З наукової точки зору, чисте повітря складається з певних газів, зокрема азоту N₂, кисню O₂, аргону Ar, вуглекислого газу CO₂ та водяної пари. Співвідношення цих компонентів може змінюватися залежно від умов довкілля. Водночас повітря також містить гази зі змінною концентрацією, які зазвичай називають забруднювачами повітря.
Існують основні забруднювачі повітря — зокрема зважені частинки PM, озон O₃, чадний газ CO та діоксид азоту NO₂ — які часто називають «критеріальними забруднювачами» через їхній вплив на здоров’я людини та навколишнє середовище. Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) встановлює міжнародні норми якості повітря для цих та інших забруднювачів. Щоб повітря вважалося безпечним, концентрація цих речовин повинна залишатися нижчою за рекомендовані межі.
Потреба в контролі якості повітря
Вплив високих концентрацій забруднювачів повітря пов’язаний із широким спектром проблем зі здоров’ям — від головного болю та втоми до серйозних хронічних захворювань. Хоча повністю усунути забруднення повітря неможливо, зменшення концентрації шкідливих речовин є вкрай важливим для захисту здоров’я людини.
Вплив високих концентрацій забруднювачів повітря пов’язаний із широким спектром проблем зі здоров’ям — від головного болю та втоми до серйозних хронічних захворювань. Хоча повністю усунути забруднення повітря неможливо, зменшення концентрації шкідливих речовин є вкрай важливим для захисту здоров’я людини.
Саме тому сучасні системи моніторингу якості повітря є повсякденною необхідністю. Як зовнішнє, так і внутрішнє середовище для роботи та житла має бути оснащене сенсорами, які виявляють рівні шкідливих речовин і забезпечують підтримку якості повітря в межах безпечних норм.
Роль датчиків
Хоча датчики температури, відносної вологості та CO₂ зазвичай використовуються для регулювання базової вентиляції з метою забезпечення (теплового) комфорту та подачі свіжого повітря, додаткові сенсори, що вимірюють концентрацію забруднювачів повітря, відіграють також важливу роль у зниженні ризиків для здоров’я.
Ці датчики допомагають виявити шкідливі речовини, які можуть залишатися непоміченими для мешканців, але суттєво впливати на здоров’я в довгостроковій перспективі. Завдяки інтеграції таких сенсорів системи вентиляції можуть реагувати більш ефективно, сприяючи як комфорту, так і збереженню здоров’я.
Основні забруднювачі повітря
Щоб краще розуміти якість повітря, важливо знати про різні типи забруднювачів, їх джерела, хімічні реакції та вплив на здоров’я людини.
Щоб краще розуміти якість повітря, важливо знати про різні типи забруднювачів, їх джерела, хімічні реакції та вплив на здоров’я людини.
1. Леткі органічні сполуки (VOC)
Леткі органічні сполуки (VOC) — це хімічні речовини, які легко випаровуються і переходять у газоподібний стан. Вони часто містяться в повсякденних предметах: мийних засобах, фарбах, лаках, будівельних матеріалах, меблях та офісному обладнанні, такому як копіювальні апарати і принтери. Також вони утворюються внаслідок життєдіяльності людей і тварин.
Крім того, VOC беруть участь у формуванні озону (O₃) та кислотних дощів, завдаючи шкоди довкіллю. Найпоширенішими сполуками є бензол, етиленгліколь, формальдегід, метиленхлорид, тетрахлоретилен, толуол, ксилол і 1,3-бутадієн.
TVOC (Total Volatile Organic Compounds) означає загальну кількість летких органічних сполук. Контроль рівня TVOC є важливим, оскільки деякі VOC можуть бути шкідливими для здоров’я, особливо при накопиченні в приміщеннях. Вдихання високих концентрацій окремих VOC протягом тривалого часу може спричинити головний біль, запаморочення, подразнення очей, носа та горла, алергічні шкірні реакції, а в деяких випадках — навіть серйозніші проблеми зі здоров’ям. Деякі леткі органічні сполуки доведено є канцерогенами.
Індекс VOC надає загальне уявлення про рівень летких органічних сполук у повітрі. Це інтеекуальний адаптивний індикатор, який відображає тенденції забруднення повітря VOC у приміщенні. Значення 100 відповідає середньому складу повітря в приміщенні за останні 24 години. Значення від 100 до 500 вказують на погіршення якості повітря, а від 1 до 100 — на її покращення.
Індекс VOC постійно адаптується до середовища і дозволяє відстежувати зміни якості повітря з часом. Цей новий канальний сенсор VOC може використовуватись для автоматичного регулювання швидкості вентилятора у вентиляційній системі. Якщо індекс VOC показує спадну тенденцію — швидкість вентилятора можна зменшити. У разі зростання — необхідно збільшити подачу свіжого повітря для видалення забруднювачів.
2. Окис вуглецю (CO)
Окис вуглецю (CO) — це безбарвний токсичний газ без запаху та смаку. Він легко змішується з повітрям і може використовуватися як паливо. Також він горить характерним фіолетовим полум’ям. Рівні CO можна виявити як у приміщенні, так і на відкритому повітрі.
Окис вуглецю (CO) — це безбарвний токсичний газ без запаху та смаку. Він легко змішується з повітрям і може використовуватися як паливо. Також він горить характерним фіолетовим полум’ям. Рівні CO можна виявити як у приміщенні, так і на відкритому повітрі.Основні джерела CO у приміщенні — це газові або керосинові обігрівачі без вентиляції, несправні димоходи, печі та котли. Також до підвищення рівня CO можуть призводити деякі дії, наприклад куріння або приготування їжі на газовій плиті. Зовнішні джерела CO — це транспортні засоби та техніка, які працюють на викопному паливі. Через це високі концентрації CO можуть спостерігатися в гаражах, на автостоянках та дорогах.
Вплив CO на здоров’я
Окис вуглецю небезпечний для здоров’я людини. Низький рівень CO може викликати втому у здорових людей та біль у грудях у людей із серцевими захворюваннями, особливо під час фізичних навантажень або стресу. Короткотривалий вплив CO знижує постачання кисню до серця. Вдихання високих концентрацій CO може викликати запаморочення, головний біль, дезорієнтацію, нудоту, погіршення зору, координації та функцій мозку. Найвищі рівні CO зазвичай трапляються у закритих приміщеннях і можуть бути смертельними.
Вплив на довкілля
У довкіллі CO бере участь у хімічних реакціях, що призводять до утворення озону (O₃), який має шкідливий вплив на природу і рослинність. Сьогодні більшість транспортних засобів спроєктовані таким чином, щоб під час згоряння пального викидати більше вуглекислого газу (CO₂) і менше окису вуглецю (CO). Крім того, CO може реагувати з киснем (O₂), утворюючи CO₂, що вказує на прямий зв’язок між рівнями CO і CO₂ — особливо в закритих гаражах, де якість повітря критично залежить від ефективної вентиляції.
Датчики CO₂
Зовнішні датчики CO₂ від Sentera спеціально розроблені для точного вимірювання рівня CO₂ у закритих паркінгах. CO₂-датчики Sentera підходять для контролю якості повітря на закритих автостоянках. Крім того, ці багатофункціональні сенсори вимірюють також температуру, відносну вологість і рівень освітленості. На основі температури та вологості обчислюється точка роси. Усі ці дані доступні через протокол Modbus RTU.
Закриті паркінги потребують належної вентиляції, оскільки автомобілі виділяють небезпечні для здоров’я речовини. У таких випадках CO₂ може використовуватись як індикатор загальної безпеки, адже під час згоряння пального виділяється велика кількість CO₂. CO₂-сенсори Sentera спеціально розроблені для контролю рівня CO₂ та забезпечення його безпечної концентрації. Завдяки цьому зовнішні CO₂-сенсори Sentera є важливим елементом систем вентиляції закритих паркінгів.
3. Зріджений нафтовий газ (LPG)
Зріджений нафтовий газ (LPG) — ще один поширений вид пального, який використовується у транспорті. У зв’язку з негативним впливом на довкілля використання дизельних двигунів зменшується, і їм на зміну приходять двигуни, що працюють на LPG, які є менш шкідливими для природи. Термін LPG використовується для опису двох природних газів — пропану та бутану, або їхньої суміші. Пари LPG можуть викликати запаморочення і задуху у приміщеннях із поганою вентиляцією, тому для безпечного та здорового контролю якості повітря в приміщеннях необхідна система безперервного моніторингу газу. Датчики LPG від Sentera розроблені для точного вимірювання рівнів CO, LