Тема 1. Гигиеническая оценка микроклимата помещений

Цель занятия:

1. Изучить влияние на организм человека факторов микроклимата (атмосферное давление, температура, относительная влажность, скорость движения воздуха) и освоить методы их определения.

2. Проанализировать полученные результаты и дать гигиеническое заключение о микроклимате учебного помещения.

Место проведения занятия: учебно-профильная лаборатория гигиены атмосферного воздуха.

Современный человек в силу объективных и субъективных причин большую часть времени (до 70%) суток проводит в закрытых помещениях (производственные помещения, жилище, лечебно-профилактические учреждения и т.д.). Внутренняя среда помещений оказывает непосредственное влияние на состояние здоровья людей.

Микроклимат – состояние окружающей среды в ограниченном пространстве (помещение), определяемое комплексом физических факторов (температура, влажность, атмосферное давление, скорость движения воздуха, лучистое тепло) и оказывающее влияние на тепловой обмен человека.

Влияние микроклимата на организм определяется характером отдачи тепла в окружающую среду. Отдача тепла человеком в комфортных условиях происходит за счет теплоизлучения (до 45%), теплопроведения – конвекции, кондукции (30%), испарения пота с поверхности кожи (25%). Наиболее часто неблагоприятное влияние микроклимата обусловлено повышением или понижением температуры, влажности или скорости движения воздуха.

Высокая температура воздуха в сочетании с повышенной влажностью и малой скоростью воздуха резко затрудняет отдачу тепла путем конвекции и испарения, в результате чего возможно перегревание организма. При низкой температуре, высокой влажности и скорости воздуха наблюдается противоположная картина – переохлаждение. При высокой или низкой температуре окружающих предметов, стен снижается или увеличивается отдача тепла путем излучения. Возрастание влажности, т.е. насыщенности воздуха помещения водяными парами, приводит к снижению отдачи тепла испарением.

Характеристика отдельных категорий работ

Категории работ разграничиваются на основе интенсивности энерготрат организма в ккал/ч (Вт).

¨ категория Iа – работы с интенсивностью энерготрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.)

¨ категория Iб – работы с интенсивностью энерготрат 121–150 ккал/ч (140-174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.)

¨ категория IIа – работы с интенсивностью энерготрат 151–200 ккал/ч (175-232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.).

¨ категория IIб – работы с интенсивностью энерготрат 201–250 ккал/ч (233-290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

¨ категория III – работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал/ч (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

Врач должен уметь оценивать микроклимат помещения, прогнозировать возможные изменения теплового состояния и самочувствия лиц, подвергающихся воздействию неблагоприятного микроклимата, оценивать риск возникновения простудных заболеваний и обострения хронических воспалительных процессов.

Документы, регламентирующие параметры микроклимата помещений

При оценке параметров микроклимата используются следующие документы:

¨ СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».

¨ СанПиН 2.1.2.1002-00 «Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям».

Санитарные правила устанавливают гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест производственных и других помещений с учетом интенсивности энерготрат работающих, времени выполнения работы и периодов года. Факторы микроклимата должны обеспечить сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

Оптимальные микроклиматические условия обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

Перепады температуры воздуха по вертикали и горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение смены не должны превышать 2^оС и выходить за пределы величин, указанных в таблицах 1, 2.

Таблица 1

Параметры микроклимата в помещениях лечебно-профилактических учреждений

Помещения	Темпера-тура воздуха, оС	Относит. влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с	Кратность воздухообмена
Палаты для взрослых больных		30–50	0,15	По расчету, но не менее 80 м3 на койку
Операционные		55–60	0,15	По расчету, но не менее 10 обменов
Послеоперационные палаты, наркозные, реанимационные залы, родовые, операционные		55–60	0,15	По расчету, но не менее 80 м3 на койку
Палаты для новорожденных (в т.ч. недоношенных)		30–50	0,15	По расчету, но не менее 80 м3 на койку
Процедурные, манипуляционные, приемно-смотровые боксы, кабинеты врачей-педиатров, стоматологов		30–50	0,15	По расчету, но не менее 2,5 обменов

Таблица 2

Параметры микроклимата в жилых помещениях

Показатель	Время года
Теплый период	Холодный период
Оптимальная температура, 0С	22–25	20–22
Допустимая температура, 0С	20–28	18–24
Относительная влажность, %	30–60	30–40
Скорость движения воздуха, м/с	Не более 0,25	0,10–0,15

Классификация типов микроклимата

Оптимальный – микроклимат, при котором человек соответствующего возраста и состояния здоровья находится в ощущении теплового комфорта.

Допустимый – микроклимат, который может вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния человека.

Нагревающий – микроклимат, параметры которого превышают допустимые величины и могут быть причиной физиологических сдвигов, а иногда – причиной развития патологических состояний и заболеваний (перегревание, тепловой удар, и др.).

Охлаждающий – микроклимат, параметры которого ниже допустимых величин и могут вызвать переохлаждение, а также связанные с этим патологические состояния и заболевания.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Определение атмосферного давления

Барометрическое давление на поверхности Земли неравномерно и непостоянно. С поднятием на высоту наблюдается уменьшение давления, при опускании на глубину – повышение. Изменение давления в одном и том же месте зависит от различных атмосферных явлений и служит известным предвестником перемены погоды.

В обычных условиях колебания атмосферного давления (10–30 мм рт.ст.) здоровые люди переносят легко и незаметно. Однако некоторые пациенты (люди с незначительными и значительными нарушениями здоровья) оказываются весьма чувствительными даже к небольшим изменениям атмосферного давления – страдающие ревматическими заболеваниями, нервными болезнями, некоторыми инфекционными: обострение течения туберкулеза легких совпадало с резкими колебаниями барометрического давления.

В особых условиях жизни и трудовой деятельности отклонения от нормального атмосферного давления могут служить непосредственной причиной нарушения здоровья людей. Рассмотрим некоторые из них.

В горных районах, расположенных на высоте 2500–3000 м над уровнем моря и выше, наблюдается значительное уменьшение барометрического давления, сопровождающееся соответствующим уменьшением парциального давления кислорода. Это обстоятельство служит основной причиной возникновения горной (высотной) болезни, выражающейся в появлении одышки, сердцебиения, головокружения, тошноты, носового кровотечения, бледности кожных покровов и др. В основе клинических признаков горной болезни лежит гипоксия.

Повышенное атмосферное давление встречается в кессонах (фр. caisson букв. ящик) – специальных устройствах при водолазных работах. При несоблюдении необходимых профилактических мероприятий повышенное давление способно вызвать резкие физиологические сдвиги в организме, которые могут принять патологический характер с развитием кессонной болезни: при быстром переходе из атмосферы с повышенным давлением в атмосферу с обыкновенным давлением избыточное количество азота, растворенное в крови и тканевых жидкостях (главным образом в жировой ткани и в белом веществе мозга) не успевает выделиться через легкие и остается в них в виде пузырьков газа. Последние разносятся кровью по всему организму и могут обусловить газовые эмболии в различных частях тела. Клинические проявления кессонной болезни заключаются в мышечно-суставных и загрудинных болях, кожном зуде, кашле, вегетативно-сосудистых и мозговых нарушениях. Попадание газового эмбола в коронарные сосуды сердца может послужить причиной смерти.

Таким образом, измерения барометрического давления имеют большое практическое значение для предупреждения серьезных последствий этих изменений для здоровья людей.

Атмосферное давление измеряют с помощью ртутного барометра или барометра-анероида. Для непрерывной регистрации колебаний атмосферного давления пользуются барографом (рис.1). Атмосферное давление в среднем колеблется в пределах 760±20 мм рт.ст.

Рис 1. Барограф

Определение температуры воздуха

Температура воздуха оказывает прямое влияние на теплообмен человека. Колебания ее существенным образом отражаются на изменении условий теплоотдачи: высокая температура ограничивает возможность отдачи тепла телом, низкая повышает ее.

Совершенство терморегуляционных механизмов, деятельность которых осуществляется под постоянным и строгим контролем со стороны центральной нервной системы, позволяет человеку приспосабливаться к различным температурным условиям окружающей среды и кратковременно переносить значительные отклонения температуры воздуха от обычных оптимальных величин. Однако пределы терморегуляции отнюдь небезграничны и переход их вызывает нарушение теплового равновесия организма, что может причинить существенный вред здоровью.

Продолжительное пребывание в сильно нагретой атмосфере вызывает повышение температуры тела, ускорение пульса, ослабление компенсаторной способности сердечно-сосудистого аппарата, понижение деятельности желудочно-кишечного тракта вследствие нарушения условий теплоотдачи. В таких условиях внешней среды отмечается быстрая утомляемость и понижение умственной и физической работоспособности: снижается внимание, точность и координация движений, что может послужить причиной травматических повреждений при выполнении работы на производстве и др.

Низкая температура воздуха, увеличивая теплоотдачу, создает опасность переохлаждения организма. В результате создаются предпосылки к простудным заболеваниям, в основе которых лежит нейрорефлекторный механизм, вызывающий те или иные дистрофические изменения в тканях на почве нарушения баланса регуляции обменных процессов.

Умеренные колебания температуры можно рассматривать как фактор, обеспечивающий физиологически необходимую тренировку организма как единого целого и его терморегуляторных механизмов.

Наиболее благоприятной температурой воздуха в жилых помещениях для человека, находящегося в покое, является 20–22^оС в холодное время года и 22–25^оС в теплое время года при нормальной влажности и скорости движения воздуха.

Методика оценки температурного режима

Температуру воздуха измеряют с помощью ртутных и спиртовых термометров.

Для определения температурного режима помещения измеряют температуру воздуха по вертикали и горизонтали в трех точках: у наружной стены (в 10 см от нее), в центре и у внутренней стены (в 10 см от нее). Измерения проводят на уровне 0,1–1,5 м от пола. Отсчет показаний производят спустя 10 минут после того, как термометр установлен. Рассчитывается средняя арифметическая величина из шести полученных значений температур, которые заносят в протокол и анализируют перепады температуры по вертикали и горизонтали.

Среднюю температуру помещения по горизонтали вычисляют по трем значениям измерений в различных точках, проведенным на высоте 1,5 м.

Изменение температуры по горизонтали от наружной стены к внутренней не должно превышать 2^оС, а по вертикали – 2,5^оС на каждый метр высоты. Колебания температуры в течение суток не должны превышать 3^оС.

Определение влажности воздуха

Каждой температуре воздуха соответствует определенная степень насыщения его водяными парами: чем температура выше, тем больше степень насыщения, так как теплый воздух вмещает большее количество водяных паров, чем холодный воздух.

Для характеристики влажности применяют следующие понятия.

Абсолютная влажность – количество водяных паров в г в 1 м³ воздуха.

Максимальная влажность – количество водяных паров в г, необходимое для полного насыщения 1 м³ воздуха при той же температуре.

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

Дефицит насыщения – разность между максимальной и абсолютной влажностью.

Точка росы – температура, при которой находящиеся в воздухе водяные пары насыщают пространство.

Наибольшее гигиеническое значение имеют относительная влажность и дефицит насыщения, которые дают ясное представление о степени насыщения воздуха водяными парами и скорости испарения влаги с поверхности тела при той или иной температуре.

Абсолютная влажность дает представление об абсолютном содержании водяных паров в воздухе, но не показывает степени его насыщения, поэтому и является менее показательной величиной, чем относительная влажность.

Влажность воздуха определяется приборами, которые называются психрометрами. Они бывают двух видов: психрометр Августа и психрометр Ассмана.

Для определения влажности воздуха психрометром Августа прибор следует установить на уровне 1,5 м от пола и провести наблюдения в течение 10–15 минут.

При использовании психрометра Августа абсолютная влажность вычисляется по формуле Реньо:

К = f – a (t – t ₁) В, где

К – абсолютная влажность в мм. рт. ст.;

f – максимальная влажность при температуре влажного термометра (ее значение берут из таблицы 4);

а – психрометрический коэффициент (для комнатного воздуха 0,0011);

t – температура сухого термометра;

t₁ – температура влажного термометра;

В – атмосферное давление.

Вычисление относительной влажности производится по формуле:

, где

R – относительная влажность в %;

К – абсолютная влажность;

F –максимальная влажность при температуре сухого термометра(берут из таблицы 4).

Пример: при исследовании обнаружилось, что температура сухого термометра составляет 18^оС, а влажного 13^оС; барометрическое давление – 762 мм рт.ст. По таблице 4 «Максимальная упругость водяных паров при разных температурах (мм рт.ст)» находим величину f – максимальное напряжение водяных паров при 13^оС, которое равняется 11,23 мм рт.ст., и подставляем найденные величины в формулу:

К = 11,23–0,0011 (18–13) 762 = 7,04 мм рт.ст.

Перевод абсолютной влажности в относительную произведем по формуле:

R = (K / F) 100,

В нашем примере F при 18^оС по табл.4 равна 15,48 мм рт.ст., откуда:

R = (7,04 / 15,48) 100 = 45%

Для более точных замеров применяют аспирационный психрометр Ассмана (рис.2). Психрометр Ассмана имеет два ртутных термометра, заключенных в металлический футляр, предохраняющий прибор от воздействия теплового излучения. Один из термометров (нижняя его часть) покрыт материей и требует перед работой прибора увлажнения. Механическое аспирационное устройство – вентилятор, расположенный в верхней части психрометра, обеспечивает постоянную скорость движения воздуха около термометров, что позволяет проводить измерения при постоянных условиях.

Перед определением влажности воздуха материю на резервуаре одного из термометров («влажный») смачивают водой, затем часовой механизм вентилятора заводят на 3–4 мин. Снятие показаний термометров проводят в тот момент, когда температура влажного термометра станет минимальной.

Рис 2. Психрометр Ассмана

Расчет абсолютной влажности производится с помощью формулы Шпрунга:

(обозначения и формулу для определения относительной влажности см. выше).

Пример: Допустим, что после работы прибора в течение 3–4 минут температура сухого термометра равнялась 18^оС, а влажного 13^оС. Барометрическое давление на момент исследования составляло 762 мм рт.ст. По таблице 4 «Максимальная упругость водяных паров при разных температурах (мм рт.ст)» находим величину F – максимальная упругость водяных паров при 13^оС, которая равняется 11,23 мм рт.ст., и, подставляя найденную величину в формулу, получаем:

К = 11,23 – 0,5(18–13)(762/755) = 8,71 мм рт.ст.

Переведем найденную абсолютную влажность в относительную по формуле:

R = (К / F) 100,

В нашем примере:

R = (8,71 / 15,48) 100 = 56,3%

Кроме расчетного определения относительной влажности по формулам, ее можно находить сразу по психрометрическим таблицам 5 и 6, используя данные, полученные с помощью психрометра Августа и Ассмана.

Относительная влажность воздуха в жилых и производственных помещениях допускается в пределах от 30 до 60%.

Определение скорости движения воздуха

Скорость движения воздуха оказывает определенное влияние на тепловой баланс организма человека. Кроме того, большая подвижность воздуха в больничных помещениях способствует поднятию в воздух осевшей пыли, ее перемещению и вместе с микроорганизмами создает условия для возможного заражения людей.

Для определения больших скоростей воздуха в открытой атмосфере используют анемометры (рис.3). Ими измеряют скорость движения воздуха в пределах от 1 до 50 м/с.

Рис 3. Анемометр

Определение малых скоростей движения воздуха от 0,1 до 1,5 м/с осуществляется с помощью кататермометра (от греч. kata – движение сверху вниз) – особого спиртового термометра (рис.4). Этот прибор позволяет определить величину потери тепла физическим телом в зависимости от температуры и скорости движения окружающего воздуха.

При этом сначала определяют охлаждающую способность воздуха. Для этого погружают прибор в горячую воду, пока спирт не поднимется до половины верхнего расширения капилляра. Затем его вытирают насухо и определяют время в секундах снижения уровня спирта с 38^оС до 35^оС.

Рис 4. Кататермометр

Вычисление величины охлаждающей способности воздуха в милликалориях с 1 см² за секунду (Н) проводится по формуле:

, где

F – факторприбора – постоянная величина, показывающая количество тепла, теряемое с 1 см² поверхности кататермометра за время опускания столбика спирта с 38^оС до 35^оС (обозначен на тыльной стороне прибора);

а – число секунд, в течение которых столбик спирта опускается с 38^оС до 35^оС.

Скоростьдвижения воздуха в м/сек. (V) определяется по формуле:

, где

H – охлаждающая способностьвоздуха.

Q – разность между средней температурой тела 36,5^оС и температурой окружающего воздуха;

0,2 и 0,4 – эмпирические коэффициенты.

Скорость движения воздуха можно определить также по таблице 7.

Нормальной скоростью движения воздуха в жилых и учебных помещениях считают скорость 0,2–0,4 м/с. Скорость движения воздуха в палатах лечебно-профилактических учреждений должна составлять от 0,1 до 0,2 м/с.

Таблица 3

Сводные данные проведенных исследований

Показатели	Полученные результаты	Оптимальные условия
Период года
Атмосферное давление, мм рт.ст.
Температура воздуха, оС
Относительная влажность, %
а) по психрометру Августа
по формуле
по таблице
б) по психрометру Ассмана
по формуле
по таблице
Скорость движения воздуха, м/с
кататермометр

Гигиеническое заключение. На основании полученных результатов оценивают соответствие факторов микроклимата оптимальным условиям. В случае отклонения от нормативов вносят рекомендации по их улучшению.

Контрольные вопросы:

1. Микроклимат. Понятие, факторы, его определяющие.

2. Метеозависимые заболевания.

3. Влияние пониженного и повышенного атмосферного давления на организм человека.

4. Влияние низкой и высокой температуры воздуха на организм человека.

5. Влажность воздуха. Гигиеническое значение.

6. Оптимальные значения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в лечебно-профилактических учреждениях. Документы, их регламентирующие.

7. Приборы для оценки микроклимата помещений.

8. Преимущества аспирационного психрометра Ассмана перед психрометром Августа.

9. Приборы для непрерывной, длительной регистрации температуры, влажности и атмосферного давления воздуха.

Таблица 4

Максимальная упругость водяных паров при разных температурах (мм рт.ст.)

Целые градусы	Десятые доли градусов
100	9,21	9,27	9,33	9,4	9,46	9,52	9,58	9,65	9,71	9,78
110	9,84	9,91	9,98	10,04	10,11	10,18	10,24	10,31	10,38	10,45
120	10,52	10,59	10,66	10,73	10,8	10,87	10,94	11,01	11,08	11,16
130	11,23	11,3	11,38	11,45	11,53	11,6	11,68	11,76	11,83	11,91
140	11,99	12,06	12,14	12,22	12,3	12,38	12,46	12,54	12,62	12,71
150	12,79	12,87	12,95	13,04	13,12	13,2	13,29	13,38	13,46	13,55
160	13,63	13,72	13,81	13,9	13,99	14,08	14,17	14,26	14,35	14,14
170	14,53	14,62	14,72	14,81	14,9	15,0	15,09	15,19	15,28	15,38
180	15,48	15,58	15,67	15,77	15,87	15,97	16,07	16,17	16,27	16,37
190	16,48	16,58	16,67	16,79	16,89	17,0	17,1	17,21	17,32	17,43
200	17,54	17,64	17,75	17,86	17,97	18,08	18,2	18,31	18,42	18,54
210	18,65	18,76	18,88	19,0	19,11	19,23	19,35	19,47	19,59	19,71
220	19,83	19,95	20,07	20,19	20,32	20,44	20,56	20,69	20,82	20,94
230	21,07	21,2	21,32	21,45	21,58	21,71	21,84	21,98	22,1	22,24
240	22,38	22,51	22,65	22,78	22,92	23,06	23,2	23,34	23,48	23,62

Таблица 5

Определение относительной влажности по показаниям психрометра Августа при скорости движения воздуха в помещении 0,2 м/сек

Показания сухого термометра, оС	Показания влажного термометра
	8,6	9,1	9,7	10,2	10,7	11,2	11,6	12,1	12,6	13,0	13,5	13,9	14,4	14,9	15,3	15,8	16,2	16,6	17,0
	9,3	9,9	10,4	10,9	11,4	11,9	12,4	12,9	13,4	13,9	14,4	14,8	15,3	15,7	16,2	16,6	17,1	17,5	18,0
	10,0	10,6	11,1	11,7	12,2	12,7	13,2	13,8	14,8	14,8	15,3	15,7	16,2	16,7	17,2	17,6	18,1	18,5	19,0
	10,6	11,2	11,8	12,4	12,9	13,4	14,0	14,5	15,1	15,6	16,1	16,6	17,1	17,6	18,1	18,5	19,0	19,5	20,0
	11,2	11,9	12,6	13,1	13,6	14,2	14,8	15,3	15,9	16,5	17,1	17,5	18,0	18,6	19,1	19,5	20,0	20,5	21,0
	11,8	12,5	13,2	13,8	14,4	15,2	15,6	16,1	16,7	17,3	17,9	18,4	18,9	19,5	20,0	20,5	21,0	21,5	22,0
	12,5	13,1	13,8	14,4	15,1	15,7	16,4	17,0	17,6	18,2	18,8	19,3	19,8	20,4	20,9	21,5	22,0	22,5	23,0
	13,1	13,8	14,5	15,2	15,9	16,5	17,1	17,8	18,4	19,0	19,6	20,1	20,7	21,3	21,9	22,4	23,0	23,5	24,0
	13,7	14,5	15,2	15,9	16,6	17,2	17,9	18,5	19,2	19,8	20,5	21,2	21,7	22,2	22,8	23,3	23,9	24,4	25,0
Относи-тельная влажность, %

Таблица 6

Определение относительной влажности по показаниям психрометра Ассмана

Показания сухого термометра, оС	Показания влажного термометра, оС
	11,5		12,5		13,5		14,5		15,5		16,5		17,5		18,5		19,5		20,5		21,5		22,5
15,0
15,5
16,0
16,5
17,0
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
22,0
22,5
23,0

Таблица 7

Скорости движения воздуха менее 1 м/с (с учетом поправок на температуру), H=F/a