Физические свойства воздуха (температура, влажность): методы исследования, гигиеническая оценка

Воздушная среда — газообразная оболочка, окружающая земной шар, необходимое условие поддержания жизни на Земле.

С гигиенической точки зрения воздушная среда неоднородна. Различают атмосферный воздух, воздух промышленных помещений, воздух жилых и общественных зданий. Это объясняется разнообразием физических свойств и вредными примесями, связанными с условиями формирования и загрязнения воздушной среды конкретной категории. Так, физические свойства атмосферного воздуха нестабильны и связаны с климатическими особенностями географического региона.

К метеорологическим условиям относятся температура, влажность, атмосферное давление, осадки, облачность, солнечная радиация, направление и сила ветра, электрическое состояние атмосферы.

Температура воздуха является постоянно действующим фактором окружающей среды. Человек подвергается действию колебаний температуры воздуха в различных климатических районах, при изменении погодных условий, при нарушении температурного режима в жилых и общественных зданиях.

Влияние неблагоприятной температуры воздуха на организм наиболее выражено в производственных условиях, где возможны очень высокие или очень низкие температуры

воздуха. Кроме того, воздействию неблагоприятной температуры воздуха подвергаются люди, работающие на открытом воздухе (строительные рабочие, рабочие открытых разработок полезых ископаемых, лесной промышленности, сельского хозяйства, войска в полевых условиях и т. д.).

При действии на организм высокой температуры воздуха (выше 35 °С) нарушается в первую очередь отдача тепла конвекционным путем. Нагретые поверхности уменьшают или прекращают радиационную отдачу тепла, организм освобождается от излишнего тепла пре-имущественно потоиспарением. На величину потери тепла потоиспарением существенно влияют влажность и по-движность воздуха. Так, при температуре воздуха выше 35 °С и умеренной влажности поте-ря влаги потоиспарением может достигать 5—8 л/сут. В исключительных случаях эта потеря может достигать 10 л/сут. Вместе с потом из организма выделяются азотистые вещества, во-дорастворимые витамины, минеральные соли. Потеря солей плазмой крови ведет к повыше-нию вязкости крови, что затрудняет работу сердечно-сосудистой системы. При длительном воздействии высокой температуры воздуха нарушается деятельность желудочно-кишечного тракта. Выделение из организма хлор-иона, прием большого количества воды ведут к угне-тению желудочной секреции и снижению бактерицидной активности желудочного сока, что создает благоприятные условия для развития воспалительных процессов в желудочно-кишечном тракте. Влияние высокой температуры воздуха отрицательно сказывается и на функциональном состоянии центральной нервной системы, что проявляется ослаблением внимания, нарушением точности и координации движений, замедлением реакций. Это спо-собствует снижению качества работы и увеличению производственного травматизма. У рабочих, постоянно подвергающихся действию высокой температуры воздуха, снижается иммунобиологическая реактивность с повышением общей заболеваемости. Резкое перегревание организма может привести к тепловому удару. Такие явления чаще всего воз-никают при тяжелом физическом труде в жарком влажном климате.

Кроме высокой температуры воздуха, человек часто подвергается воздействию низ-ких температур. При очень низких температурах воздуха значительно возрастают теплопоте-ри путем радиации и конвекции, снижаются теплопотери испарением. В этом случае общие теплопотери превышают теплопродукцию, что приводит к понижению температуры кожи и охлаждению организма. При этом происходит изменение функционального состояния цен-тральной нервной системы, что проявляется в своеобразном наркотическом действии холода, ведущем к ослаблению мышечной деятельности, резкому снижению реакции на болевые раздражения, адинамии и сонливости. Местное охлаждение, особенно охлаждение ног, способствует развитию простудных заболеваний, что связано с рефлекторным снижением температуры слизистой оболочки но-соглотки.Известны случаи обморожения нижних конечностей у солдат при температуре воздуха, близкой к нулю, когда длительное вынужденное положение в окопах приводило к нарушению кровообращения в конечностях. Ноги быстро охлаждались в результате интенсивной теплоотдачи излучением в сторону хо-лодных и сырых стен окопа. Переохлаждение конечностей усугублялось увлажнением одеж-ды, которая становилась более теплопроводной, что приводило к большой потере тепла (окопная, или траншейная, стопа). Наибольшее число отморожений и даже смертей от пере-охлаждения наблюдается при сочетании низкой температуры, высокой влажности и большой подвижности воздуха. Температуру воздуха измеряют с помощью термометров измеряющих и фиксирую-щих. К ним относят спиртовой (минимальный), ртутный (максимальный) (рис.4) и электри-ческий термометры. Для непрерывной регистрации температуры воздуха применяют самопишущие приборы – термографы.Влажность воздуха имеет большое значение, поскольку влияет на теплообмен орга-низма с окружающей средой. Абсолютная влажность воздуха дает представление об абсолютном содержании во-дяных паров в граммах в 1 м3 воздуха, но не показывает степень насыщения воздуха парами.

Например, при одной и той же абсолютной влажности насыщение воздуха водяными парами будет различным при разной температуре воздуха. Чем ниже температура воздуха, тем меньше водяных паров необходимо для его максимального насыщения, и, наоборот, для максимального насыщения воздуха при высокой температуре абсолютная влажность должна

иметь большое значение. В гигиенической практике учитывают относительную влажность воздуха и дефицит

его насыщения, т. е. разность максимальной и абсолютной влажности воздуха. Эти величины влияют на процессы теплоотдачи человека путем потоиспарения. Чем больше дефицит насыщения, тем суше воздух, тем больше водяных паров он может воспринимать, следова-тельно, тем интенсивнее может быть отдача тепла потоиспарением. Высокая температура

переносится легче, если воздух сухой. При температуре воздуха, близкой к температуре ко-жи, теплоотдача излучением и конвекцией резко снижена, но возможна теплоотдача через потоиспарение. При сочетании высокой температуры воздуха и высокой относительной влажности (более 90%) испарение пота практически исключено, пот выделяется, но не испа-

ряется, поверхность кожи не охлаждается, наступает перегревание организма. При высоких температурах воздуха низкая и умеренная относительная влажность способствует усилен-ному потоиспарению, что исключает перегревание. При низких температурах сухой воздух уменьшает теплопотери вследствие плохой теплопроводности. Неблагоприятное влияние сухого воздуха проявляется только при крайних степенях его сухости. Наряду с высокой температурой чрезмерно сухой воздух при низкой относи-тельной влажности (менее 20%) иссушает слизистую оболочку носа, глотки и рта. На сли-

зистых оболочках образуются трещины, которые легко инфицируются, что способствует развитию воспалительных явлений. Действие на организм сухого воздуха усугубляется при его большой подвижности.

Таким образом, различают несколько видов влажности:

1. Абсолютная влажность – количество водяных паров, содержащихся в единице объема воздуха при данной температуре. Измеряется в мм рт. ст. или г/м3;

2. Максимальная влажность – количество водяных паров, которые насыщают едини-цу объема воздуха при данной температуре. Измеряется в мм рт. ст. или г/м3;

3. Относительная влажность – отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.

Относительная влажность имеет наибольшее гигиеническое значение, т.к. показывает

степень насыщения воздуха водяными парами.

Практическое значение имеют и такие показатели как дефицит насыщения (физиче-

ский и физиологический) и точка росы:

1. Физический дефицит насыщения – разность между максимальной и абсолютной влажностью при данной температуре воздуха;

2. Физиологический дефицит – разность между максимальной влажностью при тем-пературе тела и абсолютной влажностью при данной температуре воздуха;

3. Температура точки росы – температура, при которой величина абсолютной влажности становится максимальной.

Измеряется влажность с помощью психрометров (Августа и Ассмана) и гиг-рометров.Фиксировать изменения влажности в динамике можно с помощью гигрографа.Комбинированный прибор ТКА-ПКМ/20 (рис.9) предназначен для измерения относи-тельной влажности воздуха (RH, %) и температуры воздуха (Т, 0С).

Определение влажности воздуха с помощью психрометров.

1. С помощью станционного психрометра Августа.

Психрометр Августа состоит из двух одинаковых спиртовых термометров со шкалой,

разделенной с точностью до 0,2°С, укрепленных рядом на штативе или в открытом футляре.

Резервуар одного из термометров обернут тонкой материей (марля, батист), конец которой

опущен в стаканчик с дистиллированной водой или смачивается из трубки-сосуда. С по-

верхности влажного (смачиваемого) термометра испаряется вода и тем интенсивнее, чем

суше воздух.

В резервуар влажного термометра психрометра заливают воду, обильно смочив ба-

тист термометра, после чего психрометр подвешивают на штативе в точке измерения. Через

7-10 мин снимают показания сухого и влажного термометра.

Абсолютную влажность можно вычислить по формуле:

К= f – а. (t1 – t2). В,

где f – максимальная влажность при t влажного термометра;

а – психрометрический коэффициент (постоянная величина для

помещений равна 0,0011);

t1 – температура сухого термометра;

t2 – температура влажного термометра;

В – барометрическое давление в мм рт.ст.

Для вычисления относительной влажности применяется формула:

K

R = –––––. 100%,

F

где R – относительная влажность;

К – абсолютная влажность;

F – максимальная влажность при t сухого термометра.

Относительную влажность можно рассчитывать также по психрометрическим табли-цам. Ее значение находят в точке пересечения строки, соответствующей показаниям сухого термометра, с колонкой, соответствующей показанию влажного термометра.

2. С помощью аспирационного психрометра Ассмана. В аспирационном психрометре оба термометра заключены в металлические трубки, через которые просасывается исследуемый воздух с помощью электрического вентилятора, находящегося в верхней части прибора. Такое устройство защищает термометры от лучистой энергии, гарантирует постоянную скорость движения воздуха вокруг них и дает представле-ние о влажности значительной массы воздуха, а не только той части его, которая находится в непосредственной близости от прибора. С помощью пипетки водой смачивают батист влажного термометра аспирационного психрометра Ассмана, заводят пружину аспирационного устройства (или подключают к сети электропровод), после чего психрометр подвешивают на штативе в точке измерения. Через 8-10 минут снимают показания сухого и влажного термометров.

Абсолютную влажность вычисляют по формуле:

K = f – 0,5. (t1 - t2).

Относительную влажность вычисляют по выше указанной формуле аналогично как для станционного психрометра. Оптимальная относительная влажность в холодный период - 30-45%, в теплый - 30-60%, допустимая в отопительный период - 65%. Относительную влажность рассчитывают и по психрометрическим таблицам, предна-значенным для аспирационных психрометров, аналогично определению с помощью станци-онного психрометра.