Перспективы создания комплексного прибора для оценки параметров окружающей среды в помещении

Авторы: Семёнов Алексей Петрович

.

Рубрика: Технические науки

Страницы: 65-68

Объём: 0,27

Опубликовано в: «Наука без границ» № 11 (16), ноябрь 2017

Скачать электронную версию журнала

Библиографическое описание: Семёнов А. П. Перспективы создания комплексного прибора для оценки параметров окружающей среды в помещении // Наука без границ. 2017. № 11 (16). С. 65-68.

Аннотация: В статье рассмотрены показатели качества воздушной среды в помещении, проведён краткий анализ существующих на рынке решений для контроля за показателями качества воздушной среды в помещении.

В последнее время проблеме качества воздуха в помещениях стало уделяться повышенное внимание. Неудовлетворительное состояние воздушной среды в помещении может приводить к различным заболеванием и нарушениям работоспособности человека. К показателям качества воздуха в помещении можно отнести: концентрацию углекислого газа, концентрацию формальдегида и запылённость.

Влияние концентрации углекислого газа в помещении на здоровье человека

Содержание углекислого газа (СО2) в воздушной среде помещения является одним из первых гигиенических показателей, характеризующих качество воздушной среды внутри помещений.

Концентрация СО2 в воздухе помещений, не превышающая 400 ррm (0,06 %), не оказывает негативного влияния на самочувствие и работоспособность человека [1]. При концентрации выше 600 ppm начинают проявляться первые признаки высокого содержания углекислого газа: затруднение дыхания, учащение пульса, потливость и др. Согласно ГОСТ оптимальным содержанием СО2 в помещении принимается уровень в 400 ppm[1].

Последствия нахождения в помещении с повышенной концентрацией СО2 можно разделить на 2 группы [2]:

1. Кратковременное воздействие:
1.1. головная боль;
1.2. усталость;
1.3. головокружение;
1.4. раздражительность глаз;
1.5. раздражение носоглотки;
1.6. апатия;
1.7. плохой сон.

2. Длительное воздействие:
1.1. риниты, обострение аллергии, сухой кашель, сухость слизистых оболочек;
1.2. бессонница, некрепкий сон, усиление храпа;
1.3. снижение иммунитета, диабет, заболевания сердечнососудистой системы, синдром хронической усталости.

Повышение концентрации углекислого газа в помещении приводит не только к вышеназванным причинам, но и к значительному снижению умственной активности человека [3]. Наибольшее влияние высокая концентрация СО2 оказывает на такие качества человека, как инициатива, базовая активность и использование информации.

В настоящее время в связи с повышенной герметизацией помещений жилых и общественных зданий (установка стеклопакетов на окна, двойные двери, отсутствие систем вентиляции) содержание СО2 и кислорода в воздушной среде помещений является весьма актуальным показателем качества и безопасности внутренней среды.

Воздействие формальдегида

На данный момент формальдегид широко используется в промышленности для получения пластмасс и фенолоформальдегидных смол.

Основная часть деревянной мебели, применяемой в помещениях, производится с использованием фенолоформальдегидных смол.

Формальдегид является канцерогеном и ядом с общетоксическим действием на организм.

У людей, длительно проживающих в условиях повышенного содержания фенола и формальдегида, развиваются респираторные инфекции, болезни ЛОР-органов и патологии желудочно-кишечного тракта [4].

Кроме того, в жилых помещениях уровень формальдегида превышает предельно допустимый уровень в связи с использованием мебели, произведённой с использованием фенолоформальдегидных смол [5]. Так как человек большую часть времени проводит в помещении, он практически постоянно подвергается воздействию формальдегида.

Таким образом, концентрация формальдегида в помещении является следующим важным показателем качества и безопасности внутренней среды.

Воздействие пыли

Последствия от нахождения в помещениях с повышенным содержанием пыли зависят от места осаждения пыли в дыхательном тракте и способности дыхательного тракта к удалению пыли, что непосредственно связано с размером частиц и их химическим составом [6]. Чем меньше по размеру частицы пыли, тем дальше они способны пройти по дыхательному тракту: частицы размером менее 0,1 мкм способны осаждаться в трахеобронхиальной области и альвеолах. Токсичные вещества впитываются поверхностью таких частиц и переносятся в дыхательный тракт. Чем дальше они переносятся по дыхательному тракту, тем сильнее их эффект и выше шанс возникновения респираторных заболеваний (например, астмы).

Таким образом, нахождение в помещениях с высоким содержанием пыли непосредственно связано с возникновением респираторных заболеваний. Наибольшее влияние пыль оказывает в зимний сезон, когда естественная вентиляция помещений нарушена и, кроме непосредственно концентрации самой пыли, такие параметры, как концентрация углекислого газа, температура и влажность воздуха, не находятся в пределах нормы.

