Заняття 2. Гігієна повітряного середовища

ГІГІЄНА ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА

Методичні вказівки до практичної роботи з курсу “Гігієна”

для студентів базових напрямків 051401 “Біотехнологія”

та 120201 “Фармація”

 

 

Затверджено

на засіданні кафедри ТБСФБ

Протокол № від 2009 р.

 

Львів - 2009

ГІГІЄНА ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА: Методичні вказівки до практичної роботи з курсу “Гігієна” для студентів базових напрямків 051401 “Біотехнологія” та 120201 «Фармація» / Упорядники: Петріна Р.О., Губрій З.В. - Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2009. - 20 с.

 

Укладачі: Петріна Романа Омелянівна, канд.тех.наук, доцент

Губрій Зоряна Василівна, канд..хім.наук, доцент

 

 

Відповідальний за випуск: Петріна Р.О., канд.тех.наук, доцент

 

 

Рецензенти:	Болібрух Л.Д., к.х.н., доцент кафедри ТБСФБ
	Попович О.Р., к.т.н., доцент кафедри екології та охорони навколишнього середовища

 

ЗАНЯТТЯ 2. ГІГІЄНА ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА

Мета заняття:

1. Оволодіти методикою визначення параметрів мікроклімату та вміти давати гігієнічну оцінку цим показникам.

2. Оволодіти методикою лабораторного дослідження повітря на вміст діоксиду вуглецю.

3. Засвоїти методику бактеріологічного дослідження повітря приміщень.

Питання теоретичної підготовки:

1. Фізичні властивості повітря та їх гігієнічне значення.

2. Сонячна радіація і її гігієнічне значення.

3. Хімічний склад атмосферного повітря і його гігієнічне значення.

4. Бактеріальне забруднення повітряного середовища.

5. Санітарна охорона атмосферного повітря.

Вивчення даного розділу є важливим, оскільки нормальна життєдіяльність організму і його працездатність тісно пов’язані з повітрям, його фізичними властивостями і хімічним складом. Необхідно знати, що до основних факторів зовнішнього середовища відносяться: фізичні, хімічні, механічні, а також мікроорганізми. Усі ці фактори можуть мати несприятливий вплив на організм. Важливо засвоїти, що перед нами стоїть завдання вивчити позитивний та негативний вплив і розробити заходи як по використанню позитивних властивостей, так і по попередженню шкідливого впливу.

Необхідно розглянути такі фізичні фактори повітряного середовища як температура, атмосферний тиск, вологість, швидкість та напрямок повітря, радіація, іонізація повітря та їх вплив на організм людини. Вивчення комплексного впливу фізичних факторів на організм дозволило визначити найоптимальніші їх величини для житлових приміщень: температура 18-20^оС, відносна вологість - 40-60%, швидкість руху повітря 0,1-0,2 м/с.

Температура. Температура повітря залежить від географічної широти. Найвища середня річна температура на земній кулі спостерігається в південних широтах – країнах Африки, Північної Америки, Середньої Азії. Тут температура повітря в теплий час року досягає 63оС, а в холодний період понижується до -15оС. Найнижча температура на нашій планеті відмічається в Антарктиді, де вона може понижуватись до -94оС. Температура повітря значно знижується із зростанням висоти над рівнем моря. Нагріті приземні шари повітря піднімаються і постійно охолоджуються в середньому на 0,6оС на кожні 100 м підйому. Від екватора до полюсів денні коливання температури зменшуються, річні – збільшуються. Вода морів і океанів акумулює тепло, пом’ягшує добові та сезонні коливання температури.

Під дією температури відбуваються різні фізіологічні зсуви у багатьох системах організму. У залежності від величини температури можуть спостерігатися перегрівання або охолодження.

Для вимірювання температури повітря використовують термометри (ртутні, спиртові, електричні) і термографи. Найчастіше застосовують термометри зі шкалою у градусах Цельсія (^оС). Міжнародною вважається шкала Кельвіна. У деяких країнах використовують шкали Реомюра й Фаренгейта.

