ІНСТИТУТ ГІГІЄНИ ТА МЕДИЧНОЇ ЕКОЛОГІЇ

ім. О.М.МАРЗЕЄВА АМН УКРАЇНИ

Яригін Андрій Веніамінович

УДК 613.5: 613.165. 6: 669.885

ГІГІЄНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНОГО УЛЬТРАФІОЛЕТОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ В ПРИМІЩЕННЯХ ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ

14.02.01 – гігієна

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ – 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті гігієни та медичної екології ім. О.М.Марзеєва АМН України.

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор,

Акіменко Володимир Якович,

Інститут гігієни та медичної екології АМН України,

завідувач лабораторії.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук,

Антомонов Михайло Юрієвич,

Інститут гігієни та медичної екології АМН України,

завідувач відділом;

доктор медичних наук

Гвозденко Людмила Андріївна,

Інститут медицини праці АМН України,

завідувач лабораторією.

Провідна установа: Київська медична академія післядипломної освіти ім. П.Л.Шупика МОЗ України, кафедра гігієни та екології людини, м.Київ.

Захист відбудеться “ 26 ” вересня 2002 р. о 12.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.604.01 при Інституті гігієни та медичної екології АМН України за адресою: 02660, м.Київ-94, вул.Попудренка, 50, тел.559-21-27.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту гігієни та медичної екології АМН України за адресою: м.Київ-94, вул.Попудренка, 50.

Автореферат розісланий “ 8 ” липня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Селезньов Б.Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Ультрафіолетове випромінювання (УФВ) є одним з гігієнічно значущих факторів середовища проживання людини. Як недолік його, так і надлишок може спричиняти несприятливий вплив на здоров’я людини (Данциг Н.М., 1971, Бардов В.Г., 1995, Гвозденко Л.А., 1998, Девятко Д.Т., 1986, Скобарева З.А., 1987, Пальцев Ю.П., 1993, Бичков В.П., 1990, Панферова Н.Е., 1991, Прокопенко Ю.І., 1981 і ін.). Найбільш відомі фотокератитна, бактерицидна та еритемна дії УФВ, які залежать від дози випромінювання. Біологічна ефективність УФВ має тісний зв’язок з його спектральним складом. Для кількісної оцінки цього феномену прийнято використовувати так звані “спектри дії” [Лазарев Д.Н., Соколов М.В., 1985, Белинский В.А., 1977, Стржижовский А.Д., 1996]. Доведено, що забруднення атмосфери фреонами, оксидами азоту, аерозолями, викидами продуктів неповного горіння палива може привести до виснаження озонового шару і відповідного збільшення інтенсивності природної УФ-радіації біля поверхні Землі [Стржижовский А.Д., 1991, Kripke M.L., 1989]. Ультрафіолетове випромінювання здатне проникати навіть крізь певні види одягу [Чекаль В.Н., 1982, Marino J.M., 1986]. Таким чином, спостерігається тенденція до збільшення УФ-навантаження на організм людини при перебуванні людей на відкритій інсольованій території в денні години. В той час як при перебуванні в приміщеннях частина УФВ в спектрі природного сонячного світла значно зменшується.

В свою чергу запилення повітря в населених пунктах, ущільнення житлового будівництва, застосування нових видів огороджуючих конструкцій і засклення (грати на вікнах, вакуумні склопакети з потрійним заскленням, напилюванням, плівкою тощо) приводить до зниження рівнів УФВ в житлі. Внаслідок впливу зазначених чинників створюються нові екологічні умови проживання в житлі, де людина проводить понад 60 -80% свого часу [Губернский Ю.Д., 2000, Дунаев В.Н., 1998].

Якщо в умовах виробничої діяльності людини вплив УФВ регламентується як шкідливий фактор згідно з кератитною та еритемною дією (СН № 4557-88), то в умовах житла до цього часу регламентація УФВ проводиться опосередковано за мінімальною кількістю годин прямої інсоляції на підвіконня (бактерицидна дія) (СН № 2605-82) без урахування інтенсивності, спектрального складу та інших особливостей УФ-випромінювання. Підвищена увага до гігієнічних властивостей приміщень, розробка нових методів оцінки біологічної ефективності ультрафіолетового опромінення та поява більш досконалих вимірювальних приладів дозволили виконати ряд досліджень, пов'язаних з оцінкою проникнення ультрафіолетової радіації до приміщень.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертація виконана у відповідності з напрямком науково-дослідних робіт Інституту гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзеєва АМН України (до 01.01.2001 р. - НДІ загальної і комунальної гігієни ім. О.М. Марзеєва Українського наукового гігієнічного центру МОЗ України) в межах НДР “Обоснование гигиенических регламентов УФ-излучения в помещениях жилых зданий и лечебно-профилактических учреждений” УДК 613.5: 613.165. 6: 669.885, № державної реєстрації 0195ИО27373.

Мета роботи. Гігієнічна оцінка природного УФВ, яке надходить в помешкання крізь сучасні світлопрозорі огороджуючі конструкції житлових споруд, для оптимізації гігієнічних властивостей внутрішнього середовища житла.

Для досягнення визначеної мети необхідно вирішення наступних основних задач:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Об’єкт дослідження: вплив УФ-випромінювання Сонця на житлове середовище помешкання, його гігієнічна характеристика і оцінка.

Предмет дослідження: інтенсивність та доза природного УФВ спектральних піддіапазонів "А" і "В" в житлових приміщеннях; світлопрозорі огороджуючі конструкції; функціональний стан волонтерів в психофізіологічному дослідженні; мікрофлора приміщення в мікробіологічному дослідженні; квітка біоіндикатора в генетичному дослідженні; соціолого-гігієнічні аспекти ставлення населення до сонячного опромінення житла; нормативні документи та наукова інформація за темою дисертації.

Методи досліджень. В роботі використано експериментальні та розрахункові методи визначення інтенсивності та дози УФВ; метод моделювання УФВ Сонця в експериментальних дослідженнях; соціолого-гігієнічне дослідження з використанням спеціально розробленої анкети; методики визначення біологічних ефектів впливу УФВ на організм людини (тестування стану фізіологічних і психофізіологічних параметрів функціонування організму: стан шкіри, терморегуляція, нервова і серцево-судинна системи); мікробіологічні дослідження (седиментаційний та аспіраційний методи відбору проб); генетичний (біоіндикатор мутаційних ефектів - Tradescantia poludosa клону 02), аналітичне узагальнення. Вимiрювання УФВ проводилось спектрорадіометром СРП-86 з УФ-фільтрами. Використані прилади і реактиви для визначення стану центральної нервової системи, серцево-судинної системи, вегетативної нервової системи, шкіри та інших систем організму людини. Для математичної обробки результатів застосовувались методи статистичної обробки, математичного моделювання за допомогою програмних засобів “Statistica”, “Excel”, “Mathcad” на персональному комп'ютері.

Наукова новизна досліджень. Результати дисертації є новими. Наукова новизна роботи полягає в тому, що на основі системного підходу до вивчення умов проникнення УФВ до помешкання з урахуванням особливостей спектрального складу та специфіки впливу на стан внутрішнього середовища житла і організм людини згідно з результатами комплексних багатопланових досліджень вперше була дана всебічна гігієнічна оцінка природного УФВ, що проникає до приміщення в сучасних умовах будівництва. Встановлені закономірності формування у внутрішньому середовищі житла дози УФВ з урахуванням коефіцієнтів затримання УФ-променів віконним склом, різної інтенсивності УФВ на протязі дня, спектрального складу випромінювання тощо. Розроблено розрахунковий метод визначення ефективної дози УФВ на базі інсоляції житлових споруд з урахуванням його спектральних особливостей. На основі результатів натурних вимірів та розрахунків ефективної дози УФВ в житлових приміщеннях, соціологічного та психофізіологічного вивчення прямого та опосередкованого впливу на людину дозових навантажень УФВ, що надходить до приміщення, та дослідження дії природного УФВ Сонця на мікробне забруднення повітря приміщень вперше науково обґрунтована мінімально необхідна доза УФВ у внутрішньому середовищі житлових приміщень.

Практичне значення одержаних результатів. На основі проведених досліджень запропоновані розрахункові методи визначення УФВ піддіапазонів “А” і “В” в сучасних житлових приміщеннях з врахуванням проходження прямого та розсіяного УФ-проміння крізь віконне скло; обґрунтовані нові підходи щодо визначення інсоляції закритих приміщень на базі ефективної дози УФВ з урахуванням орієнтації засклених отворів для різних регіонів України, які забезпечують одержання адекватних і порівняних результатів розрахунків і вимірювання при проведенні запобіжного і поточного санітарного нагляду. Запропоновані гігієнічні рекомендації для органів та закладів санітарного нагляду, архітектури та містобудування щодо застосування сучасних світлопрозорих огороджуючих конструкцій.

Матеріали роботи дозволили дати реальну оцінку УФВ в закритих приміщеннях і науково обґрунтувати заходи щодо покращання гігієнічних властивостей помешкань шляхом дотримання мінімально необхідного рівня УФВ за нормативний час інсоляції.

Отримані результати дослідження використано при розробці ДСПіН 5.5.6. 009 - 98 “Влаштування і обладнання кабінетів комп`ютерної техніки в навчальних закладах та режим праці учнів на персональних комп`ютерах”, ДСанПіН 2.2.2.022 - 99 “Державні санітарні правила та норми для перукарень різних типів”, ДСанПіН 2.2.000-2002 “Житлові будинки квартирного типу”(проект).

Особистий внесок здобувача полягає у визначенні актуальності проблеми, виборі методів та виконанні натурних і експериментальних досліджень; в одержанні наукових результатів: формування програми досліджень, їх підготовка та проведення, отримання первинних даних за темою дисертаційної роботи, обробка, науковий аналіз, узагальнення та інтерпретація результатів досліджень, їх літературне оформлення і підготовка матеріалів для впровадження у практику. Дослідження виконані автором самостійно, а визначення кількості мікроорганізмів в мікробіологічному експерименті та кількості мутаційних подій в генетичному експерименті виконано за консультаційною допомогою фахівців відповідних лабораторій ІГМЕ АМН України, що становить 15% роботи.

Апробація результатів дисертації. Матеріали роботи оприлюднені на міжнародному семінарі “Урбанізоване навколишнє середовище: охорона природи та здоров`я людини” (Київ, 1996), на міжнародному симпозіумі “International Symposium on Indoor Environment and Respiratory Illnesses, Including Allergi “ (Ustron, Poland, 1997), на Міжнародній науково-практичній конференції “Обеспечение безопасности полетов в новых экономических условиях” (Київ, 1997), конференції молодих вчених, присвяченій 70-річниці Інституту медицини праці “Современные проблемы медицины труда в Украине” (Київ, 1998), на науково-практичній конференції “Гигиена физических факторов окружающей и производственной среды” (Київ, 1999), на науково-практичній конференції, присвяченій пам`яті Д.М.Калюжного “Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України на рубежі століть” (Київ, 2000).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 13 друкованих робіт, в тому числі у 7 статтях у журналах та збірниках наукових праць, з них 5 - у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, 6 тезах конференцій, в тому числі в 3 тезах міжнародних конференцій. Роботи опубліковано у співавторстві, особистий внесок автора становить 80% і полягає в проведенні досліджень, математичній обробці та аналізі їх результатів, написанні та підготовці робіт до публікації.

Структура та обсяг роботи. Дисертація викладена на 160 сторінках, має традиційну побудову і складається з вступу, основної частини з 8 розділів (огляд літератури та 7 розділів власних досліджень), висновків, списку використаних літературних джерел, додатку, ілюстрована 56 таблицями та 17 рисунками. У роботі використано 153 літературних джерела, у тому числі україномовних і російськомовних – 118; іншомовних джерел - 35.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

В розділі 1 наведений аналітичний огляд літератури за проблемою біологічної дії УФВ в оточуючому середовищі та всередині житла. Розглянуті сучасні уявлення про загальнобіологічну оздоровчу (еритемну, вітаміноутворюючу) дію УФВ, бактерицидну дію на мікроорганізми та шкідливі наслідки впливу надлишкового УФВ на очі, шкіру та імунну систему людини. Проаналізовані спектральні особливості випромінювання Сонця, та виявлена залежність біологічної дії УФВ від дози випромінювання. Досліджені основні фактори, які впливають на дозу УФВ на поверхні Землі, та встановлено, що природне УФ-опромінення приміщень залежить від зовнішніх клімато-географічних та містобудівних умов, об`ємно-планувального рішення будинків та окремих приміщень, конструкції світлоотворів, ступеня пропускання природного УФВ світлопрозорими огороджуючими конструкціями та від оздоблення приміщень. Аналіз літератури, науково-технічної інформації доводить важливість УФВ як гігієнічного фактору всередині житла, що для гігієнічної характеристики та оптимізації житлового середовища є необхідними дослідження проникнення УФВ крізь сучасні світлопрозорі огороджуючі конструкції; вивчення соціолого-гігієнічних та психофізіологічних аспектів впливу УФВ на людину, проведення мікробіологічних досліджень його бактерицидної дії та генетичних досліджень мутагенної дії надлишкового УФВ.

В розділі 2 викладений розрахунковий метод визначення ефективної дози УФВ, що надходить до приміщення. Розглянуто переваги аналітичних методів визначення УФВ в житлі над графічними. Аналітичним методом визначається положення Сонця на небосхилі у будь-який момент часу відносно географічних координат; положення Сонця відносно фасаду будинку; кількість УФВ, яке надходить за одиницю часу до приміщення; доза УФВ в залежності від довжини хвилі за базисним критерієм АСGIН (American Conference of Governmental Industrial Hygienists), який отримав найбільше розповсюдження в світі. Згідно з базисним критерієм АСGIН біологічна ефективність УФВ спектру S від 180 нм до 400 нм подається в наступному вигляді [Environmental Health Criteria 160 Ultraviolet Radiation, 1994]:

Eef = E S , (1)

де Eef - ефективне випромінювання в мкВт/см2 (Вт/м2) нормалізована до монохроматичного джерела з довжиною хвилі 270 нм;

E - спектральне випромінювання, мкВт/ см2 (Вт/м2);

S - відносна спектральна ефективність;

- діапазон розрахунку або вимірювання інтервалів, нм .

Завдання визначення УФВ Сонця і штучних джерел у житловому приміщенні пропонується вирішувати також натурним методом вимірювання інтегральної інтенсивності УФВ в кожному із спектральних піддіапазонів "А" (320-400 нм), "В" (280-320 нм), “С” (220-280 нм) спектрорадіометром СРП 86 (Росія-Швеція).

Розділ 3 містить результати власних експериментальних досліджень та розрахунків стосовно особливостей спектрального складу та просторового розподілу УФВ в помешканні, дослідження по оцінці інтенсивності та дози УФВ за умов інсоляції житлових приміщень. Обсяг виконаних експериментальних досліджень охоплює більше 2000 вимірювань інтенсивності УФВ спектральних піддіапазонів “А” (320-400 нм), “В” (280-320 нм). На базі вимірювань були проведені розрахунки ефективної дози УФВ в залежності від довжини хвилі, координат Сонця на небосхилі, географічних координат, тривалості інсоляції в різні години дня та розрахунки коефіцієнтів проникнення випромінювання оптичного діапазону крізь світлопрозорі огороджуючі конструкції.

Вивчено співвідношення величини та спектрального розподілу УФВ поза та всередині приміщення. Для проведення дослідження були обрані найбільш сприятливі (максимальні) умови для реєстрування УФВ. Всередині приміщення через подвійне засклення, в зонах які не опромінюються сонцем, практично не визначається УФВ “В” піддіапазону, а УФВ піддіапазону “А” значно послаблене в порівнянні з природними умовами. На відміну від природних умов, де сумарне УФВ значною мірою визначається розсіяною радіацією, в приміщенні, яке опромінюється сонцем, сумарне УФВ визначається прямою радіацією. Досліджено вплив лоджій, які дуже широко застосовуються в сучасному житловому будівництві, на просторовий розподіл УФВ всередині приміщень. Лоджія сприяє зменшенню прямого та розсіяного УФВ в приміщенні майже до 6 разів. Інтенсивність УФВ в кімнаті з заскленою лоджією (потрійне засклення) приблизно вдвічі менша порівняно з кімнатою з не заскленою лоджією. Показники інтенсивності УФВ в центрі лоджії заскленої та незаскленої відрізняються приблизно в 1,5 рази.

Власні експериментальні дослідження показали, що в місці падіння прямого сонячного проміння інтенсивність УФВ зростає в 10-35 разів. Звертає увагу також велика просторова нерівномірність УФВ в приміщеннях, які інсолюються; з подвійним заскленням нерівномірність досягає до 10 разів, а при відкритих вікнах до 50 разів. У приміщеннях північної орієнтації означена нерівномірність зменшується до 2-3 разів. В середньому в кімнаті, яка не інсолюється, інтенсивність УФВ зменшується вдвічі на кожен метр при відступі від вікна. Нерівномірність УФВ приміщень є наслідком великої кількості УФ - проміння, яке проникає до зони поблизу вікна. Це дає підставу вважати, що біологічна дія УФВ відбувається першочергово в прилеглій біля вікна зоні. Внаслідок руху Сонця протягом дня і зміни його висоти стояння інтенсивність УФВ в різних точках квартири постійно змінюється. Тому для одержання порівняних результатів методично правильно визначати УФВ на підвіконні (аналогічно тривалості інсоляції), яке потім згідно з законами оптики з урахуванням особливостей геометрії приміщень та віддзеркалюючих властивостей їх поверхонь розповсюджується по кімнаті.

За результатами натурних вимірів УФВ при прямому сонячному освітленні крізь подвійне віконне засклення на підвіконня потрапляє УФВ піддіапазону “А” - від 27% до 46%; УФВ піддіапазону “В” - від 3,1% до 4,9%; видиме світло - від 50% до 65% від вуличних значень. При розсіяному сонячному освітленні – УФВ піддіапазону “А” - від 17% до 23%; УФВ піддіапазону “В”- від 0,5% до 2,0%; видиме світло - від 22% до 33% від вуличних значень. Ефективна експозиційна доза УФВ на вулиці та на підвіконні за 3 години інсоляції приміщення південної орієнтації в сонячній "плямі" (пряме сонячне УФВ + розсіяне від небосхилу) і північної орієнтації (розсіяна радіація від небосхилу) з 1100 до 1400 годин представлена в табл. 1.

Таблиця 1 -

Ефективні дози УФВ в приміщенні та на вулиці

Орієнтація фасаду будинку та місце вимірювання | Ефективна доза УФВ піддіапазону “А”, Дж/м2 | Ефективна доза УФВ піддіапазону “В”, Дж/м2 | Сумарна

ефективна доза УФВ, Дж/ м2

Південь; на підвіконні | 5,12 | 2,81 | 7,93

Північ; на підвіконні | 0,65 | 0,32 | 0,97

Південь; вулиця | 13,8 | 80,5 | 94,3

Північ, вулиця (в тіні будинку) | 3,17 | 34,23 | 37,4

Як бачимо з табл. 1, незважаючи на те, що чимала частина УФВ піддіапазону “В” затримується подвійним заскленням, її вклад в ефективну дозу УФВ в закритому приміщенні досить значний в зв'язку з більшою біологічною активністю і складає приблизно 1/3 від загальної ефективної дози при прямому сонячному опроміненні і майже половину - при розсіяному. Поза приміщенням доза від УФ-“В” піддіапазону випромінювання є визначальною і складає приблизно 85-90% від загальної ефективної дози УФВ.

Ефективна доза УФВ поза приміщенням від небосхилу з північного фасаду будинку в тіні складає приблизно 1/3 від загального сонячного УФВ південного фасаду будинку. Відношення ефективних доз УФВ, яке надходить крізь подвійне засклення на підвіконня, при різних орієнтаціях вікон (північ-південь) складає приблизно 1/10. Це підтверджує важливість прямої сонячної інсоляції житлових приміщень, оскільки основна доза УФВ "набирається" в сонячній "плямі".

Проблеми енергозбереження пред'являють якісно нові вимоги до рівня теплоізоляції світлопрозорих огороджуючих конструкцій. У сучасних енергозберігаючих віконних технологіях для досягнення високих значень опору теплопередачі, як правило, застосовується або потрійне засклення, або спеціальне теплозахисне скло, що має підвищену товщину, підвищений вміст окислів металів чи оксидно-металеве покриття (плівка). Для визначення коефіцієнтів проникнення крізь сучасні склопакети електромагнітного випромінювання в ультрафіолетовому та видимому частинах спектру були проведені експериментальні дослідження. Джерелом УФВ обрані люмінесцентні еритемні лампи ЛЕ-30, що випромінюють в діапазоні довжин хвиль 280-420 нм. Спектральна характеристика УФВ цих ламп близька до спектральної характеристики випромінювання Сонця в УФ-спектрі та має в своєму складі довжини хвиль випромінювання майже всієї частини видимого діапазону. Додатково для відтворення спектральної характеристики в жовто-червоній частині спектру видимого діапазону випромінювання використовувалась лампа розжарювання. Для проведення експерименту була сконструйована спеціальна установка. Джерело випромінювання установки складалося з восьми ламп ЛЕ-30 та лампи розжарювання (200 Вт). За основу метода визначення коефіцієнту направленого пропускання УФВ та видимого світла крізь склопакети була обрана методика за ДСТУ Б В.2.7-13-95 (ГОСТ 26302-93). Ця методика дозволяє визначати коефіцієнти направленого пропускання та відбиття видимого світла крізь скло. З огляду на те, що УФВ та видиме світло мають єдину фізичну природу, для дослідження УФВ можна використовувати ті ж самі методи дослідження, що і для видимого світла. В якості фотоприймача були використані дві головки спектрорадіометра СРП-86 з косинусними насадками, які пропускають УФВ “А” та “В” піддіапазонів. Видиме світло вимірювалося приладом ZDS-10, який також оснащений косинусною насадкою. Експериментальні дослідження були виконані в НДІ будівельних конструкцій, де було вивчено 10 сучасних склопакетів. В табл. 2 представлені результати вимірів коефіцієнтів проникнення випромінювання оптичного діапазону (K) крізь різні світлопрозорі огороджуючі конструкції. Як видно з табл. 2, крізь потрійне засклення до приміщення може потрапити лише 1 – 2,5% УФВ піддіапазону “В”, 0 – 7 % УФВ піддіапазону “А”, 60 – 68 % видимого світла. В той час, коли звичайне одинарне скло товщиною 4 мм до приміщення може пропускати до 18 % УФВ “В” піддіапазону, 74 % - УФВ “А” піддіапазону та більш ніж 93 % видимого світла. Звичайне подвійне засклення відповідно – 12%, 54 %, 83%. Як свідчать дані табл. 2, теплозахисні напилювання скла та плівки значно послаблюють чи зовсім “відрізають” випромінювання УФ-діапазону до 0 - 2,5 % (піддіапазон “В”), 0 - 9,0 % (піддіапазон “А”) та знижують коефіцієнт проникнення видимого світла до 23 - 60 %.

Як бачимо (табл. 2), сучасні енергозберігаючі світлопрозорі обгороджуючі конструкції практично не пропускають у житлове приміщення УФВ, що може негативно впливати на санітарно-гігієнічні властивості помешкання та здоров`я його мешканців.

В таблиці 3 наведені розрахунки інтенсивності та дози від прямого та розсіяного УФВ (безхмарне небо) на день рівнодення крізь засклення на підвіконні в залежності від години доби для крайніх широт України.

Данні табл. 3 свідчать, що ефективна доза УФВ за три години прямої інсоляції на підвіконні на день рівнодення на 440 північної широти перебільшує ефективну дозу УФВ за ті ж самі години на протязі дня на 520 північної широти більш ніж у півтора рази.

Таблиця 2 -

Проникнення УФВ та видимого світла крізь засклення

№

п/п | Характеристики склопакетів | УФВ 280-320 нм , K , % | УФВ 320- 400 нм , K , % | Видиме світло, K , %

1. |

18,5 |

74,0 |

93,1

2. |

12,3 |

53,9 |

83,1

3. |

3,5 |

9,2 |

73,5

4. |

6,3 |

28,0 |

72,9

5. |

2,3 |

7,0 |

65,8

6. |

2,5 |

6,7 |

67,5

7. |

1,3 |

0 |

59,6

8. |

1,0 |

0 |

59,6

9. |

10. |

0,08 |

0 |

22,4

11. |

Примітка . * Літера Е означає селективне напилювання

Таблиця 3 –

Доза від прямої та розсіяної УФВ на день рівнодення за 3 години інсоляції

в залежності від години дня

Географічна | Ефективна доза УФВ в різні години дня, мкер хв./см2 (Дж/м2)

широта | 800-1100; | 900-12001000-1300; | 1100-14001200-15001300-1600

440 півн.ш., на вулиці | 1775 (80) | 2655 (119) | 3140 (141) | 3140 (141) | 2655 (119) | 1775 (80)

на підвіконні | 115 (6,7) | 173 (10) | 204 (11,8) | 204 (11,8) | 173 (10) | 115 (6,7)

520 півн.ш., на вулиці | 1075 (48) | 1630 (73) | 2030 (91) | 2030 (91) | 1630 (73) | 1075 (48)

на підвіконні | 70 (4,1) | 106 (6,1) | 132 (7,6) | 132 (7,6) | 106 (6,1) | 70 (4,1)

Ефективна доза УФВ за три години інсоляції при тих же умовах в близький до полудня час перебільшує ефективну дозу УФВ в ранкові чи вечірні години доби приблизно в 1,8 рази. Ефективна доза УФВ за три години інсоляції на підвіконні в близький до полудня час в день рівнодення на 440 північної широти перебільшує ефективну дозу УФВ за 3 години інсоляції в ранкові чи вечірні години дня на 520 північної широти приблизно в 1,9 рази. Це ще раз обґрунтовує необхідність застосування дозного підходу для гігієнічної оцінки УФВ в закритих приміщеннях.

В розділі 4 наведені результати соціолого-гігієнічного опитування населення з вивчення суб’єктивної оцінки мешканцями впливу прямого та відбитого сонячного проміння, що проникає до квартири. За спеціально розробленою анкетою, що складається з 42 комплексних і більш ніж 140 детальних запитань, було проведене анкетування населення - 336 громадян України, що мешкають в м. Києві. Встановлено, що переважна частина опитаних (80-85 %) знаходиться здебільшого в закритих приміщеннях, перебуваючи на відкритому повітрі лише влітку більше 1 години. Більшість опитаних (98,5 %) дають позитивну оцінку прямому сонячному опроміненню житла. Серед причин позитивного ставлення - мешканці частіше відмічають “добре освітлення” та “краще самопочуття”. Для визначення ефективної дози УФВ в приміщеннях квартир опитуваних були розроблені коефіцієнти, які враховували такі характеристики: орієнтацію приміщень, розміри вікон, товщину скла, чи засклений балкон або лоджія тощо. Враховані також можливі втрати УФВ в залежності від району, де розміщено будинок; “озеленення” оточуючої зони; затінення приміщення найближчими будинками чи зеленими насадженнями; збільшення проникнення УФВ при провітрюванні приміщень тощо. Не встановлено статистично значущої залежності кількості опитаних, які хворіли на гострі вірусні респіраторні захворювання та грип протягом року, з середньою ефективною дозою УФВ їх помешкань, проте виявлено важливе психологічне значення прямого сонячного опромінення житлових приміщень.

Розділ 5 містить результати психофізіологічних досліджень з вивчення впливу на волонтерів різних дозових навантажень УФВ, що надходить до приміщення. Для цього розраховані ефективні дози УФВ, запропоновано устаткування для опромінення волонтерів, яке наближається за своїми спектральними характеристиками до природного УФ-спектру Сонця. Для опромінення волонтерів нами вибрана відкрита ділянка шкіри на спині та обґрунтовано її розмір (15 х 15 см), що достатній для дослідження місцевого впливу УФВ на шкіру людини. Було проведено три серії фізіологічних спостережень з використанням 11 методик при різному дозовому навантаженні УФВ на 10 добровольцях (4 чоловіки і 6 жінок) віком від 20 до 40 років без соматичних і психічних захворювань, які за даними медичних оглядів були визнані практично здоровими і не мали патології шкіри. При цьому всі фізіологічні показники вимірювалися тричі: до опромінення, одразу після та через 24 години після опромінення. Більшість вивчених показників функціонального стану організму волонтерів, а саме: серцево-судинної системи, психоемоційного стану, системи терморегуляції та інших видів чутливості шкіри (больової, теплової, дискретної) виявилися чутливими до дії УФВ (табл. 4).

Таблиця 4 -

Вплив УФВ на стан рецепторної ланки шкіряного аналізатору, деякі адаптаційно-трофічні властивості шкіри, серцево-судинну систему та психофізіологічний стан волонтерів |

Доза УФВ, мкер хв./см2

Фізіологічний показник | Час зняття показників | Доза №1

137 | Доза №2

204 | Доза №3

394

Температура шкіри лоба та грудей, 0 С | 1*

2 |

P < 0,01 |

P < 0,05

Температура шкіри кінцівок, 0 С | 1

2 |

P < 0,02 |

P < 0,01

Температура шкіри спини,

0 С | 1

2 | P < 0,01

P < 0,02 |

P < 0,01

P < 0,05

Поріг теплової чутливості,

0 С | 1

2

Поріг больової чутливості, мг | 1

2 | P < 0,05 |

P < 0,05 |

P < 0,05

Поріг дискретної чутливості, мм | 1

2 | P < 0,05

P < 0,05 | P < 0,05

P < 0,05

Час адаптації больових рецепторів, сек. | 1

2 | P < 0,02 |

P < 0,05

Функціональна мобільність холодових рецепторів, у.о. | 1

2

Час адаптації холодових рецепторів, сек. | 1

2 | P < 0,05 |

P < 0,05

Опір шкіри постійному току, МОм | 1

2 |

P < 0,01

P < 0,05

Артеріальний тиск систолічний, мм. рт. ст. | 1

2 |

P < 0,01

Артеріальний тиск діастолічний, мм. рт. ст. | 1

2 |

P < 0,05

Частота серцевих скорочень за 1 хв. | 1

2 | P < 0,01 |

P < 0,01

Самопочуття, у.о.

(тест САН) | 1

2

Активність, у.о.

(тест САН) | 1

2

Настрій, у.о.

(тест САН) | 1

2 |

­

*Примітки:

1 - зняття показників через 1 годину після дії УФВ.

2.- зняття показників через 24 години після дії УФВ.

-

фізіологічний показник підвищується.

фізіологічний показник зменшується.

Експериментально визначено, що УФВ, яке може надходити в приміщення крізь подвійне засклення віконних отворів за час інсоляції, спроможне впливати на функціональний та психоемоційний стан людини, що дає підставу рекомендувати враховувати УФВ при гігієнічній оцінці внутрішнього середовища та інсоляції приміщень житлових будинків.

В розділі 6 наведені мікробіологічні експериментальні дослідження для вивчення бактерицидної дії УФВ. В експерименті використали метод седиментації мікроорганізмів на поживні середовища. Загальну кількість мікроорганізмів визначали на 3% м'ясо-пептоновому агарі. Санітарно-показову мікрофлору - стафілокок та бактерії групи кишкових паличок - визначали на середовищах жовтково–соляному агарі та Ендо. Застосування цього методу обумовлене його простотою та економічністю. Даний метод не дає повного кількісного уявлення про вміст мікроорганізмів у повітрі, бо погано визначаються мікроорганізми, які знаходяться у тонкодисперсній фракції аерозолю. Разом з тим метод седиментації придатний для порівняння концентрації мікроорганізмів в різних приміщеннях: в повітряному середовищі приміщення південної орієнтації, яке інсолюється, у порівнянні з приміщенням північної орієнтації.

Підрахунок мікроорганізмів у повітрі робили за формулою Омелянського. Для експерименту був обраний сонячний день. Досліджувалися точки на відстані 1.0 м від вікна та на висоті 1.5 м в північній і південній кімнатах водночас. В кожній точці, що досліджувалася, тримали по 3 чашки з середовищем. Проби повітря відбиралися двічі на протязі 30 хвилин в північній та південній кімнатах при експозиції сонячного світла 0 і 3,5 години. При цьому водночас вимірювалася інтенсивність УФВ "А" і “В" піддіапазонів, температура та відносна вологість повітря. Результати вимірів представлені в табл. 5.

Таблиця 5 –

Визначення санітарно-показової мікрофлори житла седиментаційним методом відбору проб

Назва мікроорганізмів | Кількість мікроорганізмів в південній кімнаті через | Кількість мікроорганізмів в північній кімнаті через

0 год. | 3,5 год. | 0 год. | 3,5 год.

Біля вікна

Стафілококи | 0 (0)* | 3 (5) | 2 (7) | 1 (3)

Бактерії групи кишкових паличок | 0 (0) | 0 (0) | 0 (0) | 0 (0)

Загальне мікробне число | 1 (3) | 2 (5) | 4 (9) | 1 (4)

На відстані 1 м від вікна

Стафілококи | 3 (6) | 4 (5) | 1 (2) | 0 (1)

Бактерії групи кишкових паличок | 0 (0) | 0 (0) | 0 (0) | 0 (0)

Загальне мікробне число | 8 (9) | 3 (4) | 1 (2) | 4 (6)

Примітка.

* В дужках дано зростання мікроорганізмів через 48 годин.

З табл. 5 бачимо, що даний експеримент не дозволяє оцінити вплив сонячного ультрафіолету, що надходить в приміщення, в зв’язку з незначною бактеріальною забрудненістю кімнат та низькою точністю самого методу відбору проб.

Для усунення цих недоліків був поставлений більш точний експеримент, в якому для найкращого виявлення бактерицидної дії УФВ були підібрані спеціальні умови: краплинна фаза аерозолю, температура і відносна вологість, більш чутливий аспіраційний метод відбору проб. В експерименті обидва приміщення штучно забруднювалися на протязі 15 хвилин дрібнодисперсною (0,1 –0,3 мкм) фазою аерозолю, що знаходиться в приміщенні в зоні дихання людини годинами.

Оцінку бактеріологічного забруднення повітря приміщень проводили методом Кротова. Результати експерименту представлені в таблиці 6.

Таблиця 6 –

Визначення кількості мікроорганізмів в повітрі приміщень за допомогою

аспіраційного методу відбору проб

Час прове-дення вимірів | Інте-нсивність УФВ-"А", Вт/м2 | Інте-нсивність УФВ-"В", Вт/м2 | Темпе-ратура повітря,

0 С | Відносна

вологість

повітря, % | Кількість мікроорга-нізмів в 1 м3 повітря | Ефективна доза УФВ, Дж/м2 за час інсоляції

Південна кімната

1100 | 2,35 | 0,08 | 24,0 | 46 | 159 | 0

1200 | 3,24 | 0,10 | 24,2 | 46 | 112 | 2,50

1300 | 2,32 | 0,07 | 24,4 | 47 | 56 | 5,43

1400 | 1,83 | 0,03 | 24,7 | 47 | 2 | 7,93

Північна кімната

1100 | 0,20 | 0,01 | 23,5 | 47 | 178 | 0

1200 | 0,23 | 0,01 | 23,6 | 47 | 119 | 0,28

1300 | 0,19 | 0,01 | 23,7 | 47 | 99 | 0,58

1400 | 0,15 | <0,01 | 23,8 | 48 | 86 | 0,86

За допомогою математичного пакету програм “Statistica”, за даними експерименту (табл. 6), розрахунковими даними побудована математична модель. Загальна математична модель, що описує дослід в південній кімнаті, має вигляд:

Nм/о = 164,0 e-0,24t - 5,96 e0,34D , (2)

де Nм/о - число мікроорганізмів в 1 м3 повітря південної кімнати;

t - час;

D - ефективна доза УФВ за час інсоляції;

В південній кімнаті за час інсоляції відбуваються одразу два незалежних між собою процеси - осадження мікроорганізмів під впливом часу (від’ємник в рівнянні 2, характеризує зменшення мікроорганізмів в північній та південній кімнатах) та зменшення їх числа в повітрі приміщення внаслідок дії УФВ (від’ємне в рівнянні 2 – різниця в кількості мікроорганізмів в північній та південній кімнатах за час експерименту).

Аналіз рівняння 2 показує, що достовірне зниження кількості мікроорганізмів під впливом УФВ відбувається при ефективній дозі УФВ 2,7 Дж/м2 (р < 0,05). В експерименті це спостерігалося на початку другої години інсоляції. За допомогою математичної моделі проведено математичний експеримент. Результати експерименту наведені на рис. 1.

Рис. 1. Відсоток зменшення мікроорганізмів в залежності від дози УФВ за час інсоляції

Аналіз математичного експерименту показує, що за 2,5 години інсоляції 75% зниження кількості мікроорганізмів в повітрі приміщення відбувається при ефективній дозі УФВ 6,2 Дж/м2, тоді як за той же час 50% зниження – при дозі УФВ 2,8 Дж/м2, відповідно за 3 години інсоляції 75% зниження кількості мікроорганізмів можна очікувати при ефективній дозі 5,4 Дж/м2.

В приміщенні південної орієнтації об'ємом 54 м3 на 510 північної широти за 2 години безперервної прямої інсоляції в близький до полудня час на початку вересня місяця внаслідок дії УФВ кількість мікроорганізмів, які знаходяться в краплинній фазі аерозолю, знижується на 24% ; за 2.5 години – на 36% і за 3 години - на 45%.

В розділі 7 наведено результати генетичного дослідження на рослинах, в якому вивчали дозову залежність дії УФВ, починаючи з малих доз, середніх і закінчуючи великими і дуже великими. Крізь скло в приміщенні можна отримати лише малі дози УФВ, але при відчинених вікнах в прилеглій до них зоні при достатньо тривалій інсоляції можна спостерігати середні, а в південних широтах України опівдні - навіть великі дози УФВ. Надлишкове УФВ може викликати сонячні опіки, хвороби очей, алергічні реакції та захворювання шкіри, в тому числі злоякісні новоутворення [Стржижовский А.Д., 1994, Environmental Health Criteria 160 Ultraviolet Radiation, 1994].

В якості біоіндикатора для визначення мутагенного ефекту від УФВ взята Tradescantia poludosa клону 02, системи волосин тичинкових ниток (ВТН) якої використовують для тестування фізичного та хімічного мутагенезу. Для виявлення можливого мутагенного ефекту довгохвильового УФВ проведені дві серії експериментів. В першій серії біоіндикатор опромінювався за допомогою устаткування, яке складалося з ламп ЛЕ-30, що випромінюють в діапазоні довжин хвиль 280-320 нм. В другій серії експериментів для опромінення використовувалася УФ-лампа “SAULE”, виробництва Латвії, що призначена для лікувального та профілактичного УФ-опромінення людей в побуті. Спектральний склад випромінювання лампи відрізнявся від попереднього джерела наявністю чималої частини УФВ “С” піддіапазону (250-280 нм). В обох серіях рослини водночас піддавалися безперервному опроміненню ефективними дозами, які наведені в табл. 8.

Таблиця 8 -

Вплив УФВ на генетичний апарат біоіндикатора в залежності від дози опромінення

Перша серія експерименту

УФВ “А”, “В” піддіапазонів | Друга серія експерименту

УФВ “А”, “В”, “С” піддіапазонів

Доза УФВ, Дж/м2 | УПП біоіндикатора, у.о. | Рівень ушкодження | Доза УФВ, Дж/м2 | УПП біоіндикатора, у.о. | Рівень ушкодження

342 | 0 | Низький | 531 | 0 | Низький

684 | 0 | Низький | 1062 | 0 | Низький

1368 | 0 | Низький | 1593 | 0 | Низький

2736 | 0.43 | Середній | 2124 | 0.03 | Низький

4104 | 1.7 | Максимальний | 3186 | 0.6 | Вище середнього

4104* | 0.26 | Нижче середнього | 4248 | 2.63 | Максимальний

Примітка.

*Суцвіття штучно затінялося.

Аналіз результатів для кожної серії опромінення і контролю проводився з 7 по 20 день, бо відомо, що саме на цей період припадає найбільша кількість мутантних клітин. Тичинкове волосся досліджувалося щодня по мірі появи квітів. Результати