Экологические аспекты кондиционирования воздуха

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Воздушная среда современных жилых зданий имеет многокомпонентный химический
состав, зависящий от степени загрязнения атмосферного воздуха и мощности внутренних
источников загрязнения. К ним, в первую очередь, относятся продукты жизнедеятельности
человека — антропотоксины, продукты неполного сгорания бытового газа и продукты
деструкции полимерных материалов, входящих в состав отделочных и строительных
материалов, предметов личного и домашнего обихода. В условиях жилых зданий
химическая нагрузка относительно невелика, но длительность воздействия максимальна
по сравнению с другими средами жизнедеятельности человека. Кроме того, токсические
вещества действуют на организм человека не изолированно, а в сочетании с различными
факторами: температурой, влажностью воздуха, электромагнитными полями, ионно-озонным
режимом помещений, радиоактивным фоном, и в случае несоответствия комплекса
этих факторов гигиеническим требованиям, внутренняя среда помещений может стать
одним из факторов риска.

Все здания имеют постоянный воздухообмен с внешней средой. Миграция токсических
веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, во внутреннюю среду помещений
обусловлена их естественной и искусственной вентиляцией, и поэтому вещества,
присутствующие в наружном воздухе, обнаруживаются и в помещениях. Установлена
прямая зависимость содержания пыли в воздухе помещения и в наружном воздухе.
Треть взвешенных в воздухе веществ и химических соединений проникает в помещение,
концентрация сернистого газа в помещениях при закрытых окнах и дверях составляет
в среднем 35 % наружной концентрации. Более низкая концентрация сернистого
газа в нутри зданий наблюдается из-за сорбции этого газа ограждающими поверхностями.
Вместе с тем, при исследовании воздушной среды помещений было обнаружено, что
напротив, многие вещества, например, ацетальдегид, ацетон, этиловый спирт,
толуол, этилбензол, диметилэтилбензол превышают концентрацию по сравнению с
атмосферным воздухом более, чем в 10 раз, что свидетельствует о наличии в помещениях
собственных источников загрязнения воздуха.

Многочисленные исследования показали, что важную роль в формировании воздушной
среды современных зданий играют полимерные материалы, область применения которых
все более расширяется. В настоящее время номенклатура полимерных материалов,
применяемых только в строительстве, насчитывает более 100 наименований. Интенсивность
выделения летучих веществ из полимерных материалов и концентрация их в воздухе
помещений зависит как от количества полимерных материалов, так и от условий
внутреннего микроклимата — температуры, влажности воздуха. Кроме того, концентрация
химических веществ находится в прямой зависимости от кратности воздухообмена
в помещении. Среди условий, оказывающих влияние на интенсивность выделения
из полимерных материалов вредных веществ, наибольшее значение имеет температурный
фактор. Уровень выделения летучих веществ повышается с возрастанием температуры
на поверхности полимерного материала. Такая зависимость наблюдается и при повышении
относительной влажности воздуха.

Одним из отрицательных свойств полимерных материалов является создаваемый
ими в помещении неприятный запах, вызывающий у населения состояние дискомфорта,
сердечно-сосудистые расстройства, приступы бронхиальной астмы. Наличие запаха
является одним из критериев регламентации применения полимерных материалов.
В настоящее время принято, что выделяющиеся из полимеров летучие вещества в
жилых зданиях не должны превышать предельно допустимые концентрации (ПДК),
установленные для атмосферного воздуха, а суммарный показатель отношений обнаруженных
концентраций нескольких веществ к их ПДК не должен превышать единицу.

Максимально высокие требования в этом плане предъявляются к детским садам,
яслям, больницам, санаториям, учебным заведениям, школам и прочим объектам
социальной сферы. В современном строительстве вместе с тем все отчетливее проявляется
тенденция к химизации технологических процессов и добавлению смесей различных
веществ при производстве строительных материалов, в первую очередь бетона и
железобетона, используемых при строительстве как жилых, так и общественных
зданий. Таким образом, химическая модификация строительных материалов может
привести к еще большему загрязнению как внутрижилищной, так и окружающей среды.

Не менее важную роль в формировании внутрижилищной среды играют и продукты
жизнедеятельности человека — антропотоксины. В процессе своей жизнедеятельности
человек выделяет около 400 химических соединений. Естественно, что в обычных
условиях эксплуатации жилых и общественных зданий, накопления в негерметичных
помещениях антропотоксинов до уровней, способных вызвать четко выра женное
токсическое действие, не происходит. Однако даже относительно невысокие концентрации
большого количества токсических веществ не безразличны для человека и способны
влиять на его самочувствие, работоспособность и здоровье.

Исследования, проведенные автором, показали, что воздушная среда помещений
ухудшается пропорционально числу лиц и времени их пребывания в помещении. Исследование
воздуха помещений позволило идентифицировать в них ряд токсических веществ,
которые можно распределить по классам опасности следующим образом: диметиламин,
сероводород, двуокись азота, окись этилена, бензол (2-й класс опасности, высокоопасные
вещества); уксусная кислота, фенол, метилстирол, толуол, метанол, винилацетат
(3-й класс опасности, умеренно опасные вещества); ацетон, метилэтилкетон, бутилацетат,
бутан, метилацетат (4-й класс опасности, малоопасные вещества). Пятая часть
выявленных антропотоксинов относится к числу высокоопасных веществ. Все остальные
вещества, хотя и составляли десятые и меньшие доли от ПДК, однако, вместе взятые,
свидетельствовали о неблагополучии воздушной среды, поскольку даже двух-четырехчасовое
пребывание в этих условиях отрицательно сказывалось на показателях умственной
работоспособности исследуемых.

В настоящее время идентифицировано более 80 веществ, различных по уровню своей
токсичности для человека, уровню регистрируемых концентраций и частоте присутствия
в воздухе закрытых помещений. На основе таких критериев, как токсичность, уровень
концентрации и распространенность, определен список приоритетных веществ, выделяющихся
в воздушную среду жилых и общественных зданий.

В результате исследований было установлено, что система кондиционирования
воздуха обеспечивает благоприятное тепловое состояние, но также выявляется
нередко и определенное число жалоб, связанных с неудовлетворительным самочувствием,
ощущением «недостаточности свежего воздуха».

Обеспечение оптимальной воздушной среды жилых и общественных зданий является
важной гигиенической и инженерно-технической проблемой. Ведущим звеном в решении
этой проблемы является организация такого воздухообмена, который должен обеспечить
требуемые параметры воздушной среды. Рекомендуемые рядом авторов и норм величины
воздухообмена колеблются в широких пределах: от 15 до 210 м3/ч на человека.

Качество воздушной среды, самочувствие и работоспособность исследуемых свидетельствуют
о том, что для создания достаточно благоприятных условий воздушной среды в
помещениях зданий необходимо подавать на одного человека не менее 60 м3 воздуха
в час. Минимально необходимое количество составляет 20 м3/ч. оптимальный уровень
воздухоподачи равен 200 м3 в час на человека, что, например, требуется для
операционных блоков. Вентиляция должна обеспечивать установленный нормами воздухообмен
в помещениях и своевременное удаление газовых примесей, избытка теплоты, влаги,
скапливающихся в воздухе помещений в результате жизнедеятельности человека
и осуществлении различных бытовых процессов.

Следует отметить, что жалобы человека на духоту, «нехватку кислорода» отмечаются
нередко как в помещениях с недостаточным естественным воздухообменом, так и
в помещениях, оснащенных разными системами вентиляции, включая системы кондиционирования
воздуха. Причина возникновения воздушного дискомфорта в помещениях многофакторна
и зависит как от качества, так и от количества подаваемого в здание воздуха.
При этом изменение негативных свойств первичного атмосферного воздуха в процессе
обработки и транспортировки и загрязнение экзо- и эндогенными токсическим веществами
являются определяющими моментами. Вся медико-биологическая практика свидетельствует,
что любое насильственное выключение природных факторов, к которым человек адаптировался
в процессе своей эволюции (ионы и озон), и включение посторонних ингредиентов
(атмосферные загрязнения, продукты деструкции полимерных и отделочных материалов)
отрицательно сказываются на самочувствии и состоянии здоровья.

Определено, что присутствие легких ионов в воздухе является необходимым и,
вместе с тем, может рассматриваться как показатель его чистоты. Причем естественная
ионизация атмосферного воздуха с преобладанием легких отрицательных ионов наиболее
высока в лесах, на курортах и морских побережьях. В этих же местах обнаруживаются
и наиболее высокие для приземного слоя концентрации атмосферного озона. В то
же время, озон играет определенную роль в новом типе загрязнения атмосферного
воздуха продуктами фотохимических реакций, участвуя в сложном комплексе окисления
органических веществ при загрязнении атмосферы последними.

Нашими исследованиями было установлено, что комплексное воздействие искусственно
ионизированного и озонированного воздуха (на уровне природных концентраций)
повышает выносливость экспериментальных животных к физической нагрузке, а также
иммунный потенциал организма. Однако данный позитивный эффект проявляется только
при условии, что химический состав воздуха закрытых помещений отвечает гигиеническим
требованиям.

Ю. Д. Губернский, ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им.
А. Н. Сысина РАМН, Россия

По материалам Форума, Heat Vent Moscow 2003