Начало >> Статьи >> Архивы >> Руководство к практическим занятиям по общей гигиене

Исследование ионизации воздуха - Руководство к практическим занятиям по общей гигиене

Оглавление
Руководство к практическим занятиям по общей гигиене
Значение гигиенических исследований
Метод санитарного описания
Описание объектов по чертежам и топографическим картам
Методы органолептического исследования  объектов
Санитарно-физические методы исследования воздушной среды
Исследование микроклимата
Методы исследования влажности воздуха
Метода исследования подвижности воздуха
Метода комплексной оценки метеорологических факторов
Исследование ионизации воздуха
Исследование электромагнитных излучений
Исследование интенсивности инфракрасной радиации
Исследование естественной освещенности
Исследование искусственной освещенности
Исследование электромагнитных излучений радиочастот
Исследование механических колебаний воздуха
Исследование вибрации воздуха
Исследование ультразвука и инфразвука
Исследование запыленности воздуха
Методы исследования физико-механических свойств почвы
Методы гигиенических исследований тканей одежды
Испытание гигиенических свойств ткани
Исследование величины теплоизлучения тканями
Методы гигиенических исследований искусственных кож
Санитарно-химические методы исследования внешней среды
Санитарно-химические методы исследования воздушной среды
Определение показателей антропогенного загрязнения воздушной среды
Определение продуктов деструкции пластмасс
Определение в воздухе токсических примесей
Санитарно-химические методы исследования воды
Определение природного солевого состава воды
Определение веществ антропогенного происхождения
Определение в воде токсических   примесей
Санитарно-химические методы исследования почвы
Санитарно-химические методы исследования пищевых продуктов
Экспрессные методы исследования
Микроэкспресс-метод ферментного обнаружения
Бактериологические методы исследования внешней среды
Гельминтологические методы исследования внешней среды
Гидробиологические методы исследования водоемов
Расчетные методы
Исследование реакции организма на воздействие факторов внешней среды
Определение токсичности веществ при пероральном и ингаляционном поступлении
Исследование кожно-резорбтивного действия

Тема 2.
ИССЛЕДОВАНИЕ ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА
Продолжительность изучения темы — 2 ч.
Цель занятий:  ознакомить студентов с основными
понятиями физической сущности аэроионизации и методами измерения тяжелых ионов.
Практические навыки: освоить методы определения аэроионов и приобрести навыки работы с аппаратурой, используемой для количественной и качественной характеристики ионизации воздушной среды.
Задания студентам: 1. Ознакомьтесь с устройством аппаратуры для измерения аэроионизации.

  1. В камере с искусственным ионизационным режимом определите количество положительных и отрицательных аэроионов, рассчитайте коэффициент униполярности.
  2. Дайте оценку полученным результатам.

Методические указания к выполнению задания

Ионизация воздуха (аэроионизация)—это процесс образования в воздухе электрозаряженных частиц различной химической природы и обладающих различными физическими свойствами.
Молекулы и атомы воздушной среды, будучи в обычных условиях электронейтральными, при воздействии на них ионизаторов теряют со своей орбиты электрон, который присоединяется к нейтральной молекуле воздуха, в результате чего она становится отрицательным ионом, а положительно заряженный остаток, от которого под действием ионизатора был отделен электрон, становится положительным ионом.
Аэроионообразование наступает под воздействием радиоактивных веществ, космического, ультрафиолетового излучения, под влиянием электрических разрядов в атмосфере, открытого пламени при разбрызгивании воды и др.
В атмосферном воздухе в первую очередь происходит распад молекул кислорода, которые обладают небольшой энергией связи. Распадаясь, они или присоединяют свободный электрон, или захватывают электрон от молекулы азота. Это приводит к появлению в воздухе положительно заряженных ионов азота и отрицательно заряженных ионов кислорода.
Такие первичные ионы, имеющие один элементарный заряд, могут соединяться с нейтральными молекулами или их комплексами (ядра конденсации, частицы пыли, дыма, тумана и др.) и образуют легкие ионы. Молекулярный размер легких ионов равен 10-8 см, они легко и быстро перемещаются в электрическом поле, легко отдают свой заряд предметам или ионам положительного знака, при этом они нейтрализуются или рекомбинируются (воссоединяются).
В результате того, что в воздухе постоянно присутствуют не только молекулы газов, но и твердые частицы, легкие ионы как бы оседают на них, образуя крупные вторичные ионы размером 10-5 см, которые называются тяжелыми ионами.  
Кроме ионов, с одним элементарным зарядом в воздухе могут находиться частицы с большой массой и несколькими электрическими зарядами. Такие системы носят название электроаэрозоля.
Одновременно с ионообразованием в атмосферном воздухе происходит ионоуничтожение. За счет этих процессов в воздушной среде наступает ионизационное равновесие.
Влияние ионизированного воздуха на организм человека зависит от многих факторов и прежде всего от степени проникновения ионов в организм. По данным большинства исследователей, почти все вдыхаемые легкие ионы и 85—90% тяжелых ионов остаются на слизистой оболочке верхних дыхательных путей, особенно носоглотки. Возможно восприятие аэроионов и кожей.
Атмосферный воздух в городах является менее ионизированным, чем воздух в сельских населенных пунктах и курортных зонах.

В чистом воздухе преобладают легкие отрицательные ионы, в загрязненном — положительные легкие и тяжелые ионы обоих знаков. Накопление в воздухе городов тяжелых малоподвижных ионов обусловлено загрязнением атмосферы пылью, дымом, каплями тумана и др.
В воздухе жилых и общественных зданий ионизация изменяется соответственно с изменением физических свойств воздуха. Чем больше в воздухе пыли, углекислого газа, чем выше его температура и влажность, тем больше в нем тяжелых ионов. Поэтому изменение ионизационного режима в жилых и общественных зданиях может быть показателем чистоты воздуха.
Повышенная ионизация воздуха может наблюдаться и в различных отраслях промышленности. Мощной ионообразующей способностью обладают процессы производства, связанные с горением, электросваркой, применением ультрафиолетовых лучей.
При гигиенической оценке ионизационного режима используется коэффициент униполярности (g), представляющий собой отношение числа положительных ионов к числу отрицательных ионов соответствующей величины:
Атмосферный воздух в естественных условиях характеризуется биполярностью, т. е. в нем содержатся ионы обоих знаков с преобладанием положительных ионов над отрицательными. Поэтому в среднем коэффициент униполярности для атмосферы воздуха равен 1,11,2. В высокогорных районах он составляет 1,4—1,8, у горных рек и в местах большого разбрызгивания воды—0,7—0,3.
Измерение числа ионов в 1 см3 воздуха, их подвижности и знака производится при помощи приборов — аэрометров. Основным принципом работы большинства аэрометров является аспирация воздуха через цилиндрический конденсатор. Содержащиеся в воздухе ионы осаждаются на внутреннем электроде конденсатора, изменяя его заряд. Может быть использован как метод зарядки — когда происходит увеличение заряда конденсатора, так и метод разрядки — когда разряжается внутренний электрод ионами противоположного знака.

Для определения аэроионов в производственных условиях при технологических процессах, сопровождающихся ионизацией воздуха, применяется самопишущий измеритель ионного режима.
Счетчик легких ионов Тверского. Воспринимающей, частью прибора является цилиндрический конденсатор, через который аспирируется исследуемый воздух с постоянной скоростью. В том случае, когда на наружную обкладку конденсатора подается отрицательный потенциал, на внутреннем электроде прибора оседают отрицательные ионы; при положительном потенциале оседают положительные ионы.
Регистрирующая часть счетчика представлена электрометром типа СГ-1-М. Она измеряет заряд внутреннего электрода конденсатора. Расчет производят по формуле:

где п — число ионов в 1 см3 воздуха; С — емкость измерительного конденсатора и электрометра (С= 10 см3); Ν1 — N0 — разность между конечным и начальным отсчетом по шкале микроскопа; е — заряд электрона, равный 4·8· 10-10 ЭСЕ; Ф — скорость просасывания воздуха (500 см3/с) ; Т — промежуток времени между начальным и конечным отсчетом; а — чувствительность электрометра, дел/В.
Работа с прибором. 1. Установить переключатель на панели прибора в рабочее положение.

  1. Включить механизм аспирационного устройства.
  2. Подключить прибор на измерение нужной полярности ионов (положительной или отрицательной).
  3. Включить секундомер в момент положения движущегося индекса на шкале микроскопа N0 делений.
  4. Включить секундомер в момент совпадения индекса шкалы микроскопа с положением Nt делений.

Далее производят расчет ионов в 1 см3.

Счетчик легких и тяжелых ионов. Для измерения числа ионов, содержащихся в 1 см3 воздуха, а также для определения их подвижности и знака заряда применяются приборы, называемые счетчиками ионов или нанометрами. В основу работы приборов положен метод аспирации. Поток воздуха просасывается через цилиндрический конденсатор и содержащиеся в нем ионы осаждаются на внутреннем электроде конденсатора, изменяя его заряд.
При этом применяется либо способ увеличения заряда (метод зарядки), либо способ потери заряда (метод разрядки), при котором происходит разряжение внутреннего электрода ионами противоположного знака. Электрическое поле внутри конденсатора создается за счет напряжения от батареи сухих элементов типа БАС. От величины напряжения (V) и объемной скорости просасываемого воздуха (Ф) зависит предельная подвижность (Vпр.) ионов, улавливаемых в каждом конденсаторе. Эта предельная подвижность рассчитывается по формуле:

где V—предельная подвижность ионов, см/с-В; С —
емкость каждого конденсатора, см; V— величина напряжения, В; Ф — объемная скорость просасываемого воздуха, см3/с.
Регистрирующей частью прибора является электрометр с чувствительностью 20—40 дел/В.
Прибор состоит из конденсаторов для легких и тяжелых ионов, коленчатой трубки, соединяющей конденсаторы, электрометра, ключа для переключения электрометра с одного конденсатора на другой, ключа для заземления нити электрометра и его градуировки, двухполосных переключателей для измерения знака напряжения, подаваемого на внешние обкладки конденсатора, — для подачи напряжения на ножки электрометра, для градуировки электрометра; для соединения ключа с землей и потенциометром при градуировке электрометра, потенциометра для градуировки электрометра, анемометра, вентилятора для аспирации воздуха.
Для определения числа ионов в 1 см3 воздуха необходимо определить тот заряд, который приобретает внутренний электрод конденсатора в результате оседания на него ионов (одноименного знака со знаком напряжения на внешней обкладке конденсатора) из прошедшего за время объема воздуха.

Работа с прибором. 1. Проверить чувствительность электрометра и степень изоляции прибора.

  1. Установить необходимую скорость прохождения исследуемого воздуха.
  2. Установить ключ в положение, в котором нить электрометра соединена с внутренним электродом конденсатора для легких ионов.
  3. Отделить ключом нить электрометра от заземления, при этом она начинает смещаться.
  4. Включить секундомер через определенный период времени (эти два замера дают время) при положении нити.

Определение числа ионов производится по формуле:

где N — число ионов в 1 см3 воздуха; Сп+Сэл — общая емкость конденсатора и электрометра со всеми соединительными проводами, см; V0 и Vt—потенциалы электрометра в вольтах в начальном и конечном этапе определения; Ф — объемная скорость пропускаемого воздуха через конденсатор, см3/с; е — элементарный заряд иона, равный 4,8· К)-10 ЭСЕ; t— промежуток времени между начальным и конечным отсчетом электрометра, с.
Образец протокола по теме:
Исследование ионизации воздуха

  1. Ионизационный режим определялся в камере «искусственного воздуха», где ионизация создавалась за счет облучения воздушного объема камеры ультрафиолетовыми лучами.
  2. Для измерения ионизационного режима использовался прибор   
  3. Результаты измерений:

число отрицательных ионов: легких п~ ...........  ,
тяжелых N~  число положительных ионов: легких п+  , тяжелых N+
коэффициент униполярности:

  1. Гигиеническая оценка полученных результатов.  


 
« Роль опорно-двигательного аппарата в сохранении работоспособности   Руководство по клинической электрокардиографии детского возраста »