CC BY
17
Наряду с описанным выше методом прямого облучения, обеспечивающего в основном создание стерильных зон на активно облучаемых рабочих поверхностях, существует и ряд других методов ультрафиолетового облучения помещений.
При методе облучения рассеянной ультрафиолетовой радиацией (так называемый метод непрямого облучения) облучается только воздух верхней зоны помещения, но более длительное время или даже непрерывно, и благодаря турбулентности весь объем воздуха помещения просвечивается. При этом возможно снижение установленной мощности ламп по сравнению с ¡методом прямого облучения. Преимущество санации воздуха методом рассеянной радиации состоит также в том, что находящиеся в помещениях люди не подвергаются прямому воздействию облучения. Вместе с тем применение этого метода возможно для непрерывной санации воздуха в общественных (помещениях (вокзалы, фойе театров, станции метро, школы и др.).
Существует метод создания ультрафиолетовых завес или барьеров. При этом методе бактерицидные лампы устанавливаются в тамбурах, у входов и выходов над дверьми и даже между отдельными рабочими местами или больничными койками в заразных отделениях. Указанный ¿метод создает возможность более эффективной борьбы с распространением внутрибольничных аэрогенных инфекций.
Применяется также метод комбинированного облучения помещений прямым и непрямым способом верхней и нижней зон помещений одновременно (пола, стен, потолка), где обычно осаждаются из воздуха и скопляются вместе с пылью микроорганизмы. Этот метод является более активным.
Наконец, применяется метод дезинфекции воздуха в вентиляционных установках. Поступающий в помещение воздух через различные вентиляционные каналы по пути его -прохождения дезинфицируется ультрафиолетовым излучением. Этот метод приобретает большое значение в рециркуляционных системах вентиляции помещений.
Выбор метода ультрафиолетового облучения зависит от назначения помещения и задач по санации воздуха.
И. Б. ШИГАН
О применении нефелометра для определения концентрации и размеров дымовых частиц в воздухе производственных помещений
Из отдела гигиены труда (лаборатория аэрозолей) Ленинградского шаучно-исследовательского института гипиены труда и профзаболеваний
Работами лаборатории аэрозолей Ленинградского научно-исследовательского института гигиены труда и профзаболеваний, проведенными в последние 10 лет, доказан большой процент задержки в организме человека субмикроскопичеоких частиц аэрозолей при дыхании. Так, по данным Е. А. Еигдорчик, махорочный, каменноугольный дым и дым окиси магния задерживаются в среднем до 77%. Кроме того, из ее же работ следует, что с уменьшением размера частиц дыма процент задержки их в организме человека возрастает.
Можно предположить, что происхождение многих профессиональных заболеваний и промышленных интоксикаций во многом зависит от вдыхания с воздухом больших концентраций мельчайших частиц промышленных аэрозолей.
Из изложенного ясно, что при изучении влияния субмикроскопических частиц на организм человека необходимо иметь суждение не только о концентрации, но и о размерах мельчайших частиц аэрозоля, • вдыхаемого человеком.
Пользуясь счетчиком дьгмов Е. А. Вигдорчик, можно определить концентрацию высокодисперсных аэрозолей в производственных условиях. Однако все имеющиеся в настоящее время методы определения величины частиц аэрозолей субмикроскопических размеров, в силу их технической сложности, неприменимы на производстве.
Учитывая это, мы сделали попытку применить для определения как концентрации, так и степени дисперсности частиц аэрозоля нефеломет-рический метод. Метод этот основан на явлениях рассеяния света и заключается в сравнении двух фотометрических полей, из которых одно образовано рассеянным аэрозолем световым потоком, другое — световым потоком, отраженным от пластинки сравнения, освещенной тем же источником.
В зависимости от отношения размеров дымовых частиц к длине волн света, около них происходит молекулярное рассеяние Релея, или дифракционное рассеяние (рассеяние 'Ми), или преломление и отражение по законам геометрической оптики.
Релеевское рассеяние происходит в системах с частицами, значительно меньшими, чем длина волн СЕета (X); преломление и отражение по законам геометрической оптики — в системах с частицами, значительно ббльшими, чем длина волн света; дифракционное — в системах с частицами порядка длины волн света.
Размер дымовых частиц, взв! шенных в возду.\е прсизводственных помещений, в основном coизvepим с длиной волн видимой час1и спектра (Х=0,4— 0,76ц); следовательно, в интересующих нас аэрозолях наблюдается в основном дифракционное светорассеяние.
Рассеяние света аэрозолем зависит от ряда причин: 1) концентрации аэрозоля, 2) его дисперсности, 3) длины волны падающего света, 4) коэфициента преломления дисперсной фазы.
При прочих равных условиях интенсивность рассеяния света нахолится в прямой зависимости от числа рассеивающих частиц (частичной концентрации), т. е. / = л./, где I—рассеяние света всеми частицами аэрозоля; •/—рассеяние света одной частицей; п — число частиц (частичная концентрация).
Это справедливо до тех пор, пока концентрация аэрочоля не станет настолько велика, что начинают наблюдаться явления многократного рассеяния св!та от одной частицы к другой. Величина этой концентрации весьма велика и достигает, например, для кварцевых суспензий 1,4 гл. Интенсивность рассеяния .света растет с увеличением радиуса рассеивающих частиц Чютички, по своим размерам приближающиеся к молекулам, рассеивают свет обратно пропорционально 4-й степени длины волны падающего на них света. С увеличением | азмера частиц' рассеяние ими света изменяется обратно пропорционально 3-й, 2-й, 1-й и 0-й степеням длины волны света.
Лучи света различной длины волны разными по размерам частицами рассеиваются неодинаково. Так, известно, что частицы водяного т* мана радиусом меньше 0.6 {<• рассеивают лучше фиолетовые (короткие) лучи; ча(т>цы с радиусом от 0,6 до 1,22 рассеивают лучше красные (длин"ье) лучи; затем при ради\се, равж.м 1,63р, закономерность вторично меняется, и, наконец, при радиусе б~лы±.е 3,55|л и фиолетовые, и красные лучи рассеиваются одинаково.
Коэфициент шеломления рассеивающих свет частиц, зависящий от диэлектрической постоянней их вещества, определяется свойствами последнего.
В наших наблюдениях над явлениями рассеяния света мы пользовались нефелометром К.ОЛ-2, разработанным и любезно предоставленным нам Ленинградским научно-исследовательским оптическим институтом.
Несколько упрощенная схема прибора представлена на рис. 1.
Как видно из схемы, лучи от источника света (/) распространяются по двум направлениям: одна часть лучей проходит через дымовую камеру (2) и рассеивается просасываемым через нее дымом, другая часть лучей помощью плоского зеркала(3)отражается на белую пластинку(4), являющуюся полем сравнения. Отраженный от этой пластинки световой поток, падая на кубик Люммера-Бродхуна (5), направляется последним
в окуляр (6). Таким образом, имеется возможность наблюдать два фотометрических поля сравнения', причем внутреннее (а) образовано рассеянным аэрозолем световым потоком, а наружное (б)—световым потоком, отраженным от белой пластинки.
Наблюдение ведется под углом 135° к падающему лучу. Уравнивание яркости фотометрических полей производится путем изменения диаметра диафрагмы (7), управляемой ручкой (<§). Последняя снабжена шкалой (9), градуированной пропорционально яркости белой пластинки. Отсчеты по шкале дают возможность судить о степени рассеяния света аэрозолем по отношению яркостей обоих фотометрических полей.
Рис. 1
д — схема нефелометра: 7 — источник света; 2— дымовая камера; 3 — плоское зеркало. 4 — белая пластинка (пластинка сравнения); 5—кубик Люммера-Бродхуна; 6 — окуляр; 7 —диафрагма; 8—ручка; 9 —шкала. Б — фотометрические поля:
а_поле, образование е светим, рассеянным аэрозолем; б — поле, образованное
светом, отраженным от пластинки сравнения
Практически определение интенсивности рассеяния света аэрозолем помощью нефелометра производится следующим образом. Наблюдая в окуляр (6), мы вращаем ручку (8) в ту или иную сторону до тех пор, пока яркости обоих фотометрических полей сравнения (а и б) не станут одинаковы. Так как вместе с ручкой вращается и шкала (9), то в момент уравнивания яркостей обоих фотометрических полей сравнения против указателя оказывается деление шкалы, которое и показывает в относительных единицах интенсивность рассеяния света.
Для наблюдения рассеяния света в различных участках видимого спектра прибор снабжен красным, синим и зеленым светофильтрами. Красный фильтр пропускает лучи с длиной волны 0,63 р. синчй—0,49т характеристика зеленого фильтра не устанавливалась.
Камера прибора снабжена двумя патрубками, к которым присоединяются приводящая и отводящая дым трубки.
Для оценки дисперсности и концентрации аэрозоля помощью нефелометра мы пользовались сравнением данных, полученных по нефелометру, с данными, полученными по щелевому ультрамикроскопу.
Нами создавалось возможное в наших условиях, наиболее сильное освещение щели ультрамикроскопа кинопроекционной лампой мощностью 500 №. Такое освещение позволяло видеть частицы аэрозоля высокой степени дисперсности.
Для производства параллельно с нефелометрическим измерением и ультрамикроскопических нами была смонтирована установка, представленная на рис. 2.
Как видно из рисунка, дым по выходе из дымовой камеры//) по-
средством стеклянного тройника разделяется на две струи, одна из которых направляется в кювету ультрамикроскопа (2), другая — в дымовую камеру нефелометра (3). Перекрывая зажимами (4 и 5) тот или другой путь дыма, можно направлять поток его или к ультрамикроско-
Рис. 2. Общий вид установки для параллельных отсчетов по нефелометру
и ультрамикроскопу 1— дымовая камера; 2 — ультрами(роскоп; 3—нефелометр; 4 к 5 — зажимы; 6 — реометр 7 — кран; в—ключ для установки движения дыма; 9 — кинопроекцион -ая лампа; 10— водяной охлаждающий фильтр; 11 — вольтметр; 12 — реостат для нефелометра. Стрелки показывают направление движения дыма
пу, или к нефелометру. Скорость просасывания дыма контролировалась реометром (6) и регулировалась краном (7). Трубки, подводящие дым к кювете ультрамнкроокопа и дымовой камере нефелометра, подбирались одинаковыми по длине и диаметру. Дым просасывался с помощью водоструйного насоса.
Определение размеров дымовых частиц по ультрамикроскопу производилось нами по скорости падения отдельных частиц, наблюдаемых в горизонтально поставленной кювете ультрамикроскопа, по методу, разработанному в лаборатории аэрозолей Физико-химического института Рис- 3
ям. Карпова.
Засекая по секундомеру время падения частиц от черты а до черты б и зная расстояние между ними (/г), мы вычисляли скорость падения частиц (рис. 3).
Размер частиц рассчитывался нами по формуле Стокса с поправкой Кунингема:
-А1+У
где: I) — вязкость воздуха (1,82 X Ю-4 абсолютных единиц); V — скорость падения частиц в см/сек; р —удельный вес частиц; £ — ускорение силы тяжести (981 см/сек2); А1 = 9 X 10—6 см.
Так как удельный вес дымовых частиц меньше, чем удельный вес вещества в компактном состоянии, то мы, пользуясь литературными данными, брали удельный вес дымов в 10 раз меньше табличного, выведенного для веществ в компактном состоянии.
Суждение о размерах частиц помощью нефелометра можно получать, измеряя интенсивности рассеяния света частицами в крайних участках видимого спектра и составляя их отношения. Иначе говоря, отношение интенсивности рассеяния синих (коротких) лучей (/с) к интенсивности рассеяния красных (длинных) лучей (1к)—/,:/*—характеризует размер частиц. Так как мы знаем, что мелкие частицы лучше рассеивают синие лучи, а крупные—красные, то, сравнивая ряд сине-красных отношений по их изменению, мы можем сказать, в каком случае частицы относительно крупнее, а в каком—мельче.
Увеличение сине-красного отношения (/,:/&) говорит об уменьшении размеров частиц. Действительно, увеличение сине-красного отношения может происходить за счет увеличения числителя (/,) или за счет уменьшения знаменателя (1к). И то, и другое будет иметь место при относительном увеличении числа мелких частиц. Наоборот, уменьшение сине-красного отношения указывает на относительное увеличение числа крупных частиц.
Ведя параллельно определение величины частиц помощью ультрамикроскопа и измерение сине-красных отношений при помощи нефелометра, мы смогли градуировать нефелометр по размерам частиц. Полученные «ами данные для дымов табака и окиси цинка сведены в табл 1 и 2.
Таблица 1. Дым табака
г г ■
см2 X Ю-5 |' ¡с
2,49 3,2 1,53 3,48
2 44 2.83 1,41 3,69
2,26 3,25 1.28 3.9
1,98 3 08 1.225 4,22
1,77 3,08 1,225 4,25
1,65 3,37 1,215 4 « 8
1.65 3.67 1.Н 4,75
1,55 3,75 1,165 4.8
Таблица 2. Дым окиси цинка
г г
см» X Ю-5 1с:1к см» X ю-5
2,42 4,05 1,52 4,97
1 91 4.64 1 4i 5,53
1.7 4 8S 1,36 5,72
1,6 4,95
Графически зависимость сине-красных отношений от размеров частиц представлена на рис. 4.
По оси абсцисс отложены значения сине-красных отношений, по оси ординат—значения радиусов частиц в десятых долях микрона. Как видно из кривых, с уменьшением размеров частиц сине-красные отношения увеличиваются.
Посредством электронного микроскопа мы произвели микрофото-грамму дыма окиси цинка при увеличении в 36 ООО раз. Интересно, что установленные нами размеры частиц дыма окиси цинка приблизитель но соответствуют данным, полученным на микрофотограмме (рис. 5).
Помимо величины частиц, нами определялась и концентрация аэро золей. С этой целью для дымов табака, окиси цинка и окиси магния нами были составлены таблицы зависимости синего рассеяния и сине-
1 Концентрация, равная 100 000 частиц в 1 см8, нами принята условно за стандарт для сравнения.
4 Гнгоеыа и санитария, № 7
красных отношений для концентрации, равной 100 000 частиц в 1 см*1 (табл. 3, 4, 5).
Рис. 4. Кривые зависимости сине-красных отношений от размеров частиц дыма окиси цинка и дыма табака
Рис. 5. Микрсфотограмма дыма окиси циика (увеличение в 36000 раз)
Рис. 6. Крквые для определения концентрации дымов окиси цинка, окиси магния и табака
Таблица 3. Дым окиси цинка
Таблица 4. Дым табака
Графически эта зависимость представлена на рис. 6, где по оси абсцисс отложены оине-красные отношения (г,:^), характеризующие размер частиц, по оси ординат—значения интенсивности рассеяния си них лучей 100 000 частиц (¿е).
Таблица 5. Дым окиси магния
'с-и ¡с ¡с''к 'с
1,675 1.47 1,345 1,91
1,455 1,66 1,26 2,02
1,38 1,75
Так как интенсивность рассеяния света находится в прямой зависимости от числа частиц при одних и тех же размерах, то, определив предварительно ряд сине-красных отношений для разных раз-
меров частиц, можно по графику на рис. 6 установить интересующую нас концентрацию исследуемого аэрозоля. Для этого достаточно 100 000 увеличить или уменьшить во столько раз, во сколько измеренное нами синее рассеяние (/„) больше или меньше синего рассеяния (*,.) для 100 000 частиц при данном сине-красном отношении.
Пример. Нам требуется определить средний размер частиц и концентрацию дыма окиси цинка. Для этого мы измеряем синее рассеяние (1С) и получаем значение его, предположим, равное 3,6; измеряем красное рассеяние (/¿) и получаем 2,4. Тогда: 1с:1к= 1,5.
По графику рис. 4 определяем, что отношение равное 1,5, частицы дыма окиси цинка дают в том случае, когда | адиус их равен 0,51 ц. По графику рис.6 определяем, что дым окиси цинка, при концентрации 110 00) в 1 см3 в т^м случае, когда сине-красное отношение раьно 1,5, должно давать синее рас.еяние (1С), равное 1,8.
В нашем случае, при том же сине-красном отношении в 1,5 (инее рассеяние (/,) раьно 3,6, а не 1,8, т. е. исследуемый аэрозоль в два раза интенсивнее рассеивает свет, чем аэрозоль с концентрацией 100000 частиц в 1 см3. Это буде! иметь место лишь в том случае, если концентрация исследуемого аэрозоля в два раза больше, чем Н01Л0 частиц в 1 см3 |п и одинаковых размерах частиц т. е когда = = /<■://,). Следовательно, радиус частиц исследуемого аэрозоля равен 0,51, а коьцен-трация равна ¿00 000 част..ц в 1 см3.
'Мы считаем, что, поставив дополнительно ряд серий опытов, мы сумеем составить (с допустимой погрешностью) отдельные градуиро-вочные графики для двух больших групп аэрозолей: 1) дисперсные фазы которых являются проводниками и 2) дисперсные фазы которых являются непроводш^ами.
Как видно из изложенного, эта градуировка не представляет больших затруднений; имея же градуировочные графики, приложенные к прибору как паспорт, можно будет определять степень дисперсности и концентрацию интересующих нас дымов.
Таким образом, мы получим возможность с помощью нефелометра просто и быстро определять концентрацию « размеры частиц аэрозолей на производстве, тогда как применение в этих условиях ультра-микроскопического метода в силу технических причин ограничено и, кроме того, связано с большой затратой времени.
Для удобства пользования нефелометром в производственных условиях нами сконструирована портативная походная установка, помещающаяся в ящике из-под микроскопа: 1) мотор с воздуходувкой для просасывания исследуемого воздуха через прибор, 2) реометр, показывающий скорость просасывания воздуха, 3) регулятор скорости проса
сывания воздуха, 4) понижающий трансформатор с переключениями «а 11, 15 и 25 V, 5) реостат и 6) вольтметр. '
Имея нефелометр -и данную установку, можно в любом участке про-, изводственного помещения в течение 3—5 минут определять концентрацию и средний размер частиц дыма по заранее полученным градуи-ровочным графикам.
Работа по накоплению материалов о рассеянии света различными производственными дымами и апробированию метода в производственных условиях должна быть продолжена.
Проф. В. К. НАВРОЦКИЙ
Научно-исследовательские проблемы по гигиене труда в угольной промышленности
Из Харьковского института гигиены труда и профзаболеваний
Санитарно-гигиенические условия труда в шахтах, особенно меры их оздоровления, не отделимы от технологического процесса подземных работ. Поэтому невозможно решать проблемы гигиены труда на подземных работах без изменения и активного вмешательства в технологию процесса (система выработок, организация работ и т. д.). Отсюда вытекает необходимость совместной работы врача и инженера.
Важнейшей задачей является вентиляция подземных выработок, которая включает ряд гигиенических и технических проблем, связанных друг с другом.
До сих пор еще не дана серьезная гигиеническая оценка газовой среды подземных выработок угольных шахт. Известно физиологическое действие каждого в отдельности газового компонента рудничной атмосферы, но почти неизвестно о комбинированном их действии. В реальных условиях встречаются следующие комбинации: метан, углекислота, пониженное количество кислорода; окись углерода, двуокись азота, углекислота, нормальное или пониженное количество кислорода; метан, окись углерода, двуокись азота, углекислота, нормальное или пониженное количество кислорода; в некоторых случаях возможны комбинации с сероводородом. Действие этих комбинаций усложняется нередко наличием высокой температуры воздуха и постоянной высокой влажностью.
Не решены также проблемы выделения, образования и сорбции газов в подземных выработках угольных шахт.
'Многое изучено в отношении метана, но далеко недостаточны данные об образовании и сорбции углекислоты, окиси углерода, об удельном весе выделения С02 из пласта угля и пород, образования ее за счет процессов окисления в связи с физико-химической структурой пласта угля и пород и другими условиями.
Не изучен вопрос о выделении СО из угля и об условиях этого выделения; возможно ли образование СО за счет окисления угля и каков удельный вес этого процесса в общем дебите окиси углерода.
В отношении борьбы с отравлениями окисью углерода весьма важно предупредить подземные пожары вследствие самовозгорания углей. Именно при пожарах бывает наибольшее количество случаев профессиональных отравлений, нередко тяжелых и даже со смертельным исходом. Имеется указание на возможность раннего распознавания пожара и, следовательно, предупреждения этих отравлений.
