Вентиляция и курение. Часть 1.

Табачный дым, поступающий в помещение, состоит, во-первых, из основной струи дыма, которую курильщик выдыхает с каждой затяжкой, и, во-вторых, из побочной струи дыма, поступающей непосредственно в помещение с тлеющего конца сигареты, сигары или курительной трубки. Наиболее высокая температура горения табака при вдыхании означает, что основная струя дыма образуется при более полном сгорании, чем побочная струя. Некоторые продукты сгорания основной струи не поступают в окружающую среду, т. к. они разлагаются в человеческом организме. Следовательно, побочная струя дыма содержит более высокий уровень вредных веществ, чем основная струя.

Табачный дым представляет собой сложную смесь нескольких тысяч компонентов в виде газообразных веществ, капель и микрочастиц, которые оказывают вместе притягательный, возбуждающий, отравляющий и канцерогенный эффекты. Статистические данные по содержанию в сигаретах смолы, никотина и окиси углерода широко публикуются представителями табачной промышленности. Эти данные получены в результате измерений в основной струе дыма с помощью специальных курительных машин. Никотин – основная причина развития табакозависимости; его содержание может меняться у различных марок и производителей сигарет в диапазоне от 0,1 до 2,0 мг в одной сигарете, в среднем примерно 0,9 мг. Содержание смолы меняется от 1,0 до 25 мг в сигарете, в среднем примерно 12 мг. Достоверен факт, что сигареты с более высоким содержанием никотина содержат также и больше смолы.

Содержание никотина и смолы вовсе не означает, что именно такое количество получит курильщик от конкретной сигареты. Это зависит, главным образом, от того, как именно он или она выкуривает ее. Курильщик сигареты, которая обладает низким содержанием смолы и никотина, делающий частые и глубокие затяжки, может получить столько же смолы и никотина, что и курильщик сигарет с большим их содержанием.

Многие компоненты табачного дыма присутствуют в окружающем воздухе из-за эмиссии из других источников: промышленные выбросы, транспорт и отделочные материалы. Однако никотин и сопутствующее ему вещество 3-EP (3-этинилпиридин) попадают в воздух исключительно от сгорания табака и являются отличительным признаком табачного дыма. По этой причине концентрация в воздухе никотина и 3-EP служит хорошим индикатором качества воздуха и эффективности защитных средств. ISO разработала стандарты методов измерения состава табачного дыма (ISO 2002).

Определение содержания никотина в воздухе в настоящее время может быть выполнено только с помощью отбора проб и анализа их в лабораторных условиях. Конечно, это длительный процесс. Необходимо проведение дальнейших исследований с целью создания простых измерительных средств для практических целей. Желательно, чтобы эти средства были способны давать показания в режиме текущего времени. Это привело бы в соответствие требования систем управления вентиляцией и реальные возможности.

Влияние табачного дыма на здоровье

Когда некурящий человек подвергается воздействию табачного дыма, он не только ощущает неприятный для него запах, но и может страдать от других неудобств, в том числе от раздражения глаз, носа и горла. Кроме того, воздействие табачного дыма может вызвать приступ астмы у людей с этим заболеванием и острую сердечную недостаточность у людей с больным сердцем. Длительное воздействие табачного дыма может повысить риск развития бронхита, пневмонии, рака легких, сердечных и сосудистых заболеваний. Более того, у некоторых людей может развиться такая чувствительность к табачному дыму, что даже кратковременное его воздействие будет способно вызвать одышку, кашель, раздражение слизистой и другие реакции.

Очевидно, что курение табака вредно для здоровья человека. Подвергать себя этому опасному воздействию – дело личной ответственности. Но курение влияет также и на некурящих. Вот по какой причине REHVA составила этот справочник. Справочник будет полезен для большинства европейских стран. В нем собраны все технические средства, которые могут быть использованы для уменьшения влияния табачного дыма внутри помещений вне зависимости от особенностей законов и нормативов различных европейских стран.

Удаление табачного дыма при помощи вентиляции

Главным приоритетом в контроле качества воздуха всегда было устранение источника загрязнений. Таким образом, когда речь идет о достижении высокого качества воздуха, ничто не может идти в сравнение с запретом курения. Справочник является исключительно техническим руководством для специалистов в области отопления, вентиляции и кондиционирования по вопросам проектирования помещений для курящих. Никто не утверждает, что вентиляция может обеспечить то же самое качество воздуха, как и в помещениях для некурящих. Даже лучшие вентиляционные системы не способны снизить концентрацию вредных химических веществ табачного дыма до абсолютного нуля. Но, в зависимости от выбранной системы вентиляции, можно снизить концентрацию компонента в несколько раз от его первоначального значения.

Следует помнить, что принцип «Предельно допустимой концентрации» (ПДК) является общим для многих аспектов проблемы качества воздуха. Однако до настоящего времени не существует ПДК для табачного дыма.

Измерение концентрации табачного дыма

Табачный дым представляет собой аэрозоль, содержащий пары и микрочастицы. Никотин и 3-EP используются в качестве определяемых компонентов паровой фазы табачного дыма; оба эти вещества являются специфичными для табачного дыма. Хотя никотин используется в качестве определяемого компонента наиболее часто, он не является идеальным маркером, главным образом, из-за его адсорбционных свойств, непредсказуемой скорости разложения. Напротив, 3-EP точно отражает паровую фазу табачного дыма и, следовательно, может считаться лучшим маркером. Определение паровой фазы никотина и 3-EP методом газовой хроматографии описано в стандарте ISO 18145 (ISO 2003).

Образующийся в воздухе соланезол специфичен для табачного дыма и присутствует в воздухе только вместе с микрочастицами табачного дыма. Его содержание связано постоянным соотношением с количеством выдыхаемых взвешенных частиц, которое зависит от условий вентиляции помещения и продолжительности отбора пробы. Методика отбора проб и определения концентрации взвешенных выдыхаемых микрочастиц описаны в стандарте ISO 18144 (ISO 2003).

Вентиляция для контроля табачного дыма

Введение

Существует несколько способов решения вопроса «какая должна быть вентиляция для удаления табачного дыма». В справочнике приводятся данные по необходимой кратности воздухообмена в зависимости от различных критериев качества воздуха, которые могут классифицироваться следующим образом:
• национальные строительные нормы и правила;
• международные стандарты;
• концентрация табачного дыма;
• ощущаемое качество воздуха.

Для того чтобы найти эффективные технические средства снижения концентрации табачного дыма внутри помещения, необходимо установить критерии, основанные на уровне риска для здоровья людей, который считается приемлемым. Сходная стратегия применяется и во многих аналогичных ситуациях. Приемлемый уровень риска для здоровья мог бы служить основой для расчета предельно допустимого воздействия табачного дыма на людей. К сожалению, западные страны не разработали такие критерии, главным образом, из-за более или менее радикальной позиции политиков, которые находятся под влиянием медиков, ратующих за запрещение курения. Только в Австралии разработан стандарт «Индекс вредности табачного дыма для помещений», который вкратце будет описан позже.

Национальные строительные нормы и правила

Многие нормы предписывают определять расход воздуха в системе вентиляции в зависимости от площади или объема помещения. Например, в Нидерландах требуется расход воздуха 4,8 л/(м2 • с) (17,3 м3/(м2 • ч)) для ресторанов и офисов, независимо от того, курят в этих помещениях или нет. Британская ассоциация пива и пабов требует 8 л/с на человека при норме в 1 м2 площади на стоящего посетителя и 2 м2 на каждое посадочное место. Это соответствует 4 л/(м2 • с) для зоны посадочных мест и 8 л/(м2 • с) для зоны стоящих посетителей. В Швейцарии требуется 18 л/(м2 • с), а в Италии 18 л/с на каждого курящего. Различие между нормами велики: швейцарские нормы превышают голландские в 3,75 раза!

Международные стандарты

В табл. 1 представлена выборка из различных международных стандартов и справочников. Итальянская норма 18 л/с на каждого курящего обеспечивает удовлетворительное (среднее) качество воздуха.

Концентрация табачного дыма

Мы не знаем предельно допустимую концентрацию табачного дыма, обеспечивающую приемлемую степень риска для здоровья. Значения, приведенные ниже, отражают рекомендации, которые приняты некоторыми экспертами.

В некоторых странах правительство наложило полный запрет на курение в учреждениях и в других общественных местах, то есть допустимая концентрация никотина равна нулю.

В Финляндии предельная концентрация никотина принята равной 0,5 мг/м3. Финские специалисты считают, что это значение основано на риске заболевания раком, если человек подвержен воздействию табачного дыма 40 ч в неделю на протяжении 40 лет.

В Норвегии до того, как был введен запрет на курение, предельно допустимая концентрация никотина была принята равной 1 мг/м3. Доводы, на основании которых была принята эта норма, неизвестны.

Важным фактором при проектировании систем вентиляции является интенсивность источника загрязнений, которые следует контролировать. Когда мы имеем дело с табачным дымом, интенсивность источника определяется количеством сигарет, сигар и курительных трубок, выкуриваемых за час, и величиной эмиссии из каждой сигары, сигареты, курительной трубки. Далее рассматривается интенсивность загрязнения от одной сигареты и тот тип курения, который доминирует в большинстве мест.

Приведем некоторые данные. Голландский фонд курения и здоровья (Stivoro) считает, что средний курильщик выкуривает 20 сигарет в день, а заядлый курильщик выкуривает 30 сигарет ежедневно. Допуская, что сон и другая деятельность, несовместимая с курением, занимает до 10 ч в сутки, средний курильщик выкуривает 1,4 сигареты в час, а заядлый – 2,1 сигареты в час. Принимая, что в учреждениях средние курильщики составляют 75 % и заядлые курильщики 25 %, средний расход сигарет, равный 1,6 сигареты в час на «стандартного» курильщика, выглядит правдоподобным.

Концентрация никотина в воздухе может быть вычислена по следующей формуле при допущении, что весь никотин остается в воздухе и не адсорбируется стенами и другими материалами в помещении:

где cnic – концентрация никотина, мг/м3;
p – количество курящих, %;
n – число сигарет, выкуриваемых в час;
g – среднее содержание никотина в сигарете – 1–2,5 мг/сигарета;
A – площадь, приходящаяся на одного человека;
qv – расход воздуха, л/(м2 • с).

На рис. 1 представлена зависимость между концентрацией никотина и расходом воздуха при выше указанных условиях для зоны стоящих посетителей и зоны посадочных мест соответственно. Если вентиляция недостаточна, концентрация никотина может, как видно из графика, быстро вырасти до 100 мг/м3 и выше. Этот уровень подтверждается фактическими результатами измерений. Снижение концентрации никотина до значений 10 мг/м3 и ниже потребовало бы чрезвычайно больших расходов воздуха.

Ощущаемое качество воздуха

В 1988 году П. Оле Фангер ввел понятия: «олф» (олф) – единица измерения для количественной оценки интенсивности источника загрязнения воздуха и «деципол» (decipol) – единица для количественной оценки ощущаемого качества воздуха. Химический анализ чистоты воздуха может проводиться по отдельным компонентам, таким как никотин, табачный деготь (смола), окись углерода и т. п., и предельно допустимые концентрации для человека могут быть установлены по этим компонентам. Однако табачный дым состоит из нескольких тысяч компонентов, и в воздухе помещений могут быть тысячи других соединений низкой концентрации, которые трудно измерить, но которые в совокупности могут вызвать недомогание и дискомфорт.

Единицы измерения загрязненности воздуха определены следующим образом:

Олф – один олф представляет собой норму загрязнения воздуха (биопоступления) одним среднестатистическим человеком. Любой другой источник загрязнений характеризуется количеством среднестатистических людей, вызывающих эквивалентное воздействие.

Деципол – один деципол представляет собой загрязнение, вызываемое одним среднестатистическим человеком (1 олф) при норме подачи 10 л/с незагрязненного воздуха (1 деципол = 0,1 олф). Это показатель дискомфорта, но не риска для здоровья.

Эти единицы измерения проверены на экспериментах с большими группами людей. На основании результатов этих экспериментов получены формулы, позволяющие определить количество людей в процентах, неудовлетворенных качеством воздуха, загрязненного одним среднестатистическим человеком (1 олф) при вентиляции помещения свежим воздухом с различным расходом:

Что можно преобразовать к следующему виду:

где q – удельный расход воздуха в л/с на 1 олф.

Пример

Некурящий человек в состоянии средней активности выделяет по определению 1 олф.

Для некоторых курящих людей эта величина равна 25 олф. Поскольку не все курильщики непрерывно курят, среднее значение для курящего человека было определено равным 6 олф. Вычисления, приведенные ниже, основаны на среднем расходе 1,6 сигарет в час и интенсивности загрязнения воздуха 1,6 / 1,25 • 6 олф = 7,7 олф. Общая интенсивность загрязнения воздуха одним курильщиком и одним некурящим равна 8,7 олф. При удельном расходе воздуха 8 л/с на человека общий расход воздуха равен 16 л/с. Это соответствует удельной интенсивности вентиляции 1,84 л/(с • олф).

При удельной интенсивности вентиляции 1,84 л/(с • олф) количество лиц, неудовлетворенных качеством воздуха, равно 47 %.

Физико-химический и сенсорный методы оценки качества воздуха

Исследования, проведенные голландскими специалистами показали, что результаты анализа табачного дыма физико-химическими и сенсорными методами не могут сравниваться. Сенсорный метод более а чувствителен, особенно при низких концентрациях. Если из табачного дыма полностью удалить никотин и 3-EP, ощущаемое качество воздуха (в дециполах) уменьшится лишь на 50 %.

Как упоминалось выше, табачный дым представляет собой сложную смесь нескольких тысяч компонентов. Следовательно, ощущаемое качество воздуха не связано с отдельными компонентами, определяемыми физико-химическими методами. Достоинство сенсорного метода поэтому состоит в том, что ощущаемое качество этой сложной смеси измеряется как качество (с точки зрения неприятного воздействия) одного компонента.

К сожалению, из-за высокой стоимости и более или менее субъективной характеристики результатов сенсорный метод мало используется на практике.

ETSHI – Индекс вреда табачного дыма в окружающей среде

ETSHI описан в Австралийском стандарте AS 1668.2 Supp 1-2002. Этот стандарт устанавливает методы определения степени риска смерти от рака легких, ишемической болезни сердца и совокупного риска этих заболеваний. Выдыхаемые взвешенные частицы (RSP) выбраны в качестве индикатора концентрации и воздействия табачного дыма, приведены количественные соотношения для рака легких и ишемической болезни сердца.

Индекс учитывает общее число человек и число курильщиков в помещении, продолжительность ежедневного воздействия, количество выкуриваемых сигарет в час одним человеком, расход свежего приточного и рециркуляционного воздуха, эффективность фильтров и потенциальную возможность обработки воздуха для удаления факторов, способствующих ишемической болезни сердца.

Индекс вреда выражается числом смертных случаев за год на миллион человек, подверженных воздействию табачного дыма. ISO/CD 16814 (ISO 2004) дает ссылку на ETSHI, но он так и не был включен в этот стандарт.

~ ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ ~