Ремонт производственных помещений
Оценка загрязненности воздуха помещения после ремонта
Я.И. КОРЕНМАН, д-р хим. наук, Т.А. КУЧМЕНКО, д-р хим. наук, Ю.Е. СИЛИНА, инженер,
Воронежская государственная технологическая академия
За последнее десятилетие объемы производства синтетических материалов, применяемых для изготовления мебели и ремонта помещений, резко возросли, что негативно влияет на качество воздуха отремонтированных помещений. Искусственные материалы являются источниками миграции легколетучих вредно действующих соединений, нарушают естественную вентиляцию и физико-химические показатели внутренней воздушной среды помещения [1].
Химическая стабильность современных строительных материалов (СМ) является одним из основных критериев гигиенической оценки загрязненности воздуха помещения. Гигиеническую оценку СМ начинают с проведения санитарно-химических исследований:
- обнаружения возможного выделения вредно действующих веществ из СМ в контактирующие среды (в данном случае воздух);
- изучения интенсивности и динамики миграции легколетучих соединений с поверхности СМ [2].
Рецептурный состав СМ позволяет априори предположить возможность выделения летучих соединений, являющихся исходными компонентами СМ или продуктами их деструкции (табл.1).
Таблица 1
Наименование материала |
Область применения |
Химические добавки |
Выделяемые токсичные вещества |
Полимерные материалы |
Покрытие потолков, стен, полов |
Пластификаторы, отвердители |
Фенол, стирол, аммиак, ацетон, формальдегид |
Неорганические вяжущие |
Отделка стен |
Полимерные смолы, отходы производства полимеров |
Соединения фосфора, фтора, летучие органические вещества |
Линолеум ПВХ |
Покрытие полов |
Полимерные смолы, стабилизаторы |
Бензол, толуол, кумол, хлороформ, четыреххлористый углерод |
ДВП, ДСП |
Домостроение, изготовление мебели |
Органические смолы |
Фенол, формальдегид, аммиак, толуол |
Панели ПВХ |
Декоративная отделка |
Смолы, органические вяжущие материалы |
Винилхлорид, хлорвинил, фталаты, стирол |
Клеящие мастики |
Домостроение, ремонтные работы |
Вяжущие материалы |
Формальдегид, нафтол, фталаты, этилацетат, октил, бензол, толуол |
Лакокрасочные материалы |
Отделочные работы |
Отходы химических производств, отвердители |
Ацетон, ксилолы, толуол, алкилацетаты, производные анилина |
Паркетные доски |
Декоративная отделка полов |
Отвердители |
Формальдегид, фенол, нафтохлорбензол, хлорфенол, бутиловый спирт, бутилацетат, анилин |
Утеплители и пенопласты |
Домостроение |
Пластификаторы, органические смолы |
Фенол, формальдегид, орто-и пара- крезолы, этилбензол, бутиловый спирт, стирол |
Для контроля качества воздуха помещения службами санитарно-эпидемиологических станций используются, как правило, устаревшие методики анализа, позволяющие определять только индивидуальные компоненты из смеси воздуха. В связи с этим актуальной задачей является разработка тест-способов анализа, позволяющих контролировать качество воздуха помещения и принимать решение о безопасности его эксплуатации.
Принципиальное значение для качества внутренней воздушной среды помещения имеет характер источника загрязнения. К временным источникам относятся загрязнения, поступающие извне (выхлопные газы, компоненты сигаретного дыма, легколетучие соединения, мигрирующие с поверхности одежды, обуви, бытовой техники, пищевых продуктов) [4]. Такие источники менее опасны в связи с конечностью сроков миграции загрязнителей в воздух помещения и возможностью прекращения их доступа (проветривание, обеспечение полноценной вентиляции).
Основную массу постоянных источников загрязнения воздуха легколетучими соединениями составляют строительные материалы.
Эмиссия легколетучих соединений с поверхности СМ определяется нестабильностью применяемого материала и может продолжаться от нескольких месяцев и даже лет (кратковременная миграция) до полного вывода материала из пользования (долговременная миграция).
Для отделочных работ широко применяются полистирольные, полипропиленовые и полиэтиленовые пленки высокого давления (самоклеящиеся пленки); различные полимерные материалы, улучшающие акустику помещения, повышающие звукоизоляцию; древесно-стружечные и древесно-волокнистые панели, обеспечивающие монтаж сложных конструкций в помещениях и применяемые для отделочных работ и производства мебели [5].
Загрязненность воздуха помещения легколетучими соединениями СМ изучена нами на примере помещения, отремонтированного с применением полимерных покрытий для отделки потолков (ГОСТ РФ 509916—00), сухой строительной замазки (ГОСТ РФ 28013—98), самоклеящейся пленки для облицовки и декоративной отделки поверхностей (гОсТ РФ 51121—97), древесно-волокнистых и древесно-стружечных панелей (ДВП-ТУ 5536-001-51035632-99, ДСП-ТУ 5772-001-52618577-00). Согласно гигиеническим заключениям в тестируемых пробах воздуха содержались ацетон, аммиак, фенол и формальдегид, эмиссия которых в воздушную среду не превышает ПДК. Как правило, эти соединения являются продуктами деструкции стабилизаторов, эмульгаторов, красителей, входящих в состав указанных выше СМ и улучшающих их эксплуатационные характеристики. Например, источниками фенола, формальдегида и аммиака в воздухе помещений являются древесные панели (ДВП, ДСП), при производстве которых в качестве связующих применяются феноло-формальдегидные и мочевиноформ-альдегидные смолы [6].
Загрязненность воздуха отремонтированного помещения изучали сенсорометрическим методом на установке типа «электронный нос» [7]. Схема основного конструкционного узла — ячейки детектирования с инжекторным вводом пробы приведена на рис. 1 [8].
Таблица 2
Сорбент |
∧Fт, Гц |
∧сравн., Гц |
||||
2 суток после ремонта |
через 1 неделю |
через 2 недели |
2 суток после ремонта |
через 1 неделю |
через 2 недели |
|
А-N |
24 |
20 |
6 |
7 |
7 |
7 |
ТХ-100 |
18 |
10 |
6 |
6 |
6 |
7 |
ПчК |
17 |
14 |
10 |
7 |
7 |
7 |
ПЭГА |
20 |
12 |
5 |
5 |
6 |
6 |
Пьеэокварцевые резонаторы,
модифицированные пленками сорбентов
Рис. 1. Схема полисенсорной ячейки детектирования с инжекторным вводом пробы
Пьезокварцевые резонаторы АТ-среза с собственной частотой колебаний 8—10 МГц модифицировали пленками сорбентов различной полярности. Сорбенты подбирали в соответствии с индексами Ковача и Мак-Рейнольдса, установленными по кинетическим и количественным параметрам сорбции индивидуальных соединений: ацетона, фенола, формальдегида, аммиака [9]. Для фиксирования уровня фона легколетучих соединений, мигрирующих с поверхности СМ в воздух помещения, составлена матрица из 4 сенсоров на основе пленок Апиезона-N (А-N), Тритона Х-100 (ТХ-100), пчелиного клея (ПчК), полиэтилен-гликольадипината (ПЭГА).
Пробу воздуха отремонтированного помещения отбирали методом дискретной газовой экстракции [10]. Воздух прокачивали через шприц объемом 20 см3, вводили в ячейку детектирования 3 см3 пробы без предварительного концентрирования. Одновременно отбирали пробу воздуха в неотремонтированном помещении (проба сравнения).
По сигналам сенсоров в матрице строили «визуальные отпечатки» запаха воздуха тестируемого помещения и сопоставляли с пробой сравнения. Результаты опроса матрицы сенсоров при экспонировании в пробах воздуха тестируемого помещения приведены в табл. 2: ∧Fт и ∧Fсравн. — аналитические сигналы пьезовесов при экспонировании воздуха тестируемого и неотремонтированного помещений соответственно.
Аналитический сигнал пьезовесов уменьшается во времени вследствие выветривания загрязнителей из воздуха помещения, в то время как при экспонировании сенсоров в пробах воздуха сравнения такая зависимость не наблюдается (качественный и количественный составы пробы стабильны).
По «визуальным отпечаткам» изучали кинетику выветривания ацетона, фенола, формальдегида и аммиака из воздуха. Для этого сопоставляли площади «визуальных отпечатков» воздуха тестируемого помещения со стандартами, полученными в динамике и соответствующими пробам, отобранным через 2 суток, 1 и 2 недели после ремонта. В результате определяется время, когда составы загрязненного воздуха тестируемого помещения и воздуха сравнения соизмеримы. Выравнивание составов воздуха обоих помещений достигается через 10 суток после окончания ремонта (рис. 2).
Рис. 2. Кинетика выветривания загрязнителей из воздуха тестируемого помещения и воздуха сравнения
Разработанная методика суммарного определения летучих соединений, мигрирующих с поверхности СМ в воздух жилого помещения, характеризуется экспрессностью, простотой выполнения, рекомендуется для тестанализа воздуха после ремонта.
В результате выполненного исследования установлено выделение вредно действующих веществ из современных строительных материалов в воздух отремонтированного помещения, изучены интенсивность и динамика миграции загрязнителей с поверхности самоклеяющейся пленки, строительной замазки, полимерных материалов, древесно-волокнистых и древесно-стружечных панелей. Основное количество фенола и формальдегида мигрирует с поверхности древесных панелей, ацетона — с самоклеящейся пленки, аммиака — из строительной замазки. Менее интенсивная миграция ацетона, фенола, формальдегида и аммиака в воздух происходит с поверхности полимерного материала.
Наибольшее практическое значение имеет суммарное определение загрязнителей в воздухе отремонтированного помещения ввиду того, что в реальных условиях с учетом масштаба, геометрических параметров помещения и присутствия естественной вентиляции, обеспечивающей смешивание компонентов, миграция химических веществ в воздух отличается от установленной в лабораторных условиях на примере газовых фаз индивидуальных строительных материалов [11].
Список литературы
- Туников С.А. Новости строительства // Промышленное и гражданское строительство. 2002. №2. С. 36-37.
- ДмитриевМ.Т., КазнинаН.И. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. М: Химия. 1989. 368 с.
- БудниковГ.К Эколого-химические и аналитические проблемы закрытого помещения. // Сорос. образоват. журн. 2001. т. 7. № 3. 39-44.
- Померанцев Э.Г. Экологические проблемы производства, переработки и утилизации ПВХ и изделий из него // Пласт. массы. 1995. № 2. С. 47-49.
- Орлов Ю.Г. Отделочные материалы // Строит. материалы. 2002. № 3 . С. 47-49.
- Nealthy P.V. Healthy building and air distribution in rooms proceedings of healthy buildings / Anal. ^em., 1995. V. 37. № 11. P. 45-50.
- Кучменко Т.А. Применение метода пьезокварцевого микровзвешивания в аналитической химии. Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. тех-нол. акад., 2001. 280 с.
- Коренман Я.И., Шлык Ю.К., Кучменко Т.А., Кудинов Д.А. Патент 2205393 Россия, МПК 7 G 01 N 30/62. Ячейка детектирования для анализа газовых фаз // Изобретения. 2003. Бюл. № 15. Ч. 2. С. 476.
- Король А.Н. Неподвижные фазы в газожидкостной хроматографии. М.: Химия, 1985. 240 с.
- Витенберг А.Г., Иоффе Б.В. Газовая экстракция в хроматографическом анализе. Л.: Химия. 1982. 279 с.
- Коренман Я.И., Кучменко ТА., Силина Ю.Е. Контроль безопасности современных строительных материалов с применеием метода пьезокварцевого микровзвешивания // XLV zjazdowe Naukowy Polskiego Towarzystwa Chemiznego. Lublin (Poland). 2003. P. 1277.