные клинические данные позволили сделать вывод о том, что пассивное курение связано с усилением тяжести астмы у тех детей, которые уже болеют этим заболеванием, и что оно, скорее всего, приводит к новым случаям астмы у детей (US Environmental Protection Agency 1992). ).
В 1992 году Агентство по охране окружающей среды США (1992) провело критический обзор исследований респираторных симптомов и функций легких у взрослых некурящих, подвергшихся воздействию ETS, и пришло к выводу, что пассивное курение оказывает незначительное, но статистически значимое влияние на респираторное здоровье некурящих взрослых.
Поиск литературы о влиянии пассивного курения на респираторные или коронарные заболевания у рабочих выявил лишь несколько исследований. У мужчин и женщин, которые подвергались воздействию ETS на рабочем месте (в офисах, банках, учебных заведениях и т. д.) в течение десяти и более лет, отмечались нарушения функции легких (White and Froeb, 1980; Masi et al., 1988).
Рак легких
В 1985 году Международное агентство по изучению рака (IARC) рассмотрело связь пассивного воздействия табачного дыма с раком легких у некурящих. Хотя в некоторых исследованиях каждый некурящий с раком легкого, сообщивший о воздействии ETS, был лично опрошен и предоставил подробную информацию о воздействии (US National Research Council, 1986; US EPA, 1992; US Surgeon General, 1986; Kabat and Wynder, 1984). МАИР пришел к выводу:
Наблюдения за некурящими, которые были сделаны до сих пор, совместимы либо с повышенным риском от «пассивного» курения, либо с отсутствием риска. Однако знание природы побочного и основного дыма, материалов, поглощаемых при «пассивном» курении, и количественной взаимосвязи между дозой и эффектом, которые обычно наблюдаются при воздействии канцерогенов, приводит к заключению, что пассивное курение вызывает некоторые риск рака (IARC 1986).
Таким образом, существует очевидная дихотомия между экспериментальными данными, подтверждающими концепцию о том, что ETS вызывает определенный риск развития рака, и эпидемиологическими данными, которые не являются окончательными в отношении воздействия ETS и рака. Экспериментальные данные, в том числе исследования биомаркеров, еще больше укрепили представление о том, что ETS является канцерогенным, как обсуждалось ранее. Теперь мы обсудим, насколько эпидемиологические исследования, которые были завершены после цитируемого отчета IARC, способствовали прояснению проблемы рака легких ETS.
Согласно более ранним эпидемиологическим исследованиям и примерно 30 исследованиям, опубликованным после 1985 г., воздействие ETS на некурящих составляло фактор риска рака легких менее 2.0 по сравнению с риском для некурящих без значительного воздействия ETS (US Environmental Агентство по защите, 1992 г.; Кабат и Уиндер, 1984 г.; IARC, 1986 г.; Браунсон и др., 1992 г.; Браунсон и др., 1993 г.). Лишь немногие из этих эпидемиологических исследований соответствуют критериям причинно-следственной связи между экологическим или профессиональным фактором и раком легких. Критериями, отвечающими этим требованиям, являются:
Одна из основных неопределенностей в отношении эпидемиологических данных заключается в ограниченной надежности ответов, полученных путем опроса больных и/или их ближайших родственников в отношении курения больных. Похоже, что обычно существует соответствие между историями курения родителей и супругов, полученными по случаям и контрольной группе; тем не менее, существуют низкие показатели согласия по продолжительности и интенсивности курения (Браунсон и др., 1993; Маклафлин и др., 1987; Маклафлин и др., 1990). Некоторые исследователи ставят под сомнение достоверность информации, полученной от отдельных лиц об их статусе курения. Примером тому является крупномасштабное расследование, проведенное на юге Германии. Случайно выбранная популяция для исследования состояла из более чем 3,000 мужчин и женщин в возрасте от 25 до 64 лет. Этих же людей трижды в 1984—1985, 1987—1988 и 1989—1990 годах опрашивали на предмет их пристрастия к курению, при этом каждый раз у каждого пробанда собирали мочу и анализировали на котинин. Те добровольцы, у которых было обнаружено более 20 нг котинина на мл мочи, считались курильщиками. Среди 800 бывших курильщиков, заявивших, что они не курят, у 6.3%, 6.5% и 5.2% уровень котинина превышал 20 нг/мл в течение трех тестируемых периодов времени. Самопровозглашенные никогда не курившие, которые были идентифицированы как настоящие курильщики согласно анализу котинина, составляли 0.5%, 1.0% и 0.9% соответственно (Heller et al. 1993).
Ограниченная достоверность данных, полученных с помощью анкетирования, и относительно небольшое число некурящих больных раком легкого, не подвергавшихся воздействию канцерогенов на рабочем месте, указывают на необходимость проведения проспективного эпидемиологического исследования с оценкой биомаркеров (например, котинина, метаболиты многоядерных ароматических углеводородов и/или метаболиты NNK в моче), чтобы провести окончательную оценку вопроса о причинно-следственной связи между непроизвольным курением и раком легких. Хотя такие проспективные исследования биомаркеров представляют собой серьезную задачу, они необходимы для ответа на вопросы о воздействии, которые имеют серьезные последствия для общественного здравоохранения.
Табачный дым в окружающей среде и профессиональная среда
Хотя эпидемиологические исследования до сих пор не продемонстрировали причинно-следственной связи между воздействием ETS и раком легких, тем не менее крайне желательно защитить рабочих на рабочем месте от воздействия табачного дыма из окружающей среды. Эта концепция подтверждается наблюдением, что длительное воздействие ETS на некурящих на рабочем месте может привести к снижению функции легких. Кроме того, в профессиональной среде с воздействием канцерогенов непреднамеренное курение может увеличить риск развития рака. В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды классифицировало ETS как канцероген группы A (известный для человека); поэтому закон в Соединенных Штатах требует, чтобы сотрудники были защищены от воздействия ETS.
Для защиты некурящих от воздействия ETS можно принять несколько мер: запретить курение на рабочем месте или, по крайней мере, по возможности отделить курящих от некурящих, а также обеспечить наличие в комнатах для курящих отдельной вытяжной системы. Самый полезный и, безусловно, самый многообещающий подход — помочь сотрудникам, которые курят сигареты, в усилиях по прекращению курения.
На рабочем месте могут быть прекрасные возможности для реализации программ по прекращению курения; на самом деле, многочисленные исследования показали, что программы на рабочих местах более успешны, чем программы на базе клиник, потому что программы, спонсируемые работодателем, носят более интенсивный характер и предлагают экономические и/или другие стимулы (US Surgeon General, 1985). Указано также, что ликвидация профессиональных хронических заболеваний легких и рака часто не может происходить без усилий по превращению рабочих в бывших курильщиков. Кроме того, мероприятия на рабочем месте, включая программы по прекращению курения, могут привести к устойчивым изменениям в снижении некоторых сердечно-сосудистых факторов риска для сотрудников (Gomel et al., 1993).
Мы высоко ценим редакционную помощь Ильзе Хоффманн и подготовку этой рукописи Дженнифер Джонтинг. Эти исследования поддерживаются грантами USPHS CA-29580 и CA-32617 Национального института рака.
Принимая меры по сокращению употребления табака, правительства должны помнить, что, хотя люди сами решают, следует ли им бросить курить, правительство обязано принять все необходимые меры, чтобы побудить их бросить курить. Шаги, предпринятые законодателями и правительствами многих стран, были нерешительными, потому что, хотя сокращение употребления табака является бесспорным улучшением общественного здравоохранения — с сопутствующей экономией расходов на здравоохранение — это повлекло бы за собой ряд экономических потерь и нарушений в многих секторов, по крайней мере, временного характера. Давление, которое международные организации и агентства в области здравоохранения и окружающей среды могут оказывать в этом отношении, очень важно, потому что многие страны могут смягчить меры против употребления табака из-за экономических проблем, особенно если табак является важным источником дохода.
В этой статье кратко описаны меры регулирования, которые могут быть приняты для сокращения курения в стране.
Предупреждения на пачках сигарет
Одной из первых мер, принятых во многих странах, является требование о том, чтобы на пачках сигарет было заметно предупреждение о том, что курение серьезно вредит здоровью курильщика. Это предупреждение, цель которого состоит не столько в том, чтобы оказать непосредственное воздействие на курильщика, сколько в том, чтобы показать, что правительство обеспокоено этой проблемой, создает психологический климат, который будет способствовать принятию более поздних мер, которые в противном случае считались бы агрессивными. курящим населением.
Некоторые эксперты выступают за включение этих предупреждений в отношении сигар и трубочного табака. Но более общее мнение состоит в том, что в этих предупреждениях нет необходимости, потому что люди, употребляющие этот тип табака, обычно не вдыхают дым, и расширение этих предупреждений, скорее всего, приведет к игнорированию сообщений в целом. Поэтому распространено мнение, что предупреждения следует наносить только на сигаретные пачки. Ссылка на пассивное курение на данный момент не рассматривалась, но этот вариант не следует отбрасывать.
Ограничения на курение в общественных местах
Запрет курения в общественных местах является одним из наиболее эффективных инструментов регулирования. Эти запреты могут значительно сократить количество людей, подвергающихся воздействию вторичного табачного дыма, и, кроме того, сократить ежедневное потребление сигарет курильщиками. Распространенные жалобы владельцев общественных мест, таких как отели, рестораны, места отдыха, танцевальные залы, театры и т. д., основаны на том доводе, что эти меры приведут к потере клиентов. Однако если правительства внедрят эти меры повсеместно, негативные последствия потери клиентуры проявятся только на первом этапе, поскольку люди со временем адаптируются к новой ситуации.
Другая возможность — это проектирование специальных мест для курения. Отделение курильщиков от некурящих должно быть эффективным для получения желаемых преимуществ, создавая барьеры, препятствующие вдыханию табачного дыма некурящими. Таким образом, разделение должно быть физическим, и, если в системе кондиционирования воздуха используется рециркуляционный воздух, воздух из зон для курения не должен смешиваться с воздухом из зон для некурящих. Таким образом, создание мест для курения предполагает расходы на строительство и разделение, но может быть решением для тех, кто хочет обслуживать курящую публику.
Помимо мест, где курение явно запрещено из соображений безопасности из-за возможного взрыва или пожара, также должны быть места, такие как медицинские и спортивные учреждения, школы и детские сады, где курение запрещено даже при отсутствии мер безопасности. риски подобного рода.
Ограничения на курение на работе
Ограничение курения на рабочем месте также может быть рассмотрено в свете вышеизложенного. Правительства и владельцы бизнеса вместе с профсоюзами могут разрабатывать программы по сокращению употребления табака на работе. Кампании по сокращению курения на работе, как правило, увенчались успехом.
По возможности рекомендуется создавать зоны для некурящих, чтобы установить политику против употребления табака и поддержать людей, которые защищают право не быть пассивными курильщиками. В случае конфликта между курильщиком и некурящим правила всегда должны отдавать преимущество некурящему, а когда их нельзя разделить, следует оказывать давление на курильщика, чтобы тот воздерживался от курения на рабочем месте.
Помимо мест, где по соображениям здоровья или безопасности курение должно быть запрещено, нельзя игнорировать возможность синергизма между эффектами химического загрязнения на рабочем месте и табачного дыма и в других местах. Весомость таких соображений, без сомнения, приведет к широкому расширению ограничений на курение, особенно на промышленных предприятиях.
Большее экономическое давление на табак
Еще один инструмент регулирования, на который полагаются правительства для сдерживания употребления табака, — это взимание более высоких налогов, главным образом на сигареты. Эта политика призвана привести к снижению потребления табака, что оправдывает наличие обратной зависимости между ценой на табак и его потреблением и может быть измерено при сравнении ситуации в разных странах. Он считается эффективным, если население предупреждено об опасностях употребления табака и предупреждено о необходимости прекратить его употребление. Повышение цен на табак может стать мотивацией к отказу от курения. Эта политика, однако, имеет много противников, которые основывают свою критику на аргументах, кратко упомянутых ниже.
Во-первых, по мнению многих специалистов, за ростом цен на табак по фискальным причинам следует временное сокращение потребления табака с последующим постепенным возвратом к прежнему уровню потребления по мере привыкания курильщиков к новым условиям. цена. Другими словами, курильщики усваивают рост цен на табак примерно так же, как люди привыкают к другим налогам или росту стоимости жизни.
Во-вторых, наблюдается изменение привычек курильщиков. Когда цены растут, они, как правило, ищут более дешевые бренды более низкого качества, которые, вероятно, также представляют больший риск для их здоровья (потому что в них нет фильтров или они содержат больше смол и никотина). Этот сдвиг может зайти так далеко, что побудит курильщиков перенять практику изготовления сигарет в домашних условиях, что полностью устранит любую возможность контролировать проблему.
В-третьих, многие эксперты придерживаются мнения, что меры такого рода, как правило, укрепляют веру в то, что правительство принимает табак и его потребление как еще одно средство сбора налогов, что приводит к противоречивому мнению о том, что на самом деле правительство хочет, чтобы люди курят, чтобы собрать больше денег за счет специального налога на табак.
Ограничение публичности
Еще одним оружием, используемым правительствами для сокращения потребления табака, является ограничение или просто запрет на любую рекламу продукта. Правительства и многие международные организации проводят политику запрета рекламы табака в определенных сферах, таких как спорт (по крайней мере, некоторые виды спорта), здравоохранение, окружающая среда и образование. Эта политика имеет неоспоримые преимущества, которые особенно эффективны, когда она устраняет гласность в той среде, которая затрагивает молодых людей в то время, когда они, вероятно, приобретут привычку курить.
Общественные программы, побуждающие людей бросить курить
Использование кампаний по борьбе с курением в качестве обычной практики, адекватно финансируемых и организованных как правило поведения в определенных сферах, таких как сфера труда, оказалось весьма успешным.
Кампании по просвещению курильщиков
В дополнение к тому, что было сказано выше, просвещение курильщиков, чтобы они курили «лучше» и сокращали потребление сигарет, является еще одним доступным для правительств способом уменьшить неблагоприятное воздействие употребления табака на здоровье населения. Эти усилия должны быть направлены на сокращение ежедневного потребления сигарет, на максимальное торможение вдыхания дыма, на отказ от выкуривания окурков (токсичность дыма возрастает к концу сигареты), на недержание сигареты неуклонно держится за уста и отдает предпочтение брендам с более низким содержанием смол и никотина.
Меры этого типа, очевидно, не уменьшают число курильщиков, но они уменьшают вред, наносимый курильщиками своей привычкой. Существуют аргументы против этого типа средства правовой защиты, потому что может создаться впечатление, что курение по своей сути не является плохой привычкой, поскольку курильщикам говорят, как лучше курить.
Заключительные замечания
Регулирующие и законодательные действия различных правительств медленны и недостаточно эффективны, особенно с учетом того, что потребуется из-за проблем, вызванных употреблением табака. Часто это происходит из-за юридических препятствий для реализации таких мер, аргументов против недобросовестной конкуренции или даже из-за защиты права человека на курение. Прогресс в использовании правил был медленным, но, тем не менее, устойчивым. С другой стороны, следует помнить о разнице между активными курильщиками и пассивными курильщиками. Все меры, которые помогли бы кому-то бросить курить или, по крайней мере, эффективно сократить ежедневное потребление, должны быть направлены на курильщика; вся тяжесть правил должна быть направлена против этой привычки. Пассивному курильщику должны быть предоставлены все возможные аргументы в поддержку его или ее права не вдыхать табачный дым, а также в защиту права пользоваться бездымной средой дома, на работе и во время игр.
С точки зрения загрязнения воздух внутри помещений в непроизводственных условиях имеет несколько характеристик, отличающих его от наружного, или атмосферного, воздуха, и от воздуха на промышленных рабочих местах. Помимо загрязняющих веществ, обнаруженных в атмосферном воздухе, воздух в помещении также включает загрязняющие вещества, образованные строительными материалами и деятельностью, происходящей внутри здания. Концентрации загрязняющих веществ в воздухе помещений, как правило, такие же или меньше, чем концентрации в наружном воздухе, в зависимости от вентиляции; загрязняющие вещества, выделяемые строительными материалами, обычно отличаются от тех, которые обнаруживаются в наружном воздухе, и могут быть обнаружены в высоких концентрациях, в то время как загрязняющие вещества, образующиеся в результате деятельности внутри здания, зависят от характера такой деятельности и могут быть такими же, как и в наружном воздухе. в случае СО и СО2.
По этой причине количество загрязняющих веществ, обнаруживаемых в непромышленном внутреннем воздухе, велико и разнообразно, а уровни концентрации низки (за исключением случаев, когда имеется важный генерирующий источник); они различаются в зависимости от атмосферных/климатических условий, типа или характеристик здания, его вентиляции и деятельности, проводимой в нем.
Анализ
Большая часть методологии, используемой для оценки качества воздуха в помещении, основана на промышленной гигиене и измерениях иммиссии наружного воздуха. Существует несколько аналитических методов, утвержденных специально для этого типа испытаний, хотя некоторые организации, такие как Всемирная организация здравоохранения и Агентство по охране окружающей среды США, проводят исследования в этой области. Дополнительным препятствием является нехватка информации о взаимосвязи между воздействием и эффектом при длительном воздействии низких концентраций загрязняющих веществ.
Аналитические методы, используемые для промышленной гигиены, предназначены для измерения высоких концентраций и не определены для многих загрязняющих веществ, в то время как количество загрязняющих веществ в воздухе помещений может быть большим и разнообразным, а уровни концентрации могут быть низкими, за исключением определенных случаев. Большинство методов, применяемых в производственной гигиене, основаны на взятии проб и их анализе; многие из этих методов можно применять к воздуху в помещении, если принять во внимание несколько факторов: приспособить методы к типичным концентрациям; повышение их чувствительности без ущерба для точности (например, увеличение объема тестируемого воздуха); и подтверждения их специфичности.
Аналитические методы, используемые для измерения концентраций загрязняющих веществ в наружном воздухе, аналогичны методам, используемым для воздуха внутри помещений, и поэтому некоторые из них можно использовать непосредственно для анализа воздуха внутри помещений, а другие можно легко адаптировать. Однако важно иметь в виду, что некоторые методы предназначены для прямого считывания одной пробы, в то время как другие требуют громоздких и иногда шумных приборов и используют большие объемы пробы воздуха, что может исказить показания.
Планирование чтений
Традиционная процедура в области контроля окружающей среды на рабочем месте может быть использована для улучшения качества воздуха в помещении. Он состоит из выявления и количественной оценки проблемы, предложения корректирующих мер, обеспечения выполнения этих мер и последующей оценки их эффективности через определенный период времени. Эта обычная процедура не всегда является наиболее адекватной, поскольку часто такая исчерпывающая оценка, включающая взятие большого количества проб, не требуется. Для решения многих существующих проблем достаточно поисковых мероприятий, которые могут варьироваться от визуального осмотра до анализа атмосферного воздуха методами прямого считывания и могут дать приблизительную концентрацию загрязняющих веществ. После принятия корректирующих мер результаты можно оценить с помощью второго измерения, и только при отсутствии явных признаков улучшения можно провести более тщательную проверку (с углубленными измерениями) или полное аналитическое исследование (Swedish Work Фонд окружающей среды, 1988 г.).
Основными преимуществами такой исследовательской процедуры перед более традиционной являются экономичность, скорость и эффективность. Это требует компетентного и опытного персонала и использования подходящего оборудования. Рисунок 1 суммирует цели различных этапов этой процедуры.
Рисунок 1. Планирование показаний для исследовательской оценки.
Стратегия отбора проб
Аналитический контроль качества воздуха в помещении следует рассматривать как крайнюю меру только после того, как пробное измерение не дало положительных результатов, или если необходима дальнейшая оценка или контроль первоначальных испытаний.
Если исходить из некоторой предшествующей информации об источниках загрязнения и типах загрязняющих веществ, образцы, даже ограниченные по количеству, должны быть репрезентативными для различных исследуемых пространств. Выборка должна быть запланирована таким образом, чтобы ответить на вопросы Что? Как? Где? и когда?
Что
Рассматриваемые загрязняющие вещества должны быть идентифицированы заранее, и, принимая во внимание различные типы информации, которую можно получить, следует решить, следует ли излучение or иммиссия измерения.
Измерения выбросов для качества воздуха в помещении могут определять влияние различных источников загрязнения, климатических условий, характеристик здания и вмешательства человека, что позволяет нам контролировать или сокращать источники выбросов и улучшать качество воздуха в помещении. Существуют различные методы проведения этого типа измерений: размещение системы сбора рядом с источником выбросов, определение ограниченной рабочей зоны и изучение выбросов, как если бы они представляли общие рабочие условия, или работа в смоделированных условиях с применением систем мониторинга, основанных на измерения свободного пространства над головой.
Измерения иммисии позволяют нам определить уровень загрязнения воздуха внутри помещений в различных частях здания, что позволяет составить карту загрязнения для всей конструкции. Используя эти измерения и идентифицируя различные области, где люди выполняли свою деятельность, и подсчитывая время, которое они тратили на каждую задачу, можно будет определить уровни воздействия. Другой способ сделать это - заставить отдельных работников носить устройства мониторинга во время работы.
Если количество загрязняющих веществ велико и разнообразно, может быть более практичным выбрать несколько репрезентативных веществ, чтобы показания были репрезентативными и не слишком дорогими.
Как
Выбор типа считывания будет зависеть от доступного метода (прямое считывание или взятие проб и анализ) и метода измерения: эмиссионный или иммиссионный.
где
Выбранное место должно быть наиболее подходящим и репрезентативным для получения проб. Для этого необходимо знание изучаемого здания: его ориентация относительно солнца, количество часов, в течение которых оно получает прямые солнечные лучи, этажность, тип секционирования, естественная или принудительная вентиляция, открываются ли его окна, и так далее. Также необходимо знать источник жалоб и проблем, например, возникают ли они на верхних или нижних этажах, или в помещениях, близких или удаленных от окон, или в помещениях с плохой вентиляцией или освещением, среди других локаций. Выбор лучших мест для отбора образцов будет основываться на всей доступной информации, касающейся вышеупомянутых критериев.
После появления
Решение о том, когда снимать показания, будет зависеть от того, как концентрации загрязнителей воздуха меняются со временем. Загрязнение может быть обнаружено первым делом утром, в течение рабочего дня или в конце дня; его можно обнаружить в начале или в конце недели; зимой или летом; когда кондиционер включен или выключен; как и в другое время.
Чтобы правильно ответить на эти вопросы, необходимо знать динамику данной внутренней среды. Также необходимо знать цели проводимых измерений, которые будут основываться на типах исследуемых загрязняющих веществ. На динамику внутренней среды влияет разнообразие источников загрязнения, физические различия в вовлеченных пространствах, тип разделения, тип используемой вентиляции и климат-контроля, внешние атмосферные условия (ветер, температура, время года и т. ) и характеристики здания (количество окон, их ориентация и т. д.).
Цели измерений будут определять, будет ли производиться выборка в течение коротких или длинных интервалов. Если воздействие данных загрязняющих веществ на здоровье считается долгосрочным, из этого следует, что средние концентрации следует измерять в течение длительных периодов времени. Для веществ, оказывающих острое, но не кумулятивное воздействие, достаточно измерений в течение коротких периодов времени. Если подозреваются интенсивные кратковременные выбросы, требуется частый отбор проб в течение коротких периодов, чтобы определить время выброса. Однако нельзя упускать из виду тот факт, что во многих случаях возможный выбор типа используемых методов отбора проб может определяться имеющимися или требуемыми аналитическими методами.
Если после рассмотрения всех этих вопросов недостаточно ясно, каков источник проблемы или когда проблема возникает с наибольшей частотой, решение о том, где и когда брать пробы, должно приниматься случайным образом, рассчитывая количество проб как функция ожидаемой надежности и стоимости.
Методы измерения
Доступные методы отбора проб воздуха внутри помещений и их анализа можно разделить на два типа: методы, предполагающие прямое считывание, и методы, предусматривающие отбор проб для последующего анализа.
Методы, основанные на прямом считывании, — это методы, при которых отбор пробы и измерение концентрации загрязняющих веществ производятся одновременно; они быстрые, а измерение выполняется мгновенно, что позволяет получать точные данные при относительно низкой стоимости. В эту группу входят колориметрические трубки и конкретные мониторы.
Использование колориметрических трубок основано на изменении цвета конкретного реагента при контакте с данным загрязняющим веществом. Наиболее часто используются пробирки, содержащие твердый реагент, через которые прокачивается воздух с помощью ручного насоса. Оценка качества воздуха в помещении с помощью колориметрических трубок полезна только для предварительных измерений и измерения спорадических выбросов, поскольку их чувствительность, как правило, низкая, за исключением некоторых загрязняющих веществ, таких как CO и CO.2 которые могут быть обнаружены в высоких концентрациях в воздухе помещений. Важно иметь в виду, что точность этого метода низка, а помехи от непредвиденных загрязнителей часто являются фактором.
В случае конкретных мониторов обнаружение загрязнителей основано на физических, электрических, тепловых, электромагнитных и хемоэлектромагнитных принципах. Большинство мониторов этого типа можно использовать для проведения кратковременных или длительных измерений и получения профиля загрязнения на данном участке. Их точность определяется соответствующими производителями, а правильное использование требует периодической калибровки с помощью контролируемой атмосферы или сертифицированных газовых смесей. Мониторы становятся все более точными, а их чувствительность — более тонкой. Многие из них имеют встроенную память для хранения показаний, которые затем могут быть загружены на компьютеры для создания баз данных и простой организации и поиска результатов.
Методы отбора проб и анализы можно разделить на активный (или динамический) и пассивный, в зависимости от техники.
В активных системах это загрязнение можно собрать, нагнетая воздух через собирающие устройства, в которых загрязнитель улавливается, концентрируя образец. Это достигается с помощью фильтров, твердых адсорбентов и абсорбирующих или реактивных растворов, которые помещаются в барботеры или пропитываются пористым материалом. Затем продувают воздух и анализируют загрязняющие вещества или продукты их реакции. Для анализа проб воздуха, отобранных активными системами, необходимы фиксатор, насос для перемещения воздуха и система для измерения объема отобранного воздуха либо напрямую, либо с использованием данных о расходе и продолжительности.
Расход и объем проб воздуха указаны в справочных руководствах или должны быть определены в ходе предыдущих испытаний и будут зависеть от количества и типа используемого абсорбента или адсорбента, измеряемых загрязняющих веществ, типа измерения (эмиссии или иммиссии). ) и состояние окружающего воздуха во время взятия пробы (влажность, температура, давление). Эффективность сбора повышается за счет снижения скорости поступления или увеличения количества используемого фиксатора, непосредственно или в тандеме.
Еще одним видом активного отбора проб является непосредственный захват воздуха в мешок или любую другую инертную и непроницаемую емкость. Этот тип отбора проб используется для некоторых газов (CO, CO2, H2ТАК2) и полезен в качестве исследовательской меры, когда тип загрязнителя неизвестен. Недостатком является то, что без концентрирования образца может быть недостаточная чувствительность, и может потребоваться дальнейшая лабораторная обработка для увеличения концентрации.
Пассивные системы улавливают загрязняющие вещества путем диффузии или проникновения на основу, которая может представлять собой твердый адсорбент либо сам по себе, либо пропитанный определенным реагентом. Эти системы более удобны и просты в использовании, чем активные системы. Они не требуют ни насосов для отбора проб, ни высококвалифицированного персонала. Но захват образца может занять много времени, и результаты, как правило, дают только средние уровни концентрации. Этот метод нельзя использовать для измерения пиковых концентраций; в таких случаях вместо этого следует использовать активные системы. Для правильного использования пассивных систем важно знать скорость улавливания каждого загрязняющего вещества, которая будет зависеть от коэффициента диффузии газа или пара и конструкции монитора.
В таблице 1 показаны основные характеристики каждого метода отбора проб, а в таблице 2 приведены различные методы, используемые для сбора и анализа проб на наличие наиболее значимых загрязнителей воздуха внутри помещений.
Таблица 1. Методика отбора проб
Характеристики |
Активные |
Пассивный |
Прямое чтение |
Измерения с временным интервалом |
+ |
+ |
|
Долгосрочные измерения |
+ |
+ |
|
мониторинг |
+ |
||
Концентрация образца |
+ |
+ |
|
Измерение иммисии |
+ |
+ |
+ |
Измерение выбросов |
+ |
+ |
+ |
Немедленный ответ |
+ |
+ Означает, что данный метод подходит для метода измерения или желаемых критериев измерения.
Таблица 2. Методы обнаружения газов в воздухе помещений
загрязнитель |
Прямое чтение |
методы |
Анализ |
||
Захват путем распространения |
Захват по концентрации |
Прямой захват |
|||
Монооксид углерода |
Электрохимическая ячейка |
Мешок или инертный контейнер |
GCa |
||
Озон |
хемолюминесценция |
фонтанчик для питья |
УФ-видимыйb |
||
Сернистый газ |
Электрохимическая ячейка |
фонтанчик для питья |
УФ-видимый |
||
Двуокись азота |
хемолюминесценция |
Фильтр, пропитанный |
фонтанчик для питья |
УФ-видимый |
|
Углекислый газ |
ИК-спектроскопия |
Мешок или инертный контейнер |
GC |
||
формальдегид |
- |
Фильтр, пропитанный |
фонтанчик для питья |
ВЭЖХc |
|
летучих органических соединений |
Портативный ГХ |
Адсорбирующие твердые вещества |
Адсорбирующие твердые вещества |
Мешок или инертный контейнер |
ГХ (ЭЗДd-FIDe-НПДf-ПИДg) |
Пестициды |
- |
Адсорбирующие твердые вещества |
ГХ (ЭЗД-ПФД-АФД) |
||
Твердые частицы |
- |
Оптический датчик |
ФИЛЬТР |
импактор |
гравиметрия |
— = Метод не подходит для загрязнителя.
a ГХ = газовая хроматография.
b UV-Vis = видимая ультрафиолетовая спектрофотометрия.
c ВЭЖХ = высокоточная жидкостная хроматография.
d CD = детектор электронного захвата.
e ПИД = пламя, ионизационный детектор.
f АФД = детектор азота/фосфора.
g ФИД = фотоионизационный детектор.
h МС = масс-спектрометрия.
Выбор метода
Чтобы выбрать наилучший метод отбора проб, необходимо сначала определить, существуют ли проверенные методы для изучаемых загрязняющих веществ, и позаботиться о наличии надлежащих инструментов и материалов для сбора и анализа загрязняющих веществ. Обычно необходимо знать, какова будет их стоимость и требуемая для работы чувствительность, а также то, что может помешать измерению, учитывая выбранный метод.
Оценка минимальных концентраций того, что предполагается измерить, очень полезна при оценке метода, используемого для анализа пробы. Требуемая минимальная концентрация напрямую связана с количеством загрязняющего вещества, которое может быть собрано с учетом условий, определяемых используемым методом (т. е. типом системы, используемой для улавливания загрязнителя, или продолжительностью отбора проб и объемом отобранного воздуха). Это минимальное количество определяет требуемую чувствительность метода, используемого для анализа; его можно рассчитать по справочным данным, найденным в литературе для конкретного загрязнителя или группы загрязнителей, если они были получены с помощью метода, аналогичного тому, который будет использоваться. Например, если установлено, что концентрации углеводородов 30 (мг/м3) обычно встречаются в исследуемой области, используемый аналитический метод должен позволять легко измерять эти концентрации. Если образец получен с помощью трубки с активированным углем за четыре часа и с расходом 0.5 л в минуту, количество собранных в образце углеводородов рассчитывается путем умножения расхода вещества на контролируемый период времени. В данном примере это равно:
углеводородов
Для этого применения можно использовать любой метод обнаружения углеводородов, требующий, чтобы их количество в образце было менее 3.6 мкг.
Другая оценка может быть рассчитана на основе максимального предела, установленного в качестве допустимого предела для воздуха внутри помещений для измеряемого загрязняющего вещества. Если эти цифры не существуют и неизвестны обычные концентрации в воздухе помещений, а также скорость, с которой загрязняющее вещество выбрасывается в помещение, можно использовать приблизительные значения, основанные на потенциальных уровнях загрязнителя, которые могут негативно повлиять на здоровье. . Выбранный метод должен позволять измерять 10% установленного предела или минимальной концентрации, которая может повлиять на здоровье. Даже если выбранный метод анализа имеет приемлемую степень чувствительности, можно найти концентрации загрязняющих веществ ниже нижнего предела обнаружения выбранного метода. Это следует иметь в виду при расчете средних концентраций. Например, если из десяти снятых показаний три ниже предела обнаружения, следует рассчитать два средних значения, одно из которых присваивает этим трем показаниям нулевое значение, а другое дает им самый низкий предел обнаружения, который отображает минимальное среднее значение и максимальное среднее значение. Истинное измеренное среднее будет найдено между ними.
Аналитические процедуры
Количество загрязнителей воздуха внутри помещений велико, и они обнаруживаются в малых концентрациях. Имеющаяся методология основана на адаптации методов, используемых для мониторинга качества наружного воздуха, атмосферы, воздуха и воздуха в промышленных условиях. Адаптация этих методов для анализа воздуха внутри помещений подразумевает изменение диапазона искомой концентрации, когда метод позволяет, с использованием более продолжительного времени отбора проб и большего количества абсорбентов или адсорбентов. Все эти изменения уместны, если они не приводят к потере надежности или точности. Измерение смеси загрязняющих веществ обычно дорого обходится, а полученные результаты неточны. Во многих случаях все, что будет установлено, — это профиль загрязнения, который покажет уровень загрязнения во время интервалов отбора проб по сравнению с чистым воздухом, наружным воздухом или другими помещениями. Мониторы прямого считывания используются для мониторинга профиля загрязнения и могут не подходить, если они слишком шумные или слишком большие. Разрабатываются все более компактные и тихие мониторы, обеспечивающие большую точность и чувствительность. В таблице 3 в общих чертах показано текущее состояние методов, используемых для измерения различных типов загрязняющих веществ.
Таблица 3. Методы анализа химических загрязнителей
загрязнитель |
Монитор прямого считыванияa |
Отбор проб и анализ |
Монооксид углерода |
+ |
+ |
Углекислый газ |
+ |
+ |
Двуокись азота |
+ |
+ |
формальдегид |
– |
+ |
Сернистый газ |
+ |
+ |
Озон |
+ |
+ |
летучих органических соединений |
+ |
+ |
Пестициды |
– |
+ |
макрочастиц |
+ |
+ |
a ++ = чаще всего используется; + = используется реже; – = не применимо.
Анализ газов
Активные методы являются наиболее распространенными для анализа газов и осуществляются с использованием растворов абсорбентов или твердых абсорбентов или путем непосредственного отбора проб воздуха с помощью мешка или другого инертного и воздухонепроницаемого контейнера. Для предотвращения потери части пробы и повышения точности показаний объем пробы должен быть меньше, а количество используемого абсорбента или адсорбента больше, чем при других видах загрязнения. Следует также соблюдать осторожность при транспортировке и хранении образца (поддерживая его при низкой температуре) и сводя к минимуму время до испытания образца. Методы прямого считывания широко используются для измерения газов из-за значительного улучшения возможностей современных мониторов, которые стали более чувствительными и точными, чем раньше. Из-за простоты их использования, а также уровня и типа информации, которую они предоставляют, они все больше заменяют традиционные методы анализа. В таблице 4 показаны минимальные уровни обнаружения для различных исследованных газов с учетом используемого метода отбора проб и анализа.
Таблица 4. Нижние пределы обнаружения некоторых газов мониторами, используемыми для оценки качества воздуха в помещении
загрязнитель |
Монитор прямого считыванияa |
Взятие проб и |
Монооксид углерода |
1.0 частей на миллион |
0.05 частей на миллион |
Двуокись азота |
2 стр / мин |
1.5 частей на миллиард (1 неделя)b |
Озон |
4 стр / мин |
5.0 стр / мин |
формальдегид |
5.0 частей на миллиард (1 неделя)b |
a Мониторы углекислого газа, использующие инфракрасную спектроскопию, всегда достаточно чувствительны.
b Пассивные мониторы (длительность экспозиции).
Эти газы являются обычными загрязнителями воздуха в помещении. Они измеряются с помощью мониторов, которые обнаруживают их непосредственно с помощью электрохимических или инфракрасных средств, хотя инфракрасные детекторы не очень чувствительны. Их также можно измерить, отбирая пробы воздуха непосредственно инертными мешками и анализируя пробу с помощью газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектором, сначала превращая газы в метан посредством каталитической реакции. Детекторы теплопроводности обычно достаточно чувствительны для измерения нормальных концентраций CO.2.
Двуокись азота
Разработаны методы обнаружения диоксида азота, NO2, в воздухе помещений с помощью пассивных мониторов и отбора проб для последующего анализа, но эти методы имеют проблемы с чувствительностью, которые, как мы надеемся, будут преодолены в будущем. Наиболее известным методом является трубка Пальмеса с пределом обнаружения 300 частей на миллиард. Для непромышленных ситуаций отбор проб должен производиться в течение как минимум пяти дней, чтобы получить предел обнаружения 1.5 частей на миллиард, что в три раза превышает значение холостого опыта для однонедельного воздействия. Портативные мониторы, которые измеряют в реальном времени, также были разработаны на основе хемилюминесцентной реакции между NO2 и реагент люминол, но на результаты, полученные этим методом, может влиять температура, а их линейность и чувствительность зависят от характеристик используемого раствора люминола. Мониторы с электрохимическими датчиками обладают повышенной чувствительностью, но на них могут влиять соединения, содержащие серу (Freixa 1993).
Сернистый газ
Спектрофотометрический метод используется для измерения диоксида серы, SO2, в помещении. Образец воздуха барботируют через раствор тетрахлормеркуриата калия с образованием стабильного комплекса, который, в свою очередь, измеряют спектрофотометрически после реакции с парарозанилином. Другие методы основаны на пламенной фотометрии и пульсирующей ультрафиолетовой флуоресценции, а также существуют методы, основанные на получении измерения перед спектроскопическим анализом. Этот тип обнаружения, который использовался для мониторов наружного воздуха, не подходит для анализа воздуха внутри помещений из-за отсутствия специфичности и потому, что многие из этих мониторов требуют системы вентиляции для удаления выделяемых ими газов. Поскольку выбросы SO2 были значительно сокращены, и он не считается важным загрязнителем воздуха в помещении, разработка мониторов для его обнаружения не продвинулась очень далеко. Однако на рынке доступны портативные приборы, которые могут обнаруживать SO.2 на основании обнаружения парарозанилина (Freixa 1993).
Озон
Озон, О3, можно найти только в помещении в особых ситуациях, когда он генерируется непрерывно, поскольку он быстро затухает. Его измеряют методами прямого считывания, колориметрическими трубками и методами хемилюминесценции. Его также можно обнаружить методами, используемыми в производственной гигиене, которые легко адаптируются для воздуха в помещении. Образец получают абсорбирующим раствором йодида калия в нейтральной среде и затем подвергают спектрофотометрическому анализу.
формальдегид
Формальдегид является важным загрязнителем воздуха в помещении, и из-за его химических и токсических характеристик рекомендуется проводить индивидуальную оценку. Существуют разные методы обнаружения формальдегида в воздухе, все они основаны на отборе проб для последующего анализа, с активной фиксацией или диффузионным методом. Наиболее подходящий метод улавливания будет определяться типом используемого образца (эмиссионный или иммиссионный) и чувствительностью аналитического метода. Традиционные методы основаны на получении пробы барботированием воздуха через дистиллированную воду или раствор 1% бисульфата натрия при 5°С и последующем анализе ее спектрофлуориметрическими методами. Пока образец хранится, он также должен храниться при температуре 5°C. ТАК2 и компоненты табачного дыма могут создавать помехи. Активные системы или методы, улавливающие загрязняющие вещества путем диффузии с твердыми адсорбентами, все чаще используются для анализа воздуха внутри помещений; все они состоят из основы, которая может быть фильтром или твердым веществом, насыщенным реагентом, таким как бисульфат натрия или 2,4-дифенилгидразин. Методы, улавливающие загрязняющие вещества путем диффузии, помимо общих преимуществ этого метода, более чувствительны, чем активные методы, поскольку время, необходимое для получения пробы, больше (Freixa 1993).
Обнаружение летучих органических соединений (ЛОС)
Методы, используемые для измерения или мониторинга органических паров в воздухе помещений, должны соответствовать ряду критериев: они должны иметь чувствительность порядка от частей на миллиард (ppb) до частей на триллион (ppt), инструменты, используемые для отбора проб или прямое считывание должно быть портативным и простым в использовании в полевых условиях, а полученные результаты должны быть точными и допускающими повторение. Существует множество методов, соответствующих этим критериям, но наиболее часто используемые для анализа воздуха в помещении основаны на отборе и анализе проб. Существуют методы прямого обнаружения, которые состоят из портативных газовых хроматографов с различными методами обнаружения. Эти инструменты дорогие, с ними сложно обращаться, и с ними может работать только обученный персонал. Для полярных и неполярных органических соединений с температурой кипения от 0°C до 300°C наиболее широко используемым адсорбентом как для активных, так и для пассивных систем отбора проб является активированный уголь. Также используются пористые полимеры и полимерные смолы, такие как Tenax GC, XAD-2 и Ambersorb. Наиболее широко используемым из них является Tenax. Образцы, полученные с активированным углем, экстрагируют сероуглеродом и анализируют методом газовой хроматографии с пламенно-ионизационным, электронозахватным или масс-спектрометрическим детекторами с последующим качественным и количественным анализом. Образцы, полученные с помощью тенакса, обычно экстрагируют термической десорбцией гелием и перед подачей на хроматограф конденсируют в ловушке с охлаждением азотом. Другой распространенный метод заключается в прямом получении образцов с использованием мешков или инертных контейнеров, подаче воздуха непосредственно в газовый хроматограф или предварительном концентрировании образца с помощью адсорбента и охлаждающей ловушки. Пределы обнаружения этих методов зависят от анализируемого соединения, объема взятой пробы, фонового загрязнения и пределов обнаружения используемого прибора. Поскольку количественное определение каждого из присутствующих соединений невозможно, количественное определение обычно проводится по семействам с использованием в качестве эталонных соединений, характерных для каждого семейства соединений. При обнаружении ЛОС в воздухе помещений очень важна чистота используемых растворителей. При использовании термической десорбции также важна чистота газов.
Обнаружение пестицидов
Для обнаружения пестицидов в воздухе помещений обычно применяют методы отбора проб твердыми адсорбентами, хотя не исключено использование барботеров и смешанных систем. В качестве твердого адсорбента наиболее часто используется пористый полимер Chromosorb 102, хотя все чаще используются пенополиуретаны (ППУ), которые могут улавливать большее количество пестицидов. Методы анализа различаются в зависимости от метода отбора проб и пестицида. Обычно их анализируют с помощью газовой хроматографии с различными специфическими детекторами, от электронного захвата до масс-спектрометрии. Потенциал последних для идентификации соединений значителен. При анализе этих соединений возникают определенные проблемы, в том числе загрязнение стеклянных деталей систем отбора проб следами полихлорированных бифенилов (ПХБ), фталатов или пестицидов.
Обнаружение окружающей пыли или частиц
Для улавливания и анализа частиц и волокон в воздухе доступно большое разнообразие методов и оборудования, подходящих для оценки качества воздуха в помещении. В мониторах, позволяющих прямо считывать концентрацию частиц в воздухе, используются детекторы рассеянного света, а в методах, предусматривающих взятие проб и их анализ, используется взвешивание и анализ с помощью микроскопа. Для этого типа анализа требуется сепаратор, такой как циклон или импактор, для отсеивания более крупных частиц, прежде чем можно будет использовать фильтр. Методы, в которых используется циклон, могут работать с небольшими объемами, что приводит к длительным сеансам отбора проб. Пассивные мониторы обеспечивают превосходную точность, но на них влияет температура окружающей среды, и они имеют тенденцию давать более высокие показания, когда частицы малы.
Характеристики и источники биологического загрязнения воздуха внутри помещений
Хотя в воздухе помещений содержится широкий спектр частиц биологического происхождения (биочастиц), в большинстве рабочих помещений микроорганизмы (микробы) имеют наибольшее значение для здоровья. Помимо микроорганизмов, в том числе вирусов, бактерий, грибков и простейших, воздух в помещении может также содержать пыльцевые зерна, перхоть животных, фрагменты насекомых и клещей и продукты их жизнедеятельности (Wanner et al. 1993). В дополнение к биоаэрозолям этих частиц также могут быть летучие органические соединения, выделяемые живыми организмами, такими как комнатные растения и микроорганизмы.
