Методические указания к заданиям

Состояние воздушной среды обитания человека оказывает существенное влияние на его самочувствие, настроение, работоспособность и здоровье в зависимости от физического состояния воздуха и наличия в нем тех или иных механических или биологических примесей.

Физическое состояние воздушной среды, т.е. микроклимат, характеризуется величиной атмосферного давления, температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и мощностью тепловых излучений. Гигиеническое значение этих показателей заключается в основном в их влиянии на тепловое равновесие организма. Организм отдает тепло в обычных условиях за счет теплоизлучения, теплопроведения и испарения с поверхности кожи. Высокая температура воздуха в сочетании с повышенной относительной влажностью затрудняет отдачу тепла способами проведения и испарения, вследствие чего организм может перегреться. При низкой температуре влажность воздуха, наоборот, способствует его охлаждению, так как увеличивается отдача тепла способом проведения (по сравнению с сухим воздухом вода имеет значительно большую теплопроводность и теплоемкость). Увеличение скорости движения воздуха, как правило, способствует теплоотдаче способами проведения и испарения за исключением случаев, когда воздух насыщен водяными парами и имеет температуру выше температуры поверхности тела.

Следует отметить, что при небольших отклонениях физических факторов воздушной среды от зоны комфорта самочувствие здоровых людей может не измениться, тогда как у больных людей часто возникают так называемые метеотропные реакции. Особенно чувствительны к изменению метеорологических факторов внешней среды люди, страдающие сердечно-сосудистыми, нервно-психическими и простудными заболеваниями.

При гигиенической оценке влияния физических факторов воздушной среды на организм человека необходимо учитывать весь их комплекс: атмосферное давление, температуру воздуха, влажность и скорость движения. Для создания комфортного самочувствия людей рекомендуется соблюдать следующие параметры этих факторов в помещениях (микроклимат):

1) средняя температура воздуха должна составлять 18—20 °С (для детей 20—22 °С), в палатах для недоношенных детей — 25, в перевязочных и процедурных кабинетах — 22, операционных — 21, родовых — 25 °С. Перепады температуры воздуха в горизонтальном направлении (от наружной стены до внутренней не должны превышать 2°С, в вертикальном — 2,5 °С на каждый метр высоты. В течение суток колебания температуры воздуха в помещении при центральном отоплении не должны превышать 3 °С;

2) величина относительной влажности воздуха при указанных температурах может колебаться в пределах 40—60 % (зимой — 30-50 %);

3) скорость движения воздуха в помещениях должна быть 0,2—0,4 м/с, на выходе из приточных отверстий вентиляционных каналов больничных палат — не более 1 м/с, а в ванных, душевых, физиотерапевтических кабинетах — 0,7 м/с. Особенно важно соблюдение этих условий в больницах.

Определение атмосферного давления.Атмосферное давление измеряют ртутными барометрами или барометрами-анероидами. Для его непрерывной регистрации используют барографы (барометры-анероиды с записывающим устройством и лентопротяжным механизмом). Величина давления выражается в миллиметрах ртутного столба (или в гектапаскалях). Обычные колебания атмосферного давления находятся в пределах (760±20) мм рт. ст. или (1013±26,5) гПа (1 гПа = 0,7501 мм рт. ст.).

При определении атмосферного давления барометром-анероидом перед отсчетом показаний прибора следует постучать пальцем по его стеклу для преодоления инерции стрелки.

Определение температуры воздуха.Температуру воздуха в помещениях обычно измеряют ртутными или спиртовыми термометрами. Термометр оставляют в месте измерения на 5 мин, чтобы жидкость в нем приобрела температуру окружающего воздуха, после чего регистрируют температуру. Для этой цели можно использовать аспирационный психрометр, сухой термометр которого более точно регистрирует температуру воздуха, так как его резервуар защищен от воздействия лучистого тепла.

С целью длительной регистрации температуры воздуха (в течение суток, недели) применяют термографы, состоящие из воспринимающего элемента (изогнутой полой металлической или биметаллической пластины, наполненной толуолом), связанного с записывающим устройством, и лентопротяжного механизма.

Для определения средней температуры воздуха в помещении делают три замера по горизонтали на высоте 1,5 м от пола (в середине комнаты, в 10 см от наружной стены и у внутренней стены) и вычисляют среднее значение. По этим же данным судят о равномерности температуры в горизонтальном направлении. Для определения перепадов температуры по вертикали измерение делают у пола на высоте 10 см и на высоте 1,5 м.

Определение влажности воздуха.Для характеристики влажности воздуха используют следующие величины: абсолютная, максимальная и относительная влажность, дефицит насыщения и точка росы.

Абсолютной влажностью называется количество водяных паров в граммах, содержащееся в данное время в 1 м³ воздуха; максимальной влажностью — количество водяных паров в граммах, которое содержится в 1 м³ воздуха в момент насыщения; относительной влажностью — отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.

Дефицитом насыщенияназывается разность между максимальной и абсолютной влажностью.

Точка росы — температура, при которой величина абсолютной влажности равна максимальной.

При гигиенической оценке микроклимата наибольшее значение имеет величина относительной влажности.

Для определения влажности воздуха используют психрометры и гигрометры. Аспирационный психрометр (рис. 1.1) состоит из двух термометров. Их воспринимающие части заключены в металлические трубки, через которые просасывают воздух с помощью вентилятора. Такое устройство обеспечивает защиту термометров от лучистой энергии и постоянную скорость движения воздуха, что делает возможным проведение исследования при постоянных условиях. Конец одного из термометров обернут тонкой материей, и перед каждым наблюдением его смачивают дистиллированной водой при помощи специальной пипетки. Вентилятор заводят ключом и отсчитывают показания через 3—4 мин от начала его работы после установления постоянной скорости просасывания воздуха.

Рис. 1.1. Аспирационный психрометр

Абсолютную влажность рассчитывают по формуле где К — абсолютная влажность, г/м3; Fв— максимальное давление водяных паров при температуре влажного термометра, мм рт. ст. (определяется по табл. 1.1);0,5 — постоянная; t — температура сухого термометра; t} — температура влажного термометра; В — барометрическое давление в момент исследования, мм рт. ст.; 755 — среднее барометрическое давление, мм рт. ст. Абсолютную влажность переводят в относительную по формуле где R — относительная влажность, %; Fc — максимальное давление водяных паров при температуре сухого термометра, мм рт. ст. Относительную влажность по показаниям аспирационного психрометра можно определить по психометрическим таблицам (см. прил.). Гигрометры регистрируют непосредственно относительную влажность воздуха. Они состоят из воспринимающего элемента (пучка обезжиренных волос), механически связанного с регистрирующей частью (стрелкой). Постоянно регистрирует относительную влажность воздуха гигрограф, представляющий собой комбинацию гигрометра с записывающим устройством и лентопротяжным механизмом.

Определение скорости движения воздуха.Для определения малых скоростей движения воздуха в помещениях (до 1 — 2 м/с) применяют кататермометры, а для больших скоростей (до 50 м/с) — анемометры.

Кататермометр (рис. 1.2) может быть с цилиндрическим или шаровидным резервуаром, заполненным подкрашенным спиртом. У цилиндрического кататермометра на шкалу нанесены деления от 35 до 38 °С. Если нагреть кататермометр до температуры более высокой, чем температура окружающего воздуха, то при охлаждении он потеряет некоторое количество калорий, причем при охлаждении с 38 до 35 °С это количество будет постоянно для прибора. Эту потерю тепла с 1 см² поверхности резервуара определяют лабораторным путем и обозначают на каждом кататермометре в милликалориях, деленных на сантиметры квадратные (мкал/см²).

Таблица 1.1. Максимальное давление водяных паров при разных температурах, мм рт. ст.

Для определения охлаждающей способности воздуха кататермометр нагревают на водяной бане до тех пор, пока спирт не заполнит на 1/2—2/3 верхнее расширение резервуара. Затем кататермометр вытирают насухо, вешают на штатив в месте, где необходимо определить скорость движения воздуха, и по секундомеру отмечают время, за которое столбик спирта спустится с 38 до 35 °С. Величину охлаждения кататермометра, Я, характеризующую охлаждающую способность воздуха, находят по формуле:

Рис. 1.2. Кататермометры А - цилиндрический; б - шаровой

где f— фактор кататермометра, мкал/см2; tс — время, за которое столбик спирта опустится с 38 до 35 °С, с. Шаровой кататермометр в отличие от цилиндрического имеет температурную шкалу от 33 до 40 °С. Работают с ним так же, как с цилиндрическим. При наблюдении за охлаждением кататермометра в пределах разных интервалов температуры необходимо соблюдать следующие условия: среднее арифметическое высшей (Т2) и низшей (Т2) температуры должно равняться 36,5°С, т.е. можно выбирать интервалы от 40 до 33 °С, от 39 до 34 °С и от 38 до 35 °С. Для вычисления величины Н в этом случае применяют формулу: где Ф — константа кататермометра, мкал/см×град); t— время, за которое кататермометр охладится от температуры Т1до Т2, с. Зная величину охлаждения сухого кататермометра и температуру окружающего воздуха, можно вычислить скорость движения воздуха по следующим формулам: · для скорости движения воздуха менее 1 м/с:

· для скорости движения воздуха более 1м/с:

где n — скорость движения воздуха, м/с; Н — величина охлаждения кататермометра, Мкал/см²×с); Q— разность между средней температурой тела 36,5 °С и температурой окружающего воздуха, град; 0,20; 0,40; 0,13; 0,47 — эмпирические коэффициенты.

Для определения больших скоростей движения воздуха используют два вида анемометров: чашечный и крыльчатый (рис. 1.3). Первым измеряют скорости движения воздуха в пределах от 1 до 50 м/с, вторым — от 0,5 до 15 м/с.

Рис. 1.3. Анемометры:

а — крыльчатый; б — чашечный

При работе с анемометром следует дать его лопастям вращаться 1—2 мин вхолостую, чтобы они приняли постоянную скорость вращения. При этом необходимо следить за тем, чтобы направление воздушных течений было перпендикулярным к плоскости вращения лопастей прибора. Затем включают счетчик при помощи рычага, находящегося сбоку циферблата. Большая стрелка циферблата показывает единицы и десятки условных делений. Время наблюдений отмечают по секундомеру с одновременнымвключением и выключением анемометра и секундомера. По разнице в показаниях счетчика до и в конце наблюдения определяют число делений в 1 с, определяют скорость движения воздуха, пользуясь сертификатом, прилагаемым к чашечному анемометру, или графиком, прилагаемым к крыльчатому анемометру. Приведем пример в табл. 1.2.

Таблица 1.2.Показания стрелок

Разница в показаниях составила 5100 - 1340 = 3760. Время наблюдения составило 10 мин, т.е. 600 с, поэтому количество делений в 1 с 3760:600 = 6,27. Скорость движения воздуха, определенная по сертификату, составила 6,27 × 1,02 = 6,4 м/с (величина 1,02 взята из сертификата).

Пример санитарного заключения.Установленные показатели микроклимата:

1) барометрическое давление — 750 мм рт. ст. (1000 гПа);

2) температура помещения — средняя 24 °С; колебания по горизонтали — 1,5 °С; колебания по вертикали — 2 °С на 1 м высоты; суточные колебания (разница между минимальной и максимальной температурой) — 1,5 °С (центральное отопление);

3) относительная влажность — 17%;

4) скорость движения воздуха в помещении — 0,1 м/с.

Установленные показатели не соответствуют гигиеническим нормативам: повышенная средняя температура воздуха (24 °С) и низкая относительная влажность (17 %) будут способствовать обезвоживанию организма в результате усиления теплоотдачи способом испарения. Люди, находящиеся в таких условиях, будут ощущать повышенную жажду и сухость слизистых оболочек. Малая скорость движения воздуха (0,1 м/с) свидетельствует о недостаточном воздухообмене в данном помещении, что будет способствовать уменьшению теплоотдачи способом проведения (конвекции). Перепады температуры по горизонтали и вертикали, а также суточные колебания температуры находятся в пределах допустимых норм.

Для улучшения состояния воздушной среды в данном помещении рекомендуется усилить интенсивность проветривания помещения и поставить увлажнители воздуха.

Ситуационная задача 1.1

Условие.При исследовании микроклиматических условий в трехкоечной палате площадью 21м² (при глубине 5,5 м и высоте 3,5 м) терапевтического отделения больницы получены следующие данные: показания термометра, размещенного на светонесущей (наружной) стене, равнялись 20,5 °С, на противоположной (внутренней) стене — 22 °С, на внутренней боковой стене (на расстоянии 3 м от светонесущей стены) — 21,5 °С. Все измерения делали на высоте 1 м от пола. Перепады температуры по вертикали составили 1 °С на каждый метр высоты палаты. Относительная влажность воздуха, измеренная аспирационным психрометром, составила 20%, скорость движения воздуха в центре палаты — 0,05 м/с.

Задание.Дайте гигиеническое заключение по приведенной ситуации.

Ответьте на вопросы и выполните задания.

1. Правильно ли измеряли микроклиматические параметры?Если есть ошибки, отметьте их.

2. Какие показатели термометрии следует использовать для оценки средней температуры воздуха в палате?

3. Определите и оцените перепады температуры воздуха в палате по горизонтали и вертикали.

4. Какая физиологическая функция организма в наибольшей степени зависит от микроклиматических условий?

5. Какие теплоощущения будут преобладать при данных параметрах микроклимата?

6. Какой из способов теплоотдачи будет преобладать при данном микроклимате?

7. Какую роль играет влажность воздуха в процессах теплоотдачи?

8. Какое значение имеет скорость движения воздуха в помещении?

9. Какими способами можно регулировать микроклиматические условия в помещениях?

10. Какие варианты микроклиматических условий предпочтительны для больных со склонностью к повышенному артериальному давлению — теплые или прохладные?*

11. Какие варианты микроклиматических условий предпочтительны для больных со склонностью к пониженному артериальному давлению — теплые или прохладные?*

12. Какой способ теплоотдачи будет преобладать при комфортных условиях микроклимата?

13. Дайте рекомендации по улучшению микроклиматических условий в данной палате.

Вариант ответа

Поскольку средняя температура воздуха в палате измерена с нарушением правил (на высоте 1 м от пола, а не положенных 1,5 м), необходимо скорректировать этот показатель. Из условий задачи известно, что перепады температуры по вертикали составляют 1 °С. на каждый метр. Следовательно, на уровне 1,5 м средняя температура составит

Т_ср=21,5 + 0,5 = 22°С.

Эта величина превышает норму для палат (18—20 °С). При повышенной средней температуре и пониженной влажности воздуха (20 %) у больных, находящихся в исследуемой палате, будет преобладать отдача тепла способом испарения, вследствие чего механизмы терморегуляции будут работать с напряжением. У больных возникнет ощущение теплового дискомфорта. Испарение влаги может привести к обезвоживанию организма, повышенной сухости слизистых оболочек дыхательных путей и увеличению чувства жажды. Пониженная скорость движения воздуха (0,05 м/с) снижает возможность теплоотдачи способами теплопроведения и испарения.

1. Микроклиматические условия в исследуемой палате не комфортны и при исследовании их имеют место недостатки. В частности, температуру воздуха измеряли не совсем правильно, вследствие чего результат следует считать заниженным. Температуру воздуха у наружной стены следует измерять на некотором расстоянии от нее (10—15 см). Кроме того, все измерения температуры (кроме перепадов по вертикали) нужно было измерять на высоте 1,5 м от пола.Поскольку в соответствии с условиями задачи вданной палате температуру воздуха измеряли на высоте 1 м, а перепад температуры составил 1 °С на каждый метр по вертикали, полученный результат измерения следует увеличить на 0,5 °С.

2. Для оценки средней температуры воздуха в палате следуетиспользовать показания термометра, размещенного на внутренней боковой стене в середине палаты (на высоте 1,5 м). С учетомпоправки на высоту измерения средняя температура воздуха в данной палате будет равна 22,5 °С (результат измерения на внутренней стене в середине палаты на высоте 1 м — 21,5 °С плюс 1 °С —поправка на высоту).

3. Перепады температуры воздуха в палате по горизонтали (1,5 °С) и вертикали (2°С на 1 м) находятся в пределах допустимых норм (2 и 2,5 °С соответственно). Если учесть, что температуру воздуха у наружной стены измеряли с нарушением правил (непосредственно у стены), то при правильном измерении (в 10 см от стены) температура будет несколько выше, а следовательно, ее перепад по горизонтали окажется еще меньше.

4. В наибольшей степени микроклиматические условия оказывают влияние на физическую терморегуляцию организма, снижая или увеличивая теплоотдачу с поверхности тела, а опосредованно — на химическую терморегуляцию, снижая или увеличивая интенсивность обменных процессов в организме (выработку тепла).

5. При данных микроклиматических условиях в палате будет душновато (из-за повышенной средней температуры и малой скорости движения воздуха).

6. В результате повышенной температуры и низкой влажности воздуха при данных микроклиматических условиях будет преобладать отдача тепла способом испарения, поскольку при высокой температуре воздуха и соответственно окружающих предметов отдача тепла способами проведения и излучения будет снижена.

7. Способом испарения отдается значительное количество тепла, а от степени влажности воздуха зависит интенсивность испарения с поверхности тела. При высокой влажности воздуха испарение будет затруднено, при низкой будет происходить интенсивно.

8. При высокой скорости движения воздуха увеличивается отдача тепла способом проведения (конвекция) и усиливается испарение с поверхности тела, т.е., как правило, при увеличении скорости движения воздуха теплоотдача увеличивается (и наоборот). Кроме того, движение воздуха в помещении является показателем наличия вентиляции (воздухообмена). Малая скорость движения воздуха (менее 0,2 м/с) свидетельствует о слабом воздухообмене, а высокая скорость движения (более 0,5 м/с) вызывает неприятные ощущения сквозняка.

9. Микроклиматические условия в помещении можно регулировать главным образом изменением интенсивности работы отопительных приборов и изменением вентиляции помещения.

10.Больных со склонностью к повышенному артериальному давлению предпочтительнее размещать в помещениях с теплым микроклиматом, поскольку в этом случае будут расширяться периферические сосуды, что способствует снижению артериального давления.

11.Больных со склонностью к пониженному артериальному давлению предпочтительнее размещать в помещениях с прохладным микроклиматом, так как будут сужаться периферические сосуды.

12.При комфортных условиях микроклимата преобладает отдача тепла способом излучения, которым отдается около 45 % выделяющегося тепла.

13.Для улучшения микроклиматических условий в данной палате следует усилить вентиляцию, в результате чего увеличится скорость движения воздуха, снизится температура и автоматически увеличится относительная влажность воздуха.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 1.2