Химический состав воздуха и его гигиеническое значение

В шприц вместимостью 20 мл набирают 2 мл 0,005% раствора соды, подкрашенного фенолфталеином. Оттягивают поршень и засасывают в шприц исследуемый воздух, встряхивают в течение 1 мин (до 15 раз). Если цвет раствора остался розовым, то воздух выталкивают из шприца и набирают в него новую порцию воздуха и снова встряхивают. Исследование проводят в атмосферном воздухе и в воздухе помещений. Рассчитывают по формуле:

 

 ,

где, С – концентрация углекислого газа в воздухе помещения, %; 0,04 – содержание СO₂ в атмосферном воздухе городов, %; Кн – число объемов атмосферного воздуха, пошедшее на обесцвечивание раствора; Квн – число объемов воздуха исследуемого помещения, пошедшее на обесцвечивание раствора.

1. 
   Химический состав атмосферного воздуха: азота - 78,08%; кислорода - 20,95%; углекислого газа - 0,03-0,04%; инертных газов (аргон, неон, гелий, криптон, ксенон) - 0,93%; влаги, как правило, от 40-60% до насыщения; пыль, микроорганизмы, естественные и техногенные загрязнения - в зависимости от промышленного развития региона, типа поверхности (пустыня, горы, наличие зеленых насаждений и др.)
   
2. 
   Основные источники загрязнения воздуха населенных мест, производственных помещений - выбросы промышленных предприятий, автотранспорта; пиле-, газообразование промышленных предприятий; метеорологические факторы (ветры) и тип поверхности регионов (пылевые бури пустынных мест без зеленых насаждений).
   
3. 
   Источники загрязнения воздуха жилых помещений, помещений коммунально-бытового назначения и общественных помещений - продукты жизнедеятельности организма людей, которые выделяются кожей и при дыхании (продукты распада пота, кожного сала, омертвелого эпидермиса, другие продукты жизнедеятельности, которые выделяются в воздух помещения пропорционально количеству людей, срока их пребывания в помещении и количества углекислого газа, который накапливается в воздухе пропорционально перечисленным загрязнителям), и поэтому используется как показатель (индикатор) степени загрязнения этими веществами воздуха помещений различного назначения.
   
4. 
   Учитывая, что через кожу и при дыхании выделяются, в основном, органические продукты обмена веществ, для оценки степени загрязнения воздуха помещений людьми было предложено определять другой показатель этого загрязнения – окисляемость воздуха, т.е. измерять количество миллиграммов кислорода, необходимого для окисления органических соединений в 1 м³ воздуха с помощью титрованного раствора бихромата калия К₂Сr₂О₇.
   

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

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

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

Приложение 2

Определение диоксида углерода в воздухе экспресс-методом Лунге-Цеккендорфа в модификации Д.В. Прохорова

Принцип метода основан на пропускании исследуемого воздуха через титрованный раствор углекислого натрия (или аммиака) в присутствии фенолфталеина. При этом происходит реакция Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃. Раствор фенолфталеина, который имеет розовую окраску в щелочной среде, после связывания CO₂обесцвечивается (кислая среда).

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

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

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

Предельно допустимая концентрация (ПДК) CO₂ в жилых помещениях разного назначения установленная в пределах 0,07-0,1%, в производственных помещениях, гдеCO₂ накапливается от технологического процесса, до 1-1,5%.

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

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

Рис. 11.1б. Шприц Жанне для определения концентрации СО₂

по Д. В. Прохорову

Приложение 3

Методика определения и гигиенической оценки показателей воздухообмена и вентиляции помещений

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

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

V= 

где: V – объем вентиляции, м³/час;

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

n - количество людей в помещении;

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

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

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

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

х = = 21,6 л/час

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

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

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

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

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

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

Приложение 4

Нормативы кратности обмена воздуха в помещениях разного назначения

• 
  по Флюге (ПДК СО₂=1‰)
  

• 
  по Петтенкоферу (ПДК СО₂=0,7‰)