Воздушная среда закрытых помещений
Воздушная среда современных жилых зданий имеет многокомпонентный химический состав, зависящий от степени загрязнения атмосферного воздуха и мощности внутренних источников загрязнения, к которым, в первую очередь, относятся продукты жизнедеятельности человека — антропоксины, 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. Это означает, что внутренняя среда помещений даже при относительно невысоких концентрациях большого количества разных токсических веществ весьма небезразлична для человека и может влиять на его самочувствие, работоспособность и здоровье. 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 т. д. 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.
Обнаружена прямая зависимость содержания пыли в воздухе помещения и наружном воздухе: примерно 1/3 взвешенных в воздухе веществ и химических соединений проникает в помещение, концентрация сернистого газа в воздухе помещений при закрытых окнах и дверях составляет в среднем 35% наружной концентрации. Более низкая концентрация сернистого газа в помещениях наблюдается из-за сорбции этого газа ограждающими поверхностями. Вместе с тем при исследовании воздушной среды помещений было обнаружно, напротив, что 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 распространяется. В настоящее время номенклатура полимерных материалов, применяемых только в строительстве, насчитывает около 100 наименований. Эти полимерные материалы используются, главным образом, для покрытия полов, стен, кровли для теплоизоляции, гидроизоляции, герметизации и облицовки навесных панелей-стен и панелей-перегородок, светопрозрачных и кровельных панелей, изготовления оконных блоков и дверей, объемных элементов сборных домов. Широта применения полимерных материалов и целесообразность их использования в строительстве жилых и общественных зданий определяются рядом положительных свойств. Однако результаты многочисленных исследований показали, что практически все полимерные материалы являются источниками миграции в воздушную среду тех или иных токсических химических веществ, оказывающих вредное влияние на здоровье человека.
Древесно-стружечные плиты на фенолформальдегидной и мочевиноформальдегидной основе загрязняют воздушную среду жилых зданий фенолом, формальдегидом, аммиаком. Ковровые изделия из химических волокон выделяют в значительных концентрациях стирол, изофен, сернистый ангидрид. Стеклопластики на основе различных смесей, применяемые в строительстве для звуко- и теплоизоляции, изготовляются на основе метакриловой кислоты, толуола, бутанола, формальдегида, фенола, стирола. Лакокрасочные покрытия и клейсодержащие вещества также являются источниками загрязнения воздушной среды закрытых помещений следующими веществами: толуолом, бутилметакрилатом, бутилацетатом, этилацетатом, ксилолами, ацетоном, бутанолом и др. веществами. Кроме того, летучие соединения выделяются из одежды и обуви людей, находящихся в помещении.
Интенсивность выделения летучих веществ из полимерных материалов и концентрация их в воздухе помещений зависит как от насыщенности помещения полимерными материалами, так и от условий микроклимата в помещении — температуры, влажности воздуха. Кроме того, концентрация химических веществ находится в прямой зависимости от кратности воздухообмена в помещении.
Одним из отрицательных свойств полимерных материалов является создаваемый ими в помещении неприятный запах, вызывающий у населения состояние дискомфорта, сердечнососудистые расстройства, приступы бронхиальной астмы. В связи с этим, наличие запаха является одним из критериев регламентации применения полимерных материалов.
Химические вещества, выделяющиеся из полимерных материалов, даже в небольших количествах, могут вызвать существенные нарушения в состоянии живого организма, например, нередки случаи аллергического воздействия полимерных материалов.
Наиболее чувствителен к воздействию летучих компонентов и полимерных материалов растущий организм. Ряд авторов отмечает, что в помещениях с большей насыщенностью полимерами, заболеваемость населения аллергическими, простудными заболеваниями, невростенией, вегетодистонией, гипертонией оказалась выше, чем в помещениях, где полимерные материалы использовались в меньшем количестве.
В современном строительстве 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. С гигиенической точки зрения важно учитывать неблагоприятное влияние добавок в строительные материалы за счет выделения токсических веществ.
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. Роль антропотоксинов в формировании воздушной среды замкнутых герметизированных систем достаточно полно освещена лишь в специальной литературе, причем установлено, что 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 выраженное 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 Ю. Д. Губернским (1976—1978), показали, что воздушная среда невентилируемых 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. При этом обнаружено, что в невентилируемом помещении диметиламин и сероводород превышали ПДК для атмосферного воздуха. Превышали ПДК или находились на их уровне и такие вещества, как двуокись и окись углерода, аммиак. 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.
Газификация жилого фонда городов и сельских населенных мест, несомненно, повышает уровень благоустройства квартир. Однако результаты многочисленных исследований гигиенистов свидетельствуют о том, что воздушная среда газифицированных жилищ при открытом сжигании газа сопровождается загрязнением воздушной среды разнообразными химическими веществами и ухудшением микроклимата квартир. Изучение воздушной среды газифицированных помещений показало, что при горении газа в воздухе помещений концентрация веществ составляла: окись углерода, в среднем — 15 мг/м3; формальдегид — 0,037 мг/м3; окись азота — 0,62 мг/м3; двуокись азота — 0,44 мг/м3; бензол — 0,07 мг/м3. Температура воздуха в помещении во время горения газа повышалась на 3—6°, влажность увеличивалась на 10—15%. Причем, высокие концентрации химических соединений наблюдались не только в кухнях, но и в жилых помещениях квартиры. После выключения газа содержание в воздухе окиси углерода и других химических веществ несколько уменьшилось, но к исходным величинам иногда не возвращалось и через 1,5—2,5 часа. Изучение действия продуктов сгорания бытового газа на дыхание человека выявило ухудшение показателей функциональных проб, связанных с нагрузкой на систему дыхания и изменение функционального состояния центральной нервной системы.
Таким образом, здания не защищают людей от загрязнений атмосферного воздуха, и, более того, все внутренние источники загрязнения в совокупности с проникающими в помещение атмосферными загрязнениями могут создать такую среду, в которой химическая нагрузка на человека токсическими соединениями и пылью может превосходить нагрузку загрязнения снаружи.
В настоящее время идентифицировано более 80 веществ, различных по 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. Из антропотоксинов наиболее значительными являются углекислый газ, аммиак, фенол, ацетон, окись углерода, диметиламин, амины, спирты, жирные кислоты, которые регистрируются в условиях негерметичных помещений в виде следов.
Бытовые газовые плиты и недостаточная вентиляция обусловливают загрязнение воздуха окисью углерода, окислами азота, формальдегидом, бензолом. С атмосферным воздухом в помещения привносятся в основном сернистый газ, окись углерода, пыль, окислы, свинец.
Для обеспечения оптимальных условий среды, и особенно воздушной, в помещениях применяются различные системы вентиляции и кондиционирования воздуха.
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». При этом объективные исследования позволили обнаружить у многих лиц гипотонию, вегетативную дистонию, астенические состояния. Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что жалобы у людей при длительном пребывании их в кондиционируемых помещениях, по-видимому, не случайны.
Кроме того, оказалось, что заболеваемость гриппом, острыми катарами верхних дыхательных путей, гипертонической болезнью, воспалением легких и бронхитами у служащих, работавших в здании с кондиционированным воздухом, было выше, чем в служебных помещениях, имеющих естественное аэрирование.
Ряд авторов указывает и на опасность роста заболеваний верхних дыхательных путей. Грибки, актиномацеты, органическая пыль, скапливающиеся в воздуховодах, могут вызвать такие заболевания, как хронический бронхит, пневмония, астма, аллергические реакции, поскольку не все фильтры способны задерживать мелкодисперсные частицы, микроорганизмы.
В ряде случаев были обнаружены скопления микроорганизмов в камерах увлажнения и вентиляционных каналах, что обусловливало вспышки «болезни легионеров».
Таким образом, в силу наличия как позитивных, так и негативных моментов в оценке систем кондиционирования, представляется необходимым дальнейшее совершенствование систем и проведение совместных исследований гигиенистами и инженерами.
В последние годы все большее внимание уделяется и такому загрязнителю жилой среды, как асбест, что связано с широким применением его в строительстве. Асбест используется в качестве составной части самых различных строительных материалов (шифер и т. п.), декоративных стенных и потолочных изделий и пр. Сравнительно невысокая стоимость асбеста, возможность использовать его в виде добавок к различным традиционным строительным материалам (цемент, гипс и т. д.), простота обработки делают его весьма ценным и удобным материалом. Большое значение для широкого применения асбеста имеют его огнеупорность и возможность пропитки деревянных изделий, спецодежды, тканей и т. п.
Возрастающее хозяйственное использование асбеста приводит к проблемам гигиенического плана, связанным с широким распространением волокон асбеста в окружающей среде и воздействием их на человека при различных путях поступления в организм.
В настоящее время установлено, что асбест обладает канцерогенным свойством при ингаляционном воздействии (при вдыхании), о чем свидетельствуют эпидемиологические и экспериментальные данные. Опасность для здоровья человека вдыхания асбестовой пыли в профессиональных условиях доказана уже давно и теперь в ряде стран установлены пределы его содержания в воздухе производственных помещений. Длительное вдыхание асбеста приводит, как правило, к возникновению плевральных и бронхиальных мезотелием или легочных карцином (бронхогенный рак).
В целом вышеуказанное свидетельствует о том, что обеспечение оптимальной воздушной среды жилых и обществе