Перспективы создания комплексного прибора для оценки параметров окружающей среды в помещении Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

технические науки

наука без границ • № 11 (16) • 2017

УДК 504.064.38

ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ПРИБОРА ДЛЯ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ПОМЕЩЕНИИ

Семёнов Алексей Петрович, соискатель, Оренбургский Государственный Университет, Оренбург, РФ.

В статье рассмотрены показатели качества воздушной среды в помещении, проведён краткий анализ существующих на рынке решений для контроля за показателями качества воздушной среды в помещении.

Ключевые слова: качество воздуха; концентрация углекислого газа; оборудование; анализ рынка.

PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF A COMPREHENSIVE DEVICE FOR ASSESSING THE ENVIRONMENTAL PARAMETERS IN THE ROOM

Semenov Aleksei Petrovich, applicant, Orenburg State University, Orenburg, Russia

In the article, air quality indices in the room are considered, a brief analysis of existing solutions for monitoring air quality indices in the premises was made.

Keywords: air quality; carbon dioxide concentration; equipment; market analysis.

Для цитирования: Семёнов А. П. Перспективы создания комплексного прибора для оценки параметров окружающей среды в помещении // Наука без границ. 2017. № 11 (16). С. 65-68.

В последнее время проблеме качества воздуха в помещениях стало уделяться повышенное внимание. Неудовлетворительное состояние воздушной среды в помещении может приводить к различным заболеванием и нарушениям работоспособности человека. К показателям качества воздуха в помещении можно отнести: концентрацию углекислого газа, концентрацию формальдегида и запылённость.

Влияние концентрации углекислого газа в помещении на здоровье человека Содержание углекислого газа (СО2) в воздушной среде помещения является одним из первых гигиенических показателей, характеризующих качество воздушной среды внутри помещений.

Концентрация СО2 в воздухе помещений, не превышающая 400 ррт (0,06 %),

не оказывает негативного влияния на самочувствие и работоспособность человека [1]. При концентрации выше 600 ррт начинают проявляться первые признаки высокого содержания углекислого газа: затруднение дыхания, учащение пульса, потливость и др. Согласно ГОСТ оптимальным содержанием СО2 в помещении принимается уровень в 400 ррт1.

Последствия нахождения в помещении с повышенной концентрацией СО2 можно разделить на 2 группы [2]:

1. Кратковременное воздействие:

1.1. головная боль;

1.2. усталость;

1.3. головокружение;

1.4. раздражительность глаз;

1.5. раздражение носоглотки;

1.6. апатия;

1 ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. Введ. 2013-01-01. М. : Стандартинформ, 2013.

наука без границ • № 11 (16) • 2017

технические науки

1.7. плохой сон.

2. Длительное воздействие:

1.1. риниты, обострение аллергии, сухой кашель, сухость слизистых оболочек;

1.2. бессонница, некрепкий сон, усиление храпа;

1.3. снижение иммунитета, диабет, заболевания сердечнососудистой системы, синдром хронической усталости.

Повышение концентрации углекислого газа в помещении приводит не только к вышеназванным причинам, но и к значительному снижению умственной активности человека [3]. Наибольшее влияние высокая концентрация СО2 оказывает на такие качества человека, как инициатива, базовая активность и использование информации.

В настоящее время в связи с повышенной герметизацией помещений жилых и общественных зданий (установка стекло-пакетов на окна, двойные двери, отсутствие систем вентиляции) содержание СО2 и кислорода в воздушной среде помещений является весьма актуальным показателем качества и безопасности внутренней среды.

Воздействие формальдегида

На данный момент формальдегид широко используется в промышленности для получения пластмасс и фенолоформальде-гидных смол.

Основная часть деревянной мебели, применяемой в помещениях, производится с использованием фенолоформальде-гидных смол.

Формальдегид является канцерогеном и ядом с общетоксическим действием на организм.

У людей, длительно проживающих в условиях повышенного содержания фенола и формальдегида, развиваются респираторные инфекции, болезни ЛОР-органов и патологии желудочно-кишечного тракта

[4].

Кроме того, в жилых помещениях уро-

вень формальдегида превышает предельно допустимый уровень в связи с использованием мебели, произведённой с использованием фенолоформальдегидных смол [5]. Так как человек большую часть времени проводит в помещении, он практически постоянно подвергается воздействию формальдегида.

Таким образом, концентрация формальдегида в помещении является следующим важным показателем качества и безопасности внутренней среды.

Воздействие пыли

Последствия от нахождения в помещениях с повышенным содержанием пыли зависят от места осаждения пыли в дыхательном тракте и способности дыхательного тракта к удалению пыли, что непосредственно связано с размером частиц и их химическим составом [6]. Чем меньше по размеру частицы пыли, тем дальше они способны пройти по дыхательному тракту: частицы размером менее 0,1 мкм способны осаждаться в трахеобронхиальной области и альвеолах. Токсичные вещества впитываются поверхностью таких частиц и переносятся в дыхательный тракт. Чем дальше они переносятся по дыхательному тракту, тем сильнее их эффект и выше шанс возникновения респираторных заболеваний (например, астмы).

Таким образом, нахождение в помещениях с высоким содержанием пыли непосредственно связано с возникновением респираторных заболеваний. Наибольшее влияние пыль оказывает в зимний сезон, когда естественная вентиляция помещений нарушена и, кроме непосредственно концентрации самой пыли, такие параметры, как концентрация углекислого газа, температура и влажность воздуха, не находятся в пределах нормы.

В дополнение к этому, пыль является питательной средой для размножения пылевых клещей.

В связи со всем вышеперечисленным,

технические науки

наука без границ • № 11 (16) • 2017

высокая концентрация бытовой пыли в помещении приводит к негативным последствиям для организма человека. Следовательно, рекомендуется следить за уровнем бытовой пыли, используя для этого технические средства.

Анализ рынка приборов для измерения качества окружающей среды в помещении.

На данный момент существуют приборы, измеряющие концентрацию углекислого газа, концентрацию формальдегида и уровень запылённости.

По назначению их можно классифицировать на 2 группы: профессиональные приборы и бытовые приборы.

Профессиональные приборы применяются для санитарно-гигиенического, технологического обследования воздушной среды помещений и выдаче последующих заключений о соответствии помещения установленным нормам.

Отличиями этого класса приборов являются:

1. высокая точно сть;

2. в большинстве случаев, специализация только на одном типе измерений;

3. высокая цена.

Из-за особенностей этого класса приборов применение их для постоянного мониторинга качества окружающей среды нецелесообразно.

Примеры:

1) Измерительный прибор концентрации CO2 testo 535 - стоимость 49000 р.;

2) Анализатор пыли Атмас - стоимость 149500 р.;

3) Газоанализатор формальдегида од-ноканальный стационарный Флора-СВ (исп. 011) - стоимость 26500 р.

Вторым классом являются бытовые анализаторы качества окружающей среды.

Особенностями данного класса являются:

1. пониженная точность по сравнению с профессиональными приборами;

2. возможность проведения нескольких типов измерений;

3. низкая цена по сравнению с профессиональными приборами.

4. дополнительные функции, которые могут включать в себя работу в соответствии с концепцией «Интернета вещей» (IoT, Internet of Things).

В последнее время второй класс приборов начал активно появляться на рынке и пользоваться спросом среди населения для создания систем контроля параметров окружающей среды в помещении или встраивания данных устройств в уже готовые системы «умного» дома для управления системами вентиляции и кондиционирования помещения. Данные приборы используются для непрерывного мониторинга качества окружающей среды в помещении.

Примерами этого класса устройств являются:

1) Детектор углекислого газа MT8057S - стоимость 5450 р.;

2) Домашняя метеостанция Netatmo Healthy Home Coach - стоимость 9900 р.;

3) Система мониторинга качества воздуха TION MAGICAIR - стоимость 9900 р.

Вывод

На текущее время второй класс устройств является перспективным для разработки и выхода на рынок.

С учётом анализа текущего состояния рынка, приборы, одновременно сочетающие в себе качества анализатора концентрации углекислого газа, концентрации формальдегида и уровня запылённости, отсутствуют на рынке. Кроме того, техническое решение, позволяющее следить за концентрацией формальдегида и имеющее при этом доступную цену, отсутствует. Поэтому наиболее перспективным в плане коммерциализации является разработка бытового прибора, сочетающего в себе вышеназванные качества.

наука без границ • № 11 (16) • 2017

технические науки

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Robertson D. S. Health effects of increase in concentration of carbon dioxide in the atmosphere // Current science. Vol. 90. No. 12. 25 June 2006.

2. Гурина И. В. Кто ответит за духоту в помещении // Химия и жизнь. 2010. № 2. С. 22-25.

3. Satish U., Mendell M. J., Shekhar K. et al. Is CO2 an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO2 Concentrations on Human Decision-Making Performance // Environ Health Perspect. 2012 Dec. p. 1671-1677. Access mode: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/ PMC3548274 (дата обращения: 11.11.2017).

4. Малютина Н. Н., Тараненко Л. А. Патофизиологические и клинические аспекты воздействия метанола и формальдегида на организм человека [Электронный ресурс] // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. Режим доступа: https://science-education.ru/ ru/article/view?id=12826 (дата обращения: 11.11.2017).

5. Громова Е. Н. Комбинированное влияние фенола и формальдегида в воздухе жилых помещений на клинико-иммунологические параметры организма человека: автореф. дис. ... канд. мед. наук : 14.00.36 / Громова Елена Николаевна. Челябинск, 2006. 16 с.

6. Jonathan A. Bernstein, Neil Alexis, Hyacinth Bacchus et al. The health effects of nonindustrial indoor air pollution // Journal of Allergy and Clinical Immunology. Volume 121. Issue 3. March 2008. P. 585-591.

REFERENCES

1. Robertson D. S. Health effects of increase in concentration of carbon dioxide in the atmosphere. Current science, vol. 90, no. 12, 25 June 2006.

2. Gurina I. V. Kto otvetit za dukhotu v pomeshchenii [Who is responsible for the stuffiness in the room]. Khimiia i zhizn', 2010, no. 2, pp. 22-25.

3. Satish U., Mendell M. J., Shekhar K. et al. Is CO2 an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO2 Concentrations on Human Decision-Making Performance. Environ Health Perspect, 2012 December, pp. 1671-1677, available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ articles/PMC3548274 (accessed 11 November 2017).

4. Malyutina N. N., Taranenko L. A. Patofiziologicheskie i klinicheskie aspekty vozdeistviia metanola i formal'degida na organizm cheloveka [Pathophysiological and clinical aspects of exposure to methanol and formaldehyde on human body]. Sovremennyeproblemy nauki i obrazovaniia, 2014, no. 2, available at: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12826 (accessed 11 November 2017).

5. Gromova E. N. Kombinirovannoe vliianie fenola i formal'degida v vozdukhe zhilykh pomeshchenii na kliniko-immunologicheskie parametry organizma cheloveka [The combined effect of phenol and formaldehyde in the air of premises for clinical and immunologic parameters of human body]. Abstract of Ph. D. thesis. Cheliabinsk, 2006, 16 p.

6. Jonathan A. Bernstein, Neil Alexis, Hyacinth Bacchus et al. The health effects of nonindustrial indoor air pollution. Journal of Allergy and Clinical Immunology, vol. 121, iss. 3, March 2008, pp. 585-591.

Материал поступил в редакцию 20.11.2017 © Семёнов А. П., 2017