Ионизация воздуха

Одной из причин воздушного дискомфорта в закрытых и, в частности, кондиционируемых помещениях ряд авторов видит изменение ионного режима в них по сравнению с исходным первичным атмосферным воздухом. Следует отметить, что имеющиеся литературные данные весьма разноречивы. Мы не ставили своей задачей анализ причин противоречий в имеющихся работах и ограничимся лишь систематизацией литературных данных по изучению воздействия разных ионных режимов в условиях пребывания в помещениях с регулируемым и нерегулируемым аэроионным составом.

Важно подчеркнуть, что если ионизация атмосферы и ее изменения при воздействии тех или иных факторов достаточно хорошо изучены, то состав аэроионов в помещениях, особенно при искусственной обработке и подаче воздуха, остается до последнего времени недостаточно изученным. Одними из первых по этой проблеме были наблюдения А. П. Соколова (1904), С. Р. Яглоу (1936), А. А. Минха (1936), которые показали, что в присутствии людей в замкнутых объемах происходит снижение содержания легких аэроионов, тем более интенсивное, чем больше в помещении людей и чем меньше его кубатора. Причиной убыли легких ионов является поглощение их в процессе дыхания, адсорбции поверхностями, а также превращение части легких ионов в тяжелые вследствие оседания на материальных частицах, взвешенных в воздухе. Был разработан электрический показатель чистоты воздуха - соотношение тяжелых и легких аэроионов.

Установлено, что возрастание количества тяжелых ионов в помещениях связано с респираторным выбросом "ядер конденсации". Причем уменьшение числа легких ионов связывают с потерей воздухом освежающих свойств, с его меньшей физиологической и химической активностью, что, по мнению ряда авторов, является причиной неблагоприятного действия загрязненного комнатного воздуха. Поэтому особый интерес представляет дезионизация и искусственная ионизация воздуха помещений, в связи с широким применением в настоящее время установок для кондиционирования воздуха, в которых он претерпевает изменения при прохождении через систему калориферов, фильтров, воздуховодов и других агрегатов.

По-видимому, дезионизация воздуха небезразлична для организма, поскольку экспериментами Ю. Г. Нефедова и др. (1966) было установлено, что при длительном пребывании людей в герметичной камере с дезионизированным воздухом у испытуемых ухудшалось самочувствие.

Исследования, проведенные в натурных условиях с кондиционированием воздуха (Р. Ф. Афанасьева, 1960), показали, что в поверхностных воздухоохладителях концентрация легких отрицательных ионов практически не снижается, после фильтров и металлических воздуховодов она уменьшается на 55%, после калориферов также падает, а после форсуночной камеры резко возрастает. Наличие рециркуляции в летнее время вызывает уменьшение числа отрицательных ионов, а в зимнее время практически не влияет на их концентрацию. Присутствие людей вызывает снижение концентрации легких ионов тем больше, чем меньше кратность воздухообмена.

В. Ф. Кириллов (1962, 1964) указывает, что дезионизированный воздух, попадая в помещение, снова ионизируется вследствие распада радиоактивных элементов, содержащихся в строительных материалах ограждений. Следовательно, восстановление уровня ионизации воздуха в помещениях исключает необходимость искусственной ионизации воздуха, прошедшего через фильтры.

Анализируя имеющиеся литературные данные, следует отметить, что ионизация воздуха зданий как технико-гигиеническая проблема на сегодня не может быть признана окончательно решенной. В целом, современной наукой, несомненно установлено, что ионизация воздуха имеет важное медико-гигиеническое значение. Вместе с тем применительно к вопросам санитарной техники, в частности, вентиляции и кондиционирования воздуха, в технической литературе обычно встречаются весьма упрощенное изложение этой весьма важной проблемы. Нередко указывается, что традиционные средства кондиционирования микроклимата, используемые при строительстве жилых, общественных и производственных зданий, совершенно не в состоянии решить задачу "оживления" воздуха - насыщения его легкими отрицательными ионами, поскольку атмосферный воздух полностью теряет легкие ионы после обработки и транспортировки приточного воздуха и поступления его в помещения, что приводит к весьма неблагоприятному воздействию на организм.

При этом исходят из предпосылки о том, что воздух, не содержащий легкие ионы, губителен для всего живого, и, напротив, в отличие от легких ионов, тяжелые ионы весьма токсичны. Более того, утверждается, что лишь легкие отрицательные ионы полезны для человека, лёгкие же положительные ионы оказывают только вредное воздействие. При этом декларируется, что в закрытом помещении быстро наступает денатурация воздушной среды в отношении легких ионов, в результате чего воздух помещений становится, как считают, деионизированным и опасным для процессов жизнедеятельности. В то же время установка в помещениях простейших ионизаторов воздуха будто бы полностью решает эту проблему. Это представление было, в основном, почерпнуто из неправильно понятых отдельных публикаций. В частности, в работах А. Л. Чижевского (1960) лабораторные животные, помещенные в камеру с деионизированным воздухом, через 2-3 недели заболевали и затем погибали. Исходя из этого в научно-популярной литературе затем и был сделан вывод, что без ионов организм получает в помещениях "неполноценный" кислород, который и вызывает заболевания. Однако все попытки воспроизвести эти опыты окончились неудачно, так как пребывание в камерах, снабженных деионизированным воздухом, не приводило к гибели животных, как это указывалось выше.

Наши собственные исследования и разработки в области ионизации воздуха позволяют утверждать, что эта проблема не так проста, как это излагается в научно-популярных и даже научно-технических журналах (Ю. Д. Губернский, 1969-1985).

Так, в частности, нами изучена ионизация воздуха в современных высотных административных зданиях, оснащенных системой кондиционирования воздуха. Первое, что следует выделить при рассмотрении полученных данных - концентрация легких отрицательных ионов в помещении не только не уменьшилась, по сравнению с наружным атмосферным воздухом, но и возросла в 2,53 раза. Концентрация легких положительных ионов в помещении осталась на прежнем уровне по сравнению с атмосферным воздухом. Важно подчеркнуть, что это наблюдается не только для зданий с системами кондиционирования воздуха, но характерно и для жилых и общественных зданий, не оснащенных принудительной вентиляцией. Объясняется это тем, что в зданиях интенсивность ионизации воздуха, благодаря остаточной радиоактивности строительных материалов, существенно выше, чем в атмосферном воздухе. Благодаря этому и стационарные концентрации ионов в помещениях нередко выше.

Специалисты, пропагандирующие искусственную отрицательную ионизацию, важное значение придают коэффициенту униполярности ионов (отношению концентраций положительных и отрицательных ионов). При этом считается, что оздоровительное действие ионов наблюдается лишь при коэффициентах униполярности, значительно меньших единицы. Между тем, в природных условиях в чистых местностях в атмосферном воздухе концентрации положительных ионов обычно всегда выше концентраций отрицательных ионов. Объясняется это тем, что при действии ионизирующих излучений одновременно образуются как положительные ионы, так и свободные электроны. Подвижность электронов в воздухе достигает 500 см2/(В • с), в то время как у легких положительных ионов она составляет 1-2 см2/(В • с). Благодаря этому электроны быстрее нейтрализуются на различных поверхностях, что и приводит к повышению коэффициента униполярности. Таким образом, преобладание в природных условиях положительных ионов над отрицательными не подтверждает точку зрения, что лишь отрицательные ионы имеют важное биологические значение, а положительные - вредны для организма.

По нашим данным, коэффициент униполярности в атмосферном воздухе составлял 4,1. Фильтрация воздуха и прохождение его через камеру орошения не повышали, а снижали коэффициент униполярности. Транспортировка воздуха по воздуховодам снижала концентрацию ионов и повышала коэффициент униполярности. Тем не менее, в конечном счете, в помещении коэффициент униполярности оказался ниже, чем в атмосферном воздухе - 1,9, т. е. упал в два раза. Интересно, что присутствие людей в кондиционируемом помещении практически не приводит к резкому снижению концентраций легких ионов.

В современной литературе отсутствуют сколько-нибудь надежные данные о биологическом действии средних ионов. Между тем обнаружено их значительное количество как в атмосферном воздухе, так и в помещениях. Различные виды обработки воздуха в меньшей степени влияют на концентрации средних ионов, чем легких. В сумме концентраций легких и средних ионов доля средних составляет 94-96%. Концентрации средних ионов в помещениях также несущественно изменились, по сравнению с атмосферным воздухом. Коэффициент униполярности по средним ионам в помещениях также практически не изменился. Примерно те же соотношения наблюдаются и для суммы легких и средних ионов. Отрицательных ионов в помещениях стало несколько больше, чем в атмосферном воздухе, положительных - несколько меньше. Коэффициент униполярности - несколько снизился. Таким образом, категорически говорить о "губительном" влиянии инженерного оборудования зданий на количественные характеристики ионного режима закрытых помещений нет оснований, хотя при пребывании человека в условиях закрытых помещений ряд природных факторов окружающей среды в определенной степени трансформируется и воздействует не в нативном, а уже в измененном состоянии. Причем, как нами было установлено, в наибольшей мере изменяются нативные качества первичного атмосферного воздуха в отношении ионно-озонного комплекса.