Математика от А до Я: Справочное пособие (издание третье с дополнениями)

Романов Алексей Михайлович

Избыточное содержание радона в воздухе вызывает у человека негативную реакцию, проявляющуюся в появлении состояния тревоги, бессонницы, одышки, мигрени и аритмии.

Кроме того, сам человек и домашние животные в процессе жизнедеятельности постоянно «портят воздух», выделяя несколько сот веществ [165].

Часть из них крайне токсична; это так называемые антропотоксины.

Гигиенисты установили, что воздушная среда невентилируемого

помещения ухудшается прямо пропорционально количеству людей и времени пребывания в нем. Пребывание в многолюдном помещении более 2–4 часов снижает работоспособность (в том числе умственную) и приводит к недомоганию и плохому самочувствию. В таблице № 5.8. приводятся данные о антропотоксинам, обнаруженным в жилых помещениях [165].

Многие вещества, такие как ацетон, ацетальдегид, этанол, толуол, этилбензол, диметилэтилбензол обнаруживаются только в жилых помещениях, хотя их концентрация в наружном воздухе в десятки раз ниже, либо вообще близка к нулю.

По данным журнала «New Scientist» наш организм — это целая фабрика по производству микробов.

Таблица 5.8.

Опасные химические вещества, концентрации которых в жилых помещениях превышают уровни ПДК

Ежедневно тело человека выделяет от 10¹¹ до 10¹⁴ бактерий, большинство из которых болезнетворные. На каждом квадратном сантиметре кожи человека находится до 10 миллионов микроорганизмов и паразитов типа фолликулярного клеща, питающегося омертвевшими клетками кожи. Этот миниатюрный «зоопарк» попадает в жилище, витает в воздухе, оседает на поверхностях и в буквальном смысле отравляет нашу жизнь. Кроме того, наша одежда, постель, мягкая мебель и ковры «кишат» мельчайшими клещевыми паразитами, попадающими в легкие с движущимся воздухом.

Особую опасность в жилых помещениях представляет пыль разной дисперсности и состава. Около трети взвешенных веществ в виде пылевых частиц поступает внутрь помещения из наружного воздуха, остальные возникают при работе и в процессах жизнедеятельности человека. Наиболее запыленными оказываются квартиры нижних этажей и помещения, окна которых выходят на улицы и транспортные магистрали города.

От размеров и состава пыли зависит способность их проникновения в организм и токсичность. Наиболее опасны частицы размером менее 2–3 мкм., так как они практически беспрепятственно проникают в легкие. Некоторые пыли, накапливаясь в легких, имеют канцерогенное воздействие на организм. Вред пыли в промышленных и жилых помещениях заключается, кроме того, в поглощении ими света и нарушении внутреннего режима инсоляции.

Эффективным средством борьбы с подобными опасностями является применение естественной и искусственной вентиляций, способных обеспечить необходимый воздухообмен и удаление пыли, токсичных веществ и микроорганизмов. В таблице № 5.9., заимствованной из работы [165], приводятся минимальные нормы и характеристики воздухообмена в жилых помещениях.

Таблица 5.9.

Минимальные нормы параметров воздухообмена для жилых помещений

Рассмотрим теперь, как влияет здание на распределение загрязнений

снаружи и внутри него. Как указывалось выше, поступление наружного воздуха является определяющим в установлении теплового и воздушного режима в многоэтажных зданиях, имеющих специфические особенности. В таких зданиях наблюдается заметное перемещение воздушных масс в горизонтальном и вертикальном направлениях. Такие режимы обусловлены сложной картиной внутриэтажного и межэтажного перетекания загрязненного воздуха отдельных помещений и квартир нижнего этажа — в верхние и с наветренной стороны — в подветренные.

Рассмотрим вначале поле течений воздуха снаружи здания. На рисунке 5.1. показано влияние ветрового потока на характер распределения концентраций загрязняющих веществ внутри восходящего потока, инициируемого «теплым» зданием.

Рис. 5.1. Высотные распределения концентраций загрязняющих веществ внутри конвективных потоков, создаваемых строением в случае штиля (а) и при ветре (б).

Рис. 5.2. Распределение концентраций загрязнений в различных вертикальных значениях здания: 1 — границы конвективного восходящего потока; 2 — здание; 3 — ветер; «1», «2», «3» — контрольные сечения.

В отсутствии ветра конвективный поток, насыщенный загрязняющими веществами, поднимается вертикально вверх, концентрация загрязнений при этом возрастает до значения высотной координаты Z = Z_3д., где Z_зд — высота здания. При Z > Z_зд из-за вовлечения окружающей среды концентрация примесей в потоке резко уменьшается.

При наличии ветра конвективный поток лишь частично омывает здание, и высотные загрязнения в нем имеют выраженный куполообразный вид.

Рисунок 5.2. иллюстрирует характер загрязнений внутри здания, температура которого Т превышает температуру окружающего воздуха Т_е. Как известно, в этом случае над зданием возникает конвективный струйный поток восходящего типа. Концентрация загрязняющих веществ в различных частях здания зависит как от высотной координаты Z, так и от скорости сносящего ветрового потока V_e.

Для одного и того же значения скорости V_e концентрация загрязнений отдельных объемов здания в пределах границ конвективного потока возрастает с увеличением высоты Z.

Отметим, что в холодных погодных условиях, когда возрастает дефект температурного перепада Т = Т — Т_е, наблюдается увеличение архимедовой силы всплытия конвективного потока и рост высотных координат его верхней и нижней границ. При этом большая часть здания оказывается внутри области течения загрязненного потока. Особенно это сказывается на верхних этажах здания, концентрация загрязнений в которых заметно возрастает с ростом Т.

По данным работы [165] от 86 % до 100 % загрязнений поступает в жилые помещения с наружным воздухом. Из атмосферного воздуха в дома поступают сернистый газ, окись углерода, пыль, окиси тяжелых металлов и многие другие токсиканты.