Одной из основных сред обитания человека является атмосфера. Чистый атмосферный воздух у поверхности Земли представляет собой физическую смесь различных газов: 78,1% азота, 20, 93% кислорода, 0,03-0,04% диоксида углерода и до 1% других инертных газов (аргон, неон, гелий, криптон, ксенон, радон, актинон, торон). Основными причинами изменения газового состав атмосферы является поступление в воздух так называемых малых примесей, содержание которых в атмосфере во много раз меньше основных газов (азота и кислорода). В условиях современного крупного города загрязнения сосредоточены в основном в приземном слое высотой до 1-2 км, а в средних городах - в слое толщиной в сотни метров. Источники загрязнения атмосферы могут быть природные, или естественные (пыльные бури, извержение вулканов, лесные пожары, выветривание) и антропогенные, или искусственные (промышленные предприятия, транспорт, теплоэлектростанции, сельское хозяйство), поступление загрязнений от которых часто имеет непрекращающийся и нарастающий характер. Загрязнения в атмосферном воздухе присутствуют в различных агрегатных состояниях: в виде твердых взвешенных частиц (аэрозолей), в виде пара, капель жидкости и газов. Наиболее часто атмосферный воздух загрязняется окисью и двуокисью углерода, окислами азота, окислами серы и другими соединениями серы (сероводород, сероуглерод), углеводородами, альдегидами, озоном, золой, сажей. В воздухе обнаруживаются высокотоксичные вещества, активно взаимодействующие с компонентами атмосферы и биосферы: свинец, мышьяк, ртуть, кадмий, фенол, формальдегид. В последние десятилетия значительное место в загрязнении атмосферного воздуха стали занимать предприятия биотехнологии, воздушные выбросы которых содержат органическую пыль, состоящую из жизнеспособных микроорганизмов, конечных и промежуточных продуктов микробиологического синтеза (в том числе антибиотики, аминокислоты, белки). Кроме того, в воздухе присутствует почвенная и бытовая пыль, количество которой определяется характером почв, степенью благоустройства территории города и погодой. Устойчивость пыли в воздухе
и эффективность способов ее улавливания и удаления определяются такими физическими свойствами пыли, как дисперсность, сыпучесть, гигроскопичность, электрозаряженность и др. Образование в воздухе заряженных частиц происходит в результате естественного процесса расщепления газовых молекул и атомов под действием космических лучей, радионуклидов почвы, воды, воздуха, а также коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца. Легкие положительные или отрицательные аэроионы образуются при присоединении молекул газа к заряженным частицам. Оседая на механических частицах (пылинках) и микробах, содержащихся в воздухе, легкие аэроионы становятся средними, тяжелыми и сверхтяжелыми. Ионизационный режим воздушной среды определяется соотношением числа тяжелых аэроионов к числу легких (N/n) и коэффициентом униполярности (n+/n-) - отношением количества положительных аэроионов к числу отрицательных. Чем больше этот коэффициент, тем более загрязнен воздух. Диапазон допустимого уровня коэффициента униполярности находится в пределах 0,4-1,0. Имеющие заряд пылевые частицы дольше удерживаются в воздухе и в 2 раза интенсивнее задерживаются в дыхательных путях, чем нейтральные. Концентрация аэроионов обеих полярностей определяется как количество аэроионов в 1 см3 воздуха (е/см3) и в незагрязненном воздухе должна быть не менее 400-600 е/см3. Фитонциды, выделяемые некоторыми растениями (герань, гречиха, белая акация, красный дуб, ива), способствуют повышению концентрации в воздухе легких аэроионов. Нарастающее загрязнение атмосферы (динамическая антропогенная денатурация природы) приводит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде: токсические фотохимические туманы; озоновые дыры, т.е. уменьшение количества озона над ограниченными территориями Земли; так называемый парниковый эффект, т.е. глобальное потепление климата в связи с увеличением в атмосфере концентрации тепличных газов (углекислого газа, метана, окислов азота, озона, фреонов), которые препятствуют тепловому излучению от приземных слоев атмосферы; кислотные дожди.
Гигиеническая оценка степени загрязнения воздуха дается на основании сопоставления результатов анализов воздуха с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) химических веществ в атмосферном воздухе. Различают максимальную разовую ПДК (ПДКмр) и среднесуточную ПДК (ПДКсс) химических веществ, в том числе аэрозолей для атмосферного воздуха и воздуха непроизводственных помещений [Гигиенические нормативы «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» ГН 2.1.6.1338-03] (табл. 4). Максимальная разовая ПДК используется для оценки атмосферных загрязнений в период кратковременных подъемов концентраций, среднесуточная ПДК применяется в качестве гигиенического норматива при длительном поступлении атмосферных загрязнений в организм. Таблица 4. Предельно допустимые концентрации химических веществ в атмосферном воздухе (извлечения из ГН 2.1.6.695-98)
В действующем нормативном документе дано 3 норматива по пыли в зависимости от уровня содержания в ней диоксида кремния. ПДКсс неорганических пылей в атмосферном воздухе с содержанием в них SiO2 более 70% - 0,05 мг/м3, от 70 до 20% - 0,1 мг/м3, менее 20% - 0,15 мг/м3. ПДК пыли в атмосферном воздухе поселений дифферен- цированы с учетом вредности и опасности пыли для здоровья человека в зависимости от содержания в ней специфического компонента. В аптечных учреждениях и на предприятиях химико-фармацевтической промышленности воздух производственных помещений и атмосферный воздух может загрязняться парами и аэрозолями лекарственных средств, промежуточными и побочными продуктами синтеза, а также вспомогательными веществами (наполнители, подсластители, разрыхлители, эмульгаторы и др.), применяемыми в процессе производства и переработки лекарственных препаратов, при взвешивании, транспортировке, загрузке и выгрузке оборудования, расфасовке и дозировании лекарственных веществ.
Лекарственные средства и отходы химико-фармацевтических предприятий являются специфическим фактором загрязнения производственной и окружающей среды, обладающим рядом особенностей, таких как высокая стабильность, увеличивающая уровень их опасности, большие различия в объеме производства и количестве выбросов в атмосферу (от нескольких кг до десятков тонн в год), преимущественное агрегатное состояние в виде мелкодисперсных аэрозолей в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населенных мест. Лекарственные средства часто представляют собой комплекс из нескольких ингредиентов, что требует особых методических подходов при оценке их опасности.
Изменения химического состава и физических свойств атмосферного воздуха приводят к нарушению здоровья людей и различным негативным последствиям в объектах окружающей среды. В зависимости от характеристики выброса в атмосферный воздух и биологического действия его компонентов атмосферные загрязнения могут оказывать острое и хроническое резорбтивное воздействие на здоровье человека, а также рефлекторное и раздражающее действие. Острое воздействие загрязнения атмосферного воздуха проявляется только в особых ситуациях (например, при авариях на промышленных предприятиях или в случае токсических туманов) и является провоцирующим фактором обострения хронических сердечно-сосудистых, легочных, аллергических (бронхиальная астма) заболеваний и повышения общей заболеваемости и смертности от хронических болезней. Хроническое резорбтивное воздействие загрязнений атмосферы городов на здоровье населения является наиболее частым и неблагоприятным. Оно может быть специфическим, когда компонент загрязнения является этиологическим фактором нарушения здоровья (например, при загрязнении воздуха соединениями бериллия у населения отмечаются случаи специфического бериллиоза, спецефический легочный грануломатоз, при котором нарушается диффузная способность легких и вторично развивается гипоксия). Некоторые примеси в атмосферном воздухе могут оказывать канцерогенное и сенсибилизирующее действие. Хроническое неспецифическое воздействие загрязнений атмосферного воздуха вызывает ослабление иммунозащитных свойств организма и нарушения физического развития детей, повышает уровень заболеваемости инфекционными и неинфекционными болезнями, способствует обострению различных хронических заболеваний: бронхитов, эмфиземы легких, дерматитов, конъюнктивитов, острых респираторных заболеваний.
Рефлекторное и раздражающее воздействие загрязнений атмосферного воздуха проявляется различными рефлекторными реакциями (кашель, тошнота, головная боль). Кроме того, атмосферные загрязнения понижают общесанитарные условия жизни населения, ухудшают микроклимат и световой климат, способствуют гибели растений и животных, разрушают бетонные и металлические конструкции, наносят большой экономический ущерб. Необходимо учитывать, что в воздухе может находиться одновременно несколько различных химических веществ, оказывающих совместное воздействие на организм. Если объединенному действию химических факторов подвергается одна и та же система организма, то имеет место взаимозависимое действие, которое может проявляться как синергизм (усиление влияния в случае однонаправленного действия) или как антагонизм (снижение эффекта при разнонаправленном действии). При независимом одновременном действии химических веществ проявляется аддитивный эффект (суммация эффекта). Наконец, при совместном действии факторов разной природы может проявиться новый эффект (коалитивный), не присущий ни одному из факторов при их раздельном воздействии.
Для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха при одновременном совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ в случае непревышения уровня ПДК сумма отношений концен- траций каждого вещества к его ПДК не должна превышать единицу: С1/ПДК1 + С2/ПДК2 +...-+ Сn/ПДКn <1,
где: С\, С2, Сп - фактические концентрации веществ в атмосферном воздухе;
ПДК1, ПДК2, ПДКn - ПДК тех же веществ в атмосферном воздухе.
В условиях одинаковой степени превышения уровня ПДК с учетом того, что степень выраженности биологических эффектов при воздействии веществ разных классов опасности различна, для оценки реальной степени опасности многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха необходимо использование коэффициентов кратности превышения ПДК веществ 3-го класса: 1,7, 1,3, 1,0, 0,9 соответственно для веществ 1, 2, 3, 4-го классов опасности. Отсюда расчет комплексного показателя загрязнения атмосферы (К) вычисляется по формуле:
[pic]
Показатель «К» используется в методических документах санитарно-эпидемиологической службы, а в документах Федеральной службы гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды (Росгидромет) в качестве критерия уровня загрязнения атмосферного воздуха поселений применяется аналогичный показатель - комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА). КИЗА используется при текущем наблюдении (мониторировании) и анализе динамики состава атмосферного воздуха во времени. Уровень загрязнения воздуха считается низким при КИЗА ниже 5, повышенным от 5 до 6, высоким от 7 до 13 и чрезвычайно высоким при КИЗА, равным или выше 14. В ежегодных отчетах Росгидромета отмечаются города с самым высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха (КИЗА >14). Обычно это города, в которых размещены крупные пред- приятия цветной и черной металлургии, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности, крупные энергетические мощности.
Человек без воздуха может существовать не более 5 мин. Суточная потребность человека в воздухе составляет 12 м3 (около 15 кг). Но дышать человек вынужден только тем атмосферным воздухом, который есть в месте его пребывания, и при этом происходит постоянное, круглосуточное поступление загрязняющих воздух веществ в организм, прервать этот процесс человек не волен. Поэтому защита атмосферного воздуха поселений от неблагоприятного техногенного воздействия, предупреждение возможного его загрязнения в целях охраны как здоровья населения, так и окружающей среды в широком смысле этого слова является острой социально обусловленной проблемой.
Охрана атмосферного воздуха - это система мероприятий, направленная на уменьшение техногенного воздействия на атмосферный воздух, обеспечивающая сохранение здоровья и благоприятную среду обитания, а также учитывающая экономические аспекты. Эта система подразделяется на технологические, направленные на максимальное сокращение вредных выбросов в атмосферу, санитарно-технические, применяющиеся для снижения вредности выбросов или их очистки, планировочные, осуществляющие пространственное удаление источника выбросов от среды обитания человека, и административные действия, способствующие своевременной реализации всех перечисленных выше мероприятий. К технологическим мероприятиям относятся замена источников энергии менее вредными, сырья - менее токсичными, предварительная обработка топлива или сырья с целью снижения вредности выброса, совершенствование технологического процесса для уменьшения объема выброса или его вредности (использование мокрых технологических процессов взамен сухим), герметизация технологического оборудования, аппаратуры. Санитарно-технические мероприятия включают физические методы улавливания пыли (аэрозоля), дыма, капелек тумана или брызг с помощью специальных сооружений: циклонов, мультициклонов, мокрых скрубберов, тканевых фильтров, электрофильтров, а также химические методы очистки атмосферного воздуха за счет адсорбции жидкостью или твердыми веществами или применения каталитических нейтрализаторов. Планировочными мероприятиями являются функциональное зонирование территории населенных пунктов с учетом розы ветров, их благоустройство (озеленение, обводнение, асфальтирование улиц), рациональная планировка жилых районов, организация безсветофорных транспортных развязок путем строительства подземных туннелей, надземных эстакад, строительство обводных или кольцевых дорог для исключения транзитных потоков автотранспорта через территорию городской застройки, организация санитарнозащитных зон.
Система контроля и наблюдения за атмосферным воздухом осуществляется в нашей стране Росгидрометом на основе требований ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных мест» и РД 52.04 186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы». Основные требования к охране атмосферного воздуха, т.е. обеспечение непревышения нормативов качества атмосферного воздуха в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами и правилами изложены в Федеральных законах: «Об охране атмосферного воздуха» и «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения». Органом исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха является Федеральная служба в сфере экологии и природопользования (Росприроднадзор), которая производит учет объектов, оказывающих вредное воздействие на атмосферный воздух, организует и проводит государственную экологическую экспертизу проектов промышленных объектов при наличии санитарно-эпидемиологического заключения по проекту. Обеспечение санитарно-эпидемиологического надзора за охраной атмосферного воздуха населенных мест является основной задачей Госсанэпиднадзора, входящего в систему Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, который строит свою работу на основе СанПиН 2.1.6.1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест». Основным положением СанПиН является запрещение размещения, проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию объектов, в выбросах которых присутствуют вещества, не имеющие утвержденных гигиенических нормативов (ПДК или ОБУВ). Важными этапами санитарно-эпидемиологического надзора являются: участие в выборе места под строительство объекта, участие в разработке проекта объекта и его экспертиза и проекта организации и благоустройства санитарно-защитной зоны, надзор за соблюдением гигиенических требований к охране атмосферного воздуха на стадии строительства объекта и ввода его в эксплуатацию. В СанПиН включены вопросы, связанные с организацией производственного контроля загрязнения атмосферного воздуха, результаты которого должны представляться в санитарно-эпидемиологическую службу в установленные сроки. Отбор проб воздуха для анализов Способы взятия проб воздуха разнообразны, что устанавливается спецификой химического анализа определяемого вещества. Они разделяются на две группы: динамические и одномоментные.
Анализ атмосферного воздуха и воздуха помещений может производиться в пробах, которые отбираются однократно для обнаружения максимальных концентраций, например, в момент наибольшего выброса загрязнений, с подветренной стороны от источника загрязнения, а также в среднесуточных пробах, когда воздух отбирают непрерывно в течение суток или не менее 4 раз в сутки через равные интервалы с усреднением полученных данных. Продолжительность отбора (не более 15-20 мин) зависит от чувствительности метода и от содержания примесей вредных веществ в воздухе. Отбор проб воздуха для анализа принято производить в зоне дыхания взрослого человека, т.е. на высоте 1,5 м от пола. Если для анализа требуется сравнительно небольшой объем воздуха, пробы отбирают в газовые пипетки, откалиброванные бутыли, резиновые камеры или пластмассовые мешки. При отборе больших количеств воздуха его пропускают с помощью аспирационного устройства (водяного или электрического аспиратора) через специальные поглотители или фильтры, задерживающие исследуемый газ или аэрозоль. Скорость втягивания воздуха в электроаспираторе определяется по шкале реометров, отградуированной в литрах в 1 мин (л/мин): два реометра (от 0 до 3 л/мин) служат для отбора проб воздуха с целью определения в нем содержания газов, еще два реометра (от 0 до 20 л/мин) - для отбора проб воздуха с целью определения в нем содержания пыли. В зависимости от метода химического анализа в качестве поглотительных сред для паров и газов используются твердые сорбенты (активированный уголь, силикагель, графит, каолин), полимерные сорбенты (порапак, полисорб, хромосорб, тенакс), поглотительные растворы, для определения в воздухе высокодисперсных аэрозолей (дымов, туманов, пыли) применяются различные фильтры (АФА).
Пробы воздуха отбираются в различных температурных условиях, поэтому для получения сопоставимых результатов исследований его объем необходимо привести к нормальным условиям, т.е. к температуре 0 ?С и барометрическому давлению 760 мм рт.ст. Расчет проводится по формуле: • V0 = [V1 273 • B] / [(273 + t?) 760],
где: V) - объем воздуха при t? = 0 ?С и В = 760 мм рт.ст.; V1 - объем воздуха, взятый для анализа; B - атмосферное давление, мм рт.ст.;
t? - температура воздуха в момент отбора проб воздуха, ?С; 273 - коэффициент расширения газов.
Гигиеническая характеристика воздуха жилых и общественных зданий
Основными источниками загрязнения воздуха закрытых помещений являются атмосферный воздух, проникающий в помещение через оконные проемы и неплотности строительных конструкций, строительные и отделочные полимерные материалы, выделяющие в воздух разнообразные, токсичные для человека вещества, многие из которых являются высокоопасными (бензол, толуол, циклогексан, ксилол, ацетон, бутанол, фенол, формальдегид, ацетальдегид, этиленгликоль, хлороформ), продукты жизнедеятельности человека и его бытовых занятий (антропотоксины: угарный газ, аммиак, ацетон, углеводороды, сероводород, альдегиды, органические кислоты, диэтиламин, метилацетат, крезол, фенол и др.), накапливающиеся в воздухе невентилируемых помещений с большим числом людей. Многие вещества являются высокоопасными, относящимися ко 2-му классу опасности. Это диметиламин, сероводород, диоксид азота, окись этилена, индол, скатол, меркаптан. Наибольший суммарный риск имеют бензол, хлороформ, формальдегид. Присутствующие одновременно даже в небольших количествах, они свидетельствуют о неблагополучии воздушной среды, оказывающей отрицательное воздействие на состояние умственной трудоспособности людей, находящихся в этих помещениях.
Кроме того, выдыхаемый людьми воздух по сравнению с атмосферным содержит меньше кислорода (до 15,1-16%), в 100 раз больше углекислого газа (до 3,4-4,7%), насыщен водяными парами, нагрет до температуры тела человека и деионизирован в процессе его прохождения через системы приточной вентиляции из-за задержки легких положительных и отрицательных аэроионов в воздуховодах, калориферах и фильтрах приточных систем вентиляции или кондиционеров, в результате поглощения легких аэроионов в процессе дыхания людей, адсорбции их кожей и одеждой, а также за счет превращения легких аэроионов в тяжелые вследствие оседания их на частицах витающей в воздухе пыли. Ионизация воздуха имеет гигиеническое значение, поскольку изменение ионизационного режима, т.е. соотно- шения легких и тяжелых аэроионов может служить чувствительным индикатором санитарного состояния воздуха закрытых помещений (табл. 5).
Таблица 5. Нормативные величины ионизации воздушной среды помещений в общественных зданиях
Высокая степень ионизации за счет увеличения количества легких отрицательных аэроионов благоприятно воздействует на самочувствие людей, повышает их работоспособность. Преобладание числа тяжелых положительных аэроионов над легкими отрицательными ионами, что характерно для душных, запыленных помещений, вызывает сонливость, головную боль, снижение умственной работоспособности. В воздух поступает значительное количество микробов, среди которых могут быть и патогенные. Чем больше в воздухе поме- щений пыли, тем обильнее в нем микробное загрязнение. Пыль в воздухе помещений разнообразна по химическому составу и происхождению. Сорбционная способность частиц пыли способствует увеличению поступления в дыхательные пути химических веществ, мигрирующих в воздух из строительных и отделочных материалов. Пыль является фактором передачи инфекционных болезней с аэрозольным механизмом распространения и бактериальных инфекций (например, туберкулеза). Пыль, содержащая плесневые грибы родов Penicillium и Mukor, вызывает аллергические заболевания.
Воздействие различных факторов на человека внутри помещения может вызвать нарушения состояния его здоровья, т.е. «забо- левания, связанные со зданием», например, парами формальдегида, выделяющегося из полимерных и древесно-стружечных материалов.
Симптомы заболевания сохраняются долго, даже после устранения источника вредного воздействия. «Синдром больного здания» прояв- ляется в виде острых нарушений состояния здоровья и дискомфорта (головной боли, раздражения глаз, носа и органов дыхания, сухого кашля, сухости и зуде кожи, слабости, тошноте, повышенной утомляемости, восприимчивости к запахам), возникающих в конкретных помещениях и почти полностью исчезающих при выходе из него. Развитие этого синдрома связывается с комбинированными и сочетанными действиями химических, физических (температура, влажность) и биологических (бактерии, неизвестные вирусы и др.) факторов. Его причинами чаще всего является недостаточная естественная и искусственная вентиляция помещений, строительные и отделочные полимерные материалы, выделяющие в воздух разнообразные токсичные для человека вещества, нерегулярная уборка помещений. Химическое и биологическое загрязнение воздуха способствует развитию синдрома хронической усталости (синдрома иммунной дисфункции), т.е. ощущению выраженной усталости, отмечающейся на протяжении не менее 6 мес и сочетающейся с нарушением кратковременной памяти, дезориентацией, нарушением речи и затруднением при выполнении счетных операций. Синдром множественной химической чувствительности, характеризующийся нарушением процессов адаптации организма к действию различных факторов на фоне наследственной или приобретенной чувствительности к химическим веществам, чаще всего развивается у людей, имевших в прошлом острые отравления химическими веществами (органическими растворителями, пестицидами и раздражающими веществами).
Изменение физико-химических свойств воздуха неблагоприятно сказывается на самочувствии человека и его работоспособности. Присутствие в воздухе жилых и общественных помещений огромного количества биологически активных химических веществ в самых разных концентрациях и постоянно меняющихся комбинациях, ухудшающих свойства воздуха, делает невозможным определение каждого из них отдельно и заставляет использовать интегральный показатель загрязнения воздуха. Качество воздушной среды принято оценивать косвенно по интегральному санитарному показателю чистоты воз- духа - содержанию углекислого газа (показателю Петтенкофера), а в качестве предельно допустимого норматива (ПДК) использовать его концентрацию в помещениях - 1,0%с или 0,1% (1000 см3 в 1 м3). Углекислый газ постоянно выделяется в воздух закрытых помеще- ний при дыхании, наиболее доступен простому определению и имеет достоверную прямую корреляцию с суммарным загрязнением воздуха. Показатель Петтенкофера является не предельно допустимой кон- центрацией самого диоксида углерода, а показателем вредности концентраций многочисленных метаболитов человека, накопившихся в воздухе параллельно с диоксидом углерода. Более высокое содержание СО2 (>1,0%о) сопровождается суммарным изменением химического состава и физическим свойством воздуха в помещении, которые неблагоприятно влияют на состояние находящихся в нем людей, хотя сам по себе диоксид углерода и в значительно более высоких концентрациях не проявляет токсические для человека свойства. При оценке качества воздуха и проектировании систем вентиляции помещений с большим количеством людей содержание диоксида углерода служит основной расчетной величиной.
Мерами предупреждения загрязнения воздуха помещений является их проветривание, если это возможно, соблюдение чистоты путем регулярной влажной уборки помещений, соблюдение установленных норм площади и кубатуры помещений, санация воздуха с помощью дезинфицирующих средств и бактерицидных ламп.
Лабораторная работа «Оценка содержания пыли и некоторых химических веществ в воздухе помещений» 1. Ознакомиться с имеющимися в учебной комнате образцами поглотительных приборов, фильтров, устройством и принципами работы аппаратов, используемых для отбора проб воздуха на газы и пыль (электрического аспиратора с реометрами).
2. Произвести расчет запыленности воздуха в помещении с помощью весового аспирационного метода, используя данные ситуационной задачи, и дать заключение о степени запыленности воздуха, сравнив полученные расчетные данные с соответствующими нормативами.
3. Провести анализ воздуха с целью определения содержания в нем оксида углерода, сернистого ангидрида, аммиака. Дать гигиеническое заключение о степени загрязнения воздуха путем сопоставле- ния концентраций этих веществ с соответствующими гигиеническими нормативами.
4. Определить экспресс-методом концентрацию углекислого газа в воздухе учебной комнаты. Дать гигиеническое заключение о чистоте воздуха помещения по интегральному санитарному показателю (СО2) путем сопоставления концентрации СО2 с соответствующим гигиеническим нормативом. Разработать мероприятия по снижению уровня загрязненности воздуха исследуемой комнаты.
Методика работы
1. Определение и оценка запыленности воздушной среды Методы определения запыленности воздуха делятся на две группы:
• основанные на выделении дисперсной фазы (пылинок) из дисперсионной среды (воздуха): седиментационный (весовой и счетный), аспирационный (весовой и счетный);
• без выделения дисперсной фазы: оптические, фотометрические, электрометрические.
Определение запыленности воздушной среды производится чаще всего аспирационным весовым (гравиметрическим) методом. Метод основан на улавливании пыли из просасываемого через фильтр воздуха при скорости аспирации 10-20 л/мин.
Ход работы. Негигроскопичный аэрозольной фильтр (АФА), изготовленный из специальной ткани ФПП-15, взвесить вместе с бумажным кольцом на аналитических весах с точностью до 0,0001 г и укрепить в металлическом или пластмассовом аллонже (патроне) с помощью завинчивающегося кольца. Воздух в течение 5-10 мин пропустить через фильтр с помощью аспиратора, оснащенного рео- метром, позволяющим регулировать скорость аспирации. В условиях учебного исследования достаточно отбирать пробу в течение 2-5 мин со скоростью 10-20 л /мин. Осторожно вынутый из патрона фильтр повторно взвесить на аналитических весах. Из веса фильтра после отбора пробы вычитается его первоначальный вес. Объем протянутого воздуха вычисляется при умножении скорости аспирации (в л/мин) на время отбора пробы в минутах. Расчет количества пыли производится по формуле:
• Х = [(Л2-Л1) 1000] / V
где: Х - запыленность воздуха, мг/м3;
А2 - вес фильтра с пылью после отбора пробы, мг;
А1 - вес фильтра до отбора пробы, мг; V - объем протянутого воздуха, л.
2. Методы определения содержания некоторых химических веществ в воздухе помещений
Для анализа отобранных проб воздуха в санитарных лабораториях промышленных предприятий применяют разнообразные методы: оптические, электрохимические, хроматографические. Для быстрого определения степени загрязнения воздушной среды вредными веществами применяют экспресс-методы. Экспресс-исследования проводятся путем колориметрии растворов по стандартным шкалам или с применением реактивной бумаги, индикаторных трубок. В основе этих методов почти всегда лежат цветные реакции.
*Экспресс-метод определения концентрации диоксида серы (сернистого ангидрида)
Сернистый ангидрид (SO2) - бесцветный газ, обладающий острым, раздражающим запахом. Это наиболее распространенный загрязнитель атмосферного воздуха. Основным источником загрязнения SO2 являются предприятия теплоэнергетики (ТЭЦ, ГРЭС, котельные) и выбросы автотранспорта. В результате реакции SO2 с парами воды, присутствующими в атмосферном воздухе, образуется серная кислота, которая при определенных условиях в виде аэрозоля выпадает в составе «кислотных дождей». SO2 увеличивает общую распространенность респираторных заболеваний неинфекционной и инфекционной природы, вызывает развитие хронических ринитов, фарингитов, хронических бронхитов, часто с астматическими компонентами, воспаление слухового прохода и евстахиевой трубы.
Принцип метода - восстановление йода сернистым ангидридом до НI. Ход работы. В поглотитель Полежаева налить 1 мл поглотительного раствора, состоящего из смеси 0,0001 н. раствора йода с крахмалом. Через поглотитель с помощью электроаспиратора протянуть воздух из бутыли со скоростью 10 мл /мин (при такой скорости можно легко сосчитать проходящие через поглотительный раствор пузырьки воздуха) до исчезновения окраски поглотительного раствора. Объем прошедшего через поглотитель воздуха определить, умножив 10 мл /мин на время аспирации в минутах. Концентрацию SO2 в воздухе определить по табл. 6. Таблица 6. Зависимость концентраций сернистого газа от объема воздуха, обесцвечивающего поглотительный раствор
Объем поглощенного воздуха, мл
Концентрация SO2, мг/м3
Объем поглощенного воздуха, мл
Концентрация SO2, мг/м3
10
320
100
32
20
160
110
29
30
107
120
27
40
80
130
24
50
64
140
22
60
53
150
20
70
46
200
16
80
40
250
12
90
35
300
10
• Определение концентрации аммиака в воздухе Аммиак (NH3) - бесцветный газ с острым запахом. В воздушную среду поступает с выбросами промышленных предприятий, от животноводческих комплексов, антропотоксин жилых и общественных помещений. Аммиак обладает раздражающим действием на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и глаз, вызывая приступы кашля, слезотечение и боль в глазах, головокружение и рвоту.
Ход работы. В поглотительный сосуд с пористой пластинкой внести 5 мл 0,01 н. раствора Н2SО4 и подсоединить к бутыли с анализируемым воздухом. Затем отобрать пробу с помощью электроаспиратора в течение 5 мин со скоростью 1 л/мин. Раствор из поглотительного сосуда в количестве 5 мл внести в пробирку и добавить 0,5 мл реактива Несслера, взболтать и через 5-10 мин фотометрировать в кюветах с толщиной слоя 10-20 мм при синем светофильтре, сравнивая с контролем, который готовят одновременно и аналогично пробам. При взаимодействии аммиака с реактивом Несслера образуется соединение, окрашенное в желто-бурый цвет. Интенсивность окраски пропорциональна количеству ионов аммония. Содержание аммиака в анализируемом объеме определить по предварительно построенному градуировочному графику. Для построения градуировочного графика приготовить шкалу стандартов согласно табл. 7.
Таблица 7. Шкала стандартов для определения аммиака
Все пробирки шкалы обработать аналогично пробам, измерить оптическую плотность и построить график. Шкалой стандартов можно пользоваться и для визуального определения, ее готовят в колориметрических пробирках одновременно с пробами. Содержание аммиака в исследуемом воздухе (в мг/м3) рассчитывается по формуле:
С = а / V,
где: а - количество аммиака в анализируемом объеме пробы, мкг; V - объем воздуха, отобранного для анализа, л.
• Экспресс-метод определения концентрации диоксида серы (углекислого газа) в воздухе закрытых помещений
Углекислый газ (СО2) - бесцветный газ без запаха, в 1,5 раза тяжелее воздуха. Углекислый газ выделяется в воздух в результате естественных процессов дыхания людей и животных, процессов окисления органических веществ при горении, брожении, гниении. Кроме того, значительные количества диоксида углерода образуются в результате работы промышленных предприятий и автотранспорта, сжигающих огромные количества топлива. Наряду с процессами образования в природе идут процессы ассимиляции диоксида углерода - активное поглощение растениями в процессе фотосинтеза и вымывание СО2 осадками. Увеличение содержания диоксида углерода до 3% вызывает одышку, головную боль, снижение работоспособности. Смерть может наступить при содержании СО2 8-10%. Содержание СО2 - санитарный показатель, по которому оценивают степень чистоты воздуха помещения. Экспресс-метод определения
концентрации СО2 в воздухе основан на реакции углекислоты с раствором соды.
Ход работы. В стеклянный шприц с градуировкой до 100 мл набрать 20 мл 0,005% раствора соды с фенолфталеином, имеющим розовую окраску, а затем набрать в тот же шприц 80 мл воздуха (до отметки 100 мл) и встряхивать в течение 1 мин.
Таблица 8. Зависимость содержания СО2 в воздухе от объема воздуха, обесцвечивающего 20 мл 0,005% раствора соды
Концентрация СО2, %о
Объем воздуха, мл
Концентрация
СО2, %о
Объем воздуха, мл
Концентрация
СО2, %о
80
3,20
330
1,16
410
0,84
160
2,08
340
1,12
420
0,80
200
1,82
350
1,08
430
0,76
240
1,56
360
1,04
440
0,70
260
1,44
370
1,00
450
0,66
280
1,36
380
0.96
460
0,60
300
1,28
390
0,92
470
0,56
320
1,20
400
0,88
480
0,52
Если не произошло обесцвечивания раствора, воздух из шприца осторожно выдавить, оставив в нем раствор, вновь набрать такую же порцию воздуха и встряхивать ее еще 1 мин. Если после встряхивания раствор не обесцветился, эту операцию следует повторить еще несколько раз до полного обесцвечивания раствора, добавляя воздух небольшими порциями, по 10-20 мл, каждый раз встряхивая шприц в течение 1 мин. Подсчитав общий объем воздуха, прошедшего через шприц и обесцветившего раствор соды, определить концентрацию СО2 в воздухе помещения по табл. 8.
Образец протокола для выполнения лабораторного задания «Оценка содержания пыли и некоторых химических веществ в воздухе помещений»
1. Определение и оценка запыленности воздуха помещения (ситуационная задача).
Вес фильтра до отбора пробы, мг (А1) ...
Вес фильтра с пылью после отбора пробы, мг (А2) . Расчет количества пыли по формуле: ...
Гигиеническая оценка степени запыленности воздуха на основе сопоставления результатов анализов воздуха с ПДК аэрозоля в воздухе.
Заключение (образец).
1. Проведенный анализ показал, что в воздухе помещения содержится . мг/м3 пыли, что ниже или превышает величину ПДК пыли (максимально разовой или среднесуточной). Необходимо указать меры по снижению запыленности воздуха помещения (например, проводить регулярную влажную уборку помещения и пр.).
2. Определение концентрации диоксида углерода в помещении с помощью экспресс-метода:
Объем воздуха, обесцвечивающий 20 мл 0,005% раствора соды .
Количество СО2 в воздухе помещения (табл. 8) .
Гигиеническая оценка степени загрязнения воздуха помещения на основе сопоставления концентрации СО2 с ПДК СО2 в воздухе помещений.
3. Проведенный анализ показал, что в воздухе помещения содержится ...%0 СО2, что значительно ниже предельно допустимой концентрации (1%0) (или превышает ПДК). В данном случае надо указать меры по улучшению состава воздуха (например, проветрить помещение).
РЕЦЕНЗИЯ
на научно-исследовательскую работу
по теме: «Анализ и оценка чистоты воздуха в школьном помещении»,
выполненную учеником 8б класса Козак Дмитрием Николаевичем
МБОУ «СОШ №1» г. Корсакова
Сахалинской области
Выбранная тема исследования является актуальной для каждого учащегося нашей школы. Богатство государства измеряется природными ресурсами, материально-культурными ценностями. Но есть ценности намного важнее, чем перечисленные, - это люди. Ибо от состояния людских ресурсов зависит всё остальное: и культура, и уровень развития хозяйства. Получается, что здоровье человека является главной ценностью его жизни. На состояние здоровья влияют такие факторы, как генетический, образ жизни человека, внешняя среда, уровень оказания медицинских услуг. Но ведь в воздухе кроме веществ есть и живые организмы. И среди них, конечно же, болезнетворные бактерии, которые распространяются воздушно-капельным путём или относятся к пылевой инфекции. А сколько их? Вообще, кто-то учитывал их содержание в воздухе? Знаю, что «ловить, подкармливать и выращивать» бактерии и их колонии пытался немецкий микробиолог Роберт Кох (1843-1910). И у него это получилось! Так, может быть, попробовать каким-нибудь способом подсчитать количество этих самых бактерий и мне? Да и причина на то веская есть. В нашей школе за последние три года увеличилось количество заболеваний органов дыхания учащихся. Так, может быть, мы сами себе поможем, и не будем дожидаться, когда потребуется неотложная медицинская помощь? Цель и задачи исследовательской работы адекватны её теме. Глубину и качество изучения специальной литературы можно оценить как высокие. Автором проделана большая работа по сбору и систематизации материала об изучаемом вопросе. Работа структурна, соответствует плану. Работа отличается логичностью. Она состоит из введения, исследовательской и теоретической глав, а также заключения, приложения. Работа «Анализ и оценка чистоты воздуха в школьном помещении» выполненную учеником 8б класса Козак Дмитрием Николаевичем, под руководством Гридасовой Светланы Георгиевны в полном объеме раскрывает данную проблему не только теоретически, но и практически. Данная работа является научно – исследовательской, а не реферативной. В своей работе Дмитрий каждый шаг исследования проверял опытным путем, проведя большое количество исследований. Дмитрий не ограничился несколькими научными источниками по теме исследования, а использовала информацию из большого количества разнообразных источников. Работа выполнена на достаточно высоком уровне, содержит ряд выводов, представляющих практический интерес. Автор не только показывает результаты, но и делает собственный анализ, выявляет причины таких результатов. Большую роль в подготовке данной работы сыграла и научный руководитель Гридасова Светлана Георгиевна. Она сумела заинтересовать ученика данной темой на уроке, а затем и во внеурочное время. Подход к изучению данной темы был не формальный, а творческий. Вывод: научно – исследовательскую работу Козак Дмитрия Николаевича признать как исследовательскую. Результаты работы можно использовать при проведении уроков анатомии в 8 классах. Рекомендую продолжить работу по данной теме с уклоном на более глубокое изучение загрязнения в школьном помещении. Работа, представленная для рецензирования является завершенным самостоятельным исследованием, выполнена на достаточном теоретическом и методологическом уровне, обладает инновационным характером, заслуживает положительной оценки. Ученика 8б класса Козак Дмитрия Николаевича, как способного экспериментатора более активно привлекать к исследовательской деятельности. Это наши будущие лучшие кадры. Рекомендую данную работу выставить на конференции и конкурсы более высокого уровня.
Руководитель предметного МО
МБОУ «СОШ№1» М.Н. Бондарь
ОТЗЫВ
о работе по теме: «Анализ и оценка чистоты воздуха в школьном помещении»,
выполненную учеником 8б класса Козак Дмитрием Николаевичем
МБОУ «СОШ №1» г. Корсакова
Сахалинской области
Богатство государства измеряется природными ресурсами, материально-культурными ценностями. Но есть ценности намного важнее, чем перечисленные, - это люди. Ибо от состояния людских ресурсов зависит всё остальное: и культура, и уровень развития хозяйства. Получается, что здоровье человека является главной ценностью его жизни. На состояние здоровья влияют такие факторы, как генетический, образ жизни человека, внешняя среда, уровень оказания медицинских услуг. В воздухе, которым мы дышим, кроме веществ есть и живые организмы. И среди них, конечно же, болезнетворные бактерии, которые распространяются воздушно-капельным путём или относятся к пылевой инфекции. А сколько их? Вообще, кто-то учитывал их содержание в воздухе? Изучив много литературы, Дмитрий выяснил, что «ловить, подкармливать и выращивать» бактерии и их колонии пытался немецкий микробиолог Роберт Кох (1843-1910). И у него это получилось! И Дмитрий решил: «Так, может быть, попробовать каким-нибудь способом подсчитать количество этих самых бактерий и мне? Да и причина на то веская есть. В нашей школе за последние три года увеличилось количество заболеваний органов дыхания учащихся». При выполнении практической части, ему пришлось проявить умения и навыки самостоятельного выполнения исследований по алгоритму, соблюдая при этом строгую стерильность. В процессе выполнения работы Дмитрий стал более собранным, ответственным. Он заинтересовал своими опытами не только одноклассников, но и родителей. Работа структурна, соответствует плану. Работа отличается логичностью. Она состоит из введения, исследовательской и теоретической глав, а также заключения, приложения. Можно выделить положительные результаты, достигнутые во время работы над исследованием: была изучена научная и научно-популярная литература по данной проблеме, проведены бактериологическое исследование воздуха в школьных помещениях, определена степень запылённости воздуха в школьных помещениях, выявлены предполагаемые причины загрязнения воздуха в школьных помещениях, составлены рекомендации по улучшению экологического состояния воздушной среды и гигиенического состояния помещений. Эту работу можно использовать в образовательном процессе.
Руководитель работы: Гридасова Светлана Георгиевна
учитель биологии МБОУ «СОШ №1» г. Корсакова
Заявка
на участие в областном конкурсе проектно-исследовательской деятельности школьников Сахалинской области в 2015 году
Дата рождения. Контактный телефон
18.06.2001г.
89147523006;
e-mail:kozak3006@icloud.com
Образовательное учреждение
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 1»
Корсаковского городского округа Сахалинской области
Класс
8б
Руководитель проекта
Гридасова Светлана Георгиевна
Место работы, должность руководителя проекта. Контактный телефон
Учитель биологии МБОУ «СОШ №1»Корсаковского городского округа. Контактный телефон: 89146498828,
e-mail:gridasova63@mail.ru
