ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БУМАЖНЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА ОТ ВИРУСОВ Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БУМАЖНЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА ОТ ВИРУСОВ

Проф. А. И. Шафир, Н. М. Паншинская, проф. А. А. Синицкий, А. В. Аверьянова, кандидат технических наук П. А. Коузов

Из Ленинградского научно-исследовательского санитарно-гигиенического института, Ленинградского научно-исследовательского института микробиологии, эпидемиологии и гигиены имени Пастера и Всесоюзного института охраны труда ВЦСПС

в Ленинграде

В связи с широким распространением вирусных заболеваний разработка вопросов очистки воздуха вентилируемых помещений от вирусов приобретает большое практическое и теоретическое значение.

Бумажные фильтры из алигнина являются весьма хорошим и дешевым средством обеспыливания, а также обеспложивания вентиляционного воздуха от обычных вегетативных форм микроорганизмов, которые встречаются в обитаемых помещениях.

По данным Ленинградского научно-исследовательского санитарно-гигиенического института, стерилизующий эффект бумажных фильтров не уступает физическим (ультрафиолетовая радиация) и химическим (молочная кислота, гликоли) агентам.

Испытания бумажных фильтров на способность задержки ими вирусов производились в экспериментальном кабинете с кубатурой около 140 м3. Кабинет обслуживается местной системой приточно-вытяжной вентиляции. В помещении подготовки воздуха находится специальная камера, в которой установлены три кассеты бумажных фильтровКаждая из кассет имела полезную фильтрующую поверхность, равную 1,5 м2, и загружалась 5 слоями алигнина.

Для повышения пылесвязывающих свойств наружная поверхность алигниновых фильтров пропитывалась путем опрыскивания 20°/см раствором эмульсола.

Препарат этот широко применяется для охлаждения деталей металлорежущих станков и вполне доступен.

В поставленных опытах воздух, извлекаемый вентиляционной установкой из экспериментального кабинета, нагнетался по вытяжному воздуховоду в так называемую грязную половину камеры бумажных фильт-ров. Пройдя сквозь бумажные фильтры, воздух проникал в чистую половину камеры и по приточному воздуховоду возвращался в экспериментальный кабинет.

1 Подробное описание экспериментального кабинета Ленинградского научно-исследовательского санитарно-гигиенического института и обслуживающей его вентиляционной системы приводятся в статье А. И. Шафира, П. А. Коузова и Н. М. Пан-шинской «Бумажные фильтры для очистки вентиляционного воздуха от микроорга-

низмов и пыли», Гигиена и санитария, 1953, № 9.

В опытах применялись вирус гриппа типа А, штамм Порто-Рико 8, а также бактериофаг как модель фильтрующегося вируса. В первый период испытания бумажных фильтров, когда еще не была выяснена степень их эффективности, бактериофагом пришлось пользоваться особенно часто, учитывая контагиозность вируса гриппа. Употреблялся дизентерийный поливалентный бактериофаг с титром 10~7. По современным данным, этот бактериофаг при электронной микроскопии представляется в виде овальных телец размером 65X80 mix. Бактериофаг титровался на культуре дизентерийной палочки Флекснера серотипа С. После суточной экспозиции в термостате количественный учет бактериофага производился путем подсчета стерильных пятен.

Параллельно титрование бактериофага проводилось в качестве контроля на жидкой среде по Аппельману с пересчетом титра на 1 мл испытуемой жидкости.

Распыляемый в воздухе вирус гриппа представлял собой 10% взвесь легочной ткани мышей, интраназально зараженных этим вирусом и забитых через 48 часов после заражения. Вирус из воздуха накапливался в жидкости, которая вводилась в хорионаллантоисную полость 10—11-днев-

Рис. 1. Аэрозольный рас- Рис. 2. Динамика содержании бактериофа-

пылитель. га в воздухе герметизированной камеры.

ных куриных эмбрионов. После 48-часовой инкубации эмбрионы охлаждались и вскрывались, а аллантоисная жидкость испытывалась в реакции гемагглютинации.