Ртутні термометри застосовують для вимірювання температур у межах від -39 до 357 ^оС (точки замерзання й закипання ртуті). Для визначення максимальної температури повітря за певний проміжок часу використовують спеціальні фіксаційні ртутні термометри.

Спиртові термометри реєструють температуру в межах від -114 до 78,5 ^оС (точка замерзання й закипання спирту). Для визначення мінімальної температури повітря за певний тривалий період використовують спеціальні фіксаційні спиртові термометри (мінімальні).

 

Рис. 1. Максимальний (А) та мінімальний (Б) термометри.

Електричний термометр використовують для визначення температури повітряй й поверхонь. Принцип дії ґрунтується на виникненні термоструму в колі. Перетворювачами є спеціальні датчики – термопари або термістори (напівпровідники).

Термограф на спеціальній паперовій стрічці реєструє коливання температури повітря протягом певного тривалого періоду (доба, тиждень). Сприймальним елементом термографа є біметалева пластинка, яка реагує на зміни температури повітря і через систему важелів рухає самописний пристрій. Циліндр із паперовою стрічкою за допомогою годинникового механізму повільно обертається і перо креслить на стрічці температурну криву – термограму.

Рис. 2. Електротермометр: 1 – датчик; 2 – ручка потенціометра; 3 – ручка перемикача; 4 – коректор.

Рис. 3. Термограф: А – біметалева пластинка;

Б – самописне перо; В – циліндр із годинниковим механізмом.

Волога повітря обумовлюється випаровуванням води з поверхні морів та океанів. Відносна вологість змінюється в залежності від доби, що насамперед пов’язано із зміною температури. Чим вища температура повітря, тим більша кількість водяної пари необхідна для його насичення. При низьких температурах необхідно меншу кількість водяної пари для максимального насичення.

Вологість повітря в основному характеризують як абсолютну, максимальну та відносну. У гігієнічному відношенні найважливіше значення мають відносна вологість і дефіцит насичення.

Абсолютна вологість – це кількість вологи (у грамах), що міститься в 1 м3 повітря за певної температури.

Максимальна вологість – це максимально можливе насичення повітря водяною парою за даної температури. Визначають її за допомогою таблиці 1.

Відносна вологість – співвідношення абсолютної та максимальної вологості в момент спостереження, виражене у відсотках.

Дефіцит насичення – це різниця між максимальною та абсолютною вологістю за певної температури повітря.

Точка роси – це температура, за якої водяна пара, що міститься в повітрі, починає насичувати простір, тобто переходити в краплиннорідкий стан й осідати на холодних предметах у вигляді роси.

Фізіологічна відносна вологість – відношення абсолютної до максимальної вологості за температури 37^оС, виражене у відсотках.

Фізіологічний дефіцит насичення – різниця між максимальною вологістю повітря за температури 37^оС та абсолютною вологістю за даної температури. За абсолютної вологості повітря, що наближається до максимального насичення за температури 37^оС (47 мм.рт.ст.), випаровування вологи тілом людини припиняється.

Вологість повітря визначають за допомогою психрометрів, гігрометрів та гігрографів.

Абсолютна вологість визначається стаціонарним психрометром Августа і аспіраційним Асмана.

Стаціонарний психрометр Августа складається з двох спиртових термометрів – сухого та вологого, зафіксованих паралельно один до одного на відстані 5 см на спеціальному штативі або у відкритому футлярі. Сухим вимірюють температуру повітря, а резервуар вологого обгорнутий тонкою тканиною (батист, марля), кінець якої опущений у посудину з дистильованою водою. Завдяки випаровуванню з поверхні тканини вологий термометр буде охолоджуватись й показуватиме нижчу температуру, ніж сухий. Зі зменшенням вологості досліджуваного повітря інтенсивність випаровування зростає і відповідно збільшується різниця між показами сухого та вологого термометрів. Тривалість експозиції приладу 10-15 хв.

