Нормы чистоты воздуха. Естественная и искусственная вентиляция, виды, гигиеническая характеристика

Нормативная основа предупреждения внутрибольничных инфекций

А. Е. Федотов,
д-р техн. наук, президент АСИНКОМ

Пребывание человека в больнице опасно для здоровья.

Причина - внутрибольничные инфекции, в том числе вызываемые микроорганизмами, приспособившими ся к традиционным мерам гигиены и устойчивые к антибиотикам*.

Красноречивые данные об этом приведены в статье Fabrice Dorchies в настоящем номере журнала (стр. 28) . Что делается у нас, не знает никто. Картина в наших больницах наверняка много хуже. Судя по уровню действующих отраслевых нормативных документов, наше здравоохранение еще не подошло к пониманию проблемы.

А проблема ясна. Она ставилась в журнале «Технология чистоты» №1/9 еще 10 лет назад. В 1998 г. АСИНКОМ были разработаны «Нормы на чистоту воздуха в больницах», основанные на зарубежном опыте. В том же году они были направлены в ЦНИИ эпидемиологии. В 2002 г. этот документ был представлен в Госсанэпиднадзор. Реакции не последовало в обоих случаях.

Зато в 2003 г. был утвержден СанПиН 2.1.3.137503 «Гигиенические требования к размещению, устройству, оборудованию и эксплуатации больниц, родильных домов и других лечебных стационаров» - отсталый документ, требования которого порой противоречат законам физики (см. ниже).

Основное возражение против введения западных стандартов - «нет денег». Это не правда. Деньги есть. Но идут они не туда, куда надо. Десятилетний опыт аттестации по мещений больниц силами Центра сертификации чистых помещений и Лаборатории испытаний чистых помещений показал, что фактическая стоимость операционных и палат интенсивной терапии превышает порой в несколько раз затраты на объекты, выполненные по Европейским нормам и оснащенные западным оборудованием. При этом объекты не соответствуют современному уровню.

Одна из причин - отсутствие должной нормативной базы.

Существующие стандарты и нормы

Техника чистых помещений в больницах запада применяется давно. Еще в 1961 г. в Великобритании профессор сэр Джон Чарнлей (John Charnley) оборудовал первую операционную «greenhouse» со скоростью нисходящего с потолка потока воздуха 0,3 м/с. Это явилось радикальным средством снижения риска инфицирования больных при трансплантации тазобедренных суставов. До этого у 9 % больных происходило инфицирование во время операции, и требовалась повторная трансплантация. Это была истинная трагедия для больных.

В 70-80-е годы технология чистоты на основе систем вентиляции и кондиционирования воздуха и применения высокоэффективных фильтров стала неотъемлемым элементом в больницах Европы и Америки. Тогда же в Германии, Франции и Швейцарии появились первые стандарты на чистоту воздуха в больницах.

В настоящее время выходит второе поколение стандартов, основанных на современном уровне знаний.

Швейцария

В 1987 г. Швейцарским институтом здравоохранения и лечебных учреждений (SKI - Schweizerisches Institut fur Gesundheits- und Krankenhauswesen) было принято «Руководство по строительству, эксплуатации и обслуживанию систем подготовки воздуха в больницах» - SKI, Band 35, «Richtlinien fur Bau, Betrieb und Uberwachung von raumlufttechnischen Anlagen in Spitalern».

Руководство различает три группы помещений:

В 2003 г. Швейцарским обществом инженеров по отоплению и кондиционированию было принято руководство SWKI 9963 «Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в больницах (проектирование, строительство и эксплуатация)».

Его существенным отличием является отказ от нормирования чистоты воздуха по микробным загрязнениям (КОЕ) для оценки работы системы вентиляции и кондиционирования.

Критерием оценки является концентрация частиц в воздухе (не микроорганизмов). Руководство устанавливает четкие требования к подготовке воздуха для операционных и дает оригинальную методику оценки эффективности мер по обеспечению чистоты с помощью генератора аэрозолей.

Подробный анализ руководства дан в статье А. Бруннера в настоящем номере журнала.

Германия

В 1989 г. в Германии был принят стандарт DIN 1946, часть 4 «Техника чистых помещений. Системы обеспечения чистоты воздуха в больницах» - DIN 1946, Teil 4. Raumlufttechik. Raumlufttechishe Anlagen in Krankenhausern, Dezember, 1989 (пересмотрен в 1999 г.).

В настоящее время подготовлен проект стандарта DIN, содержащий показатели чистоты как по микроорганизмам (метод седиментации), так и по частицам.

Стандарт детально регламентирует требования к гигиене и методам обеспечения чистоты.

Установлены классы помещений Iа (высокоасептические операционные), Ib (другие операционные) и II. Для классов Iа и Ib даны требования к максимально допустимому загрязнению воздуха микроорганизмами (метод седиментации):

Установлены требования к фильтрам для различных ступеней очистки воздуха: F5 (F7) + F9 + H13.

Обществом немецких инженеров VDI подготовлен проект стандарта VDI 2167, часть: Оборудование зданий больниц - отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Проект идентичен Швейцарскому руководству SWKI 9963 и содержит лишь редакционные правки, вы званные некоторыми различиями между «швейцарским» немецким и «немецким» немецким языками.

Франция

Стандарт на чистоту воздуха AFNOR NFX 906351, 1987 в больницах был принят во Франции в 1987 г. и пересмотрен в 2003 г.

Стандарт установил предельно допустимые концентрации частиц и микроорганизмов в воздухе. Концентрация частиц определяется по двум размерам: ≥0,5 мкм и ≥5,0 мкм.

Важным фактором является проверка чистоты только в оснащенном состоянии чистых помещений. Более подробно требования французского стандарта приведены в статье Fabrice Dorchies «Франция: стандарт на чистоту воздуха в больницах» этого номера журнала.

Перечисленные стандарты детализируют требования к операционным, устанавливают число ступеней фильтрации, типы фильтров, размеры ламинарных зон и т. д.

Проектирование чистых помещений больниц ведется на основе стандартов серии ИСО 14644 (ранее велось на основе Fed. Std. 209D).

Россия

В 2003 г. принят СанПиН 2.1.3.1375603 «Гигиенические требования к размещению, устройству, оборудованию и эксплуатации больниц, родильных домов и других лечебных стационаров».

Ряд требований этого документа вызывает недоумение. Например, приложение 7 устанавливает санитарно-микробиологические показатели для помещений разных классов чистоты (*оснащенное состояние):

В России классы чистоты чистых помещений были установлены ГОСТ Р 50766695, затем ГОСТ Р ИСО 14644616 2001. В 2002 г. последний стандарт стал стандартом СНГ ГОСТ ИСО 146446162002 «Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды, Часть 1. Классификация чистоты воздуха». Логично ожидать, что отраслевые документы должны соответствовать национальному стандарту, не говоря уже о том, что определения «условно чистые», «условно грязные» для классов чистоты, «грязный потолок» для потолков выглядят странно.

СанПиН 2.1.3.1375603 устанавливает для «особо чистых» помещений (операционные, асептические боксы для гематологических, ожоговых пациентов) показатель общего числа микроорганизмов в воздухе (КОЕ/м 3) до начала работы (оснащенное состояние) «не более 200».

А стандарт Франции NFX 906351 - не более 5. Эти больные должны находиться под однонаправленным (ламинарным) потоком воздуха. При наличии 200 КОЕ/м 3 , больной в состоянии иммунодефицита (асептический бокс гематологического отделения) неизбежно погибнет.

По данным ООО «Криоцентр» (А. Н. Громыко) микробная загрязненность воздуха в роддомах Москвы колеблется от 104 до 105 КОЕ/м 3 , причем последняя цифра относится к роддому, куда привозят бомжей.

Воздух московского метро содержит примерно 700 КОЕ/м 3 . Это лучше, чем в «условно чистых» помещениях больниц по СанПиНу.

В п. 6.20 вышеуказанного СанПиНа сказано: «В стерильные помещения воздух подается ламинарными или слабо турбулентными струями (скорость воздуха менее 0,15 м/с)» .

Это противоречит законам физики: при скорости менее 0,2 м/с поток воздуха не может быть ламинарным (однонаправленным), а при менее 0,15 м/с он становится не «слабо», а сильно турбулентным (неоднонаправленным).

Цифры СанПиНа - не безобидные, именно по ним ведется контроль объектов и экспертиза проектов органами санитарно-эпидемиологического надзора. Можно выпускать сколь угодно передовые стандарты, но пока существует СанПиН 2.1.3.1375603 дело с места не сдвинется.

Речь идет не просто об ошибках. Речь идет об общественной опасности таких документов.

В чем причина их появления?

• Незнание европейских норм и основ физики?
• Знание, но:
  • намеренное ухудшение условий в наших больницах?
  • лоббирование чьих-то интересов (например, производителей малоэффективных средств очистки воздуха)?

Как это увязать с защитой здоровья населения и правами потребителей?

Для нас, потребителей услуг здравоохранения, такая картина абсолютно неприемлема.

Тяжелыми и ранее неизлечимыми болезнями являлись лейкемия и другие заболевания крови.

Постель больного находится в зоне однонаправленного потока воздуха (класс 5 ИСО)

Сейчас решение есть, причем решение единственное: трансплантация костного мозга, затем подавление иммунитета организма на период адаптации (1-2 месяца). Чтобы человек, находясь в состоянии иммунодефицита, не погиб, его помещают в условия стерильного воздуха (под ламинарный поток).

В мире эта практика известна десятки лет. Пришла она и в Россию. В 2005 г. в Нижегородской областной детской клинической больнице были оборудованы две палаты интенсивной терапии для трансплантации костного мозга.

Палаты выполнены на уровне современной мировой практики. Это - единственное средство спасения обреченных детей.

А вот в ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии Нижегородской области» устроили безграмотную и амбициозную писчебумажную волокиту, задержав ввод объекта на полгода. Понимают ли эти служащие, что на их совести могут быть неспасенные детские жизни? Ответ нужно дать матерям, глядя им в глаза.

Разработка национального стандарта России

Анализ опыта зарубежных коллег позволил выделить несколько ключевых вопросов, некоторые из которых вызвали бурную дискуссию при обсуждении стандарта.

Группы помещений

Зарубежные стандарты в основном рассматривают операционные. Некоторые стандарты рассматривают изоляторы и другие помещения. Комплексная систематизация помещений всех назначений с ориентацией на классифика цию чистоты по ИСО отсутствует.

В принятом стандарте введены пять групп помещений в зависимости от риска инфицирования больного. Отдельно (группа 5) выделены изоляторы и гнойные операционные.

Классификация помещений выполнена с учетом факторов риска.

Критерий оценки чистоты воздуха

Что взять за основу оценки чистоты воздуха?:

• частицы?
• микроорганизмы?
• то и другое?

Развитие норм в западных странах по этому критерию имеет свою логику.

На первых этапах чистота воздуха в больницах оценивалась только по концентрации микроорганизмов. Затем стал применяться и счет частиц. Еще в 1987 г. стандарт Франции NFX 906351 ввел контроль чистоты воздуха как по частицам, так и по микроорганизмам (см. выше) . Счет частиц с помощью лазерного счетчика частиц позволяет оперативно в режиме реального времени определять концентрацию частиц, в то время как для инкубации микроорганизмов на питательней среде требуется несколько дней.

Следующий вопрос: а что, собственно, проверяется при аттестации чистых помещений и систем вентиляции?

Проверяется качество их работы и правильность проект ных решений. Эти факторы однозначно оцениваются концентрацией частиц, от которой зависит число микроорганизмов.

Конечно, микробная обсемененность зависит от чистоты стен, оборудования, персонала и пр. Но эти факторы относятся к текущей работе, к эксплуатации, а не к оценке инженерных систем.

