Еffectiveness of the use of ultraviolet and photoplazmacatalytical air clarifier in barracks

Full Text

Высокий уровень заболеваемости ост- рыми болезнями органов дыхания (ОБОД) и другими аэрозольными инфекциями в организованных коллективах во многом обусловлен скученным размещением людей, приводящим к значительной микробной обсемененности воздуха помещений [4]. Традиционные методы обеззараживания воздуха помещений - сквозное проветривание, озонирование при высоких концентрациях действующего вещества, УФ-облучение бактерицидными лампами открытого типа - эффективно снижают микробную обсемененность, но их можно применять только в пустых помещениях. При заполнении их людьми микробная обсемененность воздуха быстро нарастает. Для «оздоровления» воздушной среды в жилых помещениях солдатских общежитий рекомендуется применение таких воздухоочистителей, которые можно применять в присутствии личного состава [1, 3]. Такими устройствами, в частности, являются ультрафиолетовые бактерицидные облучатели-рециркуляторы воздуха закрытого типа. Основным элементом этих приборов являются безозоновые ультрафиолетовые лампы, помещенные в камеру, через которую прокачивается и обеззараживается воздух. Непрозрачные стенки пластикового корпуса камеры препятствуют попаданию УФ-лучей в помещение, и поэтому исключается их вредное воздействие на глаза. В настоящее время в спальных помещениях казарм наиболее часто применяют ультрафиолетовые бактерицидные облучатели-рециркуляторы воздуха марки «Дезар». Воздухоочистителями нового поколения, применяемыми в присутствии людей, являются фотоплазмокаталитические бактерицидные ультрафиолетовые рециркуляторы типа «Биостар (Биострим)», изготавливаемые по технологии BioZone. Очистка воздуха этими приборами, помимо УФ-облучения, достигается сочетанием фотокаталитического и фотоплазменного методов, а также ионизацией и озонированием воздуха (при этом озон генерируется в количествах, не превышающих ПДК). Совокупность этих методов позволяет очищать воздух, не только проходящий через камеру прибора, но и находящийся вне ее, а также обеззараживать поверхности [2]. Цель работы Определение эффективности применения ультрафиолетовых облучателей-рециркуляторов «Дезар-3» и фотоплазмокаталитических ультрафиолетовых рециркуляторов «Биостар Р120» для уменьшения микробной обсемененности в спальных помещениях казарм и снижения заболеваемости острыми болезнями органов дыхания. Материал и методы Исследование проводилось с 9 февраля по 9 мая 2016 г. в учебном центре, расположенном под Санкт-Петербургом. Для изучения эффективности рециркуляторов были определены четыре одинаковых спальных помещения (СП) площадью 556 м2, кубатурой 1664 м3. В спальном помещении № 1 были установлены 10 облучателей-рециркуляторов воздуха ультрафиолетовых бактерицидных - ОРУБн 3-3-«КРОНТ» (товарный знак «Дезар-3») в настенном исполнении (рис. 1). Один прибор «Дезар-3» обеззараживает не менее 100 м3 воздуха в час. Его размеры - 890ґ370ґ140 мм, масса - 5 кг. Источником УФ-излучения служат 3 безозоновые бактерицидные лампы мощностью по 15 Вт. Срок службы ламп - 9000 ч (около 1 года непрерывной работы), имеется счетчик отработанного времени. Бактерицидные лампы с истекшим сроком службы или вышедшие из строя должны храниться запакованными в отдельном помещении и утилизироваться обособленно. Прибор оснащен тремя малошумными вентиляторами. Общая потребляемая мощность «Дезар-3» - 60 Вт. Фильтрация воздушного потока осуществляется нетканым фильтром из синтетического волокна, который следует менять не реже 1 раза в месяц. Одновременно с заменой фильтра рекомендуется проводить дезинфекционную обработку решетки-фильтродержателя путем погружения в дезинфицирующий раствор. Через каждые 200 ч работы необходимо осуществлять очистку от пыли колб ламп и внутренней поверхности рециркулятора (обязательно отключенного от сети). Один рециркулятор «Дезар-3» рекомендуется использовать в помещениях объемом до 100 м3. Розничная цена прибора на начало 2017 г. - от 9800 руб. [2]. 8 приборов «Дезар-3» были установлены на каждой из 8 колонн в СП № 1, а еще 2 прибора - на противоположных стенах (нижняя часть корпуса на высоте 140 см от пола). Таким образом, на 1 прибор пришлось 55,6 м2 площади и 166,4 м3 объема спального помещения. В СП № 1 размещалось 128 человек, при этом на одного военнослужащего величина площади помещения составила 4,34 м2, объема воздуха - 13 м3. Приборы стали применяться с 9 февраля 2016 г., дежурная служба включала их только в период нахождения людей в помещении. В СП № 2 очистители воздуха не устанавливались. В нем размещалось 126 человек, на одного военнослужащего величина площади составила 4,41 м2, объема воздуха - 13,21 м3. Таким образом, по условиям размещения СП № 2 было сходным с СП № 1 и служило контролем при определении эффективности приборов «Дезар-3». В спальном помещении № 3 были установлены 8 фотоплазмокаталитических ультрафиолетовых рециркуляторов «Биостар Р120» (рис. 2). Производительность одного прибора (в режиме средней скорости потока воздуха) - до 200 м3/ч, размеры - 270ґ250 (высота)ґ115 мм, масса прибора с адаптером постоянного тока (12 В) - 2 кг. Прибор оснащен оригинальной полихроматической лампой мощностью 15 Вт. Ее ресурс - 8000 ч. Через год непрерывной работы или через 3 года периодического использования лампу рекомендуется заменить для поддержания эффективной работы воздухоочистителя. Внутренние стенки очищающей камеры покрыты полупроводниковым материалом - диоксидом титана. Помимо непосредственного бактерицидного действия на проходящий через камеру воздух, УФ-лучи воздействуют на полупроводник и создают эффект фотокатализа с образованием свободных электронов и ОН-радикалов, разрушающих сложные молекулы органических соединений, что приводит к гибели микроорганизмов и устранению неприятных запахов. Генерируемые полихроматической лампой УФ-лучи с длиной волны менее 180 нм вызывают, кроме того, фотоплазматический эффект, преобразуя воздух в особое состояние - холодную (низкотемпературную) плазму, или фотоплазму, в состав которой входят возбужденные атомы и молекулы кислорода. Вместе с продуктами фотокатализа, озоном, образуемым в небольшом количестве (значительно меньшем, чем его ПДК) при УФ-облучении проходящего через камеру воздуха, и аэроионами, которые образуются в коронном разряде, создаваемым специальным генератором, очищенный воздух в виде фотоплазмы с помощью бесшумного вентилятора поступает из камеры прибора в помещение. Здесь под действием активных окислительных реакций происходит основной (объемный) процесс дезинфекции и очистки воздуха и поверхностей. Фотоплазма безопасна для человека в силу имеющегося механизма антиоксидантной защиты организма, поэтому эти воздухоочистители могут работать в присутствии людей. Небольшие габариты прибора и современный дизайн выгодно отличают приборы «Биостар» от других очистителей воздуха. Они экономичны в эксплуатации, потребляют мало электроэнергии, просты в обслуживании ввиду отсутствия фильтров. Прибор оснащен пультом дистанционного управления, с помощью которого можно менять скорость потока воздуха, пропускаемого через камеру. Один прибор «Биостар Р120» рекомендуется на 120 м3 помещения. Розничная цена на начало 2017 г. - от 17 400 руб. [2]. 8 приборов «Биостар Р120» были установлены в СП № 3 на имеющихся 8 колоннах на высоте 150 см от пола. Таким образом, на 1 прибор пришлось 69,5 м2 площади и 208 м3 объема спального помещения. В СП № 3 размещалось 84 человека, на одного военнослужащего величина площади помещения составила 6,62 м2, объема воздуха - 19,81 м3. С 9 февраля 2016 г. приборы работали постоянно круглосуточно в режиме средней (MED) скорости потока воздуха. В СП № 4 очистители воздуха не устанавливались. В нем размещалось 82 человека, на одного военнослужащего величина площади помещения составила 6,78 м2, объема воздуха - 20,29 м3. По этим параметрам СП № 4 было аналогичным СП № 3 и служило контролем при определении эффективности приборов «Биостар Р120». 19 января 2016 г., когда очистители воздуха еще не были установлены, и 17 февраля того же года (через 8 дней после начала эксплуатации приборов) вечером с 22.00 до 23.00 (т. е. сразу после отбоя), а также 20 января и 18 февраля 2016 г. утром с 6.00 до 7.00 (т. е. сразу после подъема до проветривания помещений) осуществляли отбор воздуха для определения его микробной обсемененности во всех четырех спальных помещениях. Взятие проб воздуха осуществляли с помощью пробоотборника ПУ-1Б в 6 сходных для обоих помещений точках. Посев материала осуществляли на чашки Петри с мясопептонным агаром (для определения общего микробного числа) и с желточносолевым агаром (для выделения золотистого стафилококка). Исследования по определению параметров микроклимата были проведены во всех четырех спальных помещениях 18 февраля 2016 г. утром после подъема. Температуру, влажность и скорость движения воздуха измеряли прибором «Метеометр МЭС-200». Концентрацию диоксида углерода определяли газоанализатором ПГА-200. Уровень озона измеряли хемилюминесцентным газоанализатором 3.02П-Р. Запыленность спальных помещений определяли с помощью измерителя массы пыли «Прима-01». Кратность воздухообмена определяли двумя методами: по концентрации СО2 (с помощью ПГА-200) и по скорости движения воздуха у решеток на окнах вентиляционных шахт, измеренной анемометром. В период с 9 февраля по 9 мая осуществляли учет заболеваемости ОБОД (ОРЗ, острый тонзиллит, острый бронхит и пневмония) военнослужащих, размещенных в указанных спальных помещениях, с дальнейшим сравнительным анализом полученных данных и расчетом эпидемиологической эффективности приборов (E) по формуле: E=100(b-a)/b%, где: а - заболеваемость ОБОД в опытном спальном помещении (СП № 1 и № 3), b - заболеваемость ОБОД в контрольном спальном помещении (СП № 2 и № 4). Результаты и обсуждение Перед применением очистителей воздуха микробная обсемененность воздушной среды во всех четырех спальных помещениях была сходной. При этом в период подъема личного состава этот показатель и количество S. aureus во всех этих помещениях были значительно выше, чем в период отбоя (табл. 1). Так, в СП № 1 в пробах воздуха, полученных до установки рециркуляторов «Дезар-3» (20.01.2016 г.), после подъема до проветривания, общее микробное число (ОМЧ) составило в среднем 5728±365 КОЕ/м3, что в 2,6 раза выше, чем в пробах воздуха, полученных 19.01.2016 г. после отбоя (2183±164 КОЕ/м3), при количестве S. aureus в среднем 8,33 КОЕ/м3, что в 2,5 раза выше, чем после отбоя (в среднем 3,33 КОЕ/м3). В СП № 2 после подъема ОМЧ составило в среднем 6642±1086 КОЕ/м3, что в 3,6 раза выше, чем после отбоя (1872±275 КОЕ/м3). В СП № 3 в пробах воздуха, полученных в период подъема до установки рециркуляторов «Биостар Р120» 20.01.2016 г., микробная обсемененность составила в среднем 5067±631 КОЕ/м3, что в 2,8 раза выше, чем в пробах воздуха, полученных в период отбоя (1825±106 КОЕ/м3), при количестве S. aureus в среднем 11,67 КОЕ/м3 (в 6,9 раза выше, чем после отбоя, - в среднем 1,67 КОЕ/м3). В СП № 4 после подъема ОМЧ составило в среднем 3250±386 КОЕ/м3, что в 2 раза выше, чем после отбоя (1592±144 КОЕ/м3), при количестве S. aureus в среднем 5,0 КОЕ/м3 (в 1,5 раза выше, чем после отбоя, - в среднем 3,33 КОЕ/м3). После установки 10 приборов «Дезар-3» в СП № 1 средняя микробная обсемененность воздуха в период отбоя уменьшилась в 2,5 раза (с 2183±164 до 872±95 КОЕ/м3), а в период подъема - в 2 раза (с 5728 ±365 до 2842±164 КОЕ/м3). При этом золотистый стафилококк в воздухе, определяемый до установки приборов в концентрации 3,33 при отбое и 8,33 КОЕ/м3 при подъеме, перестал определяться. Параллельно проведенные исследования микробной обсемененности воздуха в СП № 2 (контрольном для СП № 1) показали, что среднее ОМЧ в нем в период отбоя (1480±156 КОЕ/м3) было выше, чем в СП № 1 (872±95 КОЕ/м3), в 1,7 раза, а в период подъема (6750±776 КОЕ/м3) - выше, чем в контроле (2842±209 КОЕ/м3), в 2,4 раза. При этом золотистый стафилококк в воздухе СП № 2 стабильно определялся во всех исследованиях как в период отбоя, так и в период подъема в средней концентрации 1,67-3,33 КОЕ/м3. Применение 8 приборов «Биостар Р120» в СП № 3 снизило среднюю микробную обсемененность воздуха в период отбоя в 2,8 раза (с 1825±106 до 652±73 КОЕ/м3), а в период подъема - в 6,8 раза (с 5067±631 до 743±163 КОЕ/м3) по сравнению с показателями до установки приборов. При этом золотистый стафилококк в воздухе, определяемый до установки приборов в концентрации 1,67 КОЕ/м3 при отбое и 11,67 КОЕ/м3 при подъеме, с подключением очистителей воздуха перестал определяться. Параллельно проведенные исследования микробной обсемененности воздуха в СП № 4 (контрольном для СП № 3) показали, что средняя микробная обсемененность воздуха в период отбоя (1323±281 КОЕ/м3) была выше, чем в СП № 3 (652±73 КОЕ/м3), в 2 раза, а в период подъема - выше в 3 раза (в СП № 4 - 2312±164, в СП № 3 - 743±163 КОЕ/м3). При этом золотистый стафилококк в воздухе СП № 4 продолжал определяться в средней концентрации 3,33 КОЕ/м3. Помимо отбора проб на микробную обсемененность воздуха, 18.02.2016 г. утром после подъема во всех четырех спальных помещениях проведены гигиенические исследования воздушной среды. Полученные результаты представлены в табл. 2. Основные показатели микроклимата опытных и контрольных спальных помещений были сходными. Скорость движения воздуха, измеренная у вентиляционных решеток, оказалась крайне низкой (0,11-0,7 м/сек), что свидетельствовало о необходимости прочистки и ремонта вентиляционных шахт для обеспечения должной вентиляция помещений. При закрытых окнах воздухообмен осуществлялся в основном через дверные проемы и щели оконных рам. Кратность воздухообмена была в 2 раза ниже требуемой: обмен воздуха за 1 час был в основном менее однократного вместо двукратного. Концентрация СО2 (0,13%) незначительно превышала предельно допустимую (0,1%). Концентрация пыли в воздухе как опытных, так и контрольных спальных помещений соответствовала санитарным требованиям (0,002-0,0035 мг/м3). Озон отсутствовал в воздухе контрольных СП № 2 и № 4, где не было рециркуляторов воздуха, и в СП № 1, где были установлены приборы «Дезар-3» с безозоновыми лампами. В СП № 3, оснащенном приборами «Биострим Р120», озон определялся в концентрации 7 мкг/м3, безвредной для человека, но губительной для микроорганизмов (ПДК озона в помещениях - 30 мкг/м3). В период трехмесячного функционирования приборов «Дезар-3» в СП № 1 (с 9.02 по 9.05.2016 г.) показатели заболеваемости ОРЗ (492,2±44,2‰) и острым бронхитом (23,4±13,3‰) размещенных там военнослужащих были ниже в 1,6 и 2,4 раза, чем в контрольной группе в СП № 2 (785,7±36,6 и 55,6±20,4‰ соответственно) (табл. 3). Число случаев пневмонии (по одному) и острого тонзиллита (по четыре) было одинаковым в обоих спальных помещениях. Уровень заболеваемости всеми ОБОД военнослужащих в СП № 1 (546,9±44,0‰) оказался в 1,6 раза ниже, чем лиц в контрольном СП № 2 (881,0±28,9‰) (р<0,05). Эпидемиологическая эффективность применения приборов «Дезар-3» в целом за группу ОБОД составила 37,9%. В такой же период функционирования приборов «Биострим Р120» показатели заболеваемости ОРЗ (261,9±48,0‰), острым тонзиллитом (47,6±13,2‰) и острым бронхитом (23,8±11,6‰) военнослужащих, размещенных в СП № 3, были ниже, чем в помещении № 4 без очистителей воздуха (585,4±54,4, 97,6±22,8 и 61,0±21,4‰ соответственно), т. е. меньше в 2,2, 2,1 и 2,6 раза (р<0,05) (табл. 3). Заболеваний пневмонией в СП № 3 не было в отличие от контрольного СП №4, в котором был зарегистрирован 1 случай. Уровень заболеваемости всеми ОБОД военнослужащих в СП № 3 (333,3±51,4‰) был в 2,3 раза ниже, чем в контрольной группе СП № 4 (768,3±46,6‰) (р<0,05). Эпидемиологическая эффективность применения приборов «Биостар Р120» в целом за группу ОБОД составила 55,6%. Следует отметить, что рециркуляторы обоих типов были установлены в спальных помещениях в феврале, через 3 мес после начала формирования воинского коллектива, когда пик заболеваемости ОБОД (в конце декабря-январе) был пройден. Вероятно, если бы рециркуляторы функционировали с началом прибытия людей в ноябре, эпидемический процесс инфекций с аэрозольным механизмом передачи развивался бы менее активно и заболеваемость ОБОД военнослужащих в опытных спальных помещениях была бы еще ниже по сравнению с контрольными. Таким образом, апробация облучателей-рециркуляторов воздуха ультрафиолетовых бактерицидных - ОРУБ 3-3-«КРОНТ» (товарный знак «Дезар-3») и фотоплазмокаталитических бактерицидных ультрафиолетовых рециркуляторных очистителей воздуха «Биостар Р120» показала, что приборы обоих типов эффективно снижают микробную обсемененность воздуха и способствуют существенному снижению заболеваемости ОБОД при установке приборов в достаточном количестве в расчете на объем помещения - 1 прибор на 100-200 м3. Приборы «Биостар Р120» оказались более эффективными. Так, если в СП № 1, оснащенном приборами «Дезар-3», общая микробная обсемененность воздуха была ниже в 1,7-2,5 раза (р<0,05), то в СП № 3 с приборами «Биостар Р120» она была меньше в 2,0-6,8 раза (р<0,05), чем в соответствующих им контрольных СП № 2 и № 4. Рециркуляторы обоих типов эффективно воздействовали на патогенную микрофлору, в частности на золотистый стафилококк. Приборы «Биостар Р120» более эффективно снижали заболеваемость ОБОД: если в СП № 1, где были установлены приборы «Дезар-3», уровень этой заболеваемости за 3 мес наблюдения был в 1,6 раза ниже, чем в контрольном СП № 2, то в СП № 3 с приборами «Биостар Р120» заболеваемость ОБОД была в 2,3 раза меньше, чем в контрольном СП № 4 (р<0,05). Важнейшими положительными качествами приборов обоих типов являются возможность их применения в присутствии людей, экономичность, простота и надежность. Рециркуляторы «Биостар Р120» более дорогие, но и более эффективные, обеззараживают не только проходящий через них воздух, но и воздух вне камеры прибора, а также поверхности в помещении, кроме того, уничтожаются неприятные запахи. Они неприхотливы в эксплуатации, не имеют сменных фильтров, которые при несвоевременной замене могли бы привести к загрязнению воздуха. Бактерицидными рециркуляторами воздуха в первую очередь следует оснащать спальные помещения казарм со скученным размещением личного состава и плохой вентиляцией, особенно в период приема молодого пополнения. Их необходимо устанавливать также в нештатных изоляторах для предупреждения перекрестного инфицирования. В Ы В О Д Облучатели-рециркуляторы воздуха ультрафиолетовые бактерицидные ОРУБ 3-3-«КРОНТ» (товарный знак «Дезар-3») и фотоплазмокаталитические бактерицидные ультрафиолетовые рециркуляторные очистители воздуха «Биостар Р120» при установке в достаточном количестве эффективно снижают микробную обсемененность воздуха в спальных помещениях казарм и способствуют существенному снижению заболеваемости военнослужащих ОБОД. Очистители воздуха нового поколения на основе фотоплазмокатализа более эффективны и удобны в применении.

About the authors

S. D Zhogolev

Email: SZhogolev@rambler.ru

R. M Aminev

K. D Zhogolev

S. S Kotov

A. N Gorenchuk

V. S Bolshakov

R. M Protasov

M. A Kharitonov

M. A Zhurkin

A. V Znamenskii

K. S Shipitsyn

V. V Kolesnikov

D. A Zharkov

References

Supplementary files