Гигиенические основы нормирования факторов внутренней среды места проживания

На человека влияют такие факторы внутренней среды помещений, как микроклимат, качество воздуха, уровни инсоляции и освещения, электромагнитные поля, ионизирующая радиация, шум, вибрация и др.

В свете современных научных данных понятие "среда" следует рассматривать более широко. Среда для всех живых организмов, в том числе и для человека, включает абиотические и биотические факторы. Существенным обстоятельством, отличающим экологический подход к человеку и животным, является то, что все условия и факторы среды человека в большей или меньшей мере социально обусловлены.

Внутренняя среда места проживания — сложная система, включающая в себя большое количество компонентов, объединенных таким образом, что обеспечивается целостная сложная функция. Вследствие взаимодействия двух сред (окружающей и внутренней), человек испытывает в помещении влияние физико-химических факторов среды по схеме: окружающая среда — здание — внутренняя среда — человек.

Разнообразие окружающей среды воспринимается организмом человека при помощи рецепторов, реагирующих на разные виды воздействия. Влияние факторов среды только в том случае бывает благоприятным, если их колебания не выходят за пределы оптимальных параметров, комфортности. Восприятие комфортности для каждого человека в отношении таких факторов, как шум, свет и, особенно, тепло, индивидуально. Индивидуальным является также восприятие комфортности в различных климатических условиях. Учитывая народнохозяйственные задачи, важно установить усредненные показатели комфортности для разных групп населения, помещений различного назначения и климатических условий, т. е. гигиеническое нормирование.

Микроклиматические факторы. К числу наиболее важных, определяющих комфорт в жилище, принадлежит метеорологический фактор.

Влияние на человека тех или иных микроклиматических факторов создает различные условия для теплообмена организма со средой и обеспечивает определенное функциональное состояние, которое называется тепловым. Оно определяется не только в субъективном теплоощущении человека, но и в характере тех терморегуляторных процессов, которые происходят в организме при изменении метеорологических условий. Тепловое состояние, наконец, влияет на все физиологические системы организма и определяет функциональные возможности человека, его здоровье. Это делает актуальным нормирование оптимальных параметров микроклимата в помещениях жилых и общественных зданий.

При оценке теплового состояния организма выделяют зону теплового комфорта. Под зоной теплового комфорта понимают такой комплекс метеорологических условий, при которых терморегуляторная система организма находится в состоянии наименьшего напряжения (или физиологического покоя), а все другие физиологические функции осуществляются на уровне, наиболее благоприятном для отдыха и восстановления сил организма после его нагрузки.

Под микроклиматом закрытых помещений понимают тепловое состояние среды, обусловливающее теплоощущении человека и зависящее от температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, радиационной температуры ограждающих поверхностей.

Основные принципы гигиенического нормирования параметров микроклимата в помещениях жилых и общественных зданий:

1) гигиеническое нормирование оптимальных и допустимых параметров микроклимата должно учитывать суточный и сезонный ритм колебаний физиологических функций, а также адаптацию человека к определенным климатическим особенностям;

2) гигиеническое нормирование параметров микроклимата следует проводить дифференцированно относительно разных возрастных групп населения;

3) во время гигиенического нормирования оптимальных и допустимых параметров микроклимата следует учитывать уровни энерготрат (активность) и теплозащитных свойств одежды соответствующих групп населения.

При гигиенической оценке показателей микроклимата и их влияния на организм необходимо исходить из одновременного учета и сравнения как инструментальных измерений каждого из показателей микроклимата, так и данных о физиологических терморегуляторних реакциях человека на изменение комплекса микроклиматических условий.

Микроклимат в помещениях оценивают по показателям температуры, скорости движения и относительной влажности воздуха, радиационного режима помещения, который зависит от температуры ограждающих поверхностей. Для каждого из показателей установлены оптимальные уровни и допустимые пределы колебаний с учетом их комплексного действия на организм человека.

Критерием для нормирования оптимальных и допустимых параметров микроклимата в жилых и общественных зданиях является тепловое состояние человека, которое оценивают по наиболее информативным физиологическим показателям (температуре тела, топографии температуры кожи на различных участках, градиенту температуры кожи на туловище и конечностях, величине влагопотерь посредством испарения, теплоощущению).

В качестве дополнительных критериев целесообразно использовать: а) динамику изменений теплоотдачи излучением и конвекцией; б) показатели, характеризующие состояние центральной и вегетативной нервной системы; в) исследования лабильности терморегуляторной системы; г) уровень энерготрат и дефицита тепла.

Характер изменений этих показателей лежит в основе классификации теплового состояния у детей и взрослых. Использование этих классификаций для оценки результатов исследований позволяет установить параметры зоны теплового комфорта и допустимые пределы колебаний метеофакторов.

Так, оптимальное тепловое состояние обеспечивается условиями теплового комфорта, который не ограничивает продолжительности пребывания и не требует введения в действие дополнительных механизмов приспособления организма. Умеренное напряжение терморегуляции характеризуется постоянством теплопродукции и нормальным соотношением процессов возбуждения и торможения в коре большого мозга. При допустимом уровне перегревания или переохлаждения наблюдается определенное напряжение механизмов терморегуляции организма. Но при этом сохраняется термостабильное состояние "сердцевины" тела в результате включения приспособительных реакций организма. В этих условиях возможно длительное пребывание человека (в течение работы) без изменений трудоспособности, опасности для здоровья и кумуляции.

Важно учитывать, что оценка конкретных тепловых условий среды зависит от жизненного опыта человека, т. е. социальных условий: привычного климата, одежды, питания, жилищных условий, в частности, типа и мощности са-нитарно-технического оборудования помещения.

В условиях, близких к комфортным, нормативы микроклимата жилья могут быть одинаковыми для взрослых и детей, но возрастную разницу целесообразно учитывать при установлении допустимых колебаний метеофакторов.

Известно, что в комфортных условиях отдача тепла через кожу на 45—47% осуществляется за счет радиации, почти 30%— конвекции и кондукции, до 20% — испарения потом. Отдача тепла посредством дыхания происходит в результате нагревания вдыхаемого воздуха и испарения влаги с поверхности легких. При жарком микроклимате снижается отдача тепла посредством радиации и проведения и компенсаторно возрастает за счет испарений. В условиях холода, наоборот — увеличиваются отдача тепла посредством радиации и проведения, компенсаторно снижаются потовыделение и отдача тепла испарением.

Таким образом, гигиеническое нормирование тепловых факторов должно обеспечивать их комплексность, дифференцирование и гарантию. Последний принцип означает, что нормированные параметры микроклимата должны гарантировать сохранение здоровья и трудоспособности даже человеку с пониженной переносимостью колебаний факторов окружающей среды.

С точки зрения обеспечения теплового комфорта человека большое значение имеет соотношение конвективной, лучистой и кондуктивной составных частей теплообмена при использовании разных инженерно-технических отопительных систем.

Оптимальные температурные параметры колеблются от 20 до 23 °С в условиях холодного климата, от 20 до 22 °С — умеренного и от 23 до 25 °С — жаркого климата (табл. 117). Эти условия приведены в СНиПе 2.04.05-91 "Отопление, вентиляция и кондиционирование".

Важное значение имеет величина перепадов температуры воздуха по горизонтали и вертикали помещения. Градиент по горизонтали не должен превышать 2 °С, по вертикали — 2—3 °С. Повышение вертикального перепада более чем на 3 °С может привести к переохлаждению конечностей и рефлекторным изменениям температуры верхних дыхательных путей. Указанные нормативы температуры воздуха помещений соответствуют гигиеническим требованиям лишь в том случае, если разница между температурами внутренних поверхностей стен и воздуха помещения не превышает 2—3 °С. Более низкая температура стен и окружающих предметов, даже при нормальной температуре воздуха, повышает удельный вес радиационных теплопотерь, что обусловливает дискомфорт.

Важным микроклиматическим показателем является скорость движения воздуха. Движущийся воздух влияет на организм человека двойственно: физически и физиологически (рефлекторно). Незначительное движение воздуха не только сдувает насыщенный водяным паром и перегретый слой воздуха, но и действует на тактильные рецепторы человека, стимулирует сложные рефлекторные процессы терморегуляции. Одновременно чрезмерная его скорость, особенно в условиях переохлаждения, увеличивает теплопотери путем конвекции и испарения и способствует охлаждению организма. Рекомендации относительно минимальной, максимально допустимой и оптимальной скоростей движения воздуха в помещении в холодное время года разработаны в зависимости от температуры воздуха в помещении (0,1—0,25 м/с).

Большое значение для теплообмена человека имеет влажность воздуха в помещении. Допустимой считается относительная влажность 30—65%. Превышение этих значений зимой крайне нежелательно, так как влажный воздух имеет большую теплопроводность и теплоемкость, а это увеличивает теплопо-тери путем излучения и конвекции. Для создания комфортных условий в отапливаемых помещениях желательно поддерживать относительную влажность воздуха 30—45%, так как при влажности ниже 30% начинает пересыхать слизистая оболочка дыхательных путей, кроме того, возникает опасность появления электростатического заряда на поверхности ковровых покрытий.

Проблема нормирования микроклимата помещений летом наиболее актуальна для районов с жарким климатом. Оптимальной в условиях жаркого сухого климата считается температура воздуха от 21 до 27,8 °С при относительной влажности 20—60% и скорости движения воздуха 0,1—0,25 м/с. Для климатических условий с повышенной влажностью температура воздуха в помещениях должна составлять 23—26,4 °С при его скорости движения от 0,15 до 0,5 м/с. При высокой температуре и влажности воздуха снижается физиологический дефицит насыщения, уменьшается возможность теплоотдачи посредством испарения. Перегревание организма наступает при более низкой температуре воздуха. Поэтому повышение ее должно сопровождаться соответствующим снижением влажности.

В зоне умеренного климата наиболее комфортные условия летом обеспечиваются при температуре воздуха 22—24 °С, средней облученности 427—431 Вт/м2, влажности воздуха 30—45% и скорости его движения 0,1—0,2 м/с.

Поскольку форма и организация окружающей среды постоянно видоизменяются, изменяя условия проживания, то параметры микроклимата, возможно, также не должны быть постоянными. В разных климатических районах и в различные сезоны года тепловой комфорт неодинаков для мужчин и женщин, людей пожилого возраста, детей и лиц с ослабленной функцией теплорегуляции. Таким образом, в нормативах для жилых и общественных зданий следует учитывать пределы адаптационных возможностей разных групп населения, поэтому нормативы теплового комфорта должны быть дифференцированными.

В целом такие терморег уляторные реакции, как существенные колебания теплопродукции, спазмы или резкое расширение сосудов кожи, усиленное потоотделение, предназначены для поддержания температурного гомеостаза при экстремальном и относительно кратковременном отклонении внешних условий от оптимума. Длительное функционирование этих механизмов неминуемо приводит к снижению трудоспособности и функциональному истощению организма. В условиях жилища это особенно нежелательно, так как отрицательно влияет на течение процессов снятия напряжения после работы и на восстановительные функции.

Потребность в обеспечении оптимальных условий микроклимата диктуется также тем обстоятельством, что дискомфортные условия при длительном влиянии вызывают нарушение теплового равновесия организма и напряжение аппаратов терморегуляции вследствие переохлаждения или перегревания, приводят к ослаблению общей и специфической сопротивляемости организма, снижению иммунного потенциала. Это может вызвать такие болезни, как ОРВИ, ревматизм, ангина, невралгия, а также осложнять течение сердечно-сосудистых заболеваний и болезней обмена веществ.

Тем не менее, требование к обеспечению оптимальных условий не следует рассматривать как требование обеспечить тепличные условия в жилых и общественных зданиях. В определенные периоды суток параметры микроклимата должны с определенной скоростью, на определенное время и на определенную величину изменяться, т. е. пульсировать. Только динамичный микроклимат, обусловливающий полезное для организма человека напряжение терморегуляции, будет тренировать и вместе с физической нагрузкой, которую дают занятия спортом и физкультурой, повышать адаптационные возможности организма человека.

Тепловой комфорт в помещении зависит главным образом от качества ограждающих конструкций (стен, окон, дверей, перекрытий). Широкое использование для строительства жилых и общественных зданий облегченных материалов (панели и блоки из легких и ячеистых бетонов) позволяет изменить микроклимат помещений. Однако неблагоприятный микроклимат может быть обусловлен не только плохими теплоизоляционными свойствами наружных стен, но и низким качеством строительства (недостаточная герметизация стыков панелей с окнами и др.).

На микроклимат помещений влияет также увеличение площади остекления. Световые площади играют огромную роль в формировании микроклимата помещений как в холодное, так и в теплое время года.

Увеличение расхода тепла посредством излучения при низких температурах стен, других поверхностей способствует развитию простудных заболеваний, так как по закону Стефана—Больцмана теплопотери посредством радиации возрастают в геометрической прогрессии:

Е = к-(Т,-Т2)4,

где Т|, Т2 — температура тела и поверхностей (по шкале Кельвина).

Повышенная же потеря тепла путем излучения приводит на только к глубоким сдвигам в работе аппарата терморегуляции и нарушению теплового равновесия между организмом и окружающей средой, но и отрицательно влияет на его иммунобиологическую реактивность. Это приводит к возрастанию простудных заболеваний.

Не менее важным фактором формирования микроклимата и воздушной среды помещений являются отопительно-вентиляционные инженерные системы.

Особенно важно регулирование микроклимата жилища в зимний и летний периоды. Роль зимнего периода особенно велика в I и II строительно-климатических зонах, летнего периода — в III и IV.