CC BY
5
УДК 613.155:613. М1
Э. М. Рогозина, А. М. Козик
К ВОПРОСУ О САМООЧИЩЕНИИ ВОЗДУХА В ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ С ОГРАНИЧЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИЕЙ
Ленинградский научно-исследовательский институт радиационной гигиены Министерства здравоохранения РСФСР
Вопрос о самоочищении воздуха в герметически закрытых помещениях при нахождении там людей очень важен для решения многих практических задач. По данным В. И. Кустова и Л. А. Тиунова в составе метаболических выделений выявлено более 400 химических соединений, токсикологическая значимость которых различна. Для формирования газовой среды обитаемых замкнутых систем особое значение имеют такие метаболиты человека, как двуокись и окись углерода, аммиак, фенол, сероводород и некоторые другие. Мы ставили своей задачей изучить поведение двуокиси и окиси углерода, ацетона, аммиака, фенола и сероводорода в воздушной среде герметически закрытого помещения при выпадении конденсата на охлажденных поверхностях.
Степень самоочищения воздуха от микрокомпонентов зависит от интенсивности конденсации влаги из воздуха помещения на ограждающих его поверхностях. В проведенных нами исследованиях условия, необходимые для выпадения конденсата на ограждениях, наступили к началу 2-х суток испытаний и сохранялись до конца эксперимента общей продолжительностью 72 часа. Некоторые параметры микроклимата экспериментального помещения приведены в табл. 1.
Согласно табл. 1, из воздуха, омывающего поверхности ограждения, возможно выпадение конденсата в количестве 1,5—2 г на каждый килограмм воздуха, находившегося в контакте с ограждениями. Ориентировочно скорость конденсации может быть определена по коэффициенту теплоотдачи, расчетное значение которого в нашем случае составляет 25—30%- Следовательно, при наблюдавшемся перепаде температур воздуха и ограждения в 4—5° на каждом квадратном метре ограждения было возможно выпадение 160—250 г влаги в час. На экспериментальное помещение в целом это составит более 30 кг влаги в час. Влаговыде-ления людей в воздух в условиях испытаний (легкая работа и покой), по данным Н. К. Витте, варьирует от 1,09 до 1,7 г/мин. Таким образом, часовые влаговыделения испытуемых составляли 4—6 кг.
Сравнивая интенсивность влаговыделений в помещение с конденсирующей способностью его ограждений, можно заключить, что последняя даже в условиях довольно высоких температур ограждений намного превышает влаговыделения людей. Что касается выпадения влаги в воздухоохладителях, то процесс конденсации влаги в них происходит значительно интенсивнее за счет как более высоких скоростей воздуха, тэк и более значительных температурных перепадов его и охлаждающих поверхностей. В нашем случае температура прокачиваемой через воздухоохладитель воды находилась в пределах 10—14°.
Баланс влаги в экспериментальном помещении (объем 200 м3) за 72 часа испытаний составил 250 кг, из них 50 кг удалено за счет воздухообмена, работы фильтров и увеличения влажности воздуха. Следо-
Таблица
Некоторые параметры микроклимата
л X 4> ЕС о я У Температура воздуха (в градусах) Относительная влажность воздуха (в %) Температура поверхности ограждения (в градусах) Точка росы" (в градусах)
16 13 31.7 85 25,5—27 28,7
16 14 29.9 85 25—26,5 27,2
17 8 30.6 80 25—27 26,8
17 17 31,7 88 26,5—28 29,7
вательно, в виде конденсата на ограждениях и воздухоохладителях во время испытаний выпало около 200 кг воды.
Исследуемые нами продукты жизнедеятельности человека можно разделить на 2 группы: хорошо растворимые (фенол, ацетон, аммиак) и мало растворимые (СОг, СОиНгБ).
Данные анализа конденсата приведены в табл. 2.
Результаты определения метаболитов человека в воздухе помещения представлены в табл. 3.
Данные табл. 2 и 3 позволили рассчитать распределение газообразных продуктов жизнедеятельности людей в воздухе и конденсате с учетом уменьшения их содержания за счет воздухообмена.
Как видно рз табл. 4, общий баланс содержания метаболитов во всех возможных пунктах близок к 100%. В табл. 4 приведены данные, касающиеся временной точки: 52 часа с начала испытаний. Изменение состава воздуха в герметически закрытом помещении при нахождении там людей подчиняется известным закономерностям. Поэтому можно предсказать его для любого момента. В помещении с определенным количеством людей, занятых одинаковой деятельностью, при равном потреблении ими кислорода и выделении С02 и других метаболитов в любой момент, например, концентрацию 02 можно установить по формуле:
? = 21 -—100,
а концентрацию СОг по формуле:
<?, = -£— юо,
где и —концентрация 02 и С02; а — потребление 02 (в м3/ч), Ь — выделения С02 (в м3/ч); Я — объем помещения (в м3/ч); * — время (вч); 21 — нормальное содержание в воздухе (в %).
Однако эти формулы справедливы, если в исследуемом помещении не происходит побочных процессов. К таким процессам относится взаимодействие между выделившейся водой и газообразными компонентами — метаболитами человека. Судя по Справочнику химика (т. II) под редакцией Б. Никольского (М„ Госхимиздат, 1963, с. 14, 261, 461 и 1042), растворимость в воде минимальна для ацетона.
Наблюдается прямая зависимость содержания компонентов — метаболитов в конденсате от их растворимости в воде. В этой почти линейной зависимости особняком стоит сероводород. Содержание его в конденсате приближается к концентрации ацетона, хотя величины их растворимости различны. Это можно объяснить тем, что приопре-
Таблица 2
Содержание метаболитов в конденсате в 1 мл и во всем объеме
Интервал времени (час) со, со Ацетон Фенол Ам-миак Н.в
в мгна 1 л
24 0,5 Не обнару- 0,01 0,001 0,001 0,05
жен
62 1.2 То же 0,01 0,004 0,008 0,3
в граммах во всем объеме
24 100 Не обнару-
жен 2,0 0,2 0,2 10
62 240 То же 2,0 8,0 1.6 60
Таблица 3
Содержание продуктов жизнедеятельности людей в воздухе закрытого помещения во всем объеме
ч 1= со, (В кг) со Ацетон Фенол Аммиак Н.Э
зё-г. (в г)
24 52 12 12 4 6 0,4 0,4 3,6 4,0 0,4 0,5 0.2 0,14
Таблица 4
Распределение газообразных продуктов жизнедеятельности человека в закрытом помещении
с ограниченной вентиляцией (в %)
Компонент распределения со, со Ацетон Фенол Аммиак H,S Вода
Воздухообмен ..... 17 17 17 17 17 17 17
Поглощение на фильтрах 3 0,3 .0 0,3 0,3 0 0,5
В воздухе ...... 78 83,2 ' 14,2 25,5 20,5 1 0,8
Не обнару-
В конденсате..... 1,3 жен 68,3 57 62,0 81,5 82,0
Итого . . . 99,3 100,5 99,5 99,8 99,3 99,5 100,3
делении сероводорода практически проводился групповой анализ на SH-содержащие вещества. К этой группе относятся тиоспирты, тиоэфи-ры и другие соединения, растворимость которых много выше растворимости сероводорода.
Следовательно, растворимые вещества попадают из воздуха в конденсат при выпадении его на охлажденные поверхности в зависимости от способности растворяться, что содействует самопроизвольному очищению воздуха. Этот факт подтверждается табл. 4. В конденсате обнаружена большая часть метаболитов, за исключением двуокиси углерода и окиси углерода, которые в основной массе находятся в воздухе и в конденсат практически не попадают, тогда как ацетон, фенол, аммиак и сероводород при выпадении конденсата растворяются в нем и тем самым способствуют очищению воздуха.
Таким образом, выделяемой человеком воды вполне достаточно для растворения значительных количеств некоторых продуктов жизнедеятельности людей, которые, накапливаясь в воздухе, вызывали бы токсический эффект. Метаболиты, которые, по расчетным данным, могут достигнуть ПДК в замкнутом помещении при нахождении там людей и обладают высокой растворимостью в воде, ограниченно влияют на состав газовой среды человека, уменьшая токсический эффект растворением в выделившемся конденсате. Кроме того, равновесие между содержанием газообразных веществ в воздухе и самопроизвольно выпавшем конденсате может быть смещено в сторону жидкой фазы изменением температурного режима.
Вывод
Самопроизвольное выпадение конденсата на воздухоохлажденных поверхностях замкнутого помещения и растворение продуктов ' жизнедеятельности человека в нем способствуют самоочищению воздушной среды такого помещения.
ЛИТЕРАТУРА. Витте Н. К. Тепловой обмен человека и его гигиеническое значение. Киев, 1956. — Кустов В. В., Тиунов Л. А. В кн.: Проблемы космической •биологии. М., 1969, т. 11.
Поступила 2/1 1973 года
THE AIR SELFPURIFICATION IN CLOSED PREMISES WITH LIMITTED VENTILATION
£. M. Rogozina, А. M. Kozik
The paper deals with the air selfpurification by means of dissolving anthropogenes in a spontaneously formed condensate. The authors show that the amount of water ex-•creted by the man is quite sufficient for dissolving significant amounts of vital activity products, which accumulate in the air and can proauce а toxic effect.