В дополнение к этому, пыль является питательной средой для размножения пылевых клещей.

В связи со всем вышеперечисленным, высокая концентрация бытовой пыли в помещении приводит к негативным последствиям для организма человека. Следовательно, рекомендуется следить за уровнем бытовой пыли, используя для этого технические средства.

Анализ рынка приборов для измерения качества окружающей среды в помещении.

На данный момент существуют приборы, измеряющие концентрацию углекислого газа, концентрацию формальдегида и уровень запылённости.

По назначению их можно классифицировать на 2 группы: профессиональные приборы и бытовые приборы.

Профессиональные приборы применяются для санитарно-гигиенического, технологического обследования воздушной среды помещений и выдаче последующих заключений о соответствии помещения установленным нормам.

Отличиями этого класса приборов являются:

  1. высокая точность;
  2. в большинстве случаев, специализация только на одном типе измерений;
  3. высокая цена.

Из-за особенностей этого класса приборов применение их для постоянного мониторинга качества окружающей среды нецелесообразно.

Примеры:

  1. Измерительный прибор концентрации CO2 testo 535 – стоимость 49000 р.;
  2. Анализатор пыли Атмас – стоимость 149500 р.;
  3. Газоанализатор формальдегида одноканальный стационарный Флора-СВ (исп. 011) – стоимость 26500 р.

Вторым классом являются бытовые анализаторы качества окружающей среды.

Особенностями данного класса являются:

  1. пониженная точность по сравнению с профессиональными приборами;
  2. возможность проведения нескольких типов измерений;
  3. низкая цена по сравнению с профессиональными приборами.
  4. дополнительные функции, которые могут включать в себя работу в соответствии с концепцией «Интернета вещей» (IoT, Internet of Things).

В последнее время второй класс приборов начал активно появляться на рынке и пользоваться спросом среди населения для создания систем контроля параметров окружающей среды в помещении или встраивания данных устройств в уже готовые системы «умного» дома для управления системами вентиляции и кондиционирования помещения. Данные приборы используются для непрерывного мониторинга качества окружающей среды в помещении.

Примерами этого класса устройств являются:

  1. Детектор углекислого газа MT8057S – стоимость 5450 р.;
  2. Домашняя метеостанция Netatmo Healthy Home Coach – стоимость 9900 р.;
  3. Система мониторинга качества воздуха TION MAGICAIR – стоимость 9900 р.

Вывод

На текущее время второй класс устройств является перспективным для разработки и выхода на рынок.

С учётом анализа текущего состояния рынка, приборы, одновременно сочетающие в себе качества анализатора концентрации углекислого газа, концентрации формальдегида и уровня запылённости, отсутствуют на рынке. Кроме того, техническое решение, позволяющее следить за концентрацией формальдегида и имеющее при этом доступную цену, отсутствует. Поэтому наиболее перспективным в плане коммерциализации является разработка бытового прибора, сочетающего в себе вышеназванные качества.

Список литературы

  1. Robertson D. S. Health effects of increase in concentration of carbon dioxide in the atmosphere // Current science. Vol. 90. No. 12. 25 June 2006.
  2. Гурина И. В. Кто ответит за духоту в помещении // Химия и жизнь. 2010. № 2. С. 22–25.
  3. Satish U., Mendell M. J., Shekhar K. et al. Is CO2 an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO2 Concentrations on Human Decision-Making Performance // Environ Health Perspect. 2012 Dec. p. 1671–1677. Access mode: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3548274 (дата обращения: 11.11.2017).
  4. Малютина Н. Н., Тараненко Л. А. Патофизиологические и клинические аспекты воздействия метанола и формальдегида на организм человека [Электронный ресурс] // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. Режим доступа: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12826 (дата обращения: 11.11.2017).
  5. Громова Е. Н. Комбинированное влияние фенола и формальдегида в воздухе жилых помещений на клинико-иммунологические параметры организма человека: автореф. дис. … канд. мед. наук : 14.00.36 / Громова Елена Николаевна. Челябинск, 2006. 16 с.
  6. Jonathan A. Bernstein, Neil Alexis, Hyacinth Bacchus et al. The health effects of nonindustrial indoor air pollution // Journal of Allergy and Clinical Immunology. Volume 121. Issue 3. March 2008. P. 585-591.

 

Материал поступил в редакцию 20.11.2017
© Семёнов А. П., 2017


[1] ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. Введ. 2013-01-01. М. : Стандартинформ, 2013.