МАСКИ ОТ АЛЛЕРГИИ
Пыльцевые зерна содержат вещества (аллергены), которые могут вызывать у восприимчивых или атопических людей аллергические реакции, обычно проявляющиеся в виде «сенной лихорадки» или ринита. Такая аллергия связана в первую очередь с внешней средой; в воздухе помещений концентрация пыльцы обычно значительно ниже, чем в воздухе снаружи. Разница в концентрации пыльцы между наружным и внутренним воздухом наибольшая для зданий, в которых системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) имеют эффективную фильтрацию на входе наружного воздуха. Оконные кондиционеры также дают более низкий уровень пыльцы в помещении, чем в зданиях с естественной вентиляцией. Можно ожидать, что воздух в некоторых рабочих помещениях будет содержать большое количество пыльцы, например, в помещениях, где из эстетических соображений присутствует большое количество цветущих растений, или в коммерческих теплицах.
Перхоть
Перхоть состоит из тонкой кожи и частичек волос/перьев (и связанных с ними засохшей слюны и мочи) и является источником сильнодействующих аллергенов, которые могут вызывать приступы ринита или астмы у восприимчивых людей. Основными источниками перхоти в помещении обычно являются кошки и собаки, но крысы и мыши (будь то домашние животные, экспериментальные животные или вредители), хомяки, песчанки (разновидность пустынных крыс), морские свинки и птицы, содержащиеся в клетках, могут быть дополнительными. источники. Перхоть от них, а также от сельскохозяйственных и рекреационных животных (например, лошадей) может попасть на одежду, но на рабочем месте перхоть чаще всего подвергается воздействию животноводческих помещений и лабораторий или в зданиях, кишащих паразитами.
Насекомые
Эти микроорганизмы и продукты их выделения также могут вызывать респираторные и другие аллергии, но, по-видимому, в большинстве ситуаций они не вносят значительного вклада в переносимую по воздуху бионагрузку. Частицы от тараканов (особенно Блателла германская и Periplaneta Americana) может быть значительным в антисанитарных, жарких и влажных рабочих условиях. Воздействие частиц тараканов и других насекомых, в том числе саранчи, долгоносиков, мучных жуков и плодовых мух, может быть причиной ухудшения здоровья сотрудников в местах выращивания и лабораториях.
Клещи
Эти паукообразные особенно связаны с пылью, но фрагменты этих микроскопических родственников пауков и продукты их выделения (фекалии) могут присутствовать в воздухе помещений. Клещ домашней пыли, Дерматофагоиды птеронисинус, является наиболее важным видом. У его близких родственников это основная причина респираторной аллергии. Это связано в первую очередь с домами, особенно в постельных принадлежностях, но также присутствует в мягкой мебели. Имеются ограниченные данные, указывающие на то, что такая мебель может занимать нишу в офисах. Запасные клещи, связанные с хранящимися пищевыми продуктами и кормами для животных, например, клещ, Глицифаг и Тирофагус, также могут вносить аллергенные фрагменты в воздух в помещении. Хотя они, скорее всего, повлияют на фермеров и рабочих, работающих с сыпучими пищевыми продуктами, такими как Д. птеронисинус, накопительные клещи могут существовать в пыли в зданиях, особенно в теплых и влажных условиях.
Вирусы
Вирусы являются очень важными микроорганизмами с точки зрения общего количества заболеваний, которые они вызывают, но они не могут вести самостоятельное существование вне живых клеток и тканей. Хотя есть данные, указывающие на то, что некоторые из них распространяются в рециркуляционном воздухе систем ОВКВ, основным путем передачи является контакт от человека к человеку. Важно также вдыхание на короткое время аэрозолей, образующихся при кашле или чихании, например, вирусов простуды и гриппа. Поэтому уровень заражения, вероятно, будет выше в многолюдных помещениях. Нет никаких очевидных изменений в конструкции здания или управлении, которые могли бы изменить это положение дел.
Бактерии
Эти микроорганизмы делятся на две основные категории в соответствии с их реакцией окрашивания по Граму. Наиболее распространенные грамположительные типы происходят из полости рта, носа, носоглотки и кожи, а именно: Эпидермальный стафилококк, С. золотистый и виды аэрококк, Микрококк и Стрептококк. Грамотрицательные бактерии обычно немногочисленны, но иногда актинетобактерии, Аэромонас, флавобактерия и особенно Pseudomonas виды могут быть заметными. Причина болезни легионеров Legionella pneumophila, могут присутствовать в системах горячего водоснабжения и увлажнителях кондиционеров, а также в оборудовании для респираторной терапии, джакузи, спа и душевых кабинах. Он распространяется из таких установок в виде водных аэрозолей, но также может проникать в здания с воздухом из близлежащих градирен. Время выживания для Л. пневмофила на воздухе в помещении не превышает 15 минут.
В дополнение к упомянутым выше одноклеточным бактериям существуют также нитчатые типы, образующие споры, рассеянные по воздуху, т. е. актиномицеты. Они связаны с влажными конструкционными материалами и могут издавать характерный землистый запах. Две из этих бактерий, способных расти при 60°C, Фания прямовиргула (ранее Микрополиспора фэни) и расширение Термоактиномицеты обыкновенные, можно найти в увлажнителях и другом оборудовании HVAC.
Грибы
Грибы включают две группы: во-первых, микроскопические дрожжевые и плесневые грибы, известные как микрогрибы, и, во-вторых, гипсовые и деревогниющие грибы, которые называются макрогрибами, поскольку они образуют макроскопические споровые тела, видимые невооруженным глазом. Помимо одноклеточных дрожжей, грибы колонизируют субстрат в виде сети (мицелия) нитей (гиф). Эти нитчатые грибы производят многочисленные споры, рассеянные по воздуху, из микроскопических споровых структур в плесени и из крупных споровых структур в макрогрибах.
В воздухе домов и непромышленных рабочих мест витают споры многих различных плесеней, но наиболее распространенными, вероятно, являются виды Cladosporium, пеницилл, Aspergillus и Евротий. Некоторые виды плесени в воздухе помещений, такие как Cladosporium spp., в изобилии присутствуют на поверхности листьев и других частях растений на открытом воздухе, особенно летом. Однако, несмотря на то, что споры в воздухе помещений могут возникать на открытом воздухе, Cladosporium также способен расти и образовывать споры на влажных поверхностях в помещении и, таким образом, увеличивать бионагрузку воздуха в помещении. Различные виды пеницилл обычно считаются происходящими в помещении, как и Aspergillus и Евротий. Дрожжи обнаруживаются в большинстве проб воздуха внутри помещений и иногда могут присутствовать в больших количествах. Розовые дрожжи Родоторула or спороболомицеты являются заметными в переносимой по воздуху флоре, а также могут быть выделены с поверхностей, пораженных плесенью.
Здания предоставляют широкий спектр ниш, в которых присутствует мертвый органический материал, служащий питательной средой, которая может быть использована большинством грибов и бактерий для роста и производства спор. Питательные вещества присутствуют в таких материалах, как: древесина; бумага, краски и другие поверхностные покрытия; мягкая мебель, такая как ковры и мягкая мебель; почва в горшках с растениями; пыль; кожные чешуйки и выделения человека и других животных; приготовленные продукты и их сырые ингредиенты. Происходит ли какой-либо рост или нет, зависит от наличия влаги. Бактерии могут размножаться только на влажных поверхностях или в воде в дренажных поддонах систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, резервуарах и т.п. Некоторым формам также требуются условия близкого к насыщению, но другие менее требовательны и могут размножаться на материалах, которые являются влажными, а не полностью насыщенными. Пыль может быть хранилищем, а также, если она достаточно влажная, усилителем плесени. Следовательно, это важный источник спор, которые переносятся по воздуху при воздействии пыли.
протозоа
Простейшие, такие как Acanthamoeba и Неглери микроскопические одноклеточные животные, которые питаются бактериями и другими органическими частицами в увлажнителях, резервуарах и дренажных поддонах в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Частицы этих простейших могут попасть в аэрозоль и были названы возможными причинами увлажнительной лихорадки.
Микробные летучие органические соединения
Микробные летучие органические соединения (МЛОС) значительно различаются по химическому составу и запаху. Некоторые из них производятся широким кругом микроорганизмов, а другие связаны с конкретными видами. Так называемый грибной спирт, 1-октен-3-ол (имеющий запах свежих грибов), производится многими различными плесенями. Другие менее распространенные летучие вещества плесени включают 3,5-диметил-1,2,4-тритиолон (описанный как «зловонный»); геосмин, или 1,10-диметил-транс-9-декалол («земляной»); и 6-пентил-α-пирон («кокосовый», «затхлый»). Среди бактерий виды Pseudomonas продуцируют пиразины с запахом «затхлого картофеля». Запах любого отдельного микроорганизма является продуктом сложной смеси МЛОС.
История микробиологических проблем качества воздуха в помещениях
Микробиологические исследования воздуха в домах, школах и других зданиях проводятся уже более века. Ранние исследования иногда касались относительной микробиологической «чистоты» воздуха в различных типах зданий и любой связи, которую она могла иметь со смертностью среди жильцов. В связи с давним интересом к распространению патогенов в больницах разработка современных объемных микробиологических пробоотборников воздуха в 1940-х и 1950-х годах привела к систематическим исследованиям переносимых по воздуху микроорганизмов в больницах, а затем и известных аллергенных плесеней в воздухе домов. и общественных зданий и на открытом воздухе. Другая работа была направлена в 1950-х и 1960-х годах на исследование профессиональных респираторных заболеваний, таких как легкое фермера, легкое солодовника и биссиноз (среди хлопководов). Хотя гриппоподобная лихорадка увлажнителя воздуха у группы рабочих была впервые описана в 1959 году, до появления других случаев прошло еще десять-пятнадцать лет. Однако даже сейчас конкретная причина неизвестна, хотя причастны микроорганизмы. На них также ссылались как на возможную причину «синдрома больного здания», но пока доказательства такой связи очень ограничены.
Хотя аллергические свойства грибов хорошо известны, первые сообщения о плохом самочувствии вследствие вдыхания грибковых токсинов на непромышленном рабочем месте, в больнице Квебека, не появлялись до 1988 г. (Mainville et al., 1988). Симптомы крайней усталости у персонала объяснялись наличием трихотеценовых микотоксинов в спорах Стахиботрис атра и Триходерма вириде, и с тех пор среди преподавателей и других сотрудников колледжа регистрируют «синдром хронической усталости», вызванный воздействием микотоксичной пыли. Первая была причиной заболеваний офисных работников, причем некоторые последствия для здоровья носили аллергический характер, а другие чаще ассоциировались с токсикозом (Johanning et al., 1993). В другом месте эпидемиологические исследования показали, что может быть какой-то неаллергический фактор или факторы, связанные с грибками, влияющими на здоровье органов дыхания. Микотоксины, продуцируемые отдельными видами плесени, могут играть здесь важную роль, но существует также вероятность того, что некоторые более общие свойства вдыхаемых грибов вредны для здоровья дыхательных путей.
Микроорганизмы, связанные с плохим качеством воздуха в помещении, и их воздействие на здоровье
Хотя патогены относительно редко встречаются в воздухе помещений, было много сообщений о связи переносимых по воздуху микроорганизмов с рядом аллергических состояний, включая: (1) атопический аллергический дерматит; (2) ринит; (3) астма; (4) лихорадка увлажнителя; и (5) внешний аллергический альвеолит (EAA), также известный как гиперчувствительный пневмонит (HP).
Считается, что грибы более важны, чем бактерии, как компоненты биоаэрозолей в воздухе помещений. Поскольку они растут на влажных поверхностях в виде явных пятен плесени, грибы часто дают четкое визуальное представление о проблемах с влажностью и потенциальных опасностях для здоровья в здании. Рост плесени способствует как численности, так и видам флоры плесени воздуха в помещении, которая в противном случае не присутствовала бы. Подобно грамотрицательным бактериям и актиномицетам, гидрофильные («влаголюбивые») грибы являются индикаторами чрезвычайно влажных мест амплификации (видимых или скрытых) и, следовательно, плохого качества воздуха в помещении. Они включают Fusarium, Фома, Stachybotrys, Триходермия, Улокладиум, дрожжевые грибки и реже условно-патогенные микроорганизмы аспергилл дымящийся и джинсы ExophialaSelmei. Высокий уровень плесневых грибов, проявляющих различную степень ксерофилии («любви к сухости») при более низкой потребности в воде, может указывать на существование участков амплификации, менее влажных, но, тем не менее, значимых для роста. Плесени также много в домашней пыли, так что их большое количество также может быть признаком запыленности атмосферы. Они варьируются от слегка ксерофильных (способных выдерживать засушливые условия) Cladosporium вид умеренно ксерофильный Aspergillus радужный, пеницилл (например, P. позолоченный и P. хризогенум) и чрезвычайно ксерофильные Аспергилл пенициллоидес, Евротий и Валлемия.
Грибковые возбудители редко присутствуют в воздухе помещений, но A. fumigatus и некоторые другие условно-патогенные аспергиллы, которые могут проникать в ткани человека, могут расти в почве горшечных растений. джинсы ExophialaSelmei способен расти в стоках. Хотя споры этих и других условно-патогенных микроорганизмов, таких как Фузариум солани и Псевдаллешерия мальчика вряд ли будут опасны для здоровых, они могут быть опасны для людей с ослабленным иммунитетом.
Переносимые по воздуху грибы гораздо более важны, чем бактерии, как причины аллергических заболеваний, хотя представляется, что, по крайней мере, в Европе, грибковые аллергены менее важны, чем аллергены пыльцы, клещей домашней пыли и перхоти животных. Доказано, что многие виды грибков являются аллергенами. Некоторые из грибов в воздухе помещений, которые чаще всего называют причинами ринита и астмы, приведены в таблице 1. Виды Евротий и другие чрезвычайно ксерофильные плесени в домашней пыли, вероятно, являются более важными причинами ринита и астмы, чем считалось ранее. Аллергический дерматит, вызванный грибками, встречается гораздо реже, чем ринит/астма. Alternaria, Aspergillus и Cladosporium быть замешанным. Случаи ЭАА, которые относительно редки, связаны с целым рядом различных грибов, от дрожжевых спороболомицеты к деревогниющему макрогрибу Серпула (Таблица 2). Обычно считается, что для развития симптомов ЭАА у человека требуется воздействие по меньшей мере одного миллиона и более, возможно, ста миллионов или около того аллергенсодержащих спор на кубический метр воздуха. Такие уровни загрязнения возможны только при обильном росте грибов в здании.
Таблица 1. Примеры типов грибков в воздухе помещений, которые могут вызывать ринит и/или астму
Alternaria |
Geotrichum |
Серпула |
Aspergillus |
Mucor |
Stachybotrys |
Cladosporium |
пеницилл |
Стемфилиум/Улокладиум |
Евротий |
Rhizopus |
Валлемия |
Fusarium |
Родоторулы/спороболомицеты |
|
Таблица 2. Микроорганизмы в воздухе помещений, о которых сообщается, как о причинах внешнего аллергического альвеолита, связанного со зданием
Тип |
Микроорганизмы |
Источник
|
Бактерии |
Сенная палочка |
Гнилая древесина |
|
Фания прямовиргула |
Увлажнитель |
|
Синегнойной палочки |
Увлажнитель
|
|
Термоактиномицеты обыкновенные |
Кондиционер
|
Грибы |
Ауреобазидиум пуллуланс |
Сауна; стена комнаты |
|
Цефалоспориум сп. |
Подвал; увлажнитель |
|
Кладоспориум сп. |
Ванная комната без вентиляции |
|
Мукор сп. |
Импульсная система воздушного отопления |
|
Пенициллиум зр. |
Импульсная система воздушного отопления увлажнитель |
|
П. казеи |
Стена комнаты |
|
П. хризогенум / П. циклопий |
Пол |
|
Слезные серпулы |
Древесина, пораженная сухой гнилью |
|
спороболомицеты |
Стена комнаты; потолок |
|
Трихоспорон кожи |
Древесина; матирование |
Как указывалось ранее, вдыхание спор токсикогенных видов представляет потенциальную опасность (Sorenson 1989; Miller 1993). Это не только споры Stachybotrys которые содержат высокие концентрации микотоксинов. Хотя споры этой плесени, которая растет на обоях и других целлюлозных подложках во влажных зданиях и также является аллергеном, содержат чрезвычайно сильные микотоксины, другие токсикогенные плесени, которые чаще присутствуют в воздухе помещений, включают Aspergillus (особенно А. лишай) и расширение пеницилл (например, P. позолоченный и P. виридикатум) и расширение Триходермия. Экспериментальные данные указывают на то, что ряд микотоксинов в спорах этих плесеней оказывают иммунодепрессивное действие и сильно ингибируют очистку и другие функции клеток легочных макрофагов, необходимых для здоровья органов дыхания (Sorenson 1989).
Мало что известно о воздействии на здоровье МЛОС, образующихся во время роста и спорообразования плесени, или их бактериальных аналогов. Хотя многие МЛОС, по-видимому, обладают относительно низкой токсичностью (Sorenson 1989), неофициальные данные указывают на то, что они могут вызывать головную боль, дискомфорт и, возможно, острые респираторные реакции у людей.
Бактерии в воздухе помещений, как правило, не представляют опасности для здоровья, поскольку во флоре обычно преобладают грамположительные обитатели кожи и верхних дыхательных путей. Однако высокое количество этих бактерий указывает на перенаселенность и плохую вентиляцию. Наличие большого количества грамотрицательных типов и/или Актиномицеты в воздухе указывают на наличие очень влажных поверхностей или материалов, стоков или особенно увлажнителей в системах HVAC, в которых они размножаются. Было показано, что некоторые грамотрицательные бактерии (или эндотоксин, выделяемый из их стенок) вызывают симптомы лихорадки увлажнения. Иногда рост в увлажнителях был достаточно большим для образования аэрозолей, содержащих достаточное количество аллергенных клеток, вызывающих острые симптомы, подобные пневмонии, при ЕАА (см. Таблицу 15).
В редких случаях патогенные бактерии, такие как Микобактериальный туберкулез в ядрах капель от инфицированных людей могут быть рассеяны системами рециркуляции во все части замкнутого пространства. Хотя возбудитель, Legionella pneumophila, был изолирован от увлажнителей и кондиционеров, большинство вспышек легионеллеза было связано с аэрозолями из градирен или душевых.
Влияние изменений в конструкции здания
За прошедшие годы увеличение размеров зданий одновременно с развитием систем кондиционирования воздуха, кульминацией которых стали современные системы HVAC, привело к количественным и качественным изменениям бионагрузки воздуха в рабочих помещениях внутри помещений. За последние два десятилетия переход к проектированию зданий с минимальным потреблением энергии привел к созданию зданий со значительно сниженной инфильтрацией и эксфильтрацией воздуха, что позволяет накапливать переносимые по воздуху микроорганизмы и другие загрязняющие вещества. В таких «герметичных» зданиях водяной пар, который раньше выбрасывался наружу, конденсируется на прохладных поверхностях, создавая условия для роста микробов. Кроме того, системы HVAC, разработанные только для экономической эффективности, часто способствуют росту микробов и представляют риск для здоровья жителей больших зданий. Например, увлажнители, в которых используется оборотная вода, быстро загрязняются и действуют как генераторы микроорганизмов, распылители воды для увлажнения распыляют микроорганизмы, а размещение фильтров выше по течению, а не ниже по течению от таких зон образования и аэрозолизации микробов обеспечивает дальнейшую передачу микробов. аэрозолей на рабочем месте. Расположение воздухозаборников рядом с градирнями или другими источниками микроорганизмов и затрудненный доступ к системе HVAC для технического обслуживания и очистки/дезинфекции также относятся к дефектам конструкции, эксплуатации и технического обслуживания, которые могут представлять опасность для здоровья. Они делают это, подвергая пассажиров воздействию большого количества определенных микроорганизмов, переносимых по воздуху, а не низкому количеству смеси видов, отражающих внешний воздух, который должен быть нормой.
Методы оценки качества воздуха в помещении
Отбор проб воздуха на микроорганизмы
Например, при исследовании микробной флоры воздуха в здании, чтобы попытаться установить причину плохого здоровья его обитателей, необходимо собрать объективные данные, подробнейшие и достоверные. Поскольку общее мнение состоит в том, что микробиологический статус воздуха в помещении должен отражать микробиологический статус наружного воздуха (ACGIH 1989), необходимо точно идентифицировать микроорганизмы и сравнивать их с теми, что находятся в наружном воздухе в то время.
пробоотборники воздуха
Методы отбора проб, которые позволяют, прямо или косвенно, культивировать жизнеспособные переносимые по воздуху бактерии и грибы на питательном агаровом геле, дают наилучшие шансы на идентификацию видов и поэтому используются чаще всего. Агаровую среду инкубируют до тех пор, пока из захваченных биочастиц не разовьются колонии, которые можно будет подсчитать и идентифицировать, или же их пересевают на другие среды для дальнейшего исследования. Агаровая среда, необходимая для бактерий, отличается от среды для грибов, и некоторые бактерии, например, Legionella pneumophila, могут быть выделены только на специальных селективных средах. Для грибов рекомендуется использовать две среды: среду общего назначения и среду, более селективную для выделения ксерофильных грибов. Идентификация основана на общих характеристиках колоний и/или их микроскопических или биохимических характеристиках и требует значительных навыков и опыта.
Диапазон доступных методов отбора проб был надлежащим образом рассмотрен (например, Фланниган, 1992 г.; Ваннер и др., 1993 г.), и здесь упоминаются только наиболее часто используемые системы. Можно провести приблизительную оценку, пассивно собирая микроорганизмы, тяготеющие из воздуха, в открытые чашки Петри, содержащие агаровую среду. Результаты, полученные с использованием этих пластин для осаждения, не являются объемными, на них сильно влияет атмосферная турбулентность, и они способствуют сбору крупных (тяжелых) спор или скоплений спор/клеток. Поэтому предпочтительнее использовать объемный пробоотборник воздуха. Широко используются пробоотборники, в которых взвешенные в воздухе частицы ударяются о поверхность агара. Воздух всасывается либо через щель над вращающейся пластиной с агаром (пробоотборник щелевого типа), либо через перфорированный диск над пластиной с агаром (пробоотборник ситового типа). Хотя одноступенчатые ситчатые пробоотборники широко используются, некоторые исследователи предпочитают шестиступенчатые пробоотборники Андерсена. По мере того, как воздух последовательно проходит через все более мелкие отверстия в шести сложенных друг на друга алюминиевых секциях, частицы сортируются на разных агаровых пластинах в соответствии с их аэродинамическими размерами. Таким образом, пробоотборник показывает размер частиц, из которых развиваются колонии при последующей инкубации чашек с агаром, и указывает, где в дыхательной системе наиболее вероятно отложение различных организмов. Популярным пробоотборником, работающим по другому принципу, является центробежный пробоотборник Reuter. Центробежное ускорение воздуха, всасываемого крыльчаткой вентилятора, заставляет частицы с высокой скоростью ударяться об агар в пластиковой полоске, выстилающей цилиндр для отбора проб.
Другой подход к отбору проб заключается в сборе микроорганизмов на мембранном фильтре в фильтрующей кассете, соединенной с малообъемным перезаряжаемым насосом. Всю сборку можно закрепить на ремне или привязи и использовать для взятия личной пробы в течение обычного рабочего дня. После отбора проб небольшие порции смывов с фильтра и разведения смывов затем можно распределить на различных агаровых средах, инкубировать и провести подсчет жизнеспособных микроорганизмов. Альтернативой фильтрующему пробоотборнику является жидкостный импинджер, в котором частицы воздуха, всасываемые через капиллярные форсунки, сталкиваются с жидкостью и собираются в ней. Порции собирающей жидкости и приготовленные из нее разведения обрабатывают так же, как и из фильтровальных пробоотборников.
Серьезным недостатком этих «жизнеспособных» методов отбора проб является то, что они оценивают только те организмы, которые действительно пригодны для культивирования, а они могут составлять лишь один или два процента от общего количества спор, находящихся в воздухе. Однако общий подсчет (жизнеспособных и нежизнеспособных) можно провести с помощью импазионных пробоотборников, в которых частицы собираются на липких поверхностях вращающихся стержней (импазионный пробоотборник с вращающимся рычагом) или на пластиковой ленте или предметном стекле микроскопа различных моделей щелевых проб. пробоотборник ударного типа. Подсчеты производятся под микроскопом, но таким способом можно идентифицировать лишь относительно небольшое число грибов, а именно те, которые имеют характерные споры. Фильтрационный отбор проб упоминался в связи с оценкой жизнеспособных микроорганизмов, но он также является средством получения общего количества. Часть тех же смывов, выложенных на агаризованную среду, можно окрасить и подсчитать микроорганизмы под микроскопом. Таким же образом можно провести общий подсчет жидкости, собранной в жидкостных импинджерах.
Выбор пробоотборника воздуха и стратегии отбора проб
Какой пробоотборник использовать, во многом определяется опытом исследователя, но выбор важен как по количественным, так и по качественным причинам. Например, агаровые чашки одноступенчатых импазионных пробоотборников гораздо легче «перегружаются» спорами при отборе проб, чем чашки шестиступенчатых пробоотборников, что приводит к зарастанию инкубационных чашек и серьезным количественным и качественным ошибкам в оценке переносимых по воздуху проб. Население. Принцип работы различных пробоотборников, время их отбора и эффективность, с которой они удаляют частицы разного размера из окружающего воздуха, извлекают их из воздушного потока и собирают на поверхности или в жидкости, — все это значительно различается. Из-за этих различий невозможно провести достоверное сравнение данных, полученных с использованием пробоотборника одного типа в одном исследовании, с данными, полученными при использовании пробоотборника другого типа в другом исследовании.
Стратегия отбора проб, а также выбор пробоотборника очень важны. Нельзя установить общую стратегию выборки; каждый случай требует своего подхода (Wanner et al., 1993). Основная проблема заключается в том, что распределение микроорганизмов в воздухе помещений неравномерно ни в пространстве, ни во времени. На него сильно влияет степень активности в помещении, особенно любая уборка или строительные работы, в результате которых поднимается осевшая пыль. Следовательно, наблюдаются значительные колебания численности за относительно короткие промежутки времени. Помимо фильтрующих пробоотборников и импинжеров для жидкости, которые используются в течение нескольких часов, большинство пробоотборников воздуха используются для получения пробы «отбором» всего за несколько минут. Поэтому пробы следует отбирать при любых условиях работы и использования, включая как время, когда системы HVAC функционируют, так и когда нет. Хотя обширный отбор проб может выявить диапазон концентраций жизнеспособных спор, встречающихся в помещении, невозможно удовлетворительно оценить подверженность людей воздействию микроорганизмов в окружающей среде. Даже пробы, взятые в течение рабочего дня с помощью персонального фильтрующего пробоотборника, не дают адекватной картины, так как дают только среднее значение и не выявляют пиковых экспозиций.
Эпидемиологические исследования показывают, что в дополнение к четко распознаваемым эффектам определенных аллергенов может существовать некоторый неаллергический фактор, связанный с грибками, который влияет на здоровье органов дыхания. Микотоксины, продуцируемые отдельными видами плесени, могут играть важную роль, но также существует вероятность того, что здесь задействован какой-то более общий фактор. Таким образом, в будущем общий подход к исследованию грибковой нагрузки в воздухе помещений, вероятно, будет заключаться в следующем: (1) оценка присутствия аллергенных и токсикогенных видов путем отбора проб на наличие жизнеспособных грибов; и (2) получить меру общего количества грибкового материала, которому люди подвергаются в рабочей среде. Как отмечалось выше, для получения последней информации можно проводить суммарные учеты за рабочий день. Однако в ближайшем будущем методы, недавно разработанные для анализа 1,3-β-глюкана или эргостерола (Miller 1993), могут получить более широкое распространение. Оба вещества являются структурными компонентами грибов и поэтому дают меру количества грибкового материала (т. е. его биомассы). Сообщалось о связи между уровнями 1,3-β-глюкана в воздухе помещений и симптомами синдрома больного здания (Miller 1993).
Стандарты и директивы
Хотя некоторые организации классифицировали уровни загрязнения воздуха внутри помещений и пыли (таблица 3), из-за проблем с отбором проб воздуха было оправданное нежелание устанавливать числовые стандарты или нормативные значения. Было отмечено, что микробная нагрузка в воздухе в зданиях с кондиционированием воздуха должна быть заметно ниже, чем в наружном воздухе, при этом разница между зданиями с естественной вентиляцией и наружным воздухом должна быть меньше. ACGIH (1989) рекомендует использовать ранжирование видов грибов в воздухе помещений и на открытом воздухе при интерпретации данных проб воздуха. Присутствие или преобладание некоторых форм плесени в воздухе внутри помещения, но не на улице, может указывать на проблему внутри здания. Например, обилие в воздухе помещений таких гидрофильных плесеней, как Stachybotrys ATRA почти всегда указывает на очень влажное место усиления внутри здания.
Таблица 3. Наблюдаемые уровни содержания микроорганизмов в воздухе и пыли непроизводственных помещений
Категория |
CFUa на метр воздуха |
Грибы в виде КОЕ/г |
|
Бактерии |
Грибы |
||
Очень низкий |
|||
Низкий |
|||
Intermediate |
|||
High |
|||
Очень высоко |
> 2,000 |
> 2,000 |
> 120,000 |
a КОЕ, колониеобразующие единицы.
Источник: адаптировано из Wanner et al. 1993.
Хотя влиятельные органы, такие как Комитет по биоаэрозолям ACGIH, не установили количественные рекомендации, канадское руководство по офисным зданиям (Nathanson 1993), основанное на пятилетнем исследовании около 50 кондиционированных зданий федерального правительства, содержит некоторые рекомендации по цифрам. Среди основных пунктов были отмечены следующие:
Эти числовые значения основаны на четырехминутных пробах воздуха, собранных с помощью центробежного пробоотборника Reuter. Следует подчеркнуть, что они не могут быть перенесены на другие процедуры отбора проб, другие типы зданий или другие климатические/географические регионы. Что является нормой или приемлемо, может быть основано только на обширных исследованиях ряда зданий в конкретном регионе с использованием четко определенных процедур. Никакие пороговые значения не могут быть установлены для воздействия плесени в целом или для конкретных видов.
Борьба с микроорганизмами в помещении
Ключевым фактором, определяющим микробный рост и производство клеток и спор, которые могут стать аэрозольными в среде помещений, является вода, и контроль должен быть достигнут за счет снижения доступности влаги, а не за счет использования биоцидов. Контроль включает в себя надлежащее техническое обслуживание и ремонт здания, в том числе своевременную сушку и устранение причин утечки/повреждения затоплением (Morey 1993a). Хотя поддержание относительной влажности в помещениях на уровне менее 70% часто называют мерой контроля, она эффективна только в том случае, если температура стен и других поверхностей близка к температуре воздуха. На поверхности плохо изолированных стен температура может быть ниже точки росы, в результате чего образуется конденсат и размножаются гидрофильные грибки и даже бактерии (Flannigan 1993). Аналогичная ситуация может возникнуть во влажном тропическом или субтропическом климате, когда влага из воздуха, проникающего в оболочку кондиционированного здания, конденсируется на более прохладной внутренней поверхности (Morey 1993b). В таких случаях контроль заключается в проектировании и правильном использовании утеплителя и пароизоляции. В сочетании со строгими мерами контроля влажности программы технического обслуживания и очистки должны обеспечивать удаление пыли и другого мусора, который обеспечивает питательные вещества для роста, а также служит резервуаром микроорганизмов.
В системах HVAC (Nathanson 1993) следует предотвращать скопление стоячей воды, например, в дренажных поддонах или под охлаждающими змеевиками. Там, где распылители, фитили или резервуары с подогревом воды являются неотъемлемой частью увлажнения в системах ОВКВ, необходимы регулярная очистка и дезинфекция для ограничения роста микробов. Увлажнение сухим паром, вероятно, значительно снизит риск микробного роста. Поскольку фильтры могут аккумулировать грязь и влагу и, следовательно, создавать места для размножения микробов, их следует регулярно заменять. Микроорганизмы также могут размножаться в пористой звукоизоляции, используемой для облицовки воздуховодов, если она становится влажной. Решение этой проблемы состоит в том, чтобы применить такую изоляцию снаружи, а не внутри; внутренние поверхности должны быть гладкими и не должны создавать среду, способствующую росту. Такие общие меры контроля будут контролировать рост Legionella в системах HVAC, но рекомендуются дополнительные функции, такие как установка высокоэффективного воздушного фильтра для твердых частиц (HEPA) на входе (Feeley 1988). Кроме того, системы водоснабжения должны обеспечивать равномерный нагрев горячей воды до 60°C, отсутствие участков, в которых вода застаивается, и отсутствие в арматуре материалов, способствующих росту Legionella.
В тех случаях, когда меры контроля были неадекватными и происходит рост плесени, необходимы корректирующие действия. Необходимо удалить и выбросить все пористые органические материалы, такие как ковры и другая мягкая мебель, потолочная плитка и изоляция, на которых и в которых есть рост. Гладкие поверхности необходимо промыть гипохлоритом натрия или подходящим дезинфицирующим средством. Биоциды, которые могут распыляться, не должны использоваться в действующих системах HVAC.
Во время восстановления необходимо всегда следить за тем, чтобы микроорганизмы на загрязненных материалах или в них не распылялись. В случаях, когда речь идет о больших площадях роста плесени (десять квадратных метров и более), может возникнуть необходимость локализовать потенциальную опасность, поддерживая отрицательное давление в зоне локализации во время восстановления и предусматривая воздушные шлюзы/зоны обеззараживания между изолированной зоной и остальная часть здания (Morey 1993a, 1993b; Департамент здравоохранения Нью-Йорка, 1993). Пыль, присутствующая до или образовавшаяся во время удаления загрязненного материала в герметичные контейнеры, должна быть собрана с помощью пылесоса с НЕРА-фильтром. Во время операций специалисты по восстановительным работам должны носить полнолицевые средства защиты органов дыхания HEPA и одноразовую защитную одежду, обувь и перчатки (New York City Department of Health, 1993). Там, где имеют дело с небольшими участками роста плесени, после соответствующего обучения может быть нанят штатный обслуживающий персонал. В таких случаях сдерживание не считается необходимым, но персонал должен носить полную защиту органов дыхания и перчатки. Во всех случаях об опасности должны быть проинформированы как обычные жильцы, так и персонал, привлекаемый для восстановительных работ. У последних не должно быть предшествующей астмы, аллергии или иммунодепрессивных расстройств (Департамент здравоохранения Нью-Йорка, 1993).
Критерии создания
Установление конкретных руководств и стандартов для воздуха в помещениях является результатом активной политики в этой области со стороны органов, ответственных за их установление и поддержание качества воздуха в помещениях на приемлемом уровне. На практике задачи разделены и распределены между многими субъектами, отвечающими за контроль загрязнения, поддержание здоровья, обеспечение безопасности продуктов, наблюдение за гигиеной труда и регулирование строительства и строительства.
Установление правил направлено на ограничение или снижение уровня загрязнения воздуха внутри помещений. Этой цели можно достичь, контролируя существующие источники загрязнения, разбавляя воздух в помещении наружным воздухом и проверяя качество доступного воздуха. Это требует установления конкретных максимальных пределов содержания загрязняющих веществ в воздухе помещений.
Концентрация любого заданного загрязняющего вещества в воздухе помещений соответствует модели сбалансированной массы, выраженной в следующем уравнении:
где:
Ci = концентрация загрязнителя в воздухе помещений (мг/м3);
Q = скорость выброса (мг/ч);
V = объем внутреннего пространства (м3);
Co = концентрация загрязняющего вещества в наружном воздухе (мг/м3);
n = скорость вентиляции в час;
a = скорость распада загрязнителя в час.
Обычно отмечается, что в статических условиях концентрация присутствующих загрязняющих веществ будет частично зависеть от количества соединения, выбрасываемого в воздух из источника загрязнения, и его концентрации в атмосферном воздухе, а также от различных механизмов, с помощью которых загрязняющее вещество удален. Механизмы устранения включают разбавление загрязняющего вещества и его «исчезновение» со временем. Все правила, рекомендации, руководства и стандарты, которые могут быть установлены для уменьшения загрязнения, должны учитывать эти возможности.
Контроль источников загрязнения
Одним из наиболее эффективных способов снижения уровня концентрации загрязнителя в воздухе помещений является контроль источников загрязнения внутри здания. Это включает в себя материалы, используемые для строительства и отделки, деятельность внутри здания и самих жильцов.
Если считается необходимым регулировать выбросы, связанные с используемыми строительными материалами, существуют стандарты, которые прямо ограничивают содержание в этих материалах соединений, для которых доказано вредное воздействие на здоровье. Некоторые из этих соединений считаются канцерогенными, например, формальдегид, бензол, некоторые пестициды, асбест, стекловолокно и другие. Еще одним способом является регулирование выбросов путем установления стандартов выбросов.
Эта возможность сопряжена со многими практическими трудностями, главными из которых являются отсутствие согласия в отношении того, как измерять эти выбросы, отсутствие знаний об их влиянии на здоровье и комфорт людей, находящихся в здании, а также присущие трудности идентификации и количественная оценка сотен соединений, испускаемых рассматриваемыми материалами. Один из способов установить стандарты выбросов — начать с приемлемого уровня концентрации загрязняющего вещества и рассчитать уровень выбросов с учетом условий окружающей среды — температуры, относительной влажности, скорости воздухообмена, коэффициента нагрузки и т. д. — отражающие способ фактического использования продукта. Основная критика, направленная против этой методологии, заключается в том, что более чем один продукт может генерировать одно и то же загрязняющее соединение. Стандарты выбросов получают из показаний, снятых в контролируемой атмосфере, где условия точно определены. Имеются опубликованные руководства для Европы (COST 613 1989 и 1991 гг.) и США (ASTM 1989 г.). Критика, обычно направленная против них, основана на: (1) том факте, что трудно получить сравнительные данные и (2) проблемах, возникающих, когда в помещении есть периодические источники загрязнения.
Что касается деятельности, которая может происходить в здании, то наибольшее внимание уделяется обслуживанию здания. В этих видах деятельности контроль может быть установлен в виде правил выполнения определенных обязанностей, таких как рекомендации, касающиеся применения пестицидов или снижения воздействия свинца или асбеста при ремонте или сносе здания.
Поскольку табачный дым, исходящий от людей, находящихся в здании, так часто является причиной загрязнения воздуха внутри помещений, он заслуживает отдельного рассмотрения. Во многих странах на государственном уровне действуют законы, запрещающие курение в определенных типах общественных мест, таких как рестораны и театры, но очень распространены и другие меры, согласно которым курение разрешено в определенных специально отведенных частях данного здания.
Когда использование определенных продуктов или материалов запрещено, эти запреты делаются на основании их предполагаемого вредного воздействия на здоровье, которое более или менее хорошо задокументировано для уровней, обычно присутствующих в воздухе помещений. Еще одна возникающая трудность заключается в том, что часто не хватает информации или знаний о свойствах продуктов, которые можно было бы использовать вместо них.
Устранение загрязнителя
Бывают случаи, когда невозможно избежать выбросов из определенных источников загрязнения, как, например, в случае, когда выбросы связаны с жильцами здания. Эти выбросы включают двуокись углерода и биологические выбросы, наличие материалов со свойствами, которые никак не контролируются, или выполнение повседневных задач. В этих случаях одним из способов снижения уровня загрязнения являются системы вентиляции и другие средства, используемые для очистки воздуха в помещении.
Вентиляция является одним из наиболее эффективных способов снижения концентрации загрязняющих веществ в помещениях. Однако необходимость экономии энергии требует, чтобы забор наружного воздуха для обновления воздуха в помещении был как можно более экономным. В этом отношении существуют стандарты, которые определяют минимальную скорость вентиляции, основанную на обновлении объема воздуха в помещении в час наружным воздухом, или которые устанавливают минимальный вклад воздуха в расчете на одного человека или единицу площади, или которые учитывают концентрацию углекислого газа с учетом различий между помещениями с курящими и без курящих. В случае зданий с естественной вентиляцией также установлены минимальные требования к различным частям здания, например, к окнам.
Среди ссылок, которые чаще всего цитируются в большинстве существующих стандартов, как национальных, так и международных, — хотя это и не имеет обязательной юридической силы — есть нормы, опубликованные Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Они были разработаны, чтобы помочь профессионалам в области кондиционирования воздуха при проектировании их установок. В стандарте ASHRAE 62-1989 (ASHRAE 1989) указаны минимальное количество воздуха, необходимое для вентиляции здания, а также приемлемое качество воздуха в помещении, необходимое для его жителей, чтобы предотвратить неблагоприятное воздействие на здоровье. Для двуокиси углерода (соединение, которое большинство авторов не считает загрязнителем из-за его человеческого происхождения, но которое используется в качестве индикатора качества воздуха в помещении для обеспечения надлежащего функционирования систем вентиляции) этот стандарт рекомендует предел 1,000 частей на миллион в чтобы удовлетворить критерии комфорта (запах). Этот стандарт также определяет качество наружного воздуха, необходимое для обновления воздуха в помещении.
В тех случаях, когда источник загрязнения — будь то внутренний или внешний — трудно контролировать и когда необходимо использовать оборудование для его устранения из окружающей среды, существуют стандарты, гарантирующие их эффективность, такие как те, которые устанавливают конкретные методы проверки производительность определенного типа фильтра.
Экстраполяция стандартов гигиены труда на стандарты качества воздуха в помещениях
Можно установить различные типы эталонных значений, применимых к воздуху внутри помещений, в зависимости от типа населения, которое необходимо защитить. Эти значения могут быть основаны на стандартах качества окружающего воздуха, на конкретных значениях для определенных загрязняющих веществ (таких как двуокись углерода, окись углерода, формальдегид, летучие органические соединения, радон и т. д.) или они могут быть основаны на стандартах, обычно используемых в гигиене труда. . Последние являются значениями, сформулированными исключительно для применения в промышленных условиях. Они предназначены, прежде всего, для защиты работающих от острого воздействия поллютантов — раздражения слизистых оболочек или верхних дыхательных путей — или для предупреждения отравлений с системным действием. Из-за этой возможности многие авторы, когда они имеют дело с внутренней средой, используют в качестве эталона предельные значения воздействия для промышленной среды, установленные Американской конференцией государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH) Соединенных Штатов. Эти пределы называются пороговые предельные значения (TLV), и они включают предельные значения для восьмичасового рабочего дня и 40-часовой рабочей недели.
Численные отношения применяются для того, чтобы адаптировать TLV к условиям внутренней среды здания, и значения обычно уменьшаются в два, десять или даже сто раз, в зависимости от типа воздействия на здоровье и типа. населения пострадало. Причины, приводимые для уменьшения значений TLV, когда они применяются к облучению такого рода, включают тот факт, что в непромышленных условиях персонал подвергается одновременному воздействию низких концентраций нескольких обычно неизвестных химических веществ, которые способны действовать синергетически таким образом, что нельзя легко контролировать. С другой стороны, общепризнано, что в промышленных условиях количество опасных веществ, которые необходимо контролировать, известно и часто ограничено, хотя концентрации обычно намного выше.
Кроме того, во многих странах промышленные ситуации контролируются для обеспечения соблюдения установленных эталонных значений, чего не делается в непромышленных условиях. Поэтому возможно, что в непромышленных условиях случайное использование некоторых продуктов может привести к высоким концентрациям одного или нескольких соединений без какого-либо мониторинга окружающей среды и без возможности выявления уровней воздействия. С другой стороны, риски, присущие производственной деятельности, известны или должны быть известны, и поэтому принимаются меры по их снижению или мониторингу. Затронутые работники проинформированы и имеют средства для снижения риска и защиты. Кроме того, рабочие в промышленности, как правило, взрослые люди с хорошим здоровьем и в приемлемом физическом состоянии, в то время как население помещений, в целом, имеет более широкий диапазон состояний здоровья. Обычная работа в офисе, например, может выполняться людьми с ограниченными физическими возможностями или людьми, подверженными аллергическим реакциям, которые не могут работать в определенных производственных условиях. Крайний случай этой линии рассуждений применим к использованию здания в качестве семейного жилища. Наконец, как отмечалось выше, TLV, как и другие профессиональные стандарты, основаны на воздействии восьми часов в день, 40 часов в неделю. Это составляет менее одной четверти времени, в течение которого человек подвергался бы воздействию, если бы он или она постоянно находились в одной и той же среде или подвергались воздействию какого-либо вещества в течение всех 168 часов в неделю. Кроме того, эталонные значения основаны на исследованиях, включающих еженедельное воздействие и учитывающих время отсутствия воздействия (между воздействиями) в 16 часов в день и 64 часа в выходные дни, что очень затрудняет экстраполяцию данных. сила этих данных.
Вывод, к которому приходит большинство авторов, заключается в том, что для того, чтобы использовать стандарты промышленной гигиены для воздуха внутри помещений, справочные значения должны включать очень большую погрешность. Таким образом, стандарт ASHRAE 62-1989 предлагает концентрацию в одну десятую от значения TLV, рекомендованного ACGIH для промышленных сред для тех химических загрязнителей, которые не имеют своих собственных установленных эталонных значений.
Что касается биологических загрязнителей, то технических критериев для их оценки, которые могли бы быть применимы к промышленной среде или внутренним помещениям, не существует, как в случае с TLVs ACGIH для химических загрязнителей. Это может быть связано с природой биологических загрязнителей, обладающих широким разнообразием характеристик, что затрудняет установление критериев их оценки, которые были бы обобщены и утверждены для любой конкретной ситуации. Эти характеристики включают репродуктивную способность рассматриваемого организма, тот факт, что одни и те же микробные виды могут иметь разную степень патогенности или тот факт, что изменения факторов окружающей среды, таких как температура и влажность, могут влиять на их присутствие в любой данной среде. Тем не менее, несмотря на эти трудности, Комитет по биоаэрозолям ACGIH разработал рекомендации по оценке этих биологических агентов в помещениях: Руководство по оценке биоаэрозолей в помещении (1989). Стандартные протоколы, рекомендуемые в данном руководстве, устанавливают системы и стратегии отбора проб, аналитические процедуры, интерпретацию данных и рекомендации по корректирующим мерам. Их можно использовать, когда медицинская или клиническая информация указывает на наличие таких заболеваний, как лихорадка увлажнителя воздуха, гиперчувствительный пневмонит или аллергия, связанная с биологическими загрязнителями. Эти руководящие принципы могут применяться, когда требуется отбор проб для документирования относительного вклада уже идентифицированных источников биоаэрозолей или для подтверждения медицинской гипотезы. Отбор проб необходимо проводить для подтверждения потенциальных источников, но рутинный отбор проб воздуха для обнаружения биоаэрозолей не рекомендуется.
Существующие руководства и стандарты
Различные международные организации, такие как Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Международный совет по строительным исследованиям (CIBC), частные организации, такие как ASHRAE, и такие страны, как США и Канада, среди прочего, устанавливают руководящие принципы и стандарты воздействия. Со своей стороны, Европейский союз (ЕС) через Европейский парламент представил резолюцию о качестве воздуха в помещениях. Эта резолюция устанавливает необходимость для Европейской комиссии как можно скорее предложить конкретные директивы, которые включают:
Многие химические соединения обладают запахом и раздражающими свойствами при концентрациях, которые, согласно современным знаниям, не опасны для людей, находящихся в здании, но которые могут ощущаться и, следовательно, раздражать большое количество людей. Эталонные значения, используемые сегодня, как правило, учитывают эту возможность.
Учитывая тот факт, что использование стандартов гигиены труда не рекомендуется для контроля воздуха в помещении, если не учитывается поправка, во многих случаях лучше сверяться с эталонными значениями, используемыми в качестве рекомендаций или стандартов для качества окружающего воздуха. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) установило стандарты для атмосферного воздуха, предназначенные для защиты с достаточным запасом безопасности здоровья населения в целом (первичные стандарты) и даже его благосостояния (вторичные стандарты) от любых неблагоприятных воздействий, которые могут возникнуть. быть предсказано из-за данного загрязняющего вещества. Таким образом, эти эталонные значения полезны в качестве общего руководства для установления приемлемого стандарта качества воздуха для данного внутреннего пространства, а некоторые стандарты, такие как ASHRAE-92, используют их в качестве критериев качества для обновления воздуха в закрытом здании. В таблице 1 приведены справочные значения для двуокиси серы, окиси углерода, двуокиси азота, озона, свинца и твердых частиц.
Таблица 1. Стандарты качества воздуха, установленные Агентством по охране окружающей среды США.
Средняя концентрация |
|||
загрязнитель |
мкг/м3 |
частей на миллион |
Срок экспозиции |
Сернистый газ |
80a |
0.03 |
1 год (среднее арифметическое) |
365a |
0.14 |
24 часаc |
|
1,300b |
0.5 |
3 часаc |
|
Твердые частицы |
150а, б |
- |
24 часаd |
50а, б |
- |
1 годd (среднее арифметическое) |
|
Монооксид углерода |
10,000a |
9.0 |
8 часаc |
40,000a |
35.0 |
1 часc |
|
Озон |
235а, б |
0.12 |
1 час |
Двуокись азота |
100а, б |
0.053 |
1 год (среднее арифметическое) |
Вести |
1.5а, б |
- |
3 месяцев |
a Первичный стандарт. b Вторичный стандарт. c Максимальное значение, которое не следует превышать более одного раза в год. d Измеряется как частицы диаметром ≤10 мкм. Источник: Агентство по охране окружающей среды США.. Национальная первичная и вторичная окружающая среда Стандарты качества воздуха. Свод федеральных правил, Название 40, часть 50 (июль 1990 г.).
Со своей стороны, ВОЗ разработала руководящие принципы, призванные обеспечить основу для защиты здоровья населения от неблагоприятных последствий загрязнения воздуха, а также для устранения или сокращения до минимума тех загрязнителей воздуха, которые известны или предположительно опасны для здоровья и благополучия человека (ВОЗ 1987). Эти руководящие принципы не делают различий в отношении типа воздействия, с которым они имеют дело, и, следовательно, они охватывают воздействие, вызванное наружным воздухом, а также воздействие, которое может иметь место в помещениях. В таблицах 2 и 3 показаны значения, предложенные ВОЗ (1987 г.) для неканцерогенных веществ, а также различия между теми, которые оказывают воздействие на здоровье, и теми, которые вызывают сенсорный дискомфорт.
Таблица 2. Нормативные значения ВОЗ для некоторых веществ в воздухе, основанные на известных воздействиях на здоровье человека, кроме рака или неприятного запаха.a
загрязнитель |
Ориентировочное значение (время- |
Продолжительность воздействия |
Органические соединения |
||
Сероуглерод |
100 мкг/м3 |
24 часа |
1,2-дихлорэтан |
0.7 мкг/м3 |
24 часа |
формальдегид |
100 мкг/м3 |
30 минут |
Метиленхлорид |
3 мкг/м3 |
24 часа |
Стирол |
800 мкг/м3 |
24 часа |
Тетрахлорэтилен |
5 мкг/м3 |
24 часа |
Толуол |
8 мкг/м3 |
24 часа |
трихлорэтилен |
1 мкг/м3 |
24 часа |
Неорганические соединения |
||
Кадмий |
1-5 нг/м3 |
1 год (сельская местность) |
Монооксид углерода |
100 мкг/м3 с |
15 минут |
Сероводород |
150 мкг/м3 |
24 часа |
Вести |
0.5-1.0 мкг/м3 |
1 год |
Марганец |
1 мкг/м3 |
1 час |
ртутный |
1 мкг/м3 б |
1 час |
Двуокись азота |
400 мкг/м3 |
1 час |
Озон |
150-200 мкг/м3 |
1 час |
Сернистый газ |
500 мкг/м3 |
10 минут |
Ванадий |
1 мкг/м3 |
24 часа |
a Информация в этой таблице должна использоваться вместе с обоснованиями, представленными в оригинальной публикации.
b Это значение относится только к воздуху в помещении.
c Воздействие этой концентрации не должно превышать указанного времени и не должно повторяться в течение 8 часов. Источник: ВОЗ, 1987 г.
Таблица 3. Нормативные значения ВОЗ для некоторых неканцерогенных веществ в воздухе, основанные на органолептических эффектах или реакциях раздражения в среднем в течение 30 минут
загрязнитель |
Порог запаха |
||
обнаружение |
Признание |
Ориентировочное значение |
|
Carbon |
|
|
|
водород |
|
|
|
Стирол |
70 мкг/м3 |
210-280 мкг/м3 |
70 мкг/м3 |
Тетрахолоро- |
|
|
|
Толуол |
1 мг / м3 |
10 мг / м3 |
1 мг / м3 |
b При производстве вискозы она сопровождается другими пахучими веществами, такими как сероводород и карбонилсульфид. Источник: ВОЗ, 1987 г.
Для канцерогенных веществ EPA установило понятие единицы риска. Эти единицы представляют собой коэффициент, используемый для расчета увеличения вероятности того, что человек заболеет раком из-за воздействия в течение жизни канцерогенного вещества в воздухе в концентрации 1 мкг/м.3. Эта концепция применима к веществам, которые могут присутствовать в воздухе помещений, таким как металлы, такие как мышьяк, хром VI и никель; органические соединения, такие как бензол, акрилонитрил и полициклические ароматические углеводороды; или твердые частицы, включая асбест.
В конкретном случае радона в Таблице 20 приведены справочные значения и рекомендации различных организаций. Таким образом, EPA рекомендует серию постепенных вмешательств, когда уровни в воздухе помещений превышают 4 пКи/л (150 Бк/м3), устанавливая временные рамки для снижения этих уровней. ЕС, основываясь на отчете, представленном в 1987 году целевой группой Международной комиссии по радиологической защите (ICRP), рекомендует среднюю годовую концентрацию газа радона, проводя различие между существующими зданиями и новым строительством. Со своей стороны, ВОЗ дает свои рекомендации с учетом воздействия продуктов распада радона, выраженного в виде концентрации равновесного эквивалента радона (EER), и принимая во внимание увеличение риска заболевания раком между 0.7 x 10-4 и 2.1 х 10-4 для пожизненного облучения 1 Бк/м3 ЭОР.
Таблица 4. Референтные значения радона по данным трех организаций
организация |
Концентрация |
Рекомендация |
Экологические исследования георадаром |
4-20 пКи/л |
Понизить уровень в годах |
Европейского союза |
>400 Бк/м3 а, б >400 Бк/м3 a |
Уменьшить уровень Уменьшить уровень |
Всемирная организация здравоохранения |
>100 Бк/м3 EERc |
Уменьшить уровень |
a Среднегодовая концентрация радонового газа.
b Эквивалентно дозе 20 мЗв/год.
c Среднегодовая.
Наконец, следует помнить, что референсные значения устанавливаются, как правило, на основе известных эффектов, которые отдельные вещества оказывают на здоровье. Хотя это может часто представлять собой тяжелую работу в случае анализа воздуха в помещении, он не принимает во внимание возможные синергетические эффекты некоторых веществ. К ним относятся, например, летучие органические соединения (ЛОС). Некоторые авторы предложили возможность определения общих уровней концентраций летучих органических соединений (ЛВОС), при которых люди, находящиеся в здании, могут начать реагировать. Одна из основных трудностей заключается в том, что с точки зрения анализа определение ЛОС еще не решено к всеобщему удовлетворению.
На практике на установление в будущем эталонных значений в относительно новой области качества воздуха в помещениях будет влиять разработка политики в отношении окружающей среды. Это будет зависеть от развития знаний о воздействии загрязняющих веществ и от совершенствования аналитических методов, которые могут помочь нам определить эти значения.
Люди в городских условиях проводят от 80 до 90% своего времени в закрытых помещениях, занимаясь сидячей деятельностью, как во время работы, так и в свободное время. (См. рис. 1).
Рисунок 1. Городские жители проводят от 80 до 90% своего времени в помещении
Этот факт привел к созданию внутри этих внутренних пространств среды, более комфортной и однородной, чем на открытом воздухе с их изменяющимися климатическими условиями. Чтобы это стало возможным, воздух в этих помещениях должен был кондиционироваться, нагреваясь в холодное время года и охлаждаясь в жаркое время года.
Чтобы кондиционирование воздуха было эффективным и экономичным, необходимо было контролировать воздух, поступающий в здания снаружи, от которого нельзя было ожидать желаемых тепловых характеристик. Результатом стали все более герметичные здания и более строгий контроль количества окружающего воздуха, используемого для обновления застоявшегося воздуха в помещении.
Энергетический кризис в начале 1970-х годов — и вытекающая из него необходимость экономии энергии — представлял собой еще одно положение дел, часто приводившее к резкому сокращению объема окружающего воздуха, используемого для обновления и вентиляции. То, что обычно делалось тогда, заключалось в многократной повторной переработке воздуха внутри здания. Сделано это было, конечно, с целью удешевления кондиционирования. Но стало происходить другое: значительно возросло количество жалоб, дискомфорта и/или проблем со здоровьем жильцов этих домов. Это, в свою очередь, увеличило социальные и финансовые издержки из-за невыхода на работу и побудило специалистов изучить происхождение жалоб, которые до этого считались независимыми от загрязнения.
Несложно объяснить, что привело к появлению нареканий: здания строятся все герметичнее, объем воздуха, подаваемого на вентиляцию, уменьшается, для теплоизоляции зданий используется больше материалов и изделий, количество химических продуктов и используемые синтетические материалы умножаются и диверсифицируются, и индивидуальный контроль над окружающей средой постепенно утрачивается. В результате внутренняя среда становится все более загрязненной.
Жильцы зданий с деградировавшей окружающей средой затем реагируют, по большей части, выражая жалобы на аспекты окружающей их среды и проявляя клинические симптомы. Наиболее часто можно услышать следующие симптомы: раздражение слизистых оболочек (глаз, носа и горла), головные боли, одышка, повышенная заболеваемость простудными заболеваниями, аллергии и т.д.
Когда приходит время определить возможные причины, вызывающие эти жалобы, кажущаяся простота задачи уступает место очень сложной ситуации, когда пытаются установить связь причины и следствия. В этом случае необходимо рассмотреть все факторы (будь то экологические или иного происхождения), которые могут быть связаны с жалобами или появившимися проблемами со здоровьем.
Вывод — после многих лет изучения этой проблемы — заключается в том, что эти проблемы имеют множественное происхождение. Исключениями являются те случаи, когда связь причины и следствия была четко установлена, как, например, в случае вспышки болезни легионеров или проблем с раздражением или повышенной чувствительностью из-за воздействия формальдегида.
Явление получило название синдром больного здания, и определяется как те симптомы, влияющие на обитателей здания, когда жалобы на недомогание возникают чаще, чем можно было бы разумно ожидать.
В таблице 1 приведены некоторые примеры загрязняющих веществ и наиболее распространенные источники выбросов, которые могут быть связаны с ухудшением качества воздуха в помещениях.
Помимо качества воздуха внутри помещений, на которое влияют химические и биологические загрязнители, синдром больного здания связывают со многими другими факторами. Некоторые из них физические, такие как тепло, шум и освещение; некоторые из них являются психосоциальными, главными из которых являются способ организации работы, трудовые отношения, темп работы и рабочая нагрузка.
Таблица 1. Наиболее распространенные загрязнители помещений и их источники
Сайт |
Источники выбросов |
загрязнитель |
На открытом воздухе |
Фиксированные источники |
|
Промышленные площадки, производство энергии |
Диоксид серы, оксиды азота, озон, твердые частицы, окись углерода, органические соединения |
|
Автотранспорт |
Угарный газ, свинец, оксиды азота |
|
Почва |
Радон, микроорганизмы |
|
В помещении |
Строительные материалы |
|
Камень, бетон |
Радон |
|
Древесные композиты, шпон |
Формальдегид, органические соединения |
|
Изоляция |
Формальдегид, стекловолокно |
|
Огнезащитные составы |
асбест |
|
Покраска |
Органические соединения, свинец |
|
Оборудование и установки |
||
Системы отопления, кухни |
Оксид и диоксид углерода, оксиды азота, органические соединения, твердые частицы |
|
Копиры |
Озон |
|
Системы вентиляции |
Волокна, микроорганизмы |
|
Оккупанты |
||
Метаболическая активность |
Углекислый газ, водяной пар, запахи |
|
Биологическая активность |
Микроорганизмы |
|
Человеческая активность |
||
курение |
Оксид углерода, другие соединения, твердые частицы |
|
Освежители воздуха |
Фторуглероды, запахи |
|
Уборка |
Органические соединения, запахи |
|
Досуг, художественная деятельность |
Органические соединения, запахи |
Воздух в помещении играет очень важную роль в развитии синдрома больного здания, поэтому контроль его качества может в большинстве случаев помочь исправить или помочь улучшить условия, которые приводят к возникновению синдрома. Однако следует помнить, что качество воздуха — не единственный фактор, который следует учитывать при оценке внутренней среды.
Меры контроля внутренней среды
Опыт показывает, что большинство проблем, возникающих в помещениях, являются результатом решений, принятых при проектировании и строительстве здания. Хотя эти проблемы могут быть решены позже путем принятия корректирующих мер, следует отметить, что предотвращение и исправление недостатков при проектировании здания является более эффективным и рентабельным.
Большое разнообразие возможных источников загрязнения определяет множество корректирующих действий, которые можно предпринять, чтобы взять их под контроль. К проектированию здания могут привлекаться профессионалы из разных областей, такие как архитекторы, инженеры, дизайнеры интерьеров и другие. Поэтому на данном этапе важно помнить о различных факторах, которые могут способствовать устранению или минимизации возможных будущих проблем, которые могут возникнуть из-за плохого качества воздуха. Факторы, которые следует учитывать, это
Выбор места для строительства
Загрязнение воздуха может исходить от источников, расположенных близко или далеко от выбранного места. Этот тип загрязнения включает, по большей части, органические и неорганические газы, образующиеся в результате сгорания — будь то от автомобилей, промышленных предприятий или электростанций вблизи объекта — и взвешенные в воздухе твердые частицы различного происхождения.
Загрязнение, обнаруженное в почве, включает газообразные соединения захороненного органического вещества и радон. Эти загрязняющие вещества могут проникать в здание через трещины в строительных материалах, контактирующих с почвой, или путем миграции через полупроницаемые материалы.
Когда строительство здания находится на стадии планирования, необходимо оценить различные возможные участки. Лучшее место следует выбирать, принимая во внимание следующие факты и информацию:
С другой стороны, локальные источники загрязнения необходимо контролировать с помощью различных специальных методов, таких как осушение или очистка почвы, разгерметизация почвы или использование архитектурных или живописных экранов.
Архитектурный дизайн
Целостность здания на протяжении веков была основным требованием при планировании и проектировании нового здания. С этой целью сегодня, как и в прошлом, учитывалась способность материалов противостоять деградации под воздействием влажности, температурных изменений, движения воздуха, радиации, воздействия химических и биологических агентов или стихийных бедствий.
Тот факт, что вышеупомянутые факторы следует учитывать при реализации любого архитектурного проекта, не является проблемой в текущем контексте: кроме того, в проекте должны быть реализованы правильные решения в отношении целостности и благополучия жильцов. На этом этапе проекта должны быть приняты решения по таким вопросам, как дизайн внутренних помещений, выбор материалов, места деятельности, которые могут быть потенциальными источниками загрязнения, проемы здания наружу, окна и вентиляционная система.
Открытие зданий
Эффективные меры контроля при проектировании здания состоят в планировании расположения и ориентации этих отверстий с прицелом на минимизацию количества загрязнения, которое может попасть в здание из ранее обнаруженных источников загрязнения. Следует иметь в виду следующие соображения:
Рисунок 2. Проникновение загрязнения извне
Windows
В последние годы наблюдается обращение тенденции, наблюдаемой в 1970-х и 1980-х годах, и теперь наблюдается тенденция включать рабочие окна в новые архитектурные проекты. Это дает несколько преимуществ. Одним из них является возможность обеспечить дополнительную вентиляцию в тех областях (будем надеяться, что их будет немного), которые в ней нуждаются, при условии, что система вентиляции имеет датчики в этих областях для предотвращения дисбаланса. Следует иметь в виду, что возможность открыть окно не всегда гарантирует поступление свежего воздуха в помещение; если вентиляционная система находится под давлением, открытие окна не обеспечит дополнительной вентиляции. Другие преимущества носят определенно психосоциальный характер, позволяя жильцам в определенной степени контролировать свое окружение и прямой и визуальный доступ к улице.
Защита от влажности
Основные средства контроля заключаются в снижении влажности в основании здания, где часто могут распространяться и развиваться микроорганизмы, особенно грибки.
Осушение территории и повышение давления в почве может предотвратить появление биологических агентов, а также может предотвратить проникновение химических загрязнителей, которые могут присутствовать в почве.
Герметизация и контроль закрытых помещений здания, наиболее восприимчивых к влажности воздуха, является еще одной мерой, которую следует учитывать, поскольку влажность может повредить материалы, используемые для облицовки здания, в результате чего эти материалы могут затем стать источником микробиологического загрязнения. .
Планировка внутренних помещений
На этапах планирования важно знать, для чего будет использоваться здание или какие действия будут выполняться в нем. Прежде всего важно знать, какие виды деятельности могут быть источником загрязнения; затем эти знания можно использовать для ограничения и контроля этих потенциальных источников загрязнения. Некоторыми примерами деятельности, которая может быть источником загрязнения в здании, являются приготовление пищи, полиграфия, курение и использование фотокопировальных машин.
Размещение этих видов деятельности в определенных местах, отдельно и изолированно от других видов деятельности, должно быть решено таким образом, чтобы как можно меньше воздействовать на находящихся в здании людей.
Целесообразно, чтобы эти процессы были обеспечены локальной вытяжной системой и/или общей системой вентиляции с особыми характеристиками. Первая из этих мер предназначена для контроля загрязняющих веществ в источнике выбросов. Второй, применимый при наличии многочисленных источников, когда они рассредоточены в пределах заданного пространства или когда загрязнитель чрезвычайно опасен, должен соответствовать следующим требованиям: он должен быть способен обеспечить объемы свежего воздуха, соответствующие установленным стандартов для рассматриваемой деятельности, он не должен повторно использовать какой-либо воздух, смешивая его с общим потоком вентиляции в здании, и должен включать дополнительную принудительную вытяжку, где это необходимо. В таких случаях поток воздуха в этих местах должен быть тщательно спланирован, чтобы избежать переноса загрязняющих веществ между смежными помещениями — путем создания, например, отрицательного давления в данном пространстве.
Иногда контроль достигается за счет устранения или уменьшения присутствия загрязняющих веществ в воздухе путем фильтрации или химической очистки воздуха. При использовании этих методов контроля следует учитывать физические и химические характеристики загрязняющих веществ. Системы фильтрации, например, подходят для удаления твердых частиц из воздуха, если эффективность фильтра соответствует размеру фильтруемых частиц, но пропускают газы и пары.
Устранение источника загрязнения является наиболее эффективным способом борьбы с загрязнением внутренних помещений. Хорошим примером, иллюстрирующим эту мысль, являются ограничения и запреты на курение на рабочем месте. Там, где курение разрешено, оно, как правило, ограничивается специальными помещениями, оборудованными специальными системами вентиляции.
Подбор материалов
Пытаясь предотвратить возможные проблемы с загрязнением внутри здания, следует уделить внимание характеристикам материалов, используемых для строительства и отделки, мебели, обычным работам, которые будут выполняться, способу очистки и дезинфекции здания и способ борьбы с насекомыми и другими вредителями. Также можно снизить уровни летучих органических соединений (ЛОС), например, рассматривая только те материалы и мебель, для которых известны уровни выбросов этих соединений, и выбирая материалы с самыми низкими уровнями.
В настоящее время, несмотря на то, что некоторые лаборатории и учреждения проводили исследования выбросов такого рода, доступная информация о скорости выбросов загрязняющих веществ для строительных материалов скудна; кроме того, этот дефицит усугубляется огромным количеством доступных продуктов и их изменчивостью с течением времени.
Несмотря на эту трудность, некоторые производители начали изучать свою продукцию и включать, обычно по просьбе потребителя или специалиста-строителя, информацию о проведенных исследованиях. Продукты все чаще маркируются экологически безопасный, нетоксичным и так далее.
Однако есть еще много проблем, которые необходимо преодолеть. Примеры этих проблем включают высокую стоимость необходимых анализов как по времени, так и по деньгам; отсутствие стандартов на методы, используемые для анализа образцов; сложная интерпретация полученных результатов из-за отсутствия знаний о воздействии на здоровье некоторых загрязняющих веществ; и отсутствие согласия между исследователями относительно того, предпочтительнее ли материалы с высоким уровнем излучения, которые излучают в течение короткого периода времени, по сравнению с материалами с низким уровнем излучения, которые излучают в течение более длительных периодов времени.
Но дело в том, что в ближайшие годы рынок строительных и отделочных материалов станет более конкурентным и подвергнется большему законодательному давлению. Это приведет к устранению некоторых продуктов или их замене другими продуктами с более низким уровнем выбросов. Меры такого рода уже принимаются в отношении клеев, используемых при производстве мокетной ткани для обивки, и еще одним примером является устранение опасных соединений, таких как ртуть и пентахлорфенол, при производстве красок.
До тех пор, пока не станет известно больше и не созреет законодательное регулирование в этой области, решения о выборе наиболее подходящих материалов и продуктов для использования или установки в новых зданиях будут оставлены на усмотрение профессионалов. Ниже приведены некоторые соображения, которые могут помочь им принять решение:
Системы вентиляции и контроль микроклимата в помещении
В закрытых помещениях вентиляция является одним из важнейших методов контроля качества воздуха. В этих помещениях так много источников загрязнения, а характеристики этих загрязняющих веществ настолько разнообразны, что полностью управлять ими на этапе проектирования практически невозможно. Загрязнение, создаваемое самими жильцами здания — деятельностью, которой они занимаются, и продуктами, которые они используют для личной гигиены, — тому пример; как правило, эти источники загрязнения находятся вне контроля проектировщика.
Таким образом, вентиляция является методом контроля, обычно используемым для разбавления и удаления загрязняющих веществ из загрязненных внутренних помещений; это может быть выполнено с чистым наружным воздухом или рециркулируемым воздухом, который удобно очищен.
При проектировании системы вентиляции необходимо учитывать множество различных моментов, если она должна служить адекватным методом контроля загрязнения. Среди них качество наружного воздуха, который будет использоваться; особые требования к определенным загрязняющим веществам или источнику их образования; профилактическое обслуживание самой системы вентиляции, которую также следует считать возможным источником загрязнения; и распределение воздуха внутри здания.
В таблице 2 приведены основные моменты, которые следует учитывать при проектировании системы вентиляции для поддержания качества внутренней среды.
В типичной системе вентиляции/кондиционирования воздух, который забирается снаружи и смешивается с различной долей рециркулируемого воздуха, проходит через различные системы кондиционирования воздуха, обычно фильтруется, нагревается или охлаждается в зависимости от сезона и увлажняется. или осушать по мере необходимости.
Таблица 2. Основные требования к системе вентиляции по разрежению
Системный компонент |
Требование |
Разбавление наружным воздухом |
Должен быть гарантирован минимальный объем воздуха на человека в час. |
Целью должно быть обновление объема воздуха в помещении минимальное количество раз в час. |
|
Объем подаваемого наружного воздуха должен быть увеличен в зависимости от интенсивности источников загрязнения. |
|
Прямая вытяжка наружу должна быть гарантирована для помещений, где будут иметь место действия, вызывающие загрязнение. |
|
Места забора воздуха |
Следует избегать размещения воздухозаборников вблизи шлейфов известных источников загрязнения. |
Следует избегать участков вблизи стоячей воды и аэрозолей, исходящих от холодильных башен. |
|
Следует предотвращать проникновение любых животных, а также не допускать, чтобы птицы садились или гнездились вблизи водозаборов. |
|
Место забора воздуха |
Вытяжные вентиляционные отверстия должны располагаться как можно дальше от мест забора воздуха, а высота выпускного вентиляционного отверстия должна быть увеличена. |
Ориентация выпускных вентиляционных отверстий должна быть в направлении, противоположном направлению воздухозаборных колпаков. |
|
Фильтрация и очистка |
Следует использовать механические и электрические фильтры для твердых частиц. |
Следует установить систему химической очистки от загрязняющих веществ. |
|
Микробиологический контроль |
Следует избегать размещения любых пористых материалов в прямом контакте с воздушными потоками, в том числе в распределительных трубопроводах. |
Следует избегать скопления стоячей воды в местах образования конденсата в кондиционерах. |
|
Следует разработать программу профилактического обслуживания и запланировать периодическую очистку увлажнителей и холодильных башен. |
|
Распределение воздуха |
Следует исключить и предотвратить образование любых мертвых зон (там, где нет вентиляции) и расслоение воздуха. |
Желательно смешивать воздух там, где им дышат пассажиры. |
|
Адекватное давление должно поддерживаться во всех местах в зависимости от выполняемой в них деятельности. |
|
Воздушные двигательные и вытяжные системы должны контролироваться для поддержания равновесия между ними. |
После обработки воздух распределяется по трубопроводам во все помещения здания и подается через рассеивающие решетки. Затем он смешивается в занятых помещениях, обмениваясь теплом и обновляя внутреннюю атмосферу, прежде чем он, наконец, будет удален из каждого места по обратным каналам.
Количество наружного воздуха, которое следует использовать для разбавления и удаления загрязняющих веществ, является предметом многочисленных исследований и споров. В последние годы были внесены изменения в рекомендуемые уровни наружного воздуха и опубликованные стандарты вентиляции, в большинстве случаев связанные с увеличением объемов используемого наружного воздуха. Несмотря на это, было отмечено, что этих рекомендаций недостаточно для эффективного контроля всех источников загрязнения. Это связано с тем, что установленные стандарты основаны на занятости и не учитывают другие важные источники загрязнения, такие как материалы, используемые в строительстве, мебель и качество воздуха, поступающего извне.
Таким образом, объем требуемой вентиляции должен основываться на трех основных соображениях: качество воздуха, которое вы хотите получить, качество доступного наружного воздуха и общее количество загрязнений в помещении, которое будет вентилироваться. Это отправная точка исследований, проведенных профессором П.О. Фангером и его командой (Фангер, 1988, 1989). Эти исследования направлены на установление новых стандартов вентиляции, отвечающих требованиям к качеству воздуха и обеспечивающих приемлемый уровень комфорта, воспринимаемый жильцами.
Одним из факторов, влияющих на качество воздуха внутри помещений, является качество доступного наружного воздуха. Характеристики внешних источников загрязнения, таких как автомобильное движение и промышленная или сельскохозяйственная деятельность, делают контроль над ними недоступным для проектировщиков, владельцев и жильцов здания. Именно в таких случаях природоохранные органы должны взять на себя ответственность за установление руководящих принципов охраны окружающей среды и обеспечение их соблюдения. Однако существует множество мер контроля, которые можно применять и которые полезны для снижения и ликвидации переносимого по воздуху загрязнения.
Как упоминалось выше, особое внимание следует уделить расположению и ориентации воздухозаборных и вытяжных каналов, чтобы избежать обратного всасывания загрязнений из самого здания или его установок (холодильных башен, вентиляционных отверстий кухонь и ванных комнат и т. д.). , а также от зданий в непосредственной близости.
Когда обнаруживается, что наружный воздух или рециркулируемый воздух загрязнены, рекомендуемые меры контроля заключаются в его фильтрации и очистке. Наиболее эффективным методом удаления твердых частиц являются электростатические осадители и механические задерживающие фильтры. Последние будут тем эффективнее, чем точнее они откалиброваны по размеру удаляемых частиц.
Использование систем, способных удалять газы и пары посредством химической абсорбции и/или адсорбции, редко используется в непромышленных ситуациях; однако часто встречаются системы, которые маскируют проблему загрязнения, особенно запахи, например, с помощью освежителей воздуха.
Другие методы очистки и улучшения качества воздуха включают использование ионизаторов и озонаторов. Осторожность была бы наилучшей политикой в отношении использования этих систем для улучшения качества воздуха до тех пор, пока не станут ясно известны их реальные свойства и возможное негативное воздействие на здоровье.
После обработки и охлаждения или нагрева воздуха воздух подается в помещения. Приемлемо или нет распределение воздуха, в значительной степени зависит от выбора, количества и размещения диффузионных решеток.
Учитывая разногласия по поводу эффективности различных процедур смешивания воздуха, некоторые проектировщики начали использовать в некоторых ситуациях системы распределения воздуха, которые подают воздух на уровне пола или на стенах в качестве альтернативы диффузионным решеткам. на потолке. В любом случае расположение обратных регистров должно быть тщательно спланировано, чтобы избежать короткого замыкания входа и выхода воздуха, что предотвратило бы его полное смешивание, как показано на рисунке 3.
Рис. 3. Пример короткого замыкания распределения воздуха во внутренних помещениях.
В зависимости от того, насколько разделены рабочие места, распределение воздуха может представлять собой множество различных проблем. Например, в открытых рабочих помещениях, где на потолке установлены диффузионные решетки, воздух в помещении может перемешиваться не полностью. Эта проблема имеет тенденцию усугубляться, когда тип используемой системы вентиляции может подавать переменные объемы воздуха. Распределительные трубопроводы этих систем оснащены терминалами, которые изменяют количество воздуха, подаваемого в трубопроводы, на основе данных, полученных от локальных термостатов.
Трудность может возникнуть, когда воздух проходит с уменьшенной скоростью через значительное количество этих терминалов - ситуация, которая возникает, когда термостаты в разных областях достигают желаемой температуры - и мощность вентиляторов, которые толкают воздух, автоматически уменьшается. В результате общий поток воздуха через систему становится меньше, а в некоторых случаях намного меньше, или даже полностью прекращается поступление свежего наружного воздуха. Размещение датчиков, которые контролируют поток наружного воздуха на входе в систему, может гарантировать постоянное поддержание минимального потока свежего воздуха.
Еще одна проблема, которая регулярно возникает, заключается в том, что поток воздуха блокируется из-за размещения частичных или полных перегородок в рабочем пространстве. Есть много способов исправить эту ситуацию. Один из способов — оставить свободное пространство в нижней части панелей, разделяющих ячейки. Другие способы включают установку дополнительных вентиляторов и размещение диффузионных решеток на полу. Использование дополнительных индукционных фанкойлов способствует смешиванию воздуха и позволяет индивидуально регулировать тепловой режим данного помещения. Не умаляя важности качества воздуха сам по себе и средства управления ею, следует иметь в виду, что комфортная внутренняя среда достигается за счет равновесия различных элементов, влияющих на нее. Любое действие, даже положительное, затрагивающее один из элементов без учета остальных, может нарушить равновесие между ними, что приведет к новым жалобам со стороны жильцов здания. Таблицы 3 и 4 показывают, как некоторые из этих действий, направленных на улучшение качества воздуха в помещении, приводят к нарушению других элементов уравнения, так что корректировка рабочей среды может иметь последствия для качества воздуха в помещении.
Таблица 3. Меры контроля качества воздуха в помещении и их влияние на внутреннюю среду
Действие |
эффект |
Тепловая среда |
|
Увеличение объема свежего воздуха |
Увеличение сквозняков |
Снижение относительной влажности для проверки микробиологических агентов |
Недостаточная относительная влажность |
Акустическая среда |
|
Прерывистая подача наружного воздуха для сохранения |
Прерывистое шумовое воздействие |
Визуальная среда |
|
Сокращение использования люминесцентных ламп для уменьшения |
Снижение эффективности освещения |
Психосоциальная среда |
|
Открытые офисы |
Потеря близости и определенного рабочего пространства |
Таблица 4. Регулировки рабочей среды и их влияние на качество воздуха в помещении
Действие |
эффект |
Тепловая среда |
|
Основание подачи наружного воздуха на тепловой |
Недостаточные объемы свежего воздуха |
Использование увлажнителей |
Потенциальная микробиологическая опасность |
Акустическая среда |
|
Увеличение использования изоляционных материалов |
Возможный выброс загрязняющих веществ |
Визуальная среда |
|
Системы, основанные исключительно на искусственном освещении |
Неудовлетворенность, гибель растений, рост микробиологических агентов |
Психосоциальная среда |
|
Использование оборудования на рабочем месте, такого как копировальные аппараты и принтеры |
Повышение уровня загрязнения |
Обеспечение качества общей среды здания, когда оно находится на стадии проектирования, в значительной степени зависит от его управления, но прежде всего от положительного отношения к жильцам этого здания. Жители являются лучшими датчиками, на которые владельцы здания могут положиться, чтобы оценить правильность функционирования установок, предназначенных для обеспечения качественной внутренней среды.
Системы управления, основанные на подходе «Большого брата», принимающие все решения, регулирующие внутреннюю среду, такие как освещение, температура, вентиляция и т. д., имеют тенденцию оказывать негативное влияние на психологическое и социальное благополучие жильцов. Затем жильцы видят, что их способность создавать условия окружающей среды, отвечающие их потребностям, уменьшается или блокируется. Кроме того, системы управления этого типа иногда не способны изменяться для удовлетворения различных требований к окружающей среде, которые могут возникнуть из-за изменений в деятельности, выполняемой в данном пространстве, количества работающих в нем людей или изменений в способе распределения пространства.
Решение может заключаться в установке системы централизованного контроля внутренней среды с локальным управлением, регулируемым жильцами. Эта идея, очень часто используемая в области визуальной среды, где общее освещение дополняется более локальным освещением, должна быть распространена на другие аспекты: общее и локальное отопление и кондиционирование воздуха, общее и локальное снабжение свежим воздухом и так далее.
Подводя итог, можно сказать, что в каждом случае часть условий окружающей среды должна быть оптимизирована посредством централизованного управления, основанного на соображениях безопасности, здоровья и экономики, в то время как различные локальные условия окружающей среды должны быть оптимизированы пользователями. пространство. Разные пользователи будут иметь разные потребности и будут по-разному реагировать на заданные условия. Компромисс такого рода между различными частями, несомненно, приведет к большему удовлетворению, благополучию и продуктивности.
Качество воздуха внутри здания зависит от ряда факторов, в том числе от качества наружного воздуха, конструкции системы вентиляции/кондиционирования воздуха, способа работы и технического обслуживания системы, а также от источников загрязнения внутри помещений. В общих чертах уровень концентрации любого загрязнителя в помещении будет определяться балансом между образованием загрязнителя и скоростью его удаления.
Что касается образования загрязняющих веществ, то источники загрязнения также могут быть внешними или внутренними. К внешним источникам относятся загрязнение атмосферы в результате промышленных процессов сжигания, движения автотранспорта, электростанций и т.д.; загрязнение, выбрасываемое рядом с воздухозаборными шахтами, через которые воздух всасывается в здание, например, из холодильных башен или вытяжных вентиляционных отверстий других зданий; и выделения из загрязненной почвы, такие как газ радон, утечки из бензобаков или пестицидов.
Среди источников внутреннего загрязнения следует упомянуть те, которые связаны с самими системами вентиляции и кондиционирования воздуха (преимущественно микробиологическое загрязнение любого сегмента таких систем), материалами, использованными для строительства и отделки здания, и обитателями помещений. строительство. Конкретными источниками загрязнения внутри помещений являются табачный дым, лаборатории, копировальные аппараты, фотолаборатории и типографии, спортивные залы, салоны красоты, кухни и столовые, ванные комнаты, гаражи и котельные. Все эти источники должны иметь общую систему вентиляции, и воздух, удаляемый из этих помещений, не должен рециркулироваться через здание. Когда того требует ситуация, в этих помещениях также должна быть локальная система вентиляции, работающая на вытяжке.
Оценка качества воздуха в помещении включает в себя, среди прочего, измерение и оценку загрязняющих веществ, которые могут присутствовать в здании. Несколько индикаторов используются для определения качества воздуха внутри здания. Они включают концентрации монооксида углерода и диоксида углерода, общее количество летучих органических соединений (TVOC), общее количество взвешенных частиц (TSP) и скорость вентиляции. Существуют различные критерии или рекомендуемые целевые значения для оценки некоторых веществ, обнаруженных во внутренних помещениях. Они перечислены в различных стандартах или рекомендациях, таких как рекомендации по качеству воздуха в помещении, опубликованные Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), или стандарты Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE).
Однако для многих из этих веществ не существует определенных стандартов. На данный момент рекомендуемым курсом действий является применение значений и стандартов для промышленных условий, установленных Американской конференцией государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH 1992). Затем применяются коэффициенты безопасности или поправочные коэффициенты порядка половины, одной десятой или одной сотой от указанных значений.
Методы контроля воздуха в помещении можно разделить на две основные группы: контроль источника загрязнения или контроль окружающей среды с помощью стратегий вентиляции и очистки воздуха.
Контроль источника загрязнения
Источник загрязнения можно контролировать различными способами, в том числе следующими:
Контроль окружающей среды
Внутренняя среда непромышленных зданий обычно имеет много источников загрязнения и, кроме того, они имеют тенденцию к рассеянию. Таким образом, система, наиболее часто используемая для исправления или предотвращения проблем с загрязнением внутри помещений, представляет собой вентиляцию, либо общую, либо разбавленную. Этот метод заключается в перемещении и направлении потока воздуха для улавливания, удержания и транспортировки загрязняющих веществ от их источника в систему вентиляции. Кроме того, общая вентиляция также позволяет контролировать тепловые характеристики помещения с помощью кондиционирования воздуха и рециркуляции воздуха (см. «Цели и принципы общей и приточно-вытяжной вентиляции» в другом месте этой главы).
Для разбавления внутренних загрязнений увеличение объема наружного воздуха целесообразно только в том случае, если система имеет надлежащий размер и не вызывает недостаточной вентиляции в других частях системы или когда добавленный объем не препятствует надлежащему кондиционированию воздуха. . Чтобы система вентиляции была максимально эффективной, на источниках загрязнения должны быть установлены локальные вытяжки; воздух, смешанный с загрязнениями, нельзя перерабатывать; жильцов следует размещать вблизи вентиляционных отверстий, а источников загрязнения – вблизи вытяжных вентиляционных отверстий; загрязняющие вещества должны удаляться кратчайшим путем; а в помещениях с локализованными источниками загрязнения следует поддерживать отрицательное давление по отношению к внешнему атмосферному давлению.
Большинство недостатков вентиляции, по-видимому, связано с недостаточным количеством наружного воздуха. Однако неправильное распределение вентилируемого воздуха также может привести к ухудшению качества воздуха. Например, в помещениях с очень высокими потолками, куда теплый (менее плотный) воздух подается сверху, температура воздуха может стать стратифицированной, и тогда вентиляция не сможет разбавить присутствующие в помещении загрязнения. Размещение и расположение диффузионных и возвратных вентиляционных отверстий по отношению к жильцам и источникам загрязнения является фактором, требующим особого внимания при проектировании системы вентиляции.
Методы очистки воздуха
Методы очистки воздуха должны быть точно разработаны и подобраны для конкретных, вполне конкретных видов загрязнителей. После установки регулярное техническое обслуживание предотвратит превращение системы в новый источник загрязнения. Ниже приведены описания шести методов, используемых для удаления загрязняющих веществ из воздуха.
Фильтрация частиц
Фильтрация является полезным методом удаления жидкостей или твердых частиц во взвешенном состоянии, но следует иметь в виду, что она не удаляет газы или пары. Фильтры могут улавливать частицы за счет препятствия, удара, перехвата, диффузии и электростатического притяжения. Фильтрация системы кондиционирования воздуха в помещении необходима по многим причинам. Одним из них является предотвращение скопления грязи, которая может привести к снижению эффективности нагрева или охлаждения. Система также может подвергаться коррозии некоторыми частицами (серной кислотой и хлоридами). Фильтрация также необходима для предотвращения потери равновесия в системе вентиляции из-за отложений на лопастях вентилятора и подачи ложной информации на органы управления из-за засорения датчиков.
Системы фильтрации воздуха в помещении выигрывают от последовательного размещения как минимум двух фильтров. Первый, предварительный фильтр или первичный фильтр, задерживает только более крупные частицы. Этот фильтр следует часто менять, и это продлит срок службы следующего фильтра. Вторичный фильтр более эффективен, чем первый, и может отфильтровывать грибковые споры, синтетические волокна и в целом более мелкую пыль, чем собираемая первичным фильтром. Эти фильтры должны быть достаточно тонкими, чтобы удалять раздражители и токсичные частицы.
Фильтр выбирается исходя из его эффективности, способности аккумулировать пыль, потери заряда и требуемого уровня чистоты воздуха. Эффективность фильтра измеряется в соответствии со стандартами ASHRAE 52-76 и Eurovent 4/5 (ASHRAE 1992; CEN 1979). Их способность к сохранение измеряет массу удерживаемой пыли, умноженную на объем отфильтрованного воздуха, и используется для характеристики фильтров, задерживающих только крупные частицы (фильтры низкой и средней эффективности). Для измерения удерживающей способности синтетическая аэрозольная пыль известной концентрации и гранулометрического состава пропускается через фильтр. часть, оставшаяся в фильтре, рассчитывается гравиметрически.
Ассоциация затрат фильтра выражается путем умножения количества задерживаемых частиц на объем фильтруемого воздуха. Это значение используется для характеристики фильтров, которые также задерживают более мелкие частицы. Для расчета эффективности фильтра через него пропускается поток атмосферного аэрозоля, содержащего аэрозоль из частиц диаметром от 0.5 до 1 мкм. Количество захваченных частиц измеряется дымомером, который измеряет непрозрачность, вызванную осадком.
DOP — это значение, используемое для характеристики очень высокоэффективных фильтров для твердых частиц (HEPA). DOP фильтра рассчитывается с использованием аэрозоля, полученного путем испарения и конденсации диоктилфталата, который образует частицы диаметром 0.3 мкм. Этот метод основан на светорассеивающих свойствах капель диоктилфталата: если мы подвергаем фильтр такому испытанию, интенсивность рассеянного света пропорциональна поверхностной концентрации этого материала, а проникновение через фильтр можно измерить по относительной интенсивности. рассеянного света до и после фильтрации аэрозоля. Чтобы фильтр получил обозначение HEPA, его эффективность должна быть выше 99.97% на основе этого теста.
Хотя между ними существует прямая связь, результаты трех методов нельзя сравнивать напрямую. Эффективность всех фильтров снижается по мере их засорения, и тогда они могут стать источником запахов и загрязнения. Срок службы высокоэффективного фильтра можно значительно увеличить, установив перед высокоэффективным фильтром один или несколько фильтров более низкого номинала. В таблице 1 приведены начальный, конечный и средний выходы различных фильтров в соответствии с критериями, установленными ASHRAE 52-76 для частиц диаметром 0.3 мкм.
Таблица 1. Эффективность фильтров (по стандарту ASHRAE 52-76) для частиц диаметром 3 мм
Описание фильтра |
АШРАЭ 52-76 |
Эффективность (%) |
|||
Пыль (%) |
Арест (%) |
Начальный |
конец |
медиана |
|
Medium |
25-30 |
92 |
1 |
25 |
15 |
Medium |
40-45 |
96 |
5 |
55 |
34 |
High |
60-65 |
97 |
19 |
70 |
50 |
High |
80-85 |
98 |
50 |
86 |
68 |
High |
90-95 |
99 |
75 |
99 |
87 |
95% НЕРА |
- |
- |
95 |
99.5 |
99.1 |
99.97% НЕРА |
- |
- |
99.97 |
99.7 |
99.97 |
Электростатическое осаждение
Этот метод оказывается полезным для контроля твердых частиц. Оборудование такого типа работает путем ионизации частиц, а затем удаления их из воздушного потока, когда они притягиваются и захватываются собирающим электродом. Ионизация происходит, когда загрязненные стоки проходят через электрическое поле, создаваемое сильным напряжением, приложенным между собирающим и разгрузочным электродами. Напряжение получается генератором постоянного тока. Собирающий электрод имеет большую поверхность и обычно заряжен положительно, а разрядный электрод состоит из отрицательно заряженного кабеля.
Важнейшими факторами, влияющими на ионизацию частиц, являются состояние стока, его расход и характеристики частиц (размер, концентрация, сопротивление и др.). Эффективность улавливания возрастает с увеличением влажности, размеров и плотности частиц и снижается с повышением вязкости стоков.
Основное преимущество этих устройств заключается в том, что они очень эффективны при сборе твердых и жидких частиц, даже если размер частиц очень мал. Кроме того, эти системы могут использоваться для больших объемов и высоких температур. Потеря давления минимальна. Недостатками этих систем являются их высокая первоначальная стоимость, большие требования к пространству и риски для безопасности, которые они представляют, учитывая очень высокие напряжения, особенно когда они используются в промышленных целях.
Электростатические осадители используются во всем диапазоне, от промышленных установок для уменьшения выбросов частиц до бытовых установок для улучшения качества воздуха в помещении. Последние представляют собой устройства меньшего размера, которые работают при напряжении в диапазоне от 10,000 15,000 до XNUMX XNUMX вольт. Обычно у них есть системы с автоматическими регуляторами напряжения, которые гарантируют, что всегда прикладывается достаточное напряжение для ионизации, не вызывая разряда между обоими электродами.
Генерация отрицательных ионов
Этот метод используется для устранения взвешенных в воздухе частиц и, по мнению некоторых авторов, для создания более здоровой окружающей среды. Эффективность этого метода как способа уменьшить дискомфорт или болезнь все еще изучается.
Адсорбция газа
Этот метод используется для удаления загрязняющих газов и паров, таких как формальдегид, диоксид серы, озон, оксиды азота и органические пары. Адсорбция – это физическое явление, при котором молекулы газа захватываются твердым адсорбентом. Адсорбент состоит из пористого твердого вещества с очень большой площадью поверхности. Для очистки воздуха от такого рода загрязняющих веществ его пропускают через картридж, наполненный адсорбентом. Активированный уголь является наиболее широко используемым; он улавливает широкий спектр неорганических газов и органических соединений. Некоторыми примерами являются алифатические, хлорированные и ароматические углеводороды, кетоны, спирты и сложные эфиры.
Силикагель также является неорганическим адсорбентом и используется для улавливания более полярных соединений, таких как амины и вода. Существуют также другие органические адсорбенты, состоящие из пористых полимеров. Важно иметь в виду, что все твердые адсорбенты улавливают только определенное количество загрязняющих веществ, а затем, после насыщения, необходимо регенерировать или заменять. Другой метод улавливания через твердые адсорбенты заключается в использовании смеси активного оксида алюминия и угля, пропитанных специфическими реагентами. Некоторые оксиды металлов, например, улавливают пары ртути, сероводород и этилен. Необходимо иметь в виду, что углекислый газ адсорбцией не задерживается.
Абсорбция газа
Устранение газов и дымов путем абсорбции включает в себя систему, которая фиксирует молекулы, пропуская их через раствор абсорбента, с которым они вступают в химическую реакцию. Это очень селективный метод, и в нем используются реагенты, специфичные для загрязнителя, который необходимо уловить.
Реагент обычно растворяют в воде. Он также должен быть заменен или регенерирован до того, как он будет израсходован. Поскольку эта система основана на переводе загрязнителя из газообразной фазы в жидкую, большое значение имеют физические и химические свойства реагента. Его растворимость и реакционная способность особенно важны; другими аспектами, которые играют важную роль в этом переходе из газообразной фазы в жидкую, являются рН, температура и площадь контакта между газом и жидкостью. Если загрязняющее вещество хорошо растворимо, достаточно барботировать его через раствор, чтобы зафиксировать его на реагенте. Там, где загрязняющее вещество не так легко растворяется, используемая система должна обеспечивать большую площадь контакта между газом и жидкостью. Некоторые примеры абсорбентов и загрязняющих веществ, для которых они особенно подходят, приведены в таблице 2.
Таблица 2. Реагенты, используемые в качестве абсорбентов различных загрязнений
Абсорбент |
загрязнитель |
Диэтилгидроксамин |
Сероводород |
Пермангенат калия |
пахучие газы |
Соляная и серная кислоты |
Амины |
Сульфид натрия |
Альдегиды |
Едкий натр |
формальдегид |
Озонирование
Этот метод улучшения качества воздуха в помещении основан на использовании озона. Озон образуется из газообразного кислорода под действием ультрафиолетового излучения или электрического разряда и используется для удаления загрязняющих веществ, рассеянных в воздухе. Большая окислительная способность этого газа делает его пригодным для использования в качестве антимикробного средства, дезодоранта и дезинфицирующего средства, а также помогает устранить вредные газы и пары. Он также используется для очистки помещений с высокой концентрацией угарного газа. В промышленных условиях он используется для обработки воздуха на кухнях, столовых, пищевых и рыбоперерабатывающих предприятиях, химических заводах, очистных сооружениях, каучуковых заводах, холодильных установках и т.д. В офисных помещениях используется с установками кондиционирования воздуха для улучшения качества воздуха в помещении.
Озон — голубоватый газ с характерным резким запахом. В высоких концентрациях он токсичен и даже смертелен для человека. Озон образуется под действием ультрафиолетового излучения или электрического разряда на кислород. Следует различать преднамеренное, случайное и естественное образование озона. Озон является чрезвычайно токсичным и раздражающим газом как при кратковременном, так и при длительном воздействии. Из-за того, как он реагирует в организме, неизвестны уровни, при которых не было бы биологических эффектов. Эти данные более подробно обсуждаются в разделе, посвященном химическим веществам. Энциклопедия.
Процессы, в которых используется озон, должны выполняться в закрытых помещениях или иметь локальную систему извлечения для улавливания любого выброса газа в источнике. Баллоны с озоном следует хранить в охлаждаемых помещениях, вдали от любых восстановителей, легковоспламеняющихся материалов или продуктов, которые могут катализировать его расщепление. Следует иметь в виду, что если озонаторы работают при отрицательных давлениях и имеют автоматические отключающие устройства в случае выхода из строя, то возможность утечек сводится к минимуму.
Электрическое оборудование для процессов, использующих озон, должно быть идеально изолировано, а его обслуживание должно выполняться опытным персоналом. При использовании озонаторов трубопроводы и вспомогательное оборудование должны иметь устройства, отключающие озонаторы немедленно при обнаружении утечки; в случае потери эффективности функций вентиляции, осушения или охлаждения; при возникновении избыточного давления или вакуума (в зависимости от системы); или когда производительность системы избыточна или недостаточна.
Когда озонаторы установлены, они должны быть оснащены детекторами озона. Обонянию нельзя доверять, потому что оно может стать насыщенным. Утечки озона можно обнаружить с помощью реактивных полосок йодида калия, которые становятся синими, но это не особый метод, поскольку тест дает положительный результат на большинство окислителей. Лучше отслеживать утечки на постоянной основе с помощью электрохимических ячеек, ультрафиолетовой фотометрии или хемилюминесценции, при этом выбранное устройство обнаружения подключается непосредственно к системе сигнализации, которая срабатывает при достижении определенных концентраций.
Когда загрязняющие вещества, образующиеся на рабочем месте, необходимо контролировать путем вентиляции всего помещения, о котором мы говорим общая вентиляция. Использование общеобменной вентиляции предполагает принятие того факта, что загрязняющее вещество будет в той или иной степени распространяться по всему пространству производственной площадки и, следовательно, может воздействовать на работников, находящихся вдали от источника загрязнения. Таким образом, общая вентиляция является стратегией, противоположной локализованное извлечение. Локальная вытяжка направлена на устранение загрязнителя путем его перехвата как можно ближе к источнику (см. «Воздух в помещении: методы контроля и очистки» в другом месте этой главы).
Одной из основных задач любой общей системы вентиляции является контроль запахов тела. Этого можно добиться подачей не менее 0.45 куб.м в минуту, м3/мин, свежего воздуха на человека. При частом курении или тяжелой физической работе необходимая скорость вентиляции выше и может превышать 0.9 м.3/мин на человека.
Если единственные экологические проблемы, которые должна решать система вентиляции, — это только что описанные, то следует иметь в виду, что каждое помещение имеет определенный уровень «естественного» обновления воздуха с помощью так называемой «инфильтрации», которая происходит через двери и окна, даже когда они закрыты, и через другие места проникновения в стены. Инструкции по кондиционированию воздуха обычно содержат достаточно информации в этом отношении, но можно сказать, что как минимум уровень вентиляции за счет инфильтрации находится между 0.25 и 0.5 обновлениями в час. На промышленной площадке обычно происходит от 0.5 до 3 обновлений воздуха в час.
При использовании для контроля химических загрязнителей общеобменная вентиляция должна ограничиваться только теми ситуациями, когда количество образующихся загрязняющих веществ не очень велико, когда их токсичность относительно умеренная и когда рабочие не выполняют свои задачи в непосредственной близости от источника загрязнения. загрязнение. Если эти предписания не соблюдаются, будет трудно получить согласие на адекватный контроль рабочей среды, потому что необходимо использовать такие высокие скорости обновления, что высокие скорости воздуха, вероятно, создадут дискомфорт, и потому что поддерживать высокие скорости обновления дорого. Поэтому не рекомендуется рекомендовать использование общей вентиляции для контроля химических веществ, за исключением растворителей с допустимой концентрацией более 100 частей на миллион.
Когда, с другой стороны, целью общей вентиляции является поддержание тепловых характеристик рабочей среды с учетом допустимых законом пределов или технических рекомендаций, таких как руководящие принципы Международной организации по стандартизации (ISO), этот метод имеет меньше ограничений. Таким образом, общая вентиляция чаще используется для контроля температуры окружающей среды, чем для ограничения химического загрязнения, но следует четко осознавать ее полезность в качестве дополнения к методам локальной вытяжки.
Хотя на протяжении многих лет фразы общая вентиляция и вентиляция путем разбавления считались синонимами, сегодня это уже не так из-за новой стратегии общей вентиляции: вытесняющая вентиляция. Несмотря на то, что вентиляция с разбавлением и вентиляция с вытеснением подпадают под определение общей вентиляции, которое мы изложили выше, обе они сильно различаются по стратегии, используемой для контроля загрязнения.
Вентиляция разбавлением имеет целью максимально полное смешивание воздуха, подаваемого механически, со всем воздухом, уже находящимся в помещении, так, чтобы концентрация данного загрязняющего вещества была как можно более равномерной по всему объему (или чтобы температура была как можно более однородным, насколько это возможно, если желаемой целью является термоконтроль). Для достижения этой однородной смеси воздух нагнетается с потолка в виде потоков с относительно высокой скоростью, и эти потоки создают сильную циркуляцию воздуха. Результатом является высокая степень смешивания нового воздуха с воздухом, уже присутствующим внутри помещения.
Вентиляция вытеснением, в своей идеальной концептуализации состоит в нагнетании воздуха в пространство таким образом, что новый воздух вытесняет воздух, находившийся ранее, не смешиваясь с ним. Вытесняющая вентиляция достигается за счет нагнетания нового воздуха в помещение с низкой скоростью и близко к полу, а вытяжки воздуха у потолка. Использование вытесняющей вентиляции для регулирования тепловой среды имеет то преимущество, что оно использует естественное движение воздуха, создаваемое изменениями плотности, которые сами по себе возникают из-за разницы температур. Несмотря на то, что вытесняющая вентиляция уже широко используется в промышленных условиях, научная литература по этому вопросу все еще весьма ограничена, и поэтому оценка ее эффективности все еще затруднена.
Вентиляция путем разбавления
Конструкция системы вентиляции с разбавлением основана на гипотезе о том, что концентрация загрязнителя одинакова во всем рассматриваемом пространстве. Это модель, которую инженеры-химики часто называют мешалкой.
Если предположить, что воздух, нагнетаемый в помещение, не содержит загрязняющих веществ и что в начальный момент времени концентрация в помещении равна нулю, для расчета требуемой скорости вентиляции необходимо знать два факта: загрязняющего вещества, образующегося в пространстве, и искомого уровня концентрации в окружающей среде (который гипотетически будет одинаковым повсюду).
В этих условиях соответствующие расчеты приводят к следующему уравнению:
в котором
с (т) = концентрация загрязнителя в помещении в момент времени t
a = количество образовавшегося загрязняющего вещества (масса в единицу времени)
Q = скорость подачи нового воздуха (объем в единицу времени)
V = объем рассматриваемого помещения.
Приведенное выше уравнение показывает, что концентрация будет стремиться к устойчивому состоянию при значении а/к, и что он будет делать это тем быстрее, чем меньше значение Вопрос/В, часто называемое «количеством обновлений в единицу времени». Хотя иногда показатель качества вентиляции считается практически эквивалентным этому значению, приведенное выше уравнение ясно показывает, что его влияние ограничивается контролем скорость стабилизации условий окружающей среды, но не уровень концентрации, при котором такое устойчивое состояние будет иметь место. Это будет зависеть только от количества образующегося загрязняющего вещества (a), так и от скорости вентиляции (Q).
Когда воздух в данном помещении загрязнен, но не образуется новых количеств загрязнителя, скорость уменьшения концентрации за период времени определяется следующим выражением:
в котором Q и V имеют значение, описанное выше, t1 и t2 - соответственно начальное и конечное время и c1 и c2 – начальная и конечная концентрации.
Можно найти выражения для расчетов в случаях, когда начальная концентрация отлична от нуля (Constance 1983; ACGIH 1992), когда воздух, нагнетаемый в помещение, не полностью лишен загрязнителя (поскольку для снижения затрат на отопление в зимней части воздуха перерабатывается, например), или когда количество образующихся загрязняющих веществ изменяется в зависимости от времени.
Если пренебречь переходной стадией и предположить, что установившееся состояние достигнуто, уравнение показывает, что скорость вентиляции эквивалентна а / сИт, Где cИт – значение концентрации, которое необходимо поддерживать в данном пространстве. Это значение будет установлено нормативными актами или, как вспомогательная норма, техническими рекомендациями, такими как пороговые предельные значения (ПДК) Американской конференции государственных промышленных гигиенистов (ACGIH), которая рекомендует рассчитывать интенсивность вентиляции по формуле
в котором a и cИт имеют уже описанное значение и K является фактором безопасности. Значение K от 1 до 10 следует выбирать в зависимости от эффективности воздушной смеси в данном пространстве, от токсичности растворителя (чем меньше cИт то есть, чем больше значение K будет) и любых других обстоятельств, которые специалист по промышленной гигиене сочтет важными. ACGIH, среди прочего, приводит продолжительность процесса, цикл операций и обычное расположение рабочих по отношению к источникам выброса загрязнителя, количество этих источников и их расположение в заданном пространстве, сезонность. изменение объема естественной вентиляции и ожидаемое снижение функциональной эффективности вентиляционного оборудования в качестве других определяющих критериев.
В любом случае использование приведенной выше формулы требует достаточно точного знания значений a и K это следует использовать, и поэтому мы предлагаем некоторые предложения в этом отношении.
Количество образующихся загрязняющих веществ довольно часто можно оценить по количеству определенных материалов, израсходованных в процессе, в результате которого образуются загрязнители. Таким образом, в случае растворителя используемое количество будет хорошим показателем максимального количества, которое может быть обнаружено в окружающей среде.
Как указано выше, значение K следует определять в зависимости от эффективности воздушной смеси в данном помещении. Это значение, следовательно, будет меньше прямо пропорционально тому, насколько точно можно определить ту же концентрацию загрязняющего вещества в любой точке данного пространства. Это, в свою очередь, будет зависеть от того, как распределяется воздух внутри вентилируемого помещения.
По этим критериям минимальные значения K следует использовать, когда воздух нагнетается в пространство распределенным образом (например, с помощью камеры нагнетания) и когда нагнетание и вытяжка воздуха осуществляются на противоположных концах данного пространства. С другой стороны, более высокие значения для K следует использовать, когда воздух подается с перерывами, а воздух вытягивается в точках, близких к впуску свежего воздуха (рис. 1).
Рис. 1. Схема циркуляции воздуха в помещении с двумя приточными отверстиями
Следует отметить, что когда воздух нагнетается в заданное пространство, особенно если это делается с высокой скоростью, создаваемый поток воздуха будет оказывать значительное притяжение на окружающий его воздух. Затем этот воздух смешивается с потоком и замедляет его, создавая измеримую турбулентность. Как следствие, этот процесс приводит к интенсивному смешиванию воздуха, уже находящегося в помещении, с новым воздухом, который нагнетается, создавая внутренние воздушные потоки. Предсказание этих течений даже в общем случае требует большого опыта (рис. 2).
Рисунок 2. Предлагаемые коэффициенты К для мест впуска и выпуска
Во избежание проблем, возникающих в результате воздействия на рабочих потоков воздуха с относительно высокой скоростью, воздух обычно нагнетается через рассеивающие решетки, сконструированные таким образом, чтобы они облегчали быстрое смешивание нового воздуха с воздухом, уже присутствующим в помещении. космос. Таким образом, площади, где воздух движется с высокой скоростью, остаются как можно меньше.
Только что описанный эффект потока не возникает вблизи мест, где воздух выходит или вытягивается через двери, окна, вытяжные вентиляционные отверстия или другие отверстия. Воздух достигает вытяжных решеток со всех сторон, поэтому даже на относительно небольшом расстоянии от них движение воздуха не так легко воспринимается как воздушный поток.
В любом случае при воздухораспределении важно иметь в виду удобство размещения рабочих мест по возможности таким образом, чтобы новый воздух поступал к рабочим раньше, чем к источникам загрязнения.
При наличии в данном пространстве важных источников тепла движение воздуха будет во многом обусловлено конвекционными течениями, возникающими из-за разности плотностей более плотного, холодного и более легкого, теплого воздуха. В таких помещениях проектировщик воздухораспределения должен обязательно учитывать существование этих источников тепла, иначе движение воздуха может оказаться совсем не таким, как предполагалось.
Наличие химического загрязнения, с другой стороны, не изменяет измеримым образом плотность воздуха. В то время как в чистом виде загрязняющие вещества могут иметь плотность, сильно отличающуюся от плотности воздуха (обычно намного большую), при реальных, существующих концентрациях на рабочем месте смесь воздуха и загрязняющего вещества не имеет плотности, существенно отличающейся от плотности плотность чистого воздуха.
Кроме того, следует отметить, что одной из самых распространенных ошибок при применении этого типа вентиляции является обеспечение помещения только вытяжными установками без учета достаточного притока воздуха. В этих случаях эффективность вытяжных вентиляторов снижается и, следовательно, фактические темпы вытяжки воздуха намного меньше запланированных. Результатом являются более высокие концентрации загрязнителя в окружающей среде в данном пространстве, чем первоначально рассчитанные.
Чтобы избежать этой проблемы, следует подумать о том, как воздух будет поступать в помещение. Рекомендуемый курс действий - использовать иммиссивные вентиляторы, а также вытяжные вентиляторы. Обычно скорость экстракции должна быть выше скорости иммиссии, чтобы обеспечить проникновение через окна и другие отверстия. Кроме того, рекомендуется поддерживать в помещении небольшое отрицательное давление, чтобы предотвратить попадание образующихся загрязнений в незагрязненные области.
Вентиляция вытеснением
Как упоминалось выше, при вытесняющей вентиляции стремятся свести к минимуму смешивание нового воздуха с воздухом, ранее находившимся в данном пространстве, и пытаются настроить систему на модель, известную как поршневой поток. Обычно это достигается путем подачи воздуха на малых скоростях и на малых высотах в данное пространство и его удаления у потолка; это имеет два преимущества перед вентиляцией с разбавлением.
Во-первых, это делает возможным более низкие скорости обновления воздуха, так как загрязнение концентрируется у потолка помещения, где нет рабочих, которые им дышат. в среднем концентрация в данном пространстве будет тогда выше, чем cИт значение, о котором мы говорили ранее, но это не означает более высокий риск для работников, так как в рабочей зоне данного помещения концентрация загрязняющего вещества будет такой же или ниже, чем cИт.
Кроме того, когда целью вентиляции является регулирование тепловой среды, вытесняющая вентиляция позволяет подавать в данное помещение более теплый воздух, чем это потребовалось бы для системы вентиляции с разрежением. Это связано с тем, что вытяжной теплый воздух имеет температуру на несколько градусов выше, чем температура в рабочей зоне помещения.
Основополагающие принципы вытесняющей вентиляции были разработаны Сандбергом, который в начале 1980-х годов разработал общую теорию для анализа ситуаций неравномерной концентрации загрязняющих веществ в закрытых помещениях. Это позволило нам преодолеть теоретические ограничения вентиляции с разбавлением (которое предполагает однородную концентрацию во всем заданном пространстве) и открыло путь для практических применений (Sandberg 1981).
Несмотря на то, что вытесняющая вентиляция широко используется в некоторых странах, особенно в Скандинавии, было опубликовано очень мало исследований, в которых сравнивалась эффективность различных методов в реальных установках. Это, без сомнения, связано с практическими трудностями установки двух разных вентиляционных систем на реальном заводе, а также с тем, что экспериментальный анализ этих типов систем требует использования трассеров. Отслеживание осуществляется путем добавления индикаторного газа в поток вентиляции воздуха, а затем измерения концентрации газа в различных точках в помещении и в вытяжном воздухе. Такое исследование позволяет сделать вывод о том, как воздух распределяется в помещении, а затем сравнить эффективность различных систем вентиляции.
Немногочисленные доступные исследования, проведенные на реальных существующих установках, не являются окончательными, за исключением того факта, что системы, использующие вытесняющую вентиляцию, обеспечивают лучшее обновление воздуха. Однако в этих исследованиях часто высказываются сомнения в отношении результатов, поскольку они не были подтверждены измерениями уровня загрязнения окружающей среды на рабочих местах.
Одной из главных функций здания, в котором осуществляется непроизводственная деятельность (офисы, школы, жилые дома и т. д.), является обеспечение обитателям здоровых и комфортных условий для работы. Качество этой среды в значительной степени зависит от того, правильно ли спроектированы, обслуживаются и функционируют системы вентиляции и кондиционирования здания.
Поэтому эти системы должны обеспечивать приемлемые тепловые условия (температуру и влажность) и приемлемое качество воздуха в помещении. Другими словами, они должны стремиться к подходящему сочетанию наружного воздуха с воздухом в помещении и должны использовать системы фильтрации и очистки, способные устранять загрязняющие вещества, присутствующие в помещении.
Идея о том, что чистый наружный воздух необходим для хорошего самочувствия в помещениях, высказывалась с восемнадцатого века. Бенджамин Франклин признавал, что воздух в помещении здоровее, если он обеспечивается естественной вентиляцией путем открывания окон. Идея о том, что наличие большого количества наружного воздуха может помочь снизить риск заражения такими болезнями, как туберкулез, получила распространение в девятнадцатом веке.
Исследования, проведенные в 1930-х годах, показали, что для разбавления биологических выделений человека до концентраций, которые не вызывают дискомфорта из-за запахов, объем свежего наружного воздуха, необходимый для помещения, составляет от 17 до 30 кубических метров в час на человека.
В стандарте № 62, установленном в 1973 году Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE), рекомендуется минимальный поток 34 кубических метра наружного воздуха в час на человека для контроля запахов. Абсолютный минимум 8.5 м3/час/чел., чтобы предотвратить превышение концентрации углекислого газа в 2,500 частей на миллион, что составляет половину предела воздействия, установленного для промышленных условий.
Эта же организация в стандарте № 90, установленном в 1975 году — в разгар энергетического кризиса — приняла вышеупомянутый абсолютный минимум, временно отложив в сторону необходимость увеличения вентиляционных потоков для разбавления загрязняющих веществ, таких как табачный дым, биологические выделения и т. д. вперед.
В своем стандарте № 62 (1981) ASHRAE исправил это упущение и установил рекомендацию 34 м.3/час/человек для зон, где разрешено курение и 8.5 м3/час/человек в местах, где курение запрещено.
Последний стандарт, опубликованный ASHRAE, также № 62 (1989 г.), установил минимум 25.5 м.3/час/человек для занятых внутренних помещений независимо от того, разрешено курение или нет. Также рекомендуется увеличить это значение, если поступающий в здание воздух недостаточно перемешивается в зоне дыхания или если в здании присутствуют необычные источники загрязнения.
В 1992 году Комиссия европейских сообществ опубликовала свой Руководство по требованиям к вентиляции в зданиях. В отличие от существующих рекомендаций по стандартам вентиляции, в этом руководстве не указаны объемы вентиляционного потока, которые должны быть обеспечены для данного помещения; вместо этого он предоставляет рекомендации, которые рассчитываются в зависимости от желаемого качества воздуха в помещении.
Существующие стандарты вентиляции предписывают установленные объемы вентиляционного потока, которые должны подаваться на одного человека. Тенденции, отраженные в новых рекомендациях, показывают, что одни только расчеты объема не гарантируют хорошего качества воздуха в помещении для всех условий. Это происходит по трем фундаментальным причинам.
Во-первых, они предполагают, что обитатели являются единственными источниками загрязнения. Недавние исследования показывают, что в качестве возможных источников загрязнения следует принимать во внимание и другие источники загрязнения, помимо жильцов. Примеры включают мебель, обивку и саму систему вентиляции. Вторая причина заключается в том, что эти стандарты рекомендуют одинаковое количество наружного воздуха независимо от качества воздуха, подаваемого в здание. И третья причина в том, что они четко не определяют качество воздуха в помещении, необходимого для данного помещения. Поэтому предлагается, чтобы будущие стандарты вентиляции основывались на следующих трех предпосылках: выборе определенной категории качества воздуха для вентилируемого помещения, общей нагрузке загрязняющих веществ в занимаемом помещении и качестве доступного наружного воздуха. .
Воспринимаемое качество воздуха
Качество воздуха в помещении можно определить как степень удовлетворения требований и потребностей человека. По сути, обитатели помещения требуют от воздуха, которым они дышат, двух вещей: воспринимать воздух, которым они дышат, как свежий, а не грязный, затхлый или раздражающий; и знать, что неблагоприятные последствия для здоровья, которые могут возникнуть в результате вдыхания этого воздуха, незначительны.
Принято считать, что степень качества воздуха в помещении больше зависит от компонентов этого воздуха, чем от воздействия этого воздуха на находящихся в нем людей. Таким образом, может показаться, что легко оценить качество воздуха, предполагая, что, зная его состав, можно установить его качество. Этот метод оценки качества воздуха хорошо работает в промышленных условиях, где мы находим химические соединения, которые используются или образуются в процессе производства, и где существуют измерительные устройства и эталонные критерии для оценки концентраций. Однако этот метод не работает в непромышленных условиях. Непромышленные объекты — это места, где можно обнаружить тысячи химических веществ, но в очень низких концентрациях, иногда в тысячу раз ниже рекомендуемых пределов воздействия; оценка этих веществ по одному приведет к ложной оценке качества этого воздуха, и воздух, вероятно, будет признан высококачественным. Но есть недостающий аспект, который еще предстоит рассмотреть, а именно отсутствие знаний о совместном воздействии этих тысяч веществ на человека, и это может быть причиной того, что этот воздух воспринимается как грязный, спертый. или раздражает.
Был сделан вывод о том, что традиционные методы, используемые для промышленной гигиены, недостаточно приспособлены для определения степени качества, воспринимаемой людьми, вдыхающими оцениваемый воздух. Альтернативой химическому анализу является использование людей в качестве измерительных приборов для количественной оценки загрязнения воздуха с привлечением судейской коллегии для проведения оценок.
Человек воспринимает качество воздуха двумя органами чувств: обонянием, расположенным в носовой полости и чувствительным к сотням тысяч пахучих веществ, и химическим чувством, расположенным на слизистых оболочках носа и глаз и чувствительным к одинаковое количество раздражающих веществ, присутствующих в воздухе. Именно совместная реакция этих двух органов чувств определяет, как воспринимается воздух, и позволяет субъекту судить о приемлемости его качества.
Олф юнит
один олф (от латинского = обоняние) – интенсивность выброса загрязняющих веществ в атмосферу (биосточных вод) от условного человека. Один нормативный человек – это средний взрослый человек, работающий в офисе или на аналогичном непромышленном рабочем месте, сидячий и в тепловом комфорте с гигиеническим нормативом до 0.7 ванны/сутки. Загрязнение от человека было выбрано для определения термина олф по двум причинам: во-первых, хорошо известны биологические выделения человека, а во-вторых, имеется много данных о неудовлетворенности, вызванной такими биологическими выделениями.
Любой другой источник загрязнения может быть выражен как количество стандартных лиц (olfs), необходимых для того, чтобы вызвать такое же количество неудовлетворенности, как и оцениваемый источник загрязнения.
На рис. 1 изображена кривая, определяющая olf. Эта кривая показывает, как загрязнение, производимое стандартным человеком (1 olf), воспринимается при различных скоростях вентиляции, и позволяет рассчитать долю неудовлетворенных лиц, другими словами, тех, кто будет воспринимать качество воздуха как неприемлемое сразу после они вошли в комнату. Кривая основана на различных европейских исследованиях, в которых 168 человек оценили качество воздуха, загрязненного более чем тысячей мужчин и женщин, которое считается стандартным. Аналогичные исследования, проведенные в Северной Америке и Японии, показывают высокую степень корреляции с европейскими данными.
Рисунок 1. Кривая определения Олфа
Единица дециполя
Концентрация загрязнения в воздухе зависит от источника загрязнения и его разбавления в результате проветривания. Воспринимаемое загрязнение воздуха определяется как концентрация биологических выделений человека, которая может вызвать такой же дискомфорт или неудовлетворенность, как и оцениваемая концентрация загрязненного воздуха. Один деципол (с латинского загрязнение) представляет собой загрязнение, вызванное стандартным человеком (1 olf) при скорости вентиляции 10 литров незагрязненного воздуха в секунду, так что мы можем написать
1 деципол = 0.1 олф/(литр/сек)
Рисунок 2, полученный из тех же данных, что и предыдущий рисунок, показывает соотношение между воспринимаемым качеством воздуха, выраженным в процентах неудовлетворенных людей и в дециполах.
Рисунок 2. Соотношение между воспринимаемым качеством воздуха, выраженным в процентах неудовлетворенных лиц и в дециполях.
Чтобы определить скорость вентиляции, требуемую с точки зрения комфорта, важно выбрать желаемую степень качества воздуха в данном помещении. В таблице 1 предложены три категории или уровня качества, полученные из рисунков 1 и 2. Каждый уровень соответствует определенному проценту неудовлетворенных людей. Выбор того или иного уровня будет зависеть, прежде всего, от того, для чего будет использоваться пространство, и от экономических соображений.
Таблица 1. Уровни качества воздуха в помещении
Воспринимаемое качество воздуха |
|||
Категории |
Процент недовольных |
Дециполы |
Требуемая скорость вентиляции1 |
A |
10 |
0.6 |
16 |
B |
20 |
1.4 |
7 |
C |
30 |
2.5 |
4 |
1 Предположим, что наружный воздух чистый, а эффективность системы вентиляции равна единице.
Источник: ЦИК, 1992 г.
Как отмечалось выше, данные являются результатом экспериментов, проведенных с судейской коллегией, но важно иметь в виду, что некоторые из обнаруженных в воздухе веществ, которые могут быть опасны (канцерогенные соединения, микроорганизмы и радиоактивные вещества, для например) не распознаются органами чувств, и что сенсорные эффекты других загрязняющих веществ не имеют количественной связи с их токсичностью.
Источники загрязнения
Как указывалось ранее, одним из недостатков современных вентиляционных норм является то, что они учитывают только жильцов как источники загрязнения, тогда как признано, что будущие стандарты должны учитывать все возможные источники загрязнения. Помимо жильцов и их деятельности, в том числе возможности курения, существуют и другие источники загрязнения, которые вносят значительный вклад в загрязнение воздуха. Примеры включают мебель, обивку и ковровое покрытие, строительные материалы, изделия, используемые для отделки, чистящие средства и саму систему вентиляции.
Что определяет нагрузку загрязнения воздуха в данном пространстве, так это совокупность всех этих источников загрязнения. Эта нагрузка может быть выражена как химическое загрязнение или сенсорное загрязнение, выраженное в olfs. Последний объединяет действие нескольких химических веществ, как они воспринимаются людьми.
Химическая нагрузка
Загрязнение, которое исходит от данного материала, может быть выражено как скорость выделения каждого химического вещества. Общая нагрузка химического загрязнения рассчитывается путем сложения всех источников и выражается в микрограммах в секунду (мкг/с).
В действительности может быть трудно рассчитать нагрузку загрязнения, потому что часто имеется мало данных о скорости выбросов для многих широко используемых материалов.
Сенсорная нагрузка
Нагрузка загрязнения, воспринимаемая органами чувств, вызвана теми источниками загрязнения, которые влияют на воспринимаемое качество воздуха. Заданное значение этой сенсорной нагрузки можно рассчитать, сложив все виды различных источников загрязнения, существующих в данном пространстве. Как и в предыдущем случае, информации о olfs на квадратный метр (olfs/м2) из многих материалов. По этой причине оказывается более практичным оценивать сенсорную нагрузку всего здания, включая находящихся в нем людей, обстановку и систему вентиляции.
В таблице 2 показана загрязняющая нагрузка на людей, находящихся в здании, при выполнении ими различных видов деятельности, в процентах от курящих и некурящих, а также производство различных соединений, таких как двуокись углерода (CO2), угарный газ (CO) и водяной пар. В Таблице 3 приведены некоторые примеры типичной заполняемости различных помещений. И последнее, т.в состоянии 4 отражает результаты сенсорной нагрузки, измеряемой в олфах на квадратный метр, в различных зданиях.
Таблица 2. Загрязнение от лиц, находящихся в здании
Сенсорная нагрузка olf/пассажир |
CO2 |
CO3 |
Водяной пар4 |
|
Сидячий, 1-1.2 м.1 |
||||
0% курильщиков |
2 |
19 |
50 |
|
20% курильщиков2 |
2 |
19 |
11x10-3 |
50 |
40% курильщиков2 |
3 |
19 |
21x10-3 |
50 |
100% курильщиков2 |
6 |
19 |
53x10-3 |
50 |
Физическая нагрузка |
||||
Низкий, 3 мет |
4 |
50 |
200 |
|
Средний, 6 мет |
10 |
100 |
430 |
|
Высокий (спортивный), |
20 |
170 |
750 |
|
Дети |
||||
Центр ухода за детьми |
1.2 |
18 |
90 |
|
Школа |
1.3 |
19 |
50 |
1 1 мет - скорость метаболизма человека, ведущего малоподвижный образ жизни в состоянии покоя (1 мет = 58 Вт/м).2 поверхности кожи).
2 Среднее потребление 1.2 сигареты в час на одного курильщика. Средняя скорость эмиссии, 44 мл СО на одну сигарету.
3 От табачного дыма.
4 Применимо к людям, близким к тепловому нейтралитету.
Источник: ЦИК, 1992 г.
Таблица 3. Примеры степени заполнения различных зданий
Строительство |
Жильцов/м2 |
Офисы |
0.07 |
Конференц-залы |
0.5 |
Театры, другие места массового скопления людей |
1.5 |
Школы (классы) |
0.5 |
Детские центры |
0.5 |
Жилища |
0.05 |
Источник: ЦИК, 1992 г.
Сенсорная нагрузка — olf/m2 |
||
Средняя |
Интервал |
|
Офисы1 |
0.3 |
0.02-0.95 |
Школы (классы)2 |
0.3 |
0.12-0.54 |
Детские учреждения3 |
0.4 |
0.20-0.74 |
Театры4 |
0.5 |
0.13-1.32 |
Здания с низким уровнем загрязнения5 |
0.05-0.1 |
1 Данные получены в 24 офисах с механической вентиляцией.
2 Данные получены в 6 школах с механической вентиляцией.
3 Данные получены в 9 детских садах с механической вентиляцией.
4 Данные получены в 5 операционных с механической вентиляцией.
5 Цель, которую должны достичь новые здания.
Источник: ЦИК, 1992 г.
Качество наружного воздуха
Еще одна предпосылка, которая завершает исходные данные, необходимые для создания стандартов вентиляции в будущем, — это качество доступного наружного воздуха. В публикации приведены рекомендуемые значения воздействия для определенных веществ как внутри помещений, так и снаружи. Руководство по качеству воздуха для Европы ВОЗ (1987).
В таблице 5 показаны уровни воспринимаемого качества наружного воздуха, а также концентрации нескольких типичных химических загрязнителей, обнаруживаемых вне помещений.
Таблица 5. Уровни качества наружного воздуха
Воспринимается |
Загрязняющие окружающую среду вещества2 |
||||
Десипол |
CO2 (Мг / м3) |
СО (мг/м3) |
НЕТ2 (Мг / м3) |
SO2 (Мг / м3) |
|
У моря, в горах |
0 |
680 |
0-0.2 |
2 |
1 |
Город, высокое качество |
0.1 |
700 |
1-2 |
5-20 |
5-20 |
Город, низкое качество |
> 0.5 |
700-800 |
4-6 |
50-80 |
50-100 |
1 Значения воспринимаемого качества воздуха представляют собой среднесуточные значения.
2 Величины загрязняющих веществ соответствуют среднегодовым концентрациям.
Источник: ЦИК, 1992 г.
Следует иметь в виду, что во многих случаях качество наружного воздуха может быть хуже, чем уровни, указанные в таблице или в рекомендациях ВОЗ. В таких случаях воздух необходимо очищать перед подачей в жилые помещения.
Эффективность систем вентиляции
Другим важным фактором, который будет влиять на расчет потребности в вентиляции для данного помещения, является эффективность вентиляции (Ev), который определяется как отношение между концентрацией загрязняющих веществ в вытяжном воздухе (Ce) и концентрации в зоне дыхания (Cb).
Ev = Ce/Cb
Эффективность вентиляции зависит от распределения воздуха и расположения источников загрязнения в данном помещении. Если воздух и загрязнения полностью перемешаны, эффективность вентиляции равна единице; если качество воздуха в зоне дыхания лучше, чем у вытяжного воздуха, то КПД больше единицы и желаемое качество воздуха может быть достигнуто при меньших скоростях вентиляции. С другой стороны, большие скорости вентиляции потребуются, если эффективность вентиляции меньше единицы, или, иначе говоря, если качество воздуха в зоне дыхания уступает качеству вытяжного воздуха.
При расчете эффективности вентиляции целесообразно разделить помещения на две зоны, в одну из которых подается воздух, а в другую — остальную часть помещения. Для систем вентиляции, работающих по принципу смешения, зона подачи воздуха обычно находится выше зоны дыхания, а наилучшие условия достигаются при настолько тщательном перемешивании, что обе зоны становятся одной. Для вентиляционных систем, работающих по принципу вытеснения, воздух подается в зону, занятую людьми, а зона вытяжки обычно располагается над головой; здесь наилучшие условия достигаются, когда смешивание между обеими зонами минимально.
Таким образом, эффективность вентиляции зависит от расположения и характеристик элементов, подающих и удаляющих воздух, а также от расположения и характеристик источников загрязнения. Кроме того, это также функция температуры и объемов подаваемого воздуха. Эффективность вентиляционной системы можно рассчитать с помощью численного моделирования или проведения измерений. Если данные недоступны, значения на рис. 3 можно использовать для различных систем вентиляции. Эти контрольные значения учитывают влияние распределения воздуха, но не местонахождение источников загрязнения, предполагая вместо этого, что они равномерно распределены по всему вентилируемому пространству.
Рисунок 3. Эффективность вентиляции в зоне дыхания при разных принципах вентиляции
Расчет требований к вентиляции
На рис. 4 показаны уравнения, используемые для расчета потребности в вентиляции с точки зрения комфорта и защиты здоровья.
Рисунок 4. Уравнения для расчета потребности в вентиляции
Требования к вентиляции для комфорта
Первым шагом в расчете требований к комфорту является определение уровня качества воздуха в помещении, который желательно получить для вентилируемого помещения (см. Таблицу 1), и оценка качества доступного наружного воздуха (см. Таблицу 5).
Следующий шаг состоит в оценке сенсорной нагрузки с использованием таблиц 8, 9 и 10 для выбора нагрузок в зависимости от обитателей и их деятельности, типа здания и уровня занятости на квадратный метр поверхности. Общее значение получается путем сложения всех данных.
В зависимости от принципа работы вентиляционной системы и по рисунку 9 можно оценить эффективность вентиляции. Применение уравнения (1) на Рисунке 9 даст значение требуемой степени вентиляции.
Требования к вентиляции для охраны здоровья
Процедура, аналогичная описанной выше, но использующая уравнение (2) на рис. 3, даст значение вентиляционного потока, необходимого для предотвращения проблем со здоровьем. Для расчета этой величины необходимо выделить вещество или группу критических химических веществ, которые предполагается контролировать, и оценить их концентрации в воздухе; также необходимо учитывать различные критерии оценки, принимая во внимание воздействие загрязнителя и чувствительность людей, которых вы хотите защитить, например детей или пожилых людей.
К сожалению, по-прежнему сложно оценить потребности в вентиляции для охраны здоровья из-за отсутствия информации о некоторых переменных, входящих в расчеты, таких как скорость выброса загрязняющих веществ (G), критерии оценки внутренних помещений (Cv) и другие.
Исследования, проведенные в полевых условиях, показывают, что в помещениях, где требуется вентиляция для достижения комфортных условий, концентрация химических веществ невелика. Тем не менее, эти помещения могут содержать источники загрязнения, представляющие опасность. Наилучшей политикой в этих случаях является устранение, замена или контроль источников загрязнения, а не разбавление загрязняющих веществ общей вентиляцией.
ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: МОТ не несет ответственности за контент, представленный на этом веб-портале, который представлен на каком-либо языке, кроме английского, который является языком, используемым для первоначального производства и рецензирования оригинального контента. Некоторые статистические данные не обновлялись с тех пор. выпуск 4-го издания Энциклопедии (1998 г.)».