Рис. 4. Психрометр. Рис.5. Аспіраційний психрометр. Рис. 6. Гігрометр.

Аспіраційний психрометр Асмана також складається із сухого й вологого ртутних термометрів, які поміщено в металеву оправу, а їхні резервуари захищені подвійними металевими гільзами від впливу променевої радіації. Вентилятор, який знаходиться в корпусі, забезпечує постійну швидкість руху повітря біля термометрів, що створює стабільні умови при вимірюваннях.

Перед початком роботи тканину змочують водою за допомогою піпетки, вентилятор підключають до електромережі (якщо вентилятор електричний) або заводять ключем (якщо вентилятор пружинний). Покази термометрів відмічають через 3-5 хв після включення приладу (в цей момент температура вологого термометра стає мінімальною).

Гігрометри бувають волосяні (у конструкції використовують добре очищену й знежирену волосину) та плівкові (застосовують біологічну плівку).

Гігрографи використовують для безперервної тривалої реєстрації змін відносної вологості повітря протягом певного періоду (доба, тиждень).

Рис. 7. Гігрограф.

а – пучок знежирених волосин; б – стрілка з пером;

в – циліндр із годинниковим механізмом.

Рух повітря. Рух повітря характеризують напрямом повітряних потоків і їхньою швидкістю. Напрям повітряних потоків визначається стороною світу, звідки дме вітер, або румбом. Розрізняють 8 румбів – чотири основні та чотири проміжні, які позначаються абревіатурами від найменувань сторін світую До основних належать: Пн – північ, Пд – південь, Зх – захід, Сх – схід. Проміжними вважаються: ПнСх – північний схід, ПнЗх – північний захід, ПдСх – південний схід, ПдЗх – південний захід. Для виявлення закономірності напрямку використовують спеціальну графічну величину – розу вітрів, що являє собою лінію румбів, на яких відкладені відрізки, відповідні за довжиною, кількістю і силою вітрів певного напрямку, вираженою у відсотках по відношенню до загальної їх кількості. Штиль (відсутність вітру) зображують колом у центрі рози вітрів, радіус якого дорівнює числу штилів. Роза вітрів може бути складена за місячними, річними та сезонними даними. У гігієнічній практиці розу вітрів використовують під час запобіжного санітарного нагляду для раціонального розташування житлових будинків, дитячих та лікувальних закладів, оздоровчих об’єктів і зон відпочинку відносно промислових підприємств та інших джерел забруднення атмосферного повітря та шуму. Крім того, роза вітрів допомагає обирати для будівництва ділянки з оптимальним вітровим режимом.

Рис. 8. Роза вітрів.

Швидкість руху повітря визначається кількістю метрів, пройдених ним в секунду. Швидкість переміщення повітряних мас має важливу роль в процесах теплообміну організму. Сильний вітер різко збільшує тепловіддачу шляхом конвекції і випарювання поту. У гарячі дні вітер має сприятливий вплив на організм, так як попереджує його від перегрівання. При низьких температурах і високій вологості руху веде до переохолодження.

Сильний і тривалий вітер несприятливо впливає на нервово-психічний стан, на загальне самопочуття, збільшує навантаження при русі. Гігієнічне значення руху повітря полягає в тому, що воно допомагає вентиляції житлових і промислових приміщень, а також відіграє важливу роль у видаленні і самоочищенні атмосферних забруднень (пил, пари, гази та ін.).

Для визначення напряму та швидкості руху повітря використовують флюгери, анемометри, кататермометри.

Флюгер призначений для встановлення напряму повітряних течій в атмосферному повітрі.

Рис. 9. Флюгер: А – основний стержень; а-б – поворотна флюгерка; С – покажчики сторін світу; д – металева дошка; В – покажчики швидкості вітру.

Крильчастий анемометр застосовують для вимірювання швидкості руху повітря у вентиляційних отворах у межах 0,5-15 м/с.

Чашковий анемометр використовують для визначення великих швидкостей руху атмосферного повітря й повітря у вентиляційних отворах (1-50 м/с). Його будова аналогічна крильчастому, проте він менш чутливий.

Рис. 10. Крильчастий анемометр.

Кататермометри – це спиртові термометри з циліндричним або кулястим резервуаром і розширеним зверху капіляром. Вони призначені для вимірювання невеликих (до 1 м/с) швидкостей руху повітря у приміщеннях. Шкала циліндричного кататермометра нанесена в межах 35-38^о, кульового – 34-40^о.

Рис. 11. Чашковий анемометр. Рис. 12. Кататермометри.

Електротермоанемометр теж використовують для вимірювання невеликих швидкостей руху повітря (0,03-5 м/с) у приміщеннях. Принцип його роботи полягає в охолодженні повітряним потоком сприймального датчика (металевої спіралі), який нагрівається від джерела постійного струму.

Рис. 13. Електротермоанемометр.

Атмосферний тиск. Життя людини протікає в основному на поверхні Землі на висоті, близькій до рівня моря. При цьому організм знаходиться під постійним тиском стовпу повітря навколишнього середовища. На рівні моря ця величина рівна 101,3 кПа (760 мм рт ст., або 1 атм). Внаслідок того, що зовнішній тиск повністю зрівноважується внутрішнім, наш організм практично не відчуває важкості атмосфери.

Понижений атмосферний тиск. Підйом і перебування на висоті пов’язані із дією на організм пониженого барометричного тиску і низького парціального тиску газів, в першу чергу кисню. Ці фактори обумовлюють симптомокомплекс так званої гірської хвороби, тобто кисневе голодування. Порушується ЦНС, появляється втома, сонливість, важкість в голові, головний біль, порушення координації рухів, підвищена збудливість, яка змінюється апатією і депресією.

Підвищений атмосферний тиск. Перебування в умовах підвищеного тиску переважно супроводжується легкими функціональними порушеннями: частіший пульс і частота дихання, пониження максимального і підвищення мінімального артеріального тиску, пониження чутливості і слуху. Спостерігається посилення перистальтики кишківника, підвищення звертання крові, зменшення вмісту гемоглобіну і еритроцитів. Важливою особливістю цієї фази є насичення крові і тканин розчинними газами (сатурація), особливо азотом. Цей процес продовжується до тих пір, поки тиск газів в організмі і навколишньому середовищі не досягне рівноваги.

В період декомпресії в організмі спостерігається зворотній процес – виведення газів із тканин газів (десатурація). При правильно організованій декомпресії розчинений азот у вигляді газу виділяється через легені (за 1 хв – 150 мл азоту). Для попередження можливого розвитку кесонної хвороби важливі правильна організація декомпресії і дотримання робочого режиму.

Атмосферний тиск вимірюють ртутним чашковим барометром, ртутним сифонним барометром, барометром-анероїдом або барографом.

Рис. 14. Чашковий барометр. А – шкала барометра; Б – гвинт; В – термометр; Г – чашечка з ртуттю.   Рис. 15. Ртутний сифонний барометр. А – верхнє коліно; В – нижнє коліно; Д – нижня шкала; Е – верхня шкала; Н – термометр; а – отвір в трубці.   Рис. 16. Барометр-анероїд

 

Найчастіше використовують барометр-анероїд, він оснащений металевим резервуаром з пружинними гофрованими поверхнями, з якого викачано повітря. Атмосферний тиск урівноважується силою пружності гофрованих поверхонь резервуара. У процесі зміни тиску змінюються об’єм і форма резервуара, що пружиною передається стрілці, яка і вказує на відповідну поділку (у мм рт. ст.).

Барограф призначений для запису коливання атмосферного тиску на паперовій стрічці, розграфленій по горизонталі на години доби (дні, тижні), а по вертикалі – на поділки атмосферного тиску в міліметрах ртутного стовчика або гектопаскалях.

Рис. 17. Барограф.