CC BY
9
Д. M. Тюков
Граница биологически активной ультрафиолетовой радиации большого города
Из Ленинградского научно-исследовательского санитарно-гигиенического института
Биологическое действие ультрафиолетовой радиации зависит не только от интенсивности, но и от ее спектрального состава. Биологически наиболее активной частью спектра является коротковолновая область ультрафиолетового излучения — от Х=320 гп^ до границы солнечного спектра. Поэтому от коротковолновой границы радиации будет зависеть при прочих равных условиях интенсивность биологического действия.
По наблюдениям Л. И. Мамонтовой, Е. А. Поляковой, Б. Я. Ямполь-ского и ряда зарубежных авторов, коротковолновая часть солнечного спектра в средних широтах в полуденные часы оканчивается длиной волны А=295—298 m,*. Лишь при самых благоприятных условиях удается наблюдать, и то очень редко, наиболее короткую длину волны — Х= 290 ш ft По мере приближения солнца к горизонту коротковолновая граница солнечного спектра перемещается в сторону более длинных волн и при высоте солнца в 10° соответствует длине волны около 310 mt*.
Укорочение ультрафиолетового спектра с одновременным падением интенсивности происходит за счет поглощения и отражения его в межпланетное пространство при прохождении через массу атмосферы. Последняя увеличивается по мере приближения солнца к горизонту, что видно из табл. 1.
Таблица 1. Масса атмосферы, проходимая солнечным лучом в зависимости от высоты солнца
Высота солнца 90° 80" 70° 60' 50' 40' 30' 20° 10' 5° 3° 1° 0°
Масса атмосферы 1,00 1,02 1,06 1,15 1,31 1,55 2,0 2,9 5,6 10,4 15,3 26,96 35,4 (приблизительно)
Загрязнение атмосферного воздуха городов промышленными выбросами, пылью, поднимаемой ветром и движущимся транспортом с улиц и площадей города, действует подобно массам воздуха, являясь дополнительным фактором, ведущим к снижению радиации и перемещению коротковолновой ее границы в сторону более длинных волн. В настоящее время нет еще достаточных данных, чтобы судить о степени укорочения ультрафиолетового спектра за счет загрязнения атмосферного воздуха. Определение коротковолновой границы солнечного спектра до сих пор производилось преимущественно вне городов в местах с относительно
чистым воздухом, причем количество этих наблюдений довольно ограничено. В качестве примера влияния загрязнений на перемещение границы солнечного спектра в сторону более длинных волн можно указать на Лондон, где солнечный спектр при ясном небе оканчивается длиной волны л =315 гп
Определение коротковолновой границы солнечного спектра в Ленинграде было произведено нами под руководством члена-корреспондента Академии медицинских наук СССР Н. Ф. Галанина. Наблюдения велись в жилом квартале города с мая 1949 г. по апрель 1950 г. кварцевым спектрографом марки ИСП-22. В щель спектрографа поступали отраженные от алюминированного зеркала лучи солнца (коэфициент отражения 90%). Фотографирование спектра производилось на диапозитивных пластинках чувствительностью 2—3 по Хертеру и Дриффильду и репродукционных — чувствительностью 30. Спектрограммы обрабатывались с помощью спектропроектора и измерительного микроскопа. Для определения коротковолновой границы солнечного спектра служил спектр ртутно-кварцевой лампы, заснятый между солнечных спектров, и шкала спектрографа. Промер Х.т!п производился по последнему заметному следу спектра. Всего с мая 1949 г. по апрель 1950 г. сфотографировано и измерено свыше 500 спектров. Результаты наблюдений представлены в табл. 2 в виде средних значений лт,п при различных высотах солнца. Для сравнения приведены значения Ат1п по данным Л. И. Мамонтовой и Е. А. Поляковой для Павловска, расположенного на той же широте, что и Ленинград, на расстоянии 30 км от последнего, в чистой загородной местности.
Коротковолновая граница солнечного спектра в Ленинграде по сравнению с Павловском, как видно из приведенных данных, переместилась в длинноволновую область спектра на 9—14 тц При высоте солнца 20° и ниже Ленинград оказался лишенным наиболее биологически активной части ультрафиолетовой радиации — пучка лучей с длиной волн короче 315 гп тогда как в Павловске эта часть спектра не достигает земной поверхности при высоте солнца меньше 10°. По времени это будет соответствовать для Ленинграда периоду с 21.Х по 19.11, т. е. 4 месяцам, для Павловска—с 23.Х1по20.1, или 2 месяцам. Отсутствие в солнечном спектре коротковолновой радиации в течение 4 месяцев в Ленинграде было еще ранее установлено проф. Н. Ф. Галаниным фильтррадиометри-ческим, литопонным и щавелевокислым методом и прослежено за ряд лет. К таким же результатам привел нас и метод фотометрической спектрографии.
Таблица 2. Средние значения X mjn при различных высотах солнца в Ленинграде и Павловске
Высота солнца в Ленинграде 1 о О 7 10—15° 15-20" 20-25° о со 1 ю о» 30-35" о 1 1Л СО о ю "<Г 1 о о О т 1 ю ЧГ — QJ 3 о а Ю 03
X min В шр. 330,8 324,0 316,8 313,0 309,1 308,5 307,7 306,8 306,5 305,0
Высота солнца в Павловске 10" 15° 20° 25° 30° 35° 40" 45° 50°
А min в т;-1 по данным Л. И. Мамонтовой 310,0 305,5 303,0 300,5 299,0 297,0 296,5 296,5 295,0
X min в тц по данным Е. А. Поляковой 310,2 305,5 302,5 300,5 298,9 293,9 293,5 — _
При графическом изображении представленных в табл. 2 значений "/.min получаем две кривые, почти параллельные при больших и средних высотах солнца и несколько расходящиеся при низких г п i п (рис. 1).
Некоторое расхождение кривых при низких высотах солнца является вполне закономерным. При приближении солнца к горизонту солнечный луч будет проходить более толстый слой воздушных загрязнений, следовательно, поглощение его возрастет в большей мере, особенно в коротковолновой части спектра.
Длина ультрафиолетового спектра, достигающая максимальной величины в период наибольшей инсоляции, имела следующие среднемесячные значения (табл. 3).
Наиболее короткая длина волны солнечного спектра /- = 299,5 m была отмечена во второй половине июня и июля в наиболее благоприятные по метеорологическим условиям дни.
Таблица 3. Среднемесячные значения Лпн в полуденные часы
Д'есяц Май Июнь Июль Август Сентябрь
min в П1Ц 306,6 303,0 301,8 305,7 306,7
Изменение коротковолновой границы солнечного спектра в течение светлой части суток зависит от высоты солнца. Типичный ход в один из дней наблюдений представлен на рис. 2.
зоо
зю
| зго
^ 330
^
^ 340 Л
350
О 5 Ю 15 го 25 30 35 30 25 20 15 Ю S О"" Рис. 2. к min за 10 сентября
Иногда эта характерная суточная кривая коротковолновой границы солнечного спектра нарушается, причем причины ее изменений не всегда удается уловить. Очевидно, это объясняется различной толщиной дымки, всегда находящейся в атмосфере Ленинграда.
Л min е т/ч 235 300 305 ЗЮ 315 320 325 330 335
Рис. 1. Средние значения д т;п при различных высотах солнца в Павловске (/) и Ленинграде (II)
По этим, видимо, причинам спектр солнца, заснятый при почти одинаковых высотах в один и тот же день, но в разные часы или в одни и те же часы, но разные дни, весьма отличается один от другого. Амплитуда колебаний коротковолновой границы солнечного спектра достигает При ЭТОМ 6 ГП!1.
Перемещение коротковолновой границы солнечного спектра в сторону более длинных волн сопровождается ослаблением интенсивности ультрафиолетовой радиации. По данным 3. Н. Куличковой, интенсивность радиации, измеренная щавелевокислым методом в Ленинграде, в среднем на 25% меньше, чем в Павловске. На эту же величину снизится и биологическое действие в том случае, если солнечный спектр останется неизмененным, т. е. его коротковолновая граница будет оканчиваться длиной волны Х = 295 тр, как в Павловске.
При перемещении коротковолновой границы солнечного спектра в сторону более длинных волн произойдет дополнительное снижение биологического действия. Последнее слагается из двух величин: из относительного общего и специфического действия и мощности однородного потока лучистой энергии. ,
При одной и той же величине энергии однородного лучистого потока максимум бактерицидного действия находится в пределах длины волн 254—257 m >1. Относительная эффективность их действия принимается за единицу. По мере увеличения или уменьшения длины волны относительная бактерицидная эффективность падает (табл. 4).
Таблица 4. Относительная бактерицидная эффективность лучистой энергии
Длина волны В ГП(Х Относительная бактерицидная эффективность Длина волны В Относительная бактерицидная эффективность
295 0,1510 355 0,0004
305 0,0250 365 0,0003
315 0,0050 375 0,0002
325 0,0030 385 0,0001
335 0,0012 395 0,0001
345 0,0007
Как видно из табл. 4, относительное бактерицидное действие сосредоточено в коротковолновой части спектра. В направлении длинных волн оно быстро падает и при длине волны 395 тр оказывается в 1 500 раз меньше максимального действия, приходящегося на волну 295 mu.
Эритемное действие лучистой энергии солнца, сосредоточенное в средней части ультрафиолетового спектра, оказывается максимальным при длине волны А =297 шр-; при оценке относительной эритемной эффективности однородного лучистого потока оно принимается за единицу. Распределение относительного эритемного действия по спектру представлено в табл. 5.
Таблица 5. Относительное эритемное действие лучистой энергии
Длина волны В Ш(Х Относительная эритемная эффективность Длина волны в ш,а Относительная эритемная эффективность
295 0,80 345 0,0024
305 0,45 355 0,0017
315 0,02 365 0,00125
325 0,0075 375 Не измеряется
335 0,0038
Как эритемное, так и бактерицидное действие показывает лишь степень эффективности, но не самый эффект действия, который будет зависеть также от величины энергии, приходящейся на отдельные участки спектра длиной в 10 тц.
Поэтому, чтобы оценить величину бактерицидного или эритемного потока лучистой энергии, следует величину относительной эффективности помножить на величину энергии лучистого потока. В резолюции объединенного пленума комиссии по светотехнике при отделении технических наук Академии наук СССР и комитета гигиены освещения Академии медицинских наук СССР от 18.У.1950 г., принятой по докладу Д. Н. Лазарева и проф. М. В. Соколова, рекомендуется эритемный бактерицидный поток обозначать терминами «эритемная облученность», «бактерицидная облученность» и выражать в характеризующих их величинах: эритемную
микроэры мкэр „
облученность — в «эр»--=-^^- . бактерицидную облу-
,, , микробакты • мкб ченность — в «б» (бактах) --—;-— = -• при условии, если
СМ см
лучистый поток измерен в ваттах.
Приняв за основу бактерицидную и эритемную облученность ультрафиолетовой радиации солнца, нетрудно подсчитать, в какой мере снижается эритемная и бактерицидная облученность при перемещении коротковолновой границы солнечного спектра в сторону более длинных волн.
Удобнее расчет производить графическим способом. Для построения кривой вычисляют бактерицидную и эритемную облученность для каждого участка спектра, относящегося к отдельным спектральным линиям. Например, бактерицидная облученность для волны А= 295 т<1, выраженная в бактах, будет равна произведению относительной бактерицидной эффективности 0,1510 на величину лучистого потока, относящегося к этой длине волны, т. е.
микроватт =4 4_мквт_ 0,1510X4,4 = 0,66-^-. ' см2 см2 ' ' ' см2
Для волны А= 325 относительная бактерицидная эффективность равна 0,003, величина лучистого потока равна 340 следовательно,
бактерицидная облученность будет равна 0,0030X340=1,02-^^- и т. д.
Измерив площадь всей бактерицидной облученности и площадь ее участка до наблюдаемой коротковолновой границы солнечного спектра, вычисляют в процентах уменьшение бактерицидной облученности. При этом необходимо учесть снижение последней в зависимости от уменьшения величины всего лучистого потока энергии солнца, происходящего одновременно с перемещением коротковолновой границы солнечного спектра в сторону более длинных волн. Такой подсчет, представленный в табл. 6, выполнен для границ солнечного спектра с длиной волны в пределах от 295 до 310 пца, соответствующей высотам солнца от 50 до 25-—30°.
При высоте солнца меньше 30° снижение интенсивности ультрафиолетовой радиации идет более быстрыми темпами в области коротковолнового излучения. Для расчетов уже требуется поправка на неравномерность падения интенсивности излучения в отдельных участках спектра.
Снижение эритемной облученности в Ленинграде, полученное на основании расчета, почти совпадает с наблюдениями Т. А. Свидерской и Е. В. Донецкой, которые получили эритему в полуденные часы при высоте солнца 50—52° в Ленинграде в среднем за 69 минут, за городом — за 46 минут.
Отсюда следует, что эритемная облученность в городе была ниже на 54,6%. При той же высоте солнца в полуденное время коротковолно-
2 Гигиена и санитария, № 10
9
вая граница оканчивалась длиной волны 303—304 тц. При этой длине ультрафиолетового спектра снижение эритемной облученности в Ленинграде будет составлять от 54,8 до 59%.
Таблица 6. Снижение бактерицидной и эритемной облученности в Ленинграде при падении интенсивности солнечного излучения на 25% и укорочении длины ультрафиолетового спектра до 310 ш ¡л.
Коротковолновая граница солнечного спектра в m ¡х Снижение в %
бактерицидной облученности эритемной облученности
295 300 305 310 25,0 31,2 39,0 47,0 25,0 40,4 62,3 72,8
Выводы
1. Длина ультрафиолетового спектра в Ленинграде в 1949 г. была на 9—14 mu. короче, чем в Павловске, расположенном на той же широта на расстоянии 30 км.
2. При перемещении коротковолновой границы солнечного спектра в сторону более длинных волн эритемная облученность падает быстрее, чем бактерицидная, и при высоте солнца 20° и ниже в Ленинграде полностью отсутствует биологически наиболее активная часть ультрафиолетового спектра от 315 m<t и короче.
3. Укорочение ультрафиолетовой части солнечного спектра в Ленинграде с одновременным снижением биологически активного излучения должно быть отнесено за счет загрязнения атмосферного воздуха города выбросами промышленных предприятий, пылью, поднимаемой ветром и транспортом с улиц и площадей.
П. И. Леушин
Ограждение зданий от уличного шума
Из Ленинградского научно-исследовательского санитарно-гигиенического института
Уличный шум, вызываемый движущимся транспортом, причиняет значительное беспокойство населению тех домов, которые расположены на транспортных магистралях. Наибольший шум наблюдается в квартирах, окна которых выходят на улицу. Оконные проемы являются наиболее слабым звеном во всей системе наружных звукоизолирующих конструкций здания. Даже при плотно закрытых двойных оконных рамах с зеркальными стеклами звуковая изоляция их меньше на 15 децибел изоляции кирпичных наружных стен толщиной 60 см.
Борьба с уличным шумом путем усовершенствования транспортных средств еще не дает желательных результатов, поэтому большое значение в борьбе с шумом приобретает планировка жилого квартала.
Целью нашего исследования было показать, как распределяется шум, поступающий с улицы в кварталы современной планировки, и определить, какие архитектурно-планировочные приемы способствуют глубокому прониканию уличного шума внутрь квартала и какие противодействуют этому.
