Окружающая среда


Биологическое загрязнение воздуха помещений


Термин воздух помещений обычно применяется в отношении непромышленных сред: офисов, общественных зданий (школ, больниц, театров, ресторанов и т.п.) и жилых помещений. Ранее, в одной из статей уже рассматривались вопросы, связанные с химическим загрязнением воздуха помещений. В данном сообщении мы остановимся на вопросе, который требует отдельного рассмотрения, это присутствие в воздухе помещений микроорганизмов, которые могут стать причиной, как инфекционных заболеваний, так и заболеваний аллергического характера и т.д. Не стоит забывать, что микроорганизмы являются естественными и существенными компонентами экосистем. В последние годы проблемы связанные с биологическим загрязнением внутренней среды помещений стали предметом особого внимания.

Помимо микроорганизмов, к которым относятся вирусы, бактерии, грибы и простейшие одноклеточные, в воздухе помещений могут также содержаться пыльца, частицы шерсти и кожи животных, фрагменты насекомых и клещей, а также их выделения. Кроме взвеси вышеперечисленных частиц воздух помещений может содержать летучие органические соединения, являющиеся продуктами жизнедеятельности живых организмов, например, комнатных растений и микроорганизмов.

Пыльца. Частицы пыльцы содержат вещества (аллергены), которые могут вызывать у восприимчивых людей аллергические реакции, обычно в виде "сенной лихорадки", или ринита. Подобного рода аллергия связана, прежде всего, с внешней средой; во внутренних помещениях концентрация пыльцы обычно значительно ниже, чем в наружном воздухе. Тем не менее, в некоторых помещениях можно ожидать высокую концентрацию пыльцы, например, в домах, где из эстетических соображений размещено множество цветущих растений, или в теплицах.

Перхоть состоит из мельчайших чешуек кожи и частичек волоса или перьев животных (а также высохшей слюны и мочи) и является источником сильнейших аллергенов, которые могут вызывать у восприимчивых людей насморк и приступы астмы. Основным источником перхоти во внутренних помещениях обычно являются кошки и собаки, однако крысы, мыши, хомяки, морские свинки и птицы могут тоже вызывать аллергические реакции. Перхоть от них, а также сельскохозяйственных животных и тех, кого разводят для развлечения (например, лошадей), может попадать внутрь помещения на одежде, но наибольшая ее концентрация, скорее всего, будет наблюдаться в помещениях, предназначенных для содержания животных, в лабораториях и населенных вредителями зданиях.

Насекомые. Эти организмы и их выделения могут также вызывать дыхательные и другие аллергии, но в большинстве случаев их доля в общем биологическом загрязнении воздуха, похоже, не особенно велика. Частицы тараканов могут оказывать существенное влияние в загрязненных, горячих и влажных помещениях (кухни). Чувствительность к частицам от тараканов и других насекомых, включая саранчу, долгоносиков, мучных жуков и плодовых мушек, может служить причиной ослабления здоровья среди занятых в животноводстве и работников лабораторий.

Клещи. Эти паукообразные обычно соседствуют с пылью, но фрагменты этих микроскопических родственников пауков и их выделения могут присутствовать и в воздухе внутренних помещений. Особое внимание следует обратить на домашнего клеща. Он и его ближайшие сородичи являются главной причиной дыхательной аллергии. Клещи этого вида водятся преимущественно в домах, предпочитая постельное белье и обитую тканью мебель. Есть немногочисленные свидетельства того, что они живут и в мягкой мебели офисов. Пищевые клещи, которые водятся в местах хранения продуктов и фуража для скота, например, также могут служить источником аллергенов во внутренних помещениях. Несмотря на то, что по большей части их воздействию подвержены фермеры и работники продовольственных складов, пищевые клещи, могут присутствовать в иных внутренних помещениях, особенно в зданиях с повышенной температурой и влажностью.

Вирусы оказывают существенное влияние на здоровье человека, но они не могут вести независимое существование вне живых клеток и тканей. Имеются свидетельства того, что некоторые из них распространяются через устройства рециркуляции или системы подогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, но основным способом их передачи является личный контакт. Даже кратковременное вдыхание аэрозолей, образующихся при кашле и чихании - например, при обычной простуде или гриппе - может привести к инфекции. Таким образом, риск заражения повышается в переполненных людьми помещениях. Очевидные, что никакие изменения в проектировании и эксплуатации зданий не способны существенно повлиять на данный фактор биологического загрязнения.

Бактерии. Эти микроорганизмы делятся на две основные группы в соответствии с окраской теста Грамма. Наиболее часто встречающиеся граммположительные виды бактерий обитают в слизистой оболочке рта, носа, носоглотки и на кожных покровах. Граммотрицательные бактерии вообще распространены не так сильно. Бактерия, вызывающая "болезнь легионеров", может встречаться в системах водяного теплоснабжения, увлажнителях и кондиционерах, а также в оборудовании для лечения органов дыхания, в лечебных ваннах, джакузи и душевых. Она попадает к человеку из вырабатываемых подобными устройствами водных аэрозолей, а также может распространяться от ближайших к зданию башен охлаждения.

В дополнение к упомянутым выше одноклеточным бактериям существуют волокнистые микроорганизмы, актиномицеты, которые вырабатывают распространяющиеся по воздуху споры. Они живут во влажной среде и могут иметь сильный специфический запах. Два типа подобных бактерий, способны размножаться при температуре , и их можно обнаружить в бытовых увлажнителях, а также в системах подогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Грибы делятся на две группы: во-первых, микроскопические дрожжи и плесень, известные как микрогрибы, и, во-вторых, грибы, живущие на штукатурке и гниющей древесине, которые называют макрогрибами, поскольку они производят макроскопические споры, видимые невооруженным глазом. Все грибы, кроме одноклеточных дрожжей, живут колониями в виде разветвленной сети (грибницы) или волокнистых структур и вырабатывают огромное количество распространяющихся по воздуху спор, от микроскопических спор плесени, до больших споровых образований макрогрибов.

В воздухе жилых и непромышленных помещений имеются споры многих разновидностей плесени. Некоторые из видов плесени в изобилии встречаются на листьях и других частях растущих на открытом воздухе растений, особенно летом. Тем не менее, несмотря на то, что споры могут попадать в помещение снаружи, плесень способна расти на влажных поверхностях внутри зданий, вырабатывая споры, которые усиливают биологическое загрязнение воздуха. Различные разновидности плесени можно обнаружить практически во всех пробах воздуха, взятых внутри помещений, и иногда их споры присутствуют там, в значительных количествах. В содержащейся в воздухе флоре можно также найти отличающиеся от плесени розовые дрожжи.

Здания и сооружения могут обеспечить большинство грибов и бактерий огромным количеством мертвого органического вещества, которое эти микроорганизмы используют для своего роста и производства спор. Питательные вещества присутствуют в дереве, бумаге, краске и других покрытиях, в коврах и обтянутой тканью мебели, в почве цветочных горшков, в пыли, в коже и в выделениях человека и животных, в готовой пище и продуктах питания. Размножение микроорганизмов зависит от наличия влаги. Бактерии способны расти только в мокрых местах: в дренажных системах и резервуарах систем подогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха и т.п. Некоторые виды плесени тоже требуют наличия воды, но другие менее чувствительны, и могут размножаться просто на влажных поверхностях. Пыль, если в ней достаточно влаги, также может быть превосходной средой для обитания плесени и является, таким образом, существенным источником распространения спор.

Простейшие - микроскопические одноклеточные животные, которые питаются бактериями и другими органическими частицами и обитают в увлажнителях воздуха, резервуарах и дренажных устройствах систем подогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха. Частицы этих одноклеточных могут присутствовать в воздухе в виде взвеси и служить одной из возможных причин влажной лихорадки.

Микробиологические летучие органические соединения существенно различаются по своему химическому составу и запаху. Некоторые из них вырабатываются большим количеством микроорганизмов, а другие присущи только определенным видам. Например, так называемый грибной спирт (с запахом свежих грибов) относится к соединениям, которые вырабатываются различными разновидностями плесени. К другим, менее распространенным летучим соединениям, вырабатываемым плесенью (по запаху), относятся: "вонючий", с запахом сырой земли и с запахом кокосового ореха. Некоторые бактерии вырабатывают пиразины с запахом "гнилой картошки". Запах каждого микроорганизма является результатом смешения множества летучих органических соединений.

Микробиологические исследования воздуха в жилых домах, школах и других общественных помещениях ведутся уже более ста лет. Целью первых исследований зачастую являлось определение "чистоты" различных типов помещений и выявление возможной связи с уровнем смертности их обитателей. Микроорганизмы также считаются одной из возможных причин "синдрома больного здания", хотя фактов, подтверждающих это предположение, крайне мало.

Считается, что симптомы сильной усталости, наблюдавшиеся у сотрудников, вызываются веществами микотоксинами, содержащимся в спорах некоторых грибов. С тех пор "синдром хронической усталости" неоднократно наблюдался у учителей и сотрудников учебных заведений, чувствительных к содержащимся в пыли микотоксинам.

Несмотря на то, что в воздухе помещений патогенные микроорганизмы встречаются редко, можно привести многочисленные свидетельства связи между наличием в воздухе микроорганизмов и различными аллергическими реакциями, такими как аллергический дерматит, ринит, астма и неспецифический аллергический альвеолит, также известный как гиперчувствительная пневмония.

Считается, что грибы являются более важными компонентами биоаэрозолей воздуха, чем бактерии. Из-за своей способности размножаться во влажных местах грибы часто служат хорошим индикатором - например, пятна плесени - неблагополучного состояния с влажностью в помещении и указывают на возможную опасность для здоровья. Рост плесени вызывает появление в воздухе помещения флоры, которая в противном случае отсутствовала бы. Подобно граммотрицательным бактериям и гидрофильные ("любящие влагу") грибы указывают на места с избыточной влажностью и плохое качество воздуха помещений. Высокая концентрация плесени, демонстрирующей различную степень ксерофилии ("любви к сухости") и требующей для своего развития меньше воды, может указывать на существование менее влажных, но все же благоприятных для ее роста мест. В значительных количествах плесень содержится в домашней пыли и поэтому может использоваться в качестве индикатора запыленности воздуха.

Грибные патогены редко содержатся в воздухе помещений в больших количествах, но некоторые другие агрессивные грибы, способные проникать в ткани человека, могут жить в почве комнатных растений.

Содержащиеся в воздухе грибки гораздо чаще, чем бактерии, служат причиной аллергических реакций.

Менее изучено влияние на здоровье человека летучих органических соединений, вырабатываемых в результате размножения и спорообразования грибов, а также жизнедеятельности бактерий. Несмотря на то, что многие летучие органические соединения имеют относительно низкую токсичность, известны случаи, когда они вызывают у людей головную боль, чувство дискомфорта и острые нарушения дыхания.

Бактерии, содержащиеся в воздухе помещений, обычно не представляют опасности для здоровья, поскольку среди них доминируют граммположительные микроорганизмы, обитающие на коже и в верхних дыхательных путях человека. Тем не менее, высокая концентрация этих бактерий говорит о чрезмерной скученности и плохой вентиляции. Присутствие в воздухе большого количества граммотрицательных бактерий или грибов свидетельствует о наличии очень влажных поверхностей, дренажных устройств или увлажнителей систем подогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, где и живут эти микроорганизмы. Доказано, что некоторые граммотрицательные бактерии (или выделяемые из их оболочек эндотоксины) вызывают симптомы влажной лихорадки. Иногда влажность в помещении становится достаточно высокой, чтобы сформировались аэрозоли, содержащие такую концентрацию аллергена, которая приводит к острому приступу гиперчувствительной пневмонии.

Итак, за последние годы, увеличение размера зданий шло бок о бок с совершенствованием устройств очистки воздуха, что привело к созданию современных систем подогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, повышению влажности и, соответственно, к качественным изменениям биологического состава воздуха внутри помещений. Тенденция проектирования зданий с минимальным потреблением энергии привела к появлению домов со значительно пониженным обменом воздуха с окружающей средой, что создает благоприятную среду для развития микроорганизмов и появления других загрязнителей. В таких "закрытых" сооружениях водяной пар, который раньше выбрасывался в атмосферу, конденсируется на холодных поверхностях, создавая условия для роста микроорганизмов. Кроме того, системы подогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, при проектировании которых учитывалась только экономическая эффективность, часто вызывают быстрое размножение микроорганизмов, что угрожает здоровью обитателей больших зданий. Например, увлажнители, использующие оборотную воду, быстро загрязняются и становятся источником распространения микроорганизмов, распылители влаги разбрызгивают содержащие микроорганизмы аэрозоли, а расположение фильтров обеспечивает быстрое распространение загрязненных микроорганизмами аэрозолей ко всем рабочим местам. Размещение воздухозаборников рядом с башнями охлаждения и другими источниками микроорганизмов, а также трудность доступа в систему подогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха для ее обслуживания, очистки и дезинфекции, могут представлять собой угрозу здоровью, наряду с ошибками проектирования и эксплуатации подобных систем. В результате жители таких домов подвергаются воздействию высоких концентраций содержащихся в воздухе микроорганизмов, вместо близкой к норме смеси наружного воздуха.

В закрытых помещениях основным фактором, влияющим на рост микроорганизмов и выработку ими клеток и спор, которые могут выделяться в воздух, является вода. Поэтому уменьшение влажности гораздо эффективнее, чем использование дезинфицирующих средств. Необходимые меры включают в себя соответствующее обслуживание здания и его своевременный ремонт, включая быструю просушку и устранение утечек воды. Поддержание относительной влажности помещений на уровне менее 70%, часто рекомендуемое в качестве профилактической меры, эффективно лишь в том случае, если температура стен и других поверхностей близка к температуре окружающего воздуха. На поверхности стен с плохой изоляцией температура может упасть ниже точки росы, что приведет к конденсации влаги и размножению гидрофильных грибов и даже бактерий. Одновременно с жесткими мерами по контролю влажности работы по обслуживанию и очистке должны включать в себя удаление пыли и мусора, являющегося источником питательных веществ и средой обитания микроорганизмов.

В системах подогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха необходимо предотвратить накопление застойной воды, например в дренажных емкостях или радиаторах. Там, где системе имеются распылители, прокладки или нагреваемые баки для воды, следует проводить регулярную очистку и дезинфекцию, чтобы ограничить размножение бактерий. Увлажнение сухим паром также значительно уменьшает риск распространения микроорганизмов. Поскольку фильтры могут накапливать грязь и влагу и служить местами интенсивного размножения микробов, их следует регулярно заменять. Микроорганизмы способны также развиваться в пористых изоляционных материалах, используемых при прокладке труб, если в них собирается влага. Решить эту проблему можно следующим способом: использовать подобные материалы только для наружных работ; внутренние поверхности должны быть гладкими и не способствовать образованию среды, благоприятной для роста микроорганизмов. Кроме того, температура горячей воды в системе не должна превышать , должны отсутствовать места, где вода застаивается, и не использоваться материалы, создающие благоприятную среду для роста микроорганизмов.

Там, где принятые меры оказались недостаточны, и наблюдается рост плесени, следует провести ремонтные работы. Важно удалить и уничтожить все пористые органические материалы, пораженные микроорганизмами: ковры, мягкую мебель, потолочные плитки и звукоизоляцию. Гладкие поверхности необходимо вымыть раствором любого доступного дезинфицирующего средства. Что же касается отопительной, вентиляционной систем и системы кондиционирования воздуха здания, оборудования охлаждения, то они должны быть проверены на предмет отсутствия микробиологических культур или воды в своих водосборниках, блоки вентиляционной системы должны быть проверены на предмет их надлежащего функционирования, системы ввода вывода воздуха должны быть проверены с разных точек зрения на предмет их водонепроницаемости, а также необходимо провести выборочную проверку внутренних стенок труб на предмет отсутствия там микроорганизмов. Последнее особенно важно в том случае, если используются увлажнители воздуха. Эта техника требует особенно осторожного обслуживания и обращения, а также тщательного исследования для предотвращения возникновения и роста микроорганизмов, которые могут распространяться через систему кондиционирования воздуха.

В качестве альтернатив для улучшения качества внутреннего воздуха зданий могут быть предприняты следующие действия: ликвидация источников загрязнения; его изоляция или независимая вентиляция; отделение источника от тех, кто может быть поражен его выделениями; общая очистка здания; усиленная проверка и улучшение отопительной, вентиляционной систем и системы кондиционирования воздуха здания. Для этого может потребоваться как усовершенствование отдельных узлов данных систем, так и перепроектирование их в полном объеме. Данный процесс, чаще всего, имеет периодическую природу, таким образом, исследования должны будут повторяться снова и снова с использованием все более совершенных технологий.