В связи с этим в Швейцарии (SWKI 9963) и Германии (VDI 2167) сделан логичный шаг вперед: установлен контроль воздуха только по частицам.

Учет микроорганизмов остается функцией эпидемиологической службы больницы и направлен на текущий контроль чистоты.

Эта мысль была заложена и в проект российского стандарта. На данном этапе от нее пришлось отказаться, ввиду категорически отрицательной позиции представителей санэпиднадзора.

Предельно допустимые нормы по частицам и микроорганизмам для различных групп помещений взяты по аналогам с западными стандартами и на основе собственного опыта.

Классификация по частицам соответствует ГОСТ ИСО 1464461.

Состояние чистого помещения

ГОСТ ИСО 1464461 различает три состояния чистых помещений.

В построенном состоянии проверяется выполнение ряда технических требований. Концентрация загрязнений как правило не нормируется.

В оснащенном состоянии помещение полностью укомплектовано оборудованием, но отсутствует персонал и не проводится технологический процесс (для больниц - отсутствует медперсонал и больной).

В эксплуатируемом состоянии в помещении выполняются все процессы, предусмотренные назначением помещения.

Правила производства лекарственных средств - GMP (ГОСТ Р 5224962004) предусматривают контроль загрязнений частицами как в оснащенном состоянии, так и в эксплуатируемом состоянии, а микрорганизмами - только в эксплуатируемом состоянии. В этом есть логика. Выделения загрязнений от оборудования и персонала при производстве лекарственных средств можно нормировать и обеспечивать соответствие нормам техническими и организационными мерами.

В лечебном учреждении есть ненормируемый элемент - больной. Его и медперсонал невозможно одеть в комбинезон для класса 5 ИСО и полностью закрыть всю поверхность тела. Из6за того, что источниками загрязнений в эксплуатируемом состоянии больничного помещения управлять нельзя, устанавливать нормы и проводить аттестацию помещений в эксплуатируемом состоянии бессмысленно, по крайней мере, по частицам.

Это понимали разработчики всех зарубежных стандартов. Нами также включен в ГОСТ контроль помещений только в оснащенном состоянии.

Размеры частиц

Изначально в чистых помещениях контролировалось загрязнение частицами с размерами, равными и большими 0,5 мкм (≥0,5 мкм). Затем, исходя из конкретных областей применения, стали появляться требования к концентрации частиц ≥0,1 мкм и ≥0,3 мкм (микроэлектроника), ≥0,5 мкм (производство лекарственных средств в дополнение к частицам ≥0,5 мкм) и пр.

Анализ показал, что в больницах нет смысла следовать шаблону «0,5 и 5,0 мкм», а достаточно ограничиваться контролем частиц ≥0,5 мкм.

Скорость однонаправленного потока

Рис. 1. Распределение модуля скорости

Выше уже отмечалось, что СанПиН 2.1.3.3175603, установив предельно допустимые значения скорости однонаправленного (ламинарного) потока 0,15 м/с, нарушил законы физики.

С другой стороны, вводить в медицине норму GMP 0,45 м/с ±20 % нельзя. Это приведет к дискомфорту, поверхостному обезвоживанию раны, может травмировать ее и пр. Поэтому для зон с однонаправленным потоком (операционные, палаты интенсивной терапии) установлена скорость от 0,24 до 0,3 м/с. Это грань допустимого, уходить от которой нельзя.

На рис. 1 показано распределение модуля скорости потока воздуха в зоне операционного стола для реальной операционной одной из больниц, полученное методом компьютерного моделирования.

Видно, что при малой скорости исходящего потока он быстро турбулируется и не выполняет полезной функции.

Размеры зоны с однонаправленным потоком воздуха

Из рис. 1 видно, что ламинарная зона с «глухой» плоскостью внутри бесполезна. А на рис. 2 и 3 показан принцип организации однонаправленного потока операционной Центрального института травматологии и ортопедии (ЦИТО). В этой операционной автор шесть лет назад оперировался по поводу полученной травмы. Известно, что однонаправленный поток воздуха сужается под углом примерно 15 % и то, что было в ЦИТО, смысла не имеет.

Правильная схема показана на рис. 4 (фирма «Klimed»).

Не случайно западные стандарты предусматривают размеры потолочного диффузора, создающего однонаправленный поток 3x3 м, без «глухих» поверхностей внутри. Исключения допускаются для менее ответственных операций.

Решения по вентиляции и кондиционированию

Эти решения соответствуют западным стандартам, экономичны и эффективны.

Сделаны некоторые изменения и упрощения без потери смысла. Например, в качестве финишных фильтров в операционных и палатах интенсивной терапии применены фильтры Н14 (вместо Н13), имеющие ту же стоимость, но значительно более эффективные.

Автономные устройства очистки воздуха

Автономные воздухоочистители являются эффективным средством обеспечения чистоты воздуха (кроме помещений групп 1 и 2). Они не требуют больших затрат, позволяют принимать гибкие решения и могут использоваться в массовом порядке, особенно в действующих больницах.

На рынке представлен широкий выбор воздухоочистителей. Не все они эффективны, некоторые из них вредны (выделяют озон). Основная опасность - неудачный вы6ор воздухоочистителя.

Лаборатория испытаний чистых помещений проводит экспериментальную оценку воздухоочистителей по показателям назначения. Опора на достоверные результаты - важное условие выполнения требований ГОСТ.

Методы испытаний

В руководстве SWKI 9963 и проекте стандарта VDI 2167 дана методика испытаний операционных с использованием манекенов и генераторов аэрозолей (). Применение этой методики в России вряд ли оправданно.

В условиях небольшой по территории страны одна специализированная лаборатория может обслужить все больницы. Для России это нереально.

С нашей точки зрения, и не нужно. С помощью манекенов отрабатываются типовые решения, которые закладываются в стандарт, а затем служат основой проектирования. Эти типовые решения отрабатываются в условиях института, что и сделано в г. Люцерн (Швейцария).

В массовой практике типовые решения применяются непосредственно. На готовом объекте проводятся испытания на соответствие стандартам и проекту.

ГОСТ Р 5253962006 дает систематизированную программу испытаний чистых помещений больниц по всем необходимым параметрам.

Болезнь легионеров - спутник старых инженерных систем

В 1976 г. в одном из отелей Филадельфии проходил конгресс Американского легиона. Из 4000 участников - 200 заболели, а 30 человек погибли. Причиной явился вид микроорганизмов, названный Legionella pneumophila в связи с упомянутым событием и насчитывающий более 40 разновидностей. Сама болезнь была названа болезнью легионеров.

Симптомы заболевания проявляются через 2-10 дней после инфицирования в виде головной боли, болей в конечностях и горле, сопровождаемых лихорадкой. Течение болезни сходно с обычной пневмонией, в связи с чем ее часто ошибочно диагностируют как пневмонию.

По официальной оценке в Германии с населением около 80 млн человек ежегодно страдают от болезни легионеров около 10 тыс. человек, но большинство случаев остаются нераскрытыми.

Инфекция передается воздушно6капельным путем. Возбудитель попадает в воздух помещения из старых систем вентиляции и кондиционирования, систем обеспечения горячей водой, душевых и пр. Legionella размножается особенно быстро в стоячей воде при температуре от 20 до 45 °С. При 50 °С происходит пастеризация, а при 70 °С - дезинфекция.

Опасными источниками являются старые большие здания (в т. ч. больницы и роддома), имеющие системы вентиляции и горячее водоснабжение.

Средства борьбы с болезнью - применение современных систем вентиляции с достаточно эффективными фильтрами и современных систем подготовки воды, включая циркуляцию воды, ультрафиолетовое облучение потока воды и пр.**

* Особую опасность представляют аспергиллы - широко распространенные плесневые грибы, обычно безвредные для людей. Но они представляют опасность для здоровья иммунодефицитных больных (например медикаментозная иммуносупрессия после трансплантации органов и тканей или больные с агранулоцитозом). Для таких больных ингаляция даже малых доз спор аспергилл может быть причиной тяжелых инфекционных заболеваний. На первом месте здесь находится легочная инфекция (пневмония). В больницах часто наблюдаются случаи инфицирования, связанные с проведением строительных работ или реконструкцией. Эти случаи вызваны выделением спор аспергилл из строительных материалов во время проведения строительных работ, что требует принятия специальных защитных мер (SWKI 99.3).

** Использованы материалы статьи M. Hartmann «Keep Legionella bugs at bay», Cleanroom Technology, March, 2006.

Основными источниками загрязнения воздуха закрытых помещений являются атмосферный воздух, проникающий в помещение через оконные проемы и неплотности строительных конструкций, строительные и отделочные полимерные материалы, выделяющие в воздух разнообразные, токсичные для человека вещества, многие из которых являются высокоопасными (бензол, толуол, циклогексан, ксилол, ацетон, бутанол, фенол, формальдегид, ацетальдегид, этиленгликоль, хлороформ), продукты жизнедеятельности человека и его бытовых занятий (антропотоксины: угарный газ, аммиак, ацетон, углеводороды, сероводород, альдегиды, органические кислоты, диэтиламин, метилацетат, крезол, фенол и др.), накапливающиеся в воздухе невентилируемых помещений с большим числом людей. Многие вещества являются высокоопасными, относящимися ко 2-му классу опасности. Это диметиламин, сероводород, диоксид азота, окись этилена, индол, скатол, меркаптан. Наибольший суммарный риск имеют бензол, хлороформ, формальдегид. Присутствующие одновременно даже в небольших количествах, они свидетельствуют о неблагополучии воздушной среды, оказывающей отрицательное воздействие на состояние умственной трудоспособности людей, находящихся в этих помещениях.

Кроме того, выдыхаемый людьми воздух по сравнению с атмосферным содержит меньше кислорода (до 15,1-16%), в 100 раз больше углекислого газа (до 3,4-4,7%), насыщен водяными парами, нагрет до температуры тела человека и деионизирован в процессе его прохождения через системы приточной вентиляции из-за задержки легких положительных и отрицательных аэроионов в воздуховодах.

В воздух поступает значительное количество микробов, среди которых могут быть и патогенные. Чем больше в воздухе поме- щений пыли, тем обильнее в нем микробное загрязнение. Пыль является фактором передачи инфекционных болезней с аэрозольным механизмом распространения и бактериальных инфекций (например, туберкулеза). Пыль, содержащая плесневые грибы родов Penicillium и Mukor, вызывает аллергические заболевания.

Воздействие различных факторов на человека внутри помещения может вызвать нарушения состояния его здоровья, т.е. заболевания, связанные со зданием», например, парами формальдегида, выделяющегося из полимерных и древесно-стружечных материалов.

Симптомы заболевания сохраняются долго, даже после устранения источника вредного воздействия. «Синдром больного здания» проявляется в виде острых нарушений состояния здоровья и дискомфорта (головной боли, раздражения глаз, носа и органов дыхания, сухого кашля, сухости и зуде кожи, слабости, тошноте, повышенной утомляемости, восприимчивости к запахам), возникающих в конкретных помещениях и почти полностью исчезающих при выходе из него. Развитие этого синдрома связывается с комбинированными и сочетанными действиями химических, физических (температура, влажность) и биологических (бактерии, неизвестные вирусы и др.) факторов. Его причинами чаще всего является недостаточная естественная и искусственная вентиляция помещений, строительные и отделочные полимерные материалы, выделяющие в воздух разнообразные токсичные для человека вещества, нерегулярная уборка помещений.

Качество воздушной среды принято оценивать косвенно по интегральному санитарному показателю чистоты воз- духа - содержанию углекислого газа (показателю Петтенкофера), а в качестве предельно допустимого норматива (ПДК) использовать его концентрацию в помещениях - 1,0%с или 0,1% (1000 см3 в 1 м3). Углекислый газ постоянно выделяется в воздух закрытых помещений при дыхании, наиболее доступен простому определению и имеет достоверную прямую корреляцию с суммарным загрязнением воздуха. Показатель Петтенкофера является не предельно допустимой концентрацией самого диоксида углерода, а показателем вредности концентраций многочисленных метаболитов человека, накопившихся в воздухе параллельно с диоксидом углерода. Более высокое содержание СО2 (>1,0%о) сопровождается суммарным изменением химического состава и физическим свойством воздуха в помещении, которые неблагоприятно влияют на состояние находящихся в нем людей, хотя сам по себе диоксид углерода и в значительно более высоких концентрациях не проявляет токсические для человека свойства. При оценке качества воздуха и проектировании систем вентиляции помещений с большим количеством людей содержание диоксида углерода служит основной расчетной величиной.

Мерами предупреждения загрязнения воздуха помещений является их проветривание, если это возможно, соблюдение чистоты путем регулярной влажной уборки помещений, соблюдение установленных норм площади и кубатуры помещений, санация воздуха с помощью дезинфицирующих средств и бактерицидных ламп.

В результате в воздухе увеличивается концентрация углекислоты, появляются аммиак, альдегиды, кетоны и другие дурно пахнущие газы, увеличивается влажность, пылевая и микробная загрязненность воздуха, что в целом характеризуется как душный (жилой) воздух, оказывающий влияние на самочувствие, работоспособность и здоровье людей. Поконцентрации углекислоты в таком воздухе можно определить степень общей его загрязненности. Поэтому углекислый газ служит санитарным показателем чистоты воздуха в жилых и общественных помещениях. Воздух считается свежим, если концентрация углекислоты в нем не превышает 0,1%. Эта величина и считается предельно допустимой для воздуха в жилых и общественных помещениях.

Кроме того, следует учитывать тот фактор, что углекислый газ тяжелее воздуха и может скапливаться в нижних частях замкнутых пространств, не подвергающихся интенсивной вентиляции. Наиболее важно это для тех мест, где происходят усиленные окислительные процессы (бродильные чаны, заброшенные шахты или колодцы, на дне которых находятся гниющие или бродящие отбросы и т. д.). В таких местах концентрация углекислоты может достигать больших величин и представлять опасность для здоровья и существования человека. Если концентрация углекислого газа во вдыхаемом воздухе превышает 3% то существование в такой атмосфере становится опасным для здоровья. Концентрация СО2 порядка 10 % считается опасной для жизни (потеря сознания наступает через несколько минут дыхания таким воздухом). При концентрации 20 % происходит паралич дыхательного центра в течение нескольких секунд.

В воздухе закрытых помещений могут содержаться загрязнения бактериальной и химической природы. Они являются следствием физиологических обменных процессов человека, бытовых действий (приготовления пищи и сжигания газа в бытовых приборах). В воздух помещений может поступать также комплекс продуктов деструкции полимерных отделочных материалов и др. Наконец, газовый состав воздуха закрытых помещений определяется газовым составом приточного атмосферного воздуха и химическими веществами-загрязнителями, выделяемыми внутри помещений.

Основная причина загрязнения воздуха помещений жилых и общественных зданий - накопление таких газообразных продуктов жизнедеятельности человека (антропоксины), как углерода диоксид, аммиак, аммонийные соединения, сероводород, летучие жирные кислоты, индол и др.

Обнаружено параллелизм между накоплением углекислого газа и других примесей в воздухе помещений. Он предложил судить о мере загрязнения воздуха по величине содержания в нем углерода диоксида. В настоящее время установлено, что содержание углерода диоксида в воздухе помещений до 0,7% и даже 1% само по себе не способно неблагоприятно влиять на организм человека и что его накопление не всегда происходит параллельно с накоплением вредных веществ и запахов.

Вместе с тем незначительные концентрации углерода диоксида не всегда свидетельствуют о чистоте воздуха в помещении. Концентрация углерода диоксида может оставаться низкой при существенном загрязнении воздуха пылью, бактериями и вредными химическими веществами. Особенно в том случае, если при строительстве используют синтетические материалы, концентрация которых не всегда возрастает одновременно с увеличением содержания углерода диоксида.

Следовательно, для оценки воздушной среды и эффективности вентиляции закрытых помещений знать содержания только углерода диоксида недостаточно. На данном этапе этот показатель не способен служить эталоном качества воздушной среды закрытых помещений.

Другим критерием, характеризующим качество воздушной среды, является содержание в воздухе аммиака и аммонийных соединений. В результате детального изучения вредного влияния измененного воздуха помещений на организм человека установлена высокая активность аммиака и аммонийных соединений, поступающих с поверхности кожи человека. При вдыхании аммонийных соединений, содержащихся в воздухе помещений, в течение нескольких часов у большинства людей появлялись головная боль, ощущение усталости, резко снижалась работоспособность. У некоторых даже отмечалось болезненное состояние, подобное отравлению. При этом физические свойства воздуха оставались в пределах гигиенических нормативов.

Аммиак и его соединения в концентрациях, наблюдаемых в жилых помещениях, влияют также на слизистые оболочки дыхательных путей. Однако определение содержания аммиака не приобрело существенного значения при гигиенической оценке качества воздуха. Этот показатель лишь относительно свидетельствует о наличии газообразных продуктов, загрязняющих воздух помещений.

Для определения уровня загрязнения воздуха был предложен интегральный показатель - окисляемость. Изучение уровня загрязнения воздуха органическими веществами показало, что по величине окисляемости можно судить о его чистоте. Органические вещества воздуха также задерживаются в дыхательных путях человека и всасываются. Для оценки загрязнения воздуха органическими веществами рекомендованы ориентировочные нормативы его окисля-емости. Так, чистым считается воздух, имеющих окисляемость до 6 мг кислорода в 1 м 3 , а загрязненным - от 10 до 20 мг кислорода в 1 м 3 .

Окисляемость является относительным показателем, так как в присутствии полимеров она также может изменяться. В то же время из-за широкого применения в строительстве полимерных покрытий (конструктивные, отделочные материалы) и их способности выделять в окружающую среду химические вещества, необходимо учитывать и этот фактор воздушной среды. Продукты выделения полимеров в большинстве случаев токсичны для человека.

Для ряда веществ, входящих в состав полимерных отделочных материалов и имеющих токсические свойства, разработаны ПДК. Этим регламентировано применение полимерных отделочных материалов в строительстве жилых и общественных зданий.

Воздушный куб. Во время вдыхания организм человека в течение 1 ч усваивает почти 0,057 м 3 кислорода, а во время выдоха выделяет 0,014 м 3 углерода диоксида. Если человек будет находиться в закрытом помещении, то естественно, что содержание кислорода уменьшается, а концентрация углерода диоксида возрастает. Но это положение справедливо лишь для герметически закрытых помещений. В обычных жилых и общественных зданиях за счет инфильтрации наружного воздуха через неплотно подогнанные окна и ограждения всегда происходит полуторакратный обмен воздуха. Однако, невзирая на обмен воздуха, человеку обычно бывает душно в закрытых помещениях. Жалобы на духоту, недостаток кислорода высказывают во время пребывания как в помещениях с естественным обменом воздуха, так и в домах, оборудованных разными системами вентиляции, включая, кондиционирование. Хотя содержание кислорода в закрытых помещениях отвечает естественному, воздух в них воспринимается человеком как несвежий. Возникает вопрос о причинах этого явления. Разве в закрытых помещениях недостаточно количество приточного свежего воздуха? Сколько вообще нужно человеку воздуха? Рекомендуемая величина объема свежего воздуха, которую следует подавать в помещения, определена на основании количества углерода диоксида, выделяемого в процессы дыхания человека за единицу времени. Эта начальная величина, входящая в расчеты объема вентиляционного воздуха, зависит от многих переменных составляющих: температуры воздуха помещений, возраста человека, его деятельности. При температуре воздуха в помещении 20 °С взрослый человек выделяет в среднем 21,6л углерода диоксида за 1 ч, находясь в состоянии относительного покоя. Необходимый объем вентиляционного воздуха для одного человека при этом будет составлять (при ПДК 0,1% по объему и содержанию углекислого газа в атмосферном воздухе 0,04%) 36 м 3 /ч. Если изменить любую из начальных величин, а именно, принять ПДК содержания углерода диоксида в воздухе жилых помещений за 0,07%, тогда необходимый объем вентиляции возрастет до 72 м 3 /ч.

В современных городах, где основными источниками С02 являются продукты сжигания топлива, норма, предложенная М. Петтенкофером (0,07%) еще в XIX в., теряет значение, так как повышение концентрации его при этих условиях лишь свидетельствуют о недостаточной вентиляции помещения. Тем не менее, содержание углерода диоксида как критерий качества воздуха сохраняет свое значение и его используют при расчетах необходимого объема вентиляции.

Отсутствие четко установленных и общепринятых нормативов допустимого содержания в воздухе различных помещений пыли и микроорганизмов не дает возможности широко применять эти показатели для нормирования воздухообмена.

Величины рекомендованного объема вентиляции очень вариабельны, так как на порядок отличаются между собой. Гигиенистами установлена оптимальная цифра -200 м 3 /ч, соответствующая строительным нормам и правилам, - не менее 20 м 3 /ч для общественных помещений, в которых человек находится беспрерывно не дольше 3 ч.

Современный человек проводит в помещениях жилых и об­щественных зданий в зависимости от образа жизни и условий трудовой деятельности от 52 до 85 % суточного времени. По­этому внутренняя среда помещений даже при относительно невысоких концентрациях большого количества токсических веществ небезразлична для человека и может влиять на его са­мочувствие, работоспособность и здоровье.

Кроме этого, в зданиях токсичные вещества действуют не изолированно, а в сочетании с такими факторами, как тем­пература и влажность воздуха, ионный режим, радиоактивный фон и др.

Химическое загрязнение воздуха помещений. Основными источниками загрязнения воздуха закрытых помещений явля­ются атмосферный воздух, строительные и отделочные поли­мерные материалы, жизнедеятельность организма самого чело­века и бытовая деятельность.

Качество воздушной среды закрытых помещений по хими­ческому составу в значительной степени зависит от качества ок­ружающего атмосферного воздуха, так как здания имеют пос­тоянный обмен и не защищают жителей от загрязненного атмосферного воздуха. Миграция пыли и токсичных веществ, содержащихся в атмосфере, обусловлена их естественной и ис­кусственной вентиляцией, и поэтому вещества, присутствую­щие в наружном воздухе, обнаруживаются и в помещениях, причем даже в тех, в которые подается кондиционированный воздух.

Степень проникновения различных химических загрязните­лей атмосферного воздуха в помещения различна: концентра­ции диоксида серы, озона и свинца обычно ниже, чем снаружи; концентрации оксидов азота, углерода и пыли близки внутри и снаружи; концентрации же ацетальдегида, ацетона, бензола, этилового спирта, толуола, этилбензола, ксилола и других органических соединений в воздухе помещений превышают их концентрации в атмосфере более чем в 10 раз, что, видимо, связано с внутренними источниками загрязнений.

Одним из самых мощных внутренних источников загрязне­ния воздушной среды закрытых помещений являются полимер­ные строительные и отделочные материалы. Номенклатура по­лимерных материалов насчитывает около 100 наименований. Их используют для покрытия полов, отделки стен, теплоизоляции наружных кровли и стен, гидроизоляции, герметизации и об­лицовки панелей, изготовления оконных блоков и дверей и т.д.

Масштабы и целесообразность применения полимеров в стро­ительстве жилых и общественных зданий определяются нали­чием ряда положительных свойств, облегчающих их использо­вание, улучшающих качество строительства и удешевляющих его. Однако установлено, что все полимерные материалы выде­ляют разнообразные токсичные для организма человека вещест­ва: поливинилхлоридные материалы выделяют в воздушную среду бензол, толуол, этилбензол, циклогексан, ксилол, бути­ловый спирт; древесно-стружечные плиты на фенолформальде­гидной и мочевино-формальдегидной основах - фенол, фор­мальдегид и аммиак; стеклопластики - ацетон, метакриловую кислоту, толуол, бутанол, формальдегид, фенол, стирол; лако­красочные покрытия и кленсодержащие вещества - толуол, бутилметакрилат, бутилацетат, ксилол, стирол, ацетон, бутанол, этиленгликоль; ковровые изделия из химических волокон - стирол, изофенол, сернистый ангидрид.

Интенсивность выделения летучих веществ зависит от усло­вий эксплуатации полимерных материалов - температуры, влажности, кратности воздухообмена, времени эксплуатации. Даже в небольших концентрациях эти химические вещества могут стать причиной сенсибилизации организма. Установле­но, что в помещениях, насыщенных полимерными материала­ми, наблюдается большая подверженность населения аллерги­ческим и простудным заболеваниям, гипертонии, неврастении, вегетососудистой дистонии. Наиболее чувствительными явля­ются организмы детей и больных людей.

Следующим внутренним источником загрязнения воздуш­ной среды помещений являются продукты жизнедеятельности организма человека - антропотоксины. Установлено, что чело­век в процессе своей жизнедеятельности вьщеляет около 400 хи­мических соединений, названных антропотоксинами, причем пятая часть из них относится к числу высокоопасных веществ (2-й класс опасности), это диметиламин, сероводород, диоксид азота, окись этилена, бензол.

Концентрации диметиламина и сероводорода превышали ПДК для атмосферного воздуха; превышали ПДК или находи­лись на их уровне концентрации диоксида и оксида углерода, аммиака.

К 3-му классу - малоопасным веществам - относятся ук­сусная кислота, фенол, метилстирол, толуол, метанол, винил­ацетат.

Остальные вещества составляли десятые и меньшие доли ПДК, но взятые вместе они свидетельствовали о неблагополу­чии воздушной среды, поскольку даже 2-4-часовое пребыва­ние в этих условиях отрицательно сказывалось на состоянии умственной работоспособности испытуемых. Воздушная среда невентилируемых помещений ухудшается пропорционально числу людей и времени их пребывания в помещении.

Источником загрязнения воздушной среды являются и бы­товые процессы. Газификация квартир повышает уровень их благоустройства, но результаты многочисленных исследова­ний показали, что открытое сжигание газа ухудшает состояние воздушной среды газифицированных жилищ в плане загрязне­ния разнообразными химическими веществами и ухудшения микроклимата помещений.

Было установлено, что при часовом горении газа в воздухе помещений концентрации веществ составляли (мг/м3): оксид углерода - 15; формальдегид - 0,037; оксид азота - 0,62; ди­оксид углерода - 0,44; бензол - 0,07, причем высокие кон­центрации этих веществ обнаруживались не только на кухне, но и в жилых помещениях.

Температура воздуха в помещении во время горения газа по­вышалась на 3-6 "С, влажность - на 10-15 %. После выклю­чения газа концентрации химических веществ снижались, но к исходным величинам иногда не возвращались и через 1,5-2,5 ч.

Источником бытового загрязнения воздуха является и куре­ние. При курении воздух загрязняется, по данным хроматомасс-спектрометрического анализа, 186 химическими соедине­ниями, в числе которых оксиды углерода и азота, серы, стирол, ксилол, лимонен, бензол, этилбензол, никотин, формальдегид, сероводород, фенол, акролеин, ацетилен, бенз(а)пирен, причем в достаточно высоких концентрациях.

У пассивных курильщиков (некурящих людей, находящихся рядом с курящими), компоненты табачного дыма вызывали раздражение слизистых оболочек глаз, увеличение содержания в крови карбоксигемоглобина, учащение пульса, повышение уровней артериального давления. С табакокурением напрямую связывают развитие рака бронхолегочной системы. Подсчита­но, что 40 выкуренных сигарет в день поставляют в легкие око­ло 150 мг бенз(а)пирена дополнительно к бенз(а)пирену атмос­ферного воздуха.

Микробное загрязнение воздуха помещений. В воздухе обна­руживаются различные микроорганизмы, из которых наиболь­ший гигиенический интерес представляют бактерии и вирусы. Атмосферный воздух не является благоприятной средой для жизнедеятельности микроорганизмов, и поэтому, попав в нее, они сравнительно быстро погибают вследствие высыхания, от­сутствия питательного материала и бактерицидного действия ультрафиолетового излучения Солнца. Бактерии, содержащие­ся в атмосфере, являются сапрофитами, которые отличаются большей устойчивостью в окружающей среде, чем патогенные микробы.

В воздухе же закрытых, плохо проветриваемых и перенаселен­ных людьми помещений содержится значительное количество микробов, среди которых могут быть и патогенные (возбудите­ли вирусных заболеваний - гриппа, кори, ветряной спы и др., бактериальных - коклюша, дифтерии, скарлатины, туберкуле­за и других инфекций, которые могут иметь даже массовый, эпидемический характер распространения).

П.Н, Лащенков установил, что существуют два пути переда­чи инфекции через воздух, воздушно-капельный и воздушно­-пылевой.

При воздушно-капельном пути передачи заражение проис­ходит в результате вдыхания мельчайших капелек слюны, мок­роты, слизи, выделяемых больным или носителем микро­бов во время кашля, чиханья и даже разговора. Известно, что мельчайшие капельки могут разбрызгиваться на расстояние от I до 1,5 м, перемещаясь дальше с воздушными течениями на несколько метров, сохраняясь во взвешенном состоянии до 1 ч. При этом пути передачи в воздух, а затем и в организм воспри­имчивого человека поступают вирулентные возбудители. К то­му же они лучше защищены от высыхания, легко и быстро пос­тупая в организм людей через дыхательные пути. Все это делает воздушно-капельный путь передачи инфекций более опасным в эпидемиологическом отношении. Действительно, все эпиде­мические инфекции распространяются этим путем.

При воздушно-пылевом пути передачи инфекции заражение происходит через взвешенную в воздухе пыль, содержащую па­тогенные микроорганизмы, вирулентность которых ослаблена за счет высыхания инфицированных капелек выделений боль­ного. Пылевые частицы с осевшими на них микробами могут держаться в виде бактериального аэрозоля от нескольких минут до 2-4 ч. Между содержанием в воздухе помещений пыли и ко­личеством микробов существует прямая зависимость: чем боль­ше пыли, тем обильнее микрофлора. Поэтому борьба с пылью в закрытых помещениях одновременно является и борьбой с бактериальным загрязнением воздуха.

Мерами предупреждения передачи инфекций воздушным путем являются элементарные правила поведения при кашле и чиханье (закрывать нос и рот носовым платком, повернув­шись в сторону от рядом находящихся людей, очень эффектив­но ношение марлевых масок всеми людьми в период эпиде­мий); соблюдение чистоты в помещениях путем регулярной влажной их уборки, соблюдение установленных норм площади и кубатуры жилых и общественных зданий; санация воздуха и помещений ЛПУ с помощью дезинфектантов и бактерицид­ных ламп.

Под вентиляцией (от лат.ventilatio - проветривание) понимается замена воздуха в помещении. В необходимых случаях при этом проводится: кондиционирование воздуха (фильтрация, подогрев или охлаждение, увлажнение или осушение), ионизация и т.д. Вентиляция обеспечивает благоприятные для здоровья санитарно-гигиенические условия (температуру, влажность, скорость движения воздуха и чистоту воздуха) воздушной среды в помещении, благоприятные для здоровья и самочувствия человека, отвечающие требованиям санитарных норм, технологических процессов, строительных конструкций зданий и т.д.

Основное назначение вентиляции - удаление продуктов жизнедеятельности людей и подача свежего воздуха в помещение.

Вентиляция, может быть естественной и искусственной.

При естественной вентиляции смена воздуха происходит за счет удаленных масс теплового и холодного воздуха или за счет движения наружного воздуха.

Когда необходимые метеорологические условия и состав воздуха в помещениях не могут быть обеспечены вентиляцией с естественным побуждением, эти помещения должны быть оборудованы вентиляцией с механическим побуждением. Искусственная вентиляция воздуха делится на приточную, вытяжную и комбинированную (приточно-вытяжную). С помощью приточной вентиляции в помещения принудительно подается наружный воздух, который разбавляет загрязнения и в результате подпора вытесняет его. При вытяжной вентиляции загрязненный воздух по воздуховоду поступает наружу и вследствие небольшого разрежения свежий воздух поступает через вентиляционные отверстия. Комбинированная система вентиляции представляет собой сочетание приточной и вытяжной и является наиболее эффективной.

Приточная вентиляции применяется большей частью в жилых и общественных помещениях, вытяжная вентиляция - в помещениях, имеющих источники загрязнения воздуха (санитарно-бытовые, изоляторы, буфетные), а комбинированные - в наиболее изолированных помещениях.

Система искусственной вентиляции состоит из набора элементов, включающих воздухозаборные устройства, вентиляторы, фильтры, воздуховоды, воздухораспределители, воздуховыбрасывающие шахты.

Таблица 3.1 - Классификация систем вентиляции

№	Признак	Виды
	По способу создания давления и перемещения воздуха	С естественным и искусственным (механическим) побуждением
	По назначению	Приточная и вытяжная
	По способу организации воздухообмена	Общеобменные, Местные, аварийные, противодымные
	По месту действия	Общая и местная

Оценка эффективности вентиляции может быть сделана на основании:

1) санитарного обследования вентиляционной системы и режима ее эксплуатации;

2) расчета фактического объема вентиляции и кратности воздухообмена по формулам или данным замеров;

3) объективного исследования воздушной среды и микроклимата вентилируемых помещений;

4) субъективных ощущений человека.

При гигиенической оценке воздушного комфорта имеет значение воздушный куб. Воздушный куб определяется площадью помещения и высотой.

Наиболее удобным критерием оценки химического состава воздуха является концентрация в нем углекислого газа; его предельно допустимая концентрация (ПДК) равна 0,1 % или 1 ‰.

Необходимый объем вентиляции - количество воздуха в м, которое надо подать в помещение на 1 человека в час, чтобы содержание СО 2 не превысило допустимого уровня (0,1 %).

Взрослый человек при легкой физической работе производит в течение 1 мин. 18 дыхательных движений с объемом каждого дыхания 0,5 л и, следовательно, в течение одного часа выдыхает 540 л воздуха (18*0,5*60=540 л). Так как в выдыхаемом воздухе содержится 4 % С0 2 , общее количество выдыхаемого СО 2 за 1 час составит 21,6 л.

Необходимый объем вентиляции рассчитывается по формуле:

L - объем вентиляции в м 3 /час;

k - количество литров углекислого газа, выдыхаемого одним человеком в час при спокойной работе (для взрослого - в среднем 22,6 л, для школьника примерно столько литров, сколько лет школьнику);

р - предельно допустимая концентрация углекислого газа, т.е. 1 ‰;

q - концентрация углекислого газа в атмосфере (0,4 ‰).

Для взрослого человека объем вентиляции в час равен, в среднем, 37,7 м 3 ; для первоклассника он равен 10-12 м 3 , для выпускника школы - 25-30 м 3 . Это тот объем воздуха, который нужен для нормального газообмена, хорошего самочувствия и высокой работоспособности в течение часа.

Необходимая кратность воздухообмена - сколько раз за 1 час должен полностью обновиться (смениться) воздух, чтобы на протяжении часа он соответствовал нормативам.

K - кратность воздухообмена, раз;

L - объем вентиляции в час, м 3 /час;

V - объем помещения, м 3 .

В жилых помещениях кратность воздухообмена должна быть не менее 2.

Чистота воздуха закрытых помещений оценивается не только по содержанию в нем СО 2 , но и пыли, микроорганизмов (микробное число, санитарно-показательные микроорганизмы), углеводородов и др.