ЗАДАЧИ КОНТРОЛЯ И МЕТРОЛОГИИ АЭРОИОННОЙ ОБСТАНОВКИ НА ОБЪЕКТАХ СО СРЕДОЙ ОБИТАНИЯ

А.Ю. Мещеряков, Ю.А. Федотов

Институт проблем управления РАН, Москва
Россия, 117806, Москва, Профсоюзная, 65.
Тел.: (095) 334-88-91. Факс: (095) 3349340.
E-mail: mesh@ipu.rssi.ru

Одним из физических факторов окружающей среды является аэроионный состав воздуха, определяемый находящимися в воздухе заряженными частицами разнообразной физической и химической природы - аэроионами. Благодаря электрическому заряду, аэроионы - один из электрических факторов, наряду с электрической проводимостью воздуха, объемными электрическими зарядами и токами проводимости атмосфера-земля. Аэроионный состав зависит от радиационных процессов, т.к. ионизирующие излучения являются основной причиной образования аэроионов. Несмотря на относительно низкую концентрацию в воздухе заряженных частиц по отношению к электрически нейтральным частицам, аэроионы являются важной составляющей химического состава окружающей среды.

Аэроионы способны оказывать сильное физиологическое действие на организм человека и используются при лечении и профилактике многих заболеваний [1]. Поэтому, благоприятная среда обитания людей, в том числе и на объектах с замкнутым пространством, должна создаваться с учетом аэроионной составляющей физических факторов окружающей среды, т.е. на основе наблюдаемой аэроионной обстановки [2,3].

В современных жилых, рабочих и общественных помещениях, как правило, наблюдается физиологически неблагоприятная аэроионная обстановка. Особую опасность представляет работа многих технических устройств (например, компьютеров или электрокопиров), и технологические процессы, способные создавать значительные аэроионнные аномалии. Важно отметить необходимость контроля аэроионной обстановки в медицинских учреждениях При работе аппаратов рентгеновской техники, использовании радиоактивных материалов (например, при радиотерапии или телегамматерапии), франклинизации, ультрафиолетового излучения создаваемое кварцевыми и бактериальными лампами возможно изменение аэроионного состояния воздушной среды. Особо сильному влиянию неблагоприятной аэроионной обстановки подвергаются люди с ослабленным здоровьем и медицинский персонал, длительное время находящийся в помещениях физиотерапии и рентгенодиагностики.

Физиологически неблагоприятная аэроионная обстановка характеризуется относительно низкой (менее 250 ион/см3) концентрацией легких отрицательных аэроионов, значительными концентрациями легких положительных аэроионов (более 500 ион/см3) и тяжелых аэроионов (более 1000 ион/см3 каждой полярности). Также имеет значение динамичность аэроионной обстановки, и состояние таких факторов окружающей среды, как температура и влажность воздуха. Нежелательные физиологические эффекты наблюдаются после относительно длительного воздействия неблагоприятной аэроионной обстановки, и внешне имеет неспецифическое проявление, что затрудняет выявление роли данного фактора в появляющихся патологиях. Своевременная и эффективная корректировка аэроионной обстановки возможна путем применения специальных технических устройств - аэроионизаторов, оптимизации систем вентиляции и расположения техногенных источников локальной ионизации, режимов производственных процессов.

Корректировка аэроионной обстановки требует измерения характеристик аэроионов. Активные исследования аэроионов как элемента атмосферного электричества начались более столетия назад, в результате были достигнуты значительные теоретические и практические результаты. Однако до настоящего времени, подобные измерения еще недостаточно внедрены в практику, т.к. технические, эксплуатационные и стоимостные характеристики известных аэроионометров серийного изготовления не полностью удовлетворяют современным требованиям [2]. В настоящее время исследования в области корректировки аэроионной обстановки на объектах со средой обитания, а также методологии и технической реализации аэроионных измерений проводятся в Институте проблем управления РАН им. Трапезникова. Разработан ряд аэроионизаторов – “ИАТ-3М”, “ИАТ-АЛМАЗ” и др. Создано автоматизированное рабочее место оператора измерительной системы, содержащее компьютеризированную базу данных.

Определение физических и химических характеристик аэроионов представляет значительную техническую трудность, но с учетом некоторых априорных и оценочных допущений в большинстве случаев достаточно ограничиться только определением электрических характеристик аэроионов. Таким образом, задачами прикладной аэроионометрии являются измерение спектра подвижностей аэроионов, плотностей заряда аэроионов характерных групп подвижностей (легких, средних и тяжелых аэроионов) и коэффициентов отражающих соотношения между аэроионами разных полярностей и подвижностей. Важнейшей электрической характеристикой аэроионной обстановки является спектральная функция распределения плотности объемного заряда аэроионов по подвижностям - спектр аэроионов. На практике, из-за частого отсутствия измерительной аппаратуры пригодной для спектрометрии аэроионов, измеряются только плотности объемного заряда аэроионов основных групп подвижностей, и на их основе вычисляются коэффициенты, отражающие соотношения между аэроионами разных полярностей и интервалов подвижностей. Большинство научно-исследовательских работ по определению физиологических эффектов связанных с действием аэроионизации выполнено на основе таких упрощенных характеристик.

Рассмотрим основные области применения средств прикладной аэроионометрии в медицине, биологии и экологии объектов со средой обитания, и типы аэроионометров – технических средств контроля аэроионной обстановки. Существуют три основные области, где находят применение аэроионометры.

Первая область - текущий контроль (мониторинг) аэроионной обстановки среды объекта с целью выявления особенностей и закономерностей, такой контроль позволяет делать непосредственную оценку благоприятности для жизни человека наблюдаемой аэроионизации, и прогноз ее влияния на физиологические функции организма. В том числе и при искусственной аэроионизации, применяемой в лечебных и профилактических целях. Исследования аэроионной обстановки служат также основой для косвенной оценки воздействия на организм человека факторов влияющих на аэроионную обстановку, т.е. условий от которых зависят свойства аэроионов и процессы их образования и исчезновения, например, таких как величина радиационного фона. А также тех факторов, существование и характеристики которых обусловлены аэроионизацией, например проводимости воздуха. Возможно использование аэроионометрической аппаратуры в приборах искусственного дыхания и анестезиологии.

Вторая область – аэроионные измерения при проведении научно-исследовательских работ, заключающихся в изучении влияния аэроионизации на организм человека. Аэроионные измерения должны обеспечивать идентичность условий экспериментов, повышая степень их воспроизводимости (многие из ранее выполненных исследований имеют противоречивые результаты, что вызвано, в том числе, и несовершенством измерительной аппаратуры). В данной области возможно применение специальных аэроионометров, например для измерения аэроионного состава выдыхаемого человеком воздуха и т.п.

Третья область - периодический контроль средств аэроионотерапии (например, электроэффлювиальных аэроионизаторов), находящих в настоящее время все большее применение на практике.

В зависимости от требуемой полноты измерительной информации и точности измерений применяются аэроионометры трех типов: спектрометры аэроионной подвижности, предназначенные для измерения спектрального распределения концентрации аэроионов по подвижностям; счетчики аэроионов, количественно измеряющие концентрацию аэроионов в определенном диапазоне подвижностей (как правило, счетчики измеряют только концентрацию легких аэроионов); аэроионные индикаторы, позволяющие качественно характеризовать аэроионную обстановку.

Эффективность проведения измерительных мероприятий в значительной степени зависит от соответствия средств измерений решаемой задаче, и от правильного их применения. Адекватный выбор существующей, и предъявление адекватных требований к разрабатываемой аэроионометрической аппаратуре способны существенно повысить качество контроля аэроионной обстановки на объектах со средой обитания, что делает возможным более полную охрану здоровья населения, и проведение новых исследований в области аэроионотерапии.

Литература:

Мещеряков А.Ю. Особенности создания и использования электроэффлювиальных генераторов отрицательных ионов кислорода воздуха. //Международная конференция по биомедицинскому приборостроению Биомедприбор-98. Тезисы докладов. М., 1998. С.155-156.
Мещеряков А.Ю., Федотов Ю.А. Проблемы оценивания аэроионного состояния среды обитания. //Приборы и системы управления. 1998. №11. С.75-79.
Мещеряков А.Ю. Метрологические аспекты исследования физических характеристик воздуха на объектах со средой обитания. //Медицинская техника. 1999. №1. С.43-46.

Содержание конференции | Секция9