2. Химический состав воздуха

Чистый воздух имеет следующий химический состав:

• азот ≈78,08%;

• кислород ≈20,94%;

• аргон, неон и др. инертные газы ≈0,94%;

• CO₂ ≈0,03%;

• проч. газы ≈0,01%

В воздухе могут содержаться также вредные вещества различного происхождения в виде газов, паров, аэрозолей, в т.ч. радиоактивные.

Для предотвращения негативных последствий воздействия вредных химических веществ на компоненты природной среды необходимо знать их ПДУ, при которых возможна нормальная жизнедеятельность и функционирование организма. Основной величиной экологического нормирования содержания вредных химических соединений в компонентах природной среды является ПДК.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ в зависимости от их действия на человеческий организм.

• общетоксические вещества вызывают отравление всего организма (оксид углерода, свинец, ртуть, мышьяк и его соединения, бензол и др.);

• раздражающие вещества вызывают раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек человеческого организма (хлор, аммиак, пары ацетона, оксиды азота, озон и ряд др. веществ);

• сенсибилизирующие¹ вещества действуют как аллергены, т.е. приводят к возникновению аллергии² у человека (формальдегид, различные нитросоединения, никотинамид, гексахлоран и др.);

• канцерогенные вещества - приводят к возникновению и развитию злокачественных опухолей (раковых заболеваний)- оксиды хрома, 3,4-бензпирен, бериллий и его соединения, асбест и др.;

• мутагенные вещества- изменяющие наследственную информацию (радиоактивные вещества, марганец, свинец, ртуть и т.д.);

• вещества, влияющие на репродуктивную (детородную) функцию человека (радиоактивные вещества, марганец, свинец, ртуть, стирол).

Пыль, попадая в организм человека, оказывает фиброгенное воздействие - раздражение слизистых оболочек дыхательных путей. Оседая в легких, пыль задерживается в них. При длительном вдыхании пыли возникают профессиональные заболевания легких - пневмокониозы.

Для воздуха рабочей зоны производственных помещений согласно ГОСТа 12.1.005-88 устанавливают ПДК вредных веществ (мг/м³). По ГОСТу все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на следующие классы:

1 - чрезвычайно опасные,

2 - высокоопасные,

3 - умеренно опасные,

4 - малоопасные.

Опасность устанавливается в зависимости от величины ПДК, средней смертельной дозы и зоны острого или хронического действия. В воздухе содержание вредного вещества не должна превышать величины ПДК.

3. Воздух характеризуется ионным составом.

ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА- процесс превращения нейтральных атомов и молекул воздушной среды в электрически заряженные частицы (ионы).

Ионы в воздухе могут образовываться вследствие:

• естественной ионизации- происходит в результате воздействия на воздушную среду космических излучений и частиц, выбрасываемых радиоактивными веществами при их распаде. Естественное ионообразоваиие происходит повсеместно и постоянно;

• технологической ионизации- происходит при воздействии на воздушную среду электромагнитного, радиоактивного, рентгеновского и УФ излучений и др. ионизирующих факторов, вызванных технологическими процессами. Образовавшиеся при этом ионы распространяются в основном в непосредственной близости от технологической установки;

• искусственной ионизации- осуществляется специальными устройствами - ионизаторами. Ионизаторы обеспечивают в ограниченном объеме воздушной среды заданную концентрацию ионов определенной полярности.

Ионный состав воздушный среды обеспечивает воздушный комфорт в закрытом помещении и характеризуется уровнем положительной и отрицательной аэроионизации.

В процессе ионизации воздуха под воздействием электрического поля возникают положительно заряженные (тяжелые) и отрицательно заряженные (легкие) аэроионы, озон и окислы азота. Они образуют ионификационный комплекс, оказывающий биологический эффект на человека. Число легких аэроионов определяет свежесть воздуха, его физиологическую и химическую активность. Уменьшение их числа в воздухе вызывает жалобы на духоту и нехватку кислорода.

В небольших помещениях большое влияние на ионный состав воздуха оказывает время присутствия людей. Число легких аэроинов уменьшается из-за их поглощения в процессе дыхания, а число тяжелых - увеличивается, чему способствует респираторный выброс т.н. ядер конденсации с выдыхаемым воздухом. В производственных и административных помещениях с большим числом электроустановок и электрических приборов (в т.ч. и компьютеров) убыль легких аэроионов происходит вследствие их адсорбции поверхностями оборудования, имеющими положительный электрический заряд. Большие изменения ионного состава, по сравнению с характеристиками свежего наружного воздуха, претерпевает воздух, проходящий через агрегаты в системах отопления, вентиляции и кондиционирования.

Запыленность и повышенная влажность воздуха помещений в значительной степени способствует увеличению числа тяжелых и уменьшению легких аэроионов. Искусственная ионизация воздуха помещения без принятия мер по очистке его от пыли может только усугубить негативное действие воздушной среды на человека.

В России гигиеническими нормативами устанавливается оптимальное и допустимое соотношение положительных и отрицательных аэроионов в воздухе помещений.

Уровень ионизации	Число аэроионов в 1см^3 воздуха
	положительно заряженных	отрицательно заряженных
Минимально необходимый	400	600
Оптимальный	1500-3000	3000-5000
Максимально допустимый	50000	50000

Нормирование параметров микроклимата для производственных, административных и санитарно-бытовых помещений осуществляется по санитарным правилам и нормам (СанПиН 2.2.4.548-96), и стандартам системы безопасности труда (ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования»). К производственным помещениям нормирование осуществляется для • работ различной категории тяжести, • постоянных и непостоянных рабочих мест, • теплого (среднесуточная t наружного воздуха + 10°С и выше) и холодного (t ниже +10°С) периодов года.

В отечественных нормативных документах введены понятия оптимальных и допустимых параметров микроклимата.

ОПТИМАЛЬНЫЕ МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ - такие сочетания количественных параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции.

ДОПУСТИМЫЕ УСЛОВИЯ- сочетание количественных параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека может вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей.

Для поддержания нормальных параметров микроклимата в рабочей зоне применяют:

• механизацию и автоматизацию технологических процессов,

• защиту от источников теплового излучения,

• устройство систем вентиляции,

• кондиционирования воздуха и отопления.

• правильная организация труда и отдыха работников, выполняющих трудоемкие работы или работы в горячих цехах. Для этих категорий работников устраивают специальные места отдыха в помещениях с нормальной температурой, оснащенных системой вентиляции и снабжения питьевой водой.

Для защиты от теплового излучения используют разные теплоизолирующие материалы, устраивают

теплозащитные экраны и

специальные системы вентиляции (воздушное душирование).

Перечисленные средства защиты обобщенно называются теплозащитными средствами.

Для теплоизоляции используют асбестовую ткань и картон, специальные бетон и кирпич, минеральную и шлаковую вату, стеклоткань, углеродный войлок и др.

Теплозащитные экраны используют для

• локализации источников теплового излучения,

• снижения облученности на рабочих местах,

• для снижения температуры поверхностей, окружающих рабочее место. Различают:

Теплоотражающие экраны- изготавливаются из Al или стали, а также фольги/сетки на их основе.

Теплопоглощающие экраны- представляют собой конструкции из огнеупорного кирпича (типа шамота), асбестового картона или стекла (прозрачные экраны).

Теплоотводящие экраны - это полыe конструкции, охлаждаемые изнутри водой, т.н. водяная завеса

Для создания требуемых параметров микроклимата в производственном помещении применяют системы вентиляции и кондиционирования воздуха, различные отопительные устройства.

ВЕНТИЛЯЦИЯ- смена воздуха в помещении, предназначенная поддерживать в нем соответствующие метеорологические условия и чистоту воздушной среды.

По способу перемещения воздуха вентиляция может быть

естественной и

механической

• естественной (аэрация) -воздух перемещается за счет разности температур в помещении и наружного воздуха, а также в результате ветрового давления (действия ветра).

Способы естественной вентиляции:

• инфильтрация,

• проветривание,

• аэрация,

• с использованием дефлекторов.

• механической - воздух перемещается с помощью специальных воздуходувных машин - вентиляторов, создающих определенное давление и служащих для перемещения воздуха в вентиляционной сети. Чаще всего на практике используют осевые и радиальные вентиляторы.

По месту действия вентиляция бывает общеобменной и местной.

Общеобменная вентиляция обеспечивает поддержание требуемых параметров воздушной среды во всем объеме помещения, а местная - в определенной его части.

Воздух, всасываемый вентиляторами из атмосферы, после очистки и подогрева поступает в специальные каналы (воздуховоды) и разводится по производ. помещению –приточная вентиляция.

Нагретый воздух из помещения, содержащий водяные пары, отводится с помощью вытяжной вентиляции.

Приточная и вытяжная ветвь вентиляции могут быть объединены, в этом случае система вентиляции называется приточно-вытяжной.

Большое распространение на практике получила приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией воздуха. Для нее характерно использование части воздуха, удаляемого из помещения и прошедшего очистку в системе приточной вентиляции. При этом рециркулирующий воздух разбавляется частью свежего воздуха, поступающего из атмосферы.

Для создания требуемых параметров микроклимата на определенном участке производственного помещения используется местная приточная вентиляция. В отличие от общеобменной приточной вентиляции она подает воздух не во все помещения, а лишь в ограниченную часть. Местная приточная вентиляция может быть обеспечена путем устройства воздушных душей и оазисов, или воздушно-тепловой завесы.

В настоящее время для поддержания требуемых параметров микроклимата широко применяются установки для кондиционирования воздуха (кондиционеры).

Кондиционирование воздуха- создание и автоматическое поддержание в производственных (бытовых) помещениях независимо от внешних метеорологических условий постоянных или изменяющихся по определенной программе температуры, влажности, чистоты и скорости движения воздуха, сочетание которых создает комфортные условия труда или требуется для нормального протекания технологического процесса.

Кондиционер - это автоматизированная вентиляционная установка, поддерживающая в помещении заданные параметры микроклимата.

Эксплуатация установок для кондиционирования воздуха обычно дороже, чем вентиляционных систем. Для поддержания заданной температуры воздуха в помещениях в холодное время года используют водяную, паровую, воздушную и комбинированную системы отопления.

В системах- водяного отопленияв качестве теплоносителя используется вода, либо нагретая до 100°С, и >. Такие системы отопления наиболее эффективны в санитарно - гигиеническом отношении.

Системы парового отопленияиспользуются, как правило, в промышленных помещениях. Теплоносителем в них является водяной пар низкого или высокого давления.

В воздушныхсистемахдля отопления используется нагретый в специальных установках (калориферах) воздух.

Параметры микроклимата в производственных помещениях контролируются различными контрольно-измерительными приборами.

Для измерения температуры воздуха в производственных помещениях применяют ртутные (для измерения температуры выше 0°С) и спиртовые (для измерения температуры ниже 0°С) термометры.

Если требуется постоянная регистрация изменения температуры во времени, используют приборы, - термографы. Существуют и др. устройства для измерения температуры воздуха, напр. термопары.

Измерение относительной влажности воздуха осуществляется психрометрами и гигрометрами. Для регистрации изменения этого параметра во времени служит гигрограф.

Скорость движения воздуха в производственном помещении измеряется– анемометрами, шаровые или цилиндрические кататермометры и термоанемометры.

Интенсивность теплового излучения измеряют актинометрами.

Важную роль параметров микроклимата, создающих комфортные условия, играет правильный выбор спецодежды. При работе в помещениях с пониженной температурой воздуха необходимо использовать утепленную спецодежду. Для персонала, занятого в горячих цехах, используют спецодежду, изготовленную из материалов с низкой теплопроводностью.

III.

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм.

ВИДИМЫЙ СВЕТ- это электромагнитные волны с длиной волны от 380 до 770 нм (1 нм /1 нанометр/ = 10^-9 м.). Он входит в оптическую область электромагнитного спектра (длина волн от 10 до 340000 нм). Кроме видимого света в оптическую область входит

ультрафиолетове излучение(УФ) (длины волн от 10 до 380 нм) и

инфракрасное (тепловое) излучение (от 770 до 340 000 нм).

С физической т.зр. любой источник света - скопление множества возбужденных или непрерывно возбуждаемых атомов. Каждый отдельный атом вещества является генератором световой волны.

С физиологической т.зр. свет служит возбудителем органа зрения человека (зрительного анализатора). Человеческий глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. Приблизительные границы длин волн (нм) и соответствующие им ощущения (цвета) следующие:

380-455 – фиолетовый;

470-500 – голубой;

540-590 – желтый;

610-770 - красный

455-470 – синий;

500-540 – зеленый;

590-610 – оранжевый;

Наибольшая чувствительность органов зрения человека приходится на излучение с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет).

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.

К количественным показателям относятся:

• световой поток -часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряемую в люменах [лм]; 1 лм = количеству световой энергии в 1 Дж, проходящему через единицу площади 1 м²;

• освещенность (Е) - световой поток, приходящийся на единицу площади освещаемой поверхности. Единица измерения - люкс(лк). 1 лк - освещенность поверхности в 1м², на которую падает световой поток в 1 лм;

• сила света, пространственная плотность излучаемого потока, определяется отношением светового патока к величине телесного угла, в котором он определен. Единица измерения -кандела(кд);

• яркость (В) - это уровень светового ощущения, величина, которую непосредственно воспринимает наш глаз. Измеряется в кд/м² или в нитах(нт). 1 нит = силе света в 1 канделу с площади в м² в направлении, перпендикулярном площадке. Так, яркость горящей свечи и голубого неба=~ 1 кд/м². Яркость солнца в полдень 150000 кд/м². При яркости больше 0,75 кд/м² происходит сужение зрачка.

Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели, как

Фон - это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.

Контраст объекта с фоном -степень различения объекта и фона -определяется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины или др. элементов) и фона

Показатель ослепленности -критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой.

Видимость -способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции.