Електричний стан повітряного середовища.

Іонізація повітря – процес утворення в ньому електрозаряджених частинок різної фізичної і хімічної природи. Іонізація повітря відбувається під впливом випромінювань радіоактивних речовин (α- і β-частинки, γ-випромінювання), які містяться в грунті, воді і в самому повітрі (радон і продукти його розпаду, торон та ін.), УФ-радіації, рентгенових і космічних променів. Крім того, йони утворюються при електричних розрядах в атмосфері, при процесах нагрівання, розпилення, дроблення і т.д.

Іонізаційний стан і в атмосфері, і у виробничих приміщеннях характеризується насамперед концентрацією йонів кожного виду в 1 мл повітря. При цьому йони, які існують самостійно чи приєднані до нейтральних молекул кисню, озону, азоту чи його окисів, прийнято називати легкими йонами (n⁺, n^-).

Якщо вони приєднані до частин пилу, диму, туману, то утворюються йони більших розмірів, які називаються важкими йонами, або йонами Ланжевена (N⁺,N^-). Для характеристики іонізації повітря використовується коефіцієнт уніполярності (q), який показує відношення кількості позитивних йонів до кількості негативних: q_лег = n⁺ / n^- або q_важ = N⁺ / N^-.

Кількість йонів у повітрі, відношення їх зарядів може коливатись в широких межах. Це залежить від характеру грунту і рослинності, вологості і руху повітря, ступеня його забруднення, пори року, радіоактивності зовнішнього середовища. Встановлено, що аеройони мають різноманітний вплив на організм. Негативні, а саме легкі, йони володіють тонізуючим впливом, активізують обмінні процеси, підвищують діяльність парасимпатичних відділів нервової системи та ін. А позитивні йони мають гнітючу дію на організм, викликають пониження працездатності і підвищення артеріального тиску.

Природна радіоактивність повітряного середовища визначається насамперед вмістом в ньому таких газів як радон, актіон і торон – продуктів розпаду радію, актинію і торію, що знаходяться в земних породах. Крім того, у повітрі міститься вуглець-14, аргон-41, фтор-18 і ряд інших ізотопів, які утворюються в результаті бомбардування атомів кисню, водню і азоту космічними променями.

Поряд з радіоактивними аерозолями в атмосферу можуть попадати незначні кількості природних радіоактивних речовин (Ra, K⁴⁰, U і т.д.), що відмічається при руйнуванні земних порід, розкладі органічних речовин.

Природня радіоактивність повітряного середовища коливається в межах 2·10^-14÷4,4·10^-13 Кu/л (7,4·10^-13÷1,6·10^-11 ГБк).

Сонячна радіація – єдине джерело енергії, тепла і світла на Землі. Сонячна радіація має велику біологічну дію: стимулює фізіологічні процеси в організмі, змінює обмін речовин, загальний тонус, покращує самопочуття людини, підвищує її працездатність.

У гігієнічному відношенні особливий інтерес має оптична частина сонячного спектра, яка розділяється на три діапазони: інфрачервоні промені з довжиною хвиль від 2800 до 760 нм, видима частина спектра – від 760 до 400 нм і ультрафіолетова частина – від 400 до 280 нм. Необхідно вміти провести гігієнічну оцінку різних частин спектра сонячної радіації, вміти пояснити позитивну і негативну реакцію на організм, біологічну дію, використання в медицині.

Для вимірювання інфрачервоного випромінювання використовують прилад – актинометр. За його допомогою визначають загальну теплову дію випроміненої енергії від джерел на виробництві. Під кришкою приладу є пластинки чорного і білого кольору, з’єднані у вигляді батареї. Під час дії на пластинки теплового випромінювання одержують різні покази температури (так як чорні пластинки будуть більше поглинати тепла і, відповідно, більше нагріватись. Різниця в температурі обумовлює в батареї виникнення термоелектричної напруги, яка визначається гальванометром приладу в калоріях на 1 см² в хв. Під час дослідження актинометр підносять до джерела облучення зі сторони батареї і, спостерігаючи протягом декількох секунд за шкалою гальванометра, фіксують інтенсивність інфрачервоного облучення.

Рис. 18. Актинометр.

Для вимірювання ультрафіолетового облучення використовують спеціальні прилади – ультрафіолетметри. Прилад для вимірювання інтенсивності УФ UV-Integrator призначений для вимірювання ультрафіолетового спектру від 300 до 410 нм. УФ-чутливий елемент розташований на зворотній стороні приладу. Результат вимірювання відображається прямо на екрані.

Рис. 19. Прилад для вимірювання інтенсивності УФ UV-Integrator.

Хімічний склад повітря також впливає на його гігієнічне значення. Атмосферне повітря за хімічним складом – це суміш газів з різним вмістом. Треба чітко засвоїти, що основна маса атмосфери – це азот, який відіграє роль розчинника кисню і при надлишковому тиску має наркотичну дію. За біологічною роллю найважливіша складова повітря – це кисень. Знати його роль в житті людини і реакцію організму на зниження чи підвищення його в повітрі. Ще один компонент повітря - вуглекислий газ, який є гігієнічним показником, за яким оцінюють ступінь чистоти повітря.

Існує експресний метод визначення діоксиду вуглецю (СО₂) у повітрі приміщень, який є досить простий. Він має назву – методика Лунге-Цекендорфа. Принцип базується на продуванні повітря, що містить СО₂, через титрований розчин вуглекислого натрію з додаванням фенолфталеїну: Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ = 2NaHCO₃. Рожевий розчин після зв’язування діоксиду вуглецю знебарвлюється.

Методика визначення. Для визначення діоксиду вуглецю 10 мл слабкого розчину Na₂CO₃, отриманого розчиненням 5,3 г хімічно чистого Na₂CO₃ в 100 мл дистильованої води з додаванням 0,1% фенолфталеїну та наступним розведенням 2 мл його до 10 мл, наливають у поглинач Дрекселя і закривають корком, через який пропущено дві трубки.

Через довгу трубку, занурену в рідину, грушею об’ємом 70 см³ продувають досліджуване повітря приміщень через поглинальний розчин до повного знебарвлення рідини.

Рис. 20. Схема приладу Лунге-Цекендорфа: а – вивідна трубка; б, в – трубка для вдування повітря; г – груша гумова; д – розчин соди.

Уміст поглинача Дрекселя обережно збовтують протягом 1 хв 30 разів після кожного стискання груші.

Аналогічне визначення проводять на відкритому атмосферному повітрі поза приміщенням.

За кількістю стискань груші визначають вміст діоксиду вуглецю за формулою:

Х = А₁·С/А₂,

де Х – вміст діоксиду вуглецю у приміщенні, %;

А₁ – число стискань груші поза приміщенням (зовнішнє атмосферне повітря);

А₂ – число стискань груші в обстежуваному приміщенні;

С – концентрація діоксиду вуглецю в зовнішній атмосфері (0,04%).

Оцінку чистоти повітря житлових і громадських приміщень проводять за критеріями, наведеними у табл. 1.

Таблиця 1