Для рассеивания в воздухе бактериофага и вируса был использован аэрозольный распылитель Синицкого, присоединяемы« к специально оборудованной компрессорной установке. Конструкция аэрозольного распылителя схематически показана на рис. 1. При давлении в ресивере компрессора в 0,5—1 атм этот прибор распылял в минуту 0,3 мл бактериофага или суспензии вируса гриппа. Размер наиболее крупных капелек разбрызгиваемой жидкости не превышал 2—5^. Такая взвесь могла относительно долго находиться в воздухе, не оседая. За время прохождения по вытяжному воздуховоду вентиляционной системы (его длина от места распыления жидкости до камеры с бумажными фильтрами равняется 8 м) размер капель аэрозоля существенно уменьшался в результате испарения. Для улавливания из воздуха бактериофага и вирусов использована аэроцентрифуга А. И. Шафира. Стерильные цилиндры центрифужного

100000

4

4

^ 150000

1 100000 я

50000

О ¡час 1часа Зчоса

Время отбора проб воздуха после рассеивания бактериофага.

прибора наполнялись буферным раствором (рН 7—7,2) в объеме 20 мл. Первые испытания центрифужного прибора были проведены в герметизированной остекленной камере объемом в 1,3 м3. После распыления в камере бактериофага пробы воздуха отбирались в количестве 100 л через различные интервалы. Испытания в камере дали достаточно удовлетворительные результаты. Прибором улавливались в первые минуты после рассеивания бактериофага сотни тысяч корпускул из 1 м3 воздуха. Затем при отборе последующих проб отчетливо регистрировалось закономерное снижение концентрации бактериофага в воздухе камеры, наблюдавшееся за счет оседания капельно-жидкой фазы рассеянного материала. На рис. 2 показаны данные одного из опытов в камере. Ниже приводятся результаты 140 основных опытов. Все они могут быть подразделены на три группы.

В первой группе опытов бактериофаг или вирус вводился в отверстие вытяжного воздуховода, находившееся в экспериментальном кабинете. Отбор проб воздуха производился на центрифужные приборы одновременно в грязной и чистой половинах камеры с бумажными фильтрами, при этом двери в обе половины камеры были герметически закрыты, а приборы включались одновременно в действие при повороте выключателя электросети.

Результаты первой группы опытов задержки бумажными фильтрами бактериофага представлены в табл. 1.

Как видно из данных табл. 1,

импрегнированные пятислоиные алигниновые фильтры задерживают 70—80% корпускул бактериофага. В проведенных опытах воздушная нагрузка на поверхность 1 м2 бумаги составляла 105— 210 м3/час, что соответствует 3—6-кратному воздухообмену экспериментального кабинета в час. Увеличение воздушной нагрузки на алигниновые фильтры не оказывало сколько-нибудь заметного влияния на их задерживающую способность. Достаточно отчетливо регистрировалась также в аналогично поставленных опытах задержка фильтрами вируса гриппа. Данные этих опытов приводятся в табл. 2.

Таблица I

Эффективность бумажных фильтров (опыты с бактериофагом)

Кратность Количество корпускул в 1м3 воздуха Эффективность за-

воздухообмена ДО фильтра после фильтра держки (в процентах)

3 113 0С0 25 000 78

4 163 ГОО 45 0Г0 73

5 51 000 10 000 81

6 62 000 15С00 76

Таблица 2

Эффективность бумажных фильтров (опыты с вирусом гриппа типа А)

О к се

5 >■<

h q щ 5 Я I 0.30 Ж ю о

Результаты реакции гемагглютинации (количество зараженных вибрионов)

до фильтра

I « I

б

I 9 I

10

после фильтра

3 4 5

8 9 10

+ + +

+ + +

+ + +

+++ +++

f+f

++++++

+++ +++

- +++ ++++++

+++ +++

-Н-+ f++

+++

+++

+++

+++

Вторая группа опытов отличалась от первой тем, что распыляемая жидкость с бактериофагом или вирусом вводилась не в отверстие вытяжного воздуховода, а непосредственно распределялась в воздухе экспери-

ментального кабинета. Распыление жидкости с неразведенным бактериофагом (или суспензией вируса) в количестве 10—15 мл продолжалось 25^—30 минут. Во время работы аэрозольного распылителя воздух в кабинете перемешивался с помощью настольных вентиляторов. Первые пробы воздуха отбирались двумя центрифужными приборами через 10 минут после окончания распределения жидкости. Затем начинала действовать приточно-вытяжная вентиляция. Последующие пробы воздуха отбирались через 15, 30 и 45 минут при непрерывно работающей вентиляции. Так как кратность воздухообмена экспериментального кабинета равнялась 4 обменам в час, то первая проба отбиралась после того, как воздух кабинета успел пройти сквозь фильтры один раз; вторая проба — после двукратной и третья — после троекратной фильтрации всего обмена воздуха кабинета.

Результаты второй группы опытов приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, степень очистки воздуха бумажными фильтрами от бактериофага не зависит от его первоначальной концентрации в воздухе. Остаточное содержание бактериофага при двукратной фильтрации обмена воздуха экспериментального помещения обычно равнялась 2—10°/о от его первоначальной концентрации, принятой за 100%, хотя абсолютное количество рассеиваемого в воздухе бактериофага до пуска вентиляции приблизительно колебалось в пределах от 40 000 до 400 000 м3 воздуха.

Если (как в выполненных опытах) не производится постоянного свежего поступления заразного материала, то увеличение кратности фильтрации, естественно, повышает эффективность очистки воздуха: троекратная фильтрация воздуха помещения в течение 45 минут практически обеспечивает полную очистку воздуха от бактериофага.

В опытах, которые были поставлены с вирусом гриппа, бумажные фильтры' также обнаружили высокие задерживающие свойства.

В третьей группе опытов очистка воздуха от бактериофага и вирусов проводилась при совместном использовании бумажных фильтров и ультрафиолетовой радиации. Делалось это с целью добиться вполне надежной стерилизации воздуха — уже в самый начальный период работы вентиляционной системы. Заранее можно было предположить, что понадобится весьма незначительная энергия излучения от бактерицидных ламп для уничтожения того минимального количества корпускул бактериофага и вируса гриппа, которое проникает сквозь поры бумажных фильтров. При проведении опытов третьей группы в чистой половине камеры бумажных фильтров был установлен деревянный каркас, повторяющий очертания и размеры трех кассет с бумажными фильтрами. В каркасе на расстоянии 15 см одна от другой были вмонтированы 10 ультрафиолетовых бактерицидных ламп отечественной марки БУВ-ЗО-П. Каркас с бактерицидными лампами был установлен в 30 см от кассет. Результаты выполненных опытов приведены в табл. 4 и 5. 6

Таблица 3

Эффективность очистки воздуха бумажными фильтрами в зависимости от кратности фильтрации объема воздуха в экспериментальном

кабинете (результаты отдельных типичных _опытов с бактериофагом)__

Количество корпускул в 1 м3 воздуха Эффективность задержки (в процентах при фильтрации

после распыления бактериофага через 15 минут работы вентиляции (однократная фильтрация) через 30 минут работы вентиляции (двукратная фильтрация) однократной двукратной

36 000 8 000 4 000 78 89

60 000 8 000 4 000 87 92,4

364 000 132 000 8 000 65 97,8

Таблица 4

Эффективность стерилизации воздуха комбинированным способом (бумажные фильтры плюс ультрафиолетовая радиация). Результаты отдельных типичных опытов с бактериофагом

Кратность воздухообмена в час Количество бактерицидных ламп Интенсивность излучения (в мвт/см2) Эффективность задержки бакториофага (в процентах)

корпускул В 1 M3 40000—50000 корпускул в 1 м3 20000-30000 корпускул в 1 м3 10СС0-20000 корпускул в 1 м3 5000- 10000

4 10 236.6 100 100 1С0 100

4 8 185,5 100 100 100 100

4 6 144,7 98 96 1С0 100

4 5 117,1 97 96 100 —

4 4 94,2 — 93 100

Таблица 5

Эффективность стерилизации воздуха комбинированным способом (бумажные фильтры плюс ультрафиолетовая радиация). Результаты отдельных типичных опытов с вирусом гриппа

Эффек тивность стерилизации

Кратность Количество Интенсивность заражен" ые эмбрионы

воздухооб- бактерицид- излучения до фильтра после фильтра

мена в час ных ламп (в мвт/см3)

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

4 10 236,6 + + + + +

4 10 236,6 + + + + -г - - - + -

4 8 185,5 — + + + _ _ _ _

4 6 144,7 + + + + _ _ _ _

4 5 117,1 + + + — — — —

Из табл. 5 отчетливо видно, что 8—10 бактерицидных ламп с интенсивностью ультрафиолетового излучения порядка 180—200 мвт/см2 обеспечивают стерильность вентиляционного воздуха при мощности его потока до 1000 м2/час и при концентрации в нем бактериофага до 50 000 корпускул в 1 м3. Так как излучение от 6 ламп (около 160 мвт/см2) не обеспечивает вполне надежной очистки воздуха от бактериофага при высоких его концентрациях, минимальным количеством ламп для стерилизации воздуха следует считать 8 ламп.

Значительный интерес представляют данные табл. 5. (относительно освобождения вентиляционного воздуха от вируса гриппа), хотя они и не могут быть выражены в количественных показателях, как это позволили опыты с бактериофагом. Полная очистка от вируса гриппа воздуха, пропускаемого через алигниновые фильтры, достигалась при его облучении всего 5 лампами с интенсивностью излучения до 117 мвт/см2. Из всех опытов нам только в одном случае удалось получить положительный результат, заражая куриные эмбрионы материалом из вируса, подвергавшегося облучению бактерицидными лампами после фильтрации через

бумажные фильтры. Отсюда можно заключить, что вирус гриппа по своей природе значительно менее устойчив к воздействию ультрафиолетовой радиации, чем бактериофаг.

В четвертой (контрольной) группе опытов изучалось стерилизующее действие одной только ультрафиолетовой радиации (без бумажных фильтров) на воздух, содержащий дизентерийный бактериофаг. Данные этих опытов представлены в табл. 6.

Из табл. 6 можно уяснить, что батарея из 8 бактерицидных ламп (с интенсивностью излучения в 185,5 мвт/см2) не обеспечивает полной стерильности вентиляционного воздуха, если он предварительно не профильтрован через бумажные фильтры. Однако те же 8 бактерицидных ламп (см. табл. 5) надежно обеспложивают воздух, предварительно очищенный алиг-ниновыми фильтрами.

Выводы

1. Пятислойные импрег-нированные 20% раствором эмульсола бумажные фильтры из алигнина задерживают 70—80% корпускул бактерифага. При этом воздушная нагрузка на поверхность 1 м2 фильтров, варьировавшая в опытах от 100 до 200 м3/час; не влияла на эффективность фильтров.

2. Проникающие в небольшом количестве (20—30%) сквозь поры бумажных фильтров вирус гриппа и дизентерийный бактериофаг легко затем обезвреживаются при облучении сравнительно малым числом бактерицидных ламп: поток вентиляционного воздуха объемом до 1000 м3/час, содержащий 50 000 корпускул бактериофага в 1 м3, стерилизуется при облучении батареей из 8 ламп БУВ-ЗО-П с интенсивностью излучения, равной 180—200 мвт/см2 на расстоянии 1 м.

3. Устойчивость вируса гриппа к воздействию ультрафиолетовой радиации значительно меньше, чем дизентерийного бактериофага.

4. При увеличении кратности фильтрации объема воздуха помещения (как это выяснилось в опытах с рассеиванием заразного материала в помещении экспериментального кабинета кубатурой в 140 м3) эффективность очистки воздуха помещения от вирусов повышается: если при однократной фильтрации содержание корпускул бактериофага уменьшалось на 84%, то при дву-троекратной фильтрации практически достигается полный стерилизующий эффект.

5. Бумажные импрегнированные фильтры из алигнина в комбинации с ультрафиолетовой радиацией могут быть рекомендованы для использования в вентиляционных системах с целью надежной очистки воздуха от вирусной инфекции.

ЛИТЕРАТУРА

Коузов П. А. В кн.: Фильтры для очистки воздуха от пыли. М., 1949. СТр. 46—68. — Он ж е. В кн.: Вопросы газоочистки на электрических станциях и промышленных предприятиях. Л.—М., 1951, стр. 75—84. — Шафпр А. И., Коузов П. А. иПаншинскаяН. М. В кн.: Аэрогенные инфекционные заболевания и способы их предупреждения. Л., 1953, в. 2, стр. 45—54. — Шафир А. И., Гуськов а В. Н., Соломонова Е. И. В кн.: Аэрогенные инфекционные заболевания и способы их предупреждения. Л., 1953, в. 2, стр 27—44. Ziegler J. Е. and о t h. J. Exp. Med., 1944, v. 79, p. 361—377.

Поступила 24.IX 1956 г.

Таблица 6

Эффективность стерилизации ультрафиолетовой радиацией воздуха, зараженного бактериофагом (результаты отдельных типичных опытов)

ja i 3 о а еч er 3 et 5 н Количество корпускул бактериофага в 1 м3 воздуха

Кратное воздухооС на в час Количес ламп Интенси ность и: ния (в МБ до облучения после облучения эфф ктив-ность задержки (в процентах)

3 8 185,5 260 000 4 000 98,5

3 6 144,7 18С С00 8 000 95,6

THE USE OF PAPER FILTERS FOR PURIFICATION OF VENTILATION

AIR FROM VIRUSES

A. I. Shafir, professor, N. M. Panshinskaya, A. A. Sinitskiy, professor; A. V. Averianoua: P. A. Kousov, candidate of medical sciences

The filters were tested in a room of 140 m3, fitted with a local ventilation system. The investigation was carried out with type A virus of influenza (strain Porto-Riko 8) and dysenteric polyvalent bacteriophage of titre 10 ~7 as a model of filtrable virus.

The fivelayer paper alignin filters impregnated with a 20%> solution of emusol (emulsion of oilin water) detain up to 70—80% of corpuscles of bacteriophage (with an air load of 100—200 m3 per hour to I mJ surface of filter).

The alignin filters in combination with ultraviolet radiation may be recommended for a safe purification of the ventilation air from virus infections.

■* * *

НАРУШЕНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА В ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНЫХ КАК ПОСЛЕДСТВИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ'

Аспирант В. С. Сенчук Из кафедры гигиены Минского медицинского института

В крупных городах и промышленных центрах имеют место потери естественной ультрафиолетовой радиации, связанные с загрязнением атмосферного воздуха. Эти потери, по данным многих авторов, достигают 15—40% и являются небезразличными для здоровья населения (Н. Ф. Га-ланин, Н. М. Данциг, 3. Н. Куличкова и др.). По данным наших наблюдений, которые проводились в марте—октябре 1956 г., потери ультрафиолетового излучения солнца и небосвода в Минске колебались в пределах 7—25%.

Известно также, что интенсивность солнечной радиации у земной поверхности меняется в различные периоды года, а осенне-зимние месяцы характеризуются резким снижением и почти полным отсутствием в солнечном спектре биологически активных ультрафиолетовых лучей, с которыми связан синтез витамина О в животном организме. Многие авторы в этот период года отмечают явления так называемого светового голодания.

В настоящей работе приводятся результаты биохимических исследований крови у подопытных животных, характеризующие состояние минерального обмена в различные сезоны года, а также данные биохимических исследований крови у подопытных животных в связи с влиянием потерь естественной ультрафиолетовой радиации, имеющих место в городе по сравнению с пригородом.

В качестве подопытных животных были использованы щенки, у которых, по данным многих исследователей, с успехом можно вызывать типичное заболевание рахитом. Тестами исследований являлись показатели активности щелочной фосфатазы, содержания неорганического фосфора и кальция в крови.

10 октября 1955 г. в опыт было включено 6 щенков одного помета в возрасте 4 недель, у которых проводились биохимические исследования крови с целью изучения состояния минерального обмена. Ежедневно, вплоть до наступления резкого похолодания (20 ноября 1955 г.), щенки содержались во дворе и лишь на ночь помещались в виварий. Исследова-

1 Доложено на научной конференции молодых ученых в Институте общей и коммунальной гигиены АМН СССР 13 декабря 1956 г. в Москве.