CC BY
19
ОБЗОРЫ
удк 613.5 : 628.81] : 612.014.44
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИНФРАКРАСНОЙ РАДИАЦИИ И ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА
ПРИ ЛУЧИСТОМ ОБОГРЕВЕ ЖИЛИЩ
Канд. мед. наук Ю. Д. Губернский
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Инфракрасные лучи занимают область спектра примерно от 0,76 до 420 мк, лежащую между красными лучами его видимой части и ультракороткими радиоволнами. Они обладают такими же свойствами, как видимые и ультрафиолетовые лучи, т. е. распространяются прямолинейно, преломляются и поляризируются.
Эффект биологического действия лучистой энергии зависит от длины волны, интенсивности и длительности облучения. Выяснено, что инфракрасные лучи с длиной волны от 0,7 до 1,4 мк глубоко проникают в ткани человеческого организма и при действии на глаз могут вызвать катаракту. Инфракрасные лучи с длиной волны, превышающей 1,5 мк. катаракты не вызывают, не проникают глубоко в ткани и в значительной степени поглощаются кожей, оказывая тепловой эффект. Эти данные послужили основанием к разделению спектра инфракрасного излучения на короткие лучи, или лучи Фохта (до 1,5 мк), и длинные (больше 1,5 мк).
Материалы экспериментальных исследований, касающихся воздействия на живой организм инфракрасных лучей, довольно обширны. Следует, однако, отметить, что большинство работ затрагивает крайне узкий диапазон волн. Например, при изучении влияния на организм коротковолновой радиации исследовались длины волн 1,1 мк (источник излучения лампа соллюкс), а при изучении длинноволновой радиации — длины волн 3 мк (инфракрасная печь красного каления) и 4,5 мк (инфракрасная печь темно-красного каления). Исследования были связаны в основном с решением задач промышленной гигиены и выполнялись в условиях острого опыта и локального действия излучения.
Биологическое же действие инфракрасной радиации малой интенсивности с длиной волны в пределах 8—10 мк и к тому же длительное по времени, т. е. интенсивность инфракрасной радиации, с которой человек наиболее часто встречается в быту, в жилище, не получило должного освещения в литературе. ^
Однако работы, посвященные биологическому действию инфракрасной радиации значительной интенсивности, которая обычно имеет место только в производственных условиях, представляют важное теоретическое и практическое значение. Дело в том, что механизмы воздействия на организм различных параметров инфракрасной радиации, очевидно, определяются общими закономерностями, хотя степень и характер этого воздействия, естественно, будут неодинаковыми при облучении с разной физической характеристикой.
б Гигнена и санитария. № 4
Еще в 30-х годах один из видных советских гигиенистов В. А. Левицкий, горячий поборник системы лучистого обогрева жилищ, подчеркивал наряду с тепловым и общебиологический эффект инфракрасной радиации; этот эффект, по мнению В. А. Левицкого, заключается в возбуждении молекул организма, что приводит к повышению его физиологического тонуса. На основании собственных исследований ученый пришел к выводу, что возбуждающий эффект присущ малым и средним дозам инфракрасного излучения, большие же дозы могут давать депрессивный эффект.
Большой вклад в понимание механизма лучистой энергии на организм и, в частности, инфракрасных лучей внес проф. И. П. Разенков. Работами его школы было показано, что при воздействии этой энергии прежде всего вовлекаются в процесс нервные механизмы. Кроме того, происходит и регуляция гуморального порядка, покоящаяся на глубокой качественной перестройке процессов обмена. При гипертермических дозах инфракрасные лучи, являясь сильным раздражителем, способны изменять функциональное состояние органов; механизм их действия обусловливается, очевидно, образованием под влиянием облучения в коже каких-то биологически активных веществ. И. П. Разенков считал также, что облучение инфракрасными лучами через общие нервные и гуморальные пути может воздействовать и на внутриклеточные метаболические процессы.
Работы других исследователей расширили наши представления о роли центральной нервной системы в механизме действия на человека инфракрасной радиации. Было установлено, что в зависимости от интенсивности облучения происходит возбуждение или угнетение центральной нервной системы (Е. П. Казбекова; И. А. Зайдшнур).
С функциональным состоянием нервной системы, в первую очередь центральной, несомненно, связано и состояние кожной рецепции; одним из важных признаков ее в отношении инфракрасной радиации служит термическая и тактильная чувствительность. При облучении кожи инфракрасной радиацией разной интенсивности обнаружено, что пороги отдельных видов чувствительности могут повышаться, понижаться или вступать в антагонистические отношения, когда пороги одного вида чувствительности, например болевой, повышаются, а пороги других снижаются (Г. Е. Жирнова; Я. Д. Сахновский).
Сложный комплекс явлений возникает в процессе адаптации при инфракрасном облучении и в связи с функциональным фоном организма. Например, при многократном воздействии инфракрасными лучами на кожу животных и человека в ней отмечаются функциональные и структурные изменения. Эти изменения можно трактовать как явления наступившей адаптации: изменяется температурная реакция кожи, условия кровообращения в ней, повышается выносливость к инфракрасным лучам (М. А. Абрамович).
Для понимания механизма действия инфракрасного облучения на организм важное значение имеет такая общая реакция организма, как изменение уровня обмена веществ. К сожалению, этот вопрос изучали лишь немногие исследователи, а главное, их данные весьма противоречивы. Так, ряд авторов указывает на повышение газообмена при инфракрасном облучении (Н. С. Савченко и др.)- Исследования в этой области Н. И. Лукаш, напротив, показали противоположный результат; по данным этого автора, у всех исследуемых при облученли кожи спины (длина волны 2,89 мку интенсивность облучения 1,5—2 кал/см2 • нас) отмечалось уменьшение потребления СЬ, которое снижалось параллельно длительности воздействия инфракрасных лучей.
О том что облучение инфракрасными лучами оказывает общебиологическое влияние на организм, свидетельствует изменение иммунобиологической реактивности. При инфракрасной радиации средней интен-
сивности (в пределах 0,3—0,8 кал/см2 • мин при длине волны 3 мк) у животных отмечалось повышение образования естественных антител и увеличение скорости накопления агглютининов. Правда, инфракрасные лучи стимулируют процесс агглютинообразования только в первый период облучения. В условиях же длительного облучения титр агглютининов снижается до уровня контрольных животных, что указывает на явления адаптации к инфракрасным лучам.
Комплементарная активность сыворотки крови существенно не изменяется под влиянием инфракрасного облучения. Длительное воздействие радиации большой интенсивности (0,9—1,2 кал/см2 • мин) резко ослабляет у животных выработку агглютининов. Очевидно, это говорит о наступлении торможения отделов центральной нервной системы (М. А. Раздобудько; А. В. Целух; Э. Я. Кладницкая).
Стимулирующее действие инфракрасного облучения подтвердили исследования, имевшие целью определить влияние этих лучей на течение анафилактического шока (К. А. Елизарова). Оказалось, что ежедневное облучение сенсибилизированных кроликов способствует непрерывному повышению адаптации нервной системы по отношению к возбуждающему влиянию некоторых факторов внешней среды. Организм такого животного с измененным функциональным состоянием нервной системы, получив разрешающую инъекцию антигена, легче приспосабливается к создавшимся новым условиям в связи с введением антигена и лучше мобилизует физиологические регуляторные приспособления для восстановления нарушенного «уравновешивания» с окружающей средой.
Стимулирующее воздействие инфракрасных лучей успешно используется в практике птицеводства (А. Н. Болтушкин) и животноводства (А. М. Вильнер и А. Е. Переверзев).
Обзор исследований о сдвигах, возникающих в организме под влиянием инфракрасных лучей, позволяет считать, что они обладают не только «тепловым», но и общебиологическим действием.
Применительно к задачам коммунальной гигиены особый интерес представляет биологическое воздействие на организм длинноволновой радиации, причем дальней части спектра, т. е. радиации от низкотемпературных источников излучения порядка 20—100° с длиной волны 8— 10 мк. При этом речь идет об относительно небольшой интенсивности инфракрасной радиации, но в условиях ее весьма длительного действия и облучения практически всей поверхности тела, а не отдельных его участков. Между тем литературные данные о биологическом воздействии дальней части длинноволновой радиации малой интенсивности практически отсутствуют.
Правда, проведенные до сих пор экспериментальные исследования свидетельствуют о различной проникающей способности коротко- и длинноволновой инфракрасной радиации и в связи с этим о различном тепловом эффекте. Так, опираясь на исследования А. А. Летавета и А. Е. Малышевой, Г. X. Шахбазяна, Н. К. Витте, можно считать установленным факт глубокого проникания коротковолнового излучения, что характеризуется диффузным распространением тепла, длительной местной переносимостью, медленным и ограниченным повышением температуры облучаемого участка кожи при повышении температуры смежных и противоположных участков кожи и внутренних органов.
Более поверхностное поглощение длинноволнового излучения характеризуется сосредоточенным действием лучистого тепла в коже (быстрое местное повышение температуры и возникновение ожога при значительной интенсивности), а также сравнительно медленным и менее значительным повышением температуры смежных и противоположных участков кожи и внутренних органов.
Эти факты служат важными отправными данными для дальнейших гигиенических исследований, посвященных действию инфракрасных лу-
6*
83
чей малой интенсивности на организм, и для нормирования оптимальных гигиенических параметров микроклимата при лучистом обогреве помещений.
Необходимо уточнить, в чем именно заключается общебиологический эффект инфракрасного излучения малой интенсивности при длительном его воздействии, какое напряжение инфракрасной радиации является предельно допустимым на нагревательных поверхностях панелей лучистого отопления при различном их размещении в жилище— на потолке, стенах, на полу и т. д. (имеются в виду задачи сохранения стереотипа теплоотдачи человека, обеспечивающего оптимальные условия его теплообмена с внешней средой). К настоящему времени весьма точно установлен удельный вес теплопотерь конвекцией, радиацией и испарением.
Система лучистого обогрева в помещении должна не только сохранить эти соотношения теплоотдачи, но и изменить их в благоприятную для человека среду. Как известно, чрезмерные потери тепла радиацией нередко отражаются на состоянии организма отрицательно. Не менее неблагоприятно сказываются и повышенные температуры окружающих поверхностей.
В литературе имеются некоторые данные о границах ощущения л выносливости к длинноволновым инфракрасным лучам, о пределах комфортного теплоощущения при лучистом обогреве (Н. Ф. Галанин; М. С. Горомосов и Н. А. Ципер).
Однако исследования в этой области должны быть развиты с учетом спектральной характеристики излучения, излучающей площади панелей, участков обогрева человеческого тела и длительности облуче-яия (Bazett; Turner).
В зависимости от расположения панелей в помещении оптимальные условия теплообмена складываются при разной температуре зеркала излучения нагревательных панелей. Рекомендации разных авторов в этом отношении весьма вариабильны: в зависимости от системы обогрева предлагаемые ими нормативы колеблются от 22 до 28° при размещении нагревательных панелей на полу, от 30 до 35° при размещении их на потолке, от 33 до 38° при размещении их в стеновых ограждениях и от 40 до 45° при размещении панелей под окнами (Н. Ф. Галанин; М. С. Горомосов и Н. А. Ципер; Н. К. Пономарева; Kollmar; Chrenko; Kozierski; Krause; Bruce; Missenard; Adler). Эти нормативы были установлены применительно к условиям умеренного климатического пояса. Для обоснования нормативов с учетом особенностей различных климатических зон следует продолжить исследования.
Нуждается в экспериментальном уточнении также и оптимальная
гемпература воздуха при лучистом обогреве помещений.
Ряд авторов предлагает для создания оптимальных условий в помещении температуру вдыхаемого воздуха поддерживать на уровне примерно 10°. Эта рекомендация обосновывается главным образом тем. что, как показали исследования (Bedford, Chrenko и Gilquin (цит. Missenard), при тепловом комфорте и температуре вдыхаемого воздуха около 10° значительно улучшаются экзотермические реакции легких. При «теплых стенах» и прохладном воздухе ощущение свежести отмечается в большей степени, чем при других возможных сочетаниях радиационной температуры и температуры воздуха, т. е. при холодных стенах и теплом воздухе или при стенах «нейтральной» температуры.
Снижение температуры и влажности вдыхаемого воздуха повышает разность температуры и давления водяных паров на поверхности слизистых оболочек верхних дыхательных путей. В свою очередь это ускоряет внутриносовое охлаждение при вдохе, в результате чего, возможно, и возникает ощущение свежести (Munro и Chrenko).
В свете изложенного необходима, по-видимому, экспериментальная работа с целью уточнения оптимальных интенсивностей нагрева панелей не только при разном их размещении, но и при разной температуре вдыхаемого воздуха; это позволило бы установить такие параметры, при которых обеспечивается улучшение экзотермических реакций легких.
В связи с широким внедрением в практику жилищного строительства сборного домостроения различные формы лучистого обогрева б ближайшем будущем получат, очевидно, повсеместное применение. Поэтому проблема изучения биологического действия длинноволновой инфракрасной радиации и разработка на этой основе гигиенических нормативов микроклимата жилищ при лучистом отоплении приобоетают не только важное теоретическое, но и практическое значение.
Расширение теоретических представлений об особенностях биологического воздействия длинноволновой инфракрасной радиации на организм, проникновение в сущность интимных биологических сдвигов, происходящих в нем под влиянием инфракрасной радиации малой интен* сивности в условиях ее длительного воздействия, будут содействовать успешному гигиеническому нормированию.
Весьма существенно, что соответствующие экспериментальные исследования в камере микроклимата сочетаются с изучением гигиенических условий теплообмена при лучистом обогреве в натурных условиях в разных климатических районах и жилых зданиях, оборудованных системами лучистого отопления (РСФСР, УССР. УзССР, АзССР).
ЛИТЕРАТУРА
Абрамович М. А. Труды и материалы Украинск. центрального ин-та гигиень труда и профзаболеваний. Харьков, 1940, т. 23, стр. 78.—Болтушкин А. Н. Тезись докл. совещания по биологическому действию ультрафиолетового излучения. Л., 1958, стр. 72.—Вильнер А. М., Пер еверзе в А. Е. Животноводство, 1958, № 1, стр. 46.—Галанин Н. Ф. Лучистая энергия и ее гигиеническое значение. Л., 1952.— Горомосов М. С., Ципер Н. А. Гиг. и сан., 1957, № 6, стр. 20.—Елизарова К. А. Арх. пат., 1956, в. 1, стр. 98.—Ж ирнова Г. Е., Охрименко А. П В кн.: Организм человеками животного в условиях высокой температуры внешней среды. Донецк, 1962, стр. 187.—Зайдшнур И. А. В кн.: Физические факторы внешней среды. М., 1960, стр. 282.—Казбекова Е. П. Арх. биол. наук. 1941, т. 64, в. 3. стр. 38.—К ладницкая Э. Я. В кн.: Вопросы эпидемиологии и профилактики при-родно-очаговых кишечных и детских инфекций. Омск, 1961, стр. 72.—Левицкий В. А. Центр, мед. ж., 1933, т. 12, в. 6, стр. 797.—Лукаш Н. И. Труды юбилейной научной сессии, посвящ. 30-летней деят. Ленинградск. ин-та гигиены труда и профзаболеваний, 1957, стр. 66.—M а л ы ш е в а А. Е. Гигиенические вопросы радиационного теплообмена человека с окружающей средой. М., 1963.—П ономарева Н. К. В кн.: Панельное отопление зданий. М., 1958, стр. 15.—Разенков И. П. Физиотерапия. 1939, Ni 3, стр. 3.—Раз добудь ко М. А. В кн.: Авторефераты научных работ итоговой годичной научной сессии Укр. ин-та усовершенствования врачей. Харьков, 1960, стр. 93.—С авченко Н. С. Гигиена труда, 1935, № 5, стр. 12—29.—С ахновский Я. Д. В кн.: Вопросы гигиены. Харьков, 1958, стр. 102. — Цел ух А. В. Гигиена труда. 1960, № 7, стр. 39.—Шахбазян Г. X., В и т т е Н. К. и др. Тезисы докл. научной сессии Ин-та гигиены труда и профзаболеваний АМН ССХР. М., 1951, стр. 53.— В a z е 11 H. С. В кн.: Physiology of Heat Regulation and the Schience Glothing Philadelphia, 1949, p. 109.—Bruce W., Cañad. Reirig. air Cond., 1961, v. 26, N 6, p. 28.-Chrenko F. A., Brit. J. industr. Med., 1957, v. 1, p. 13.—Kollmar A., Gesundh Ing., 1955, Bd. 76, S. 1.—Kozierski J., Ann. Inst techn., Bâtiment, 1959, v. 12, Ñ 142. p. 967. — Krause В., Gesundh.-Ing., 1959, Bd. 80, S. 324. — Миссенарф. A. (Mis-senard F. A.). Лучистое отопление и охлаждение. M.. 1961.—Turner D.. J. Hyer.. 1955. v. 53, p. 32.
Поступила 14/V 1964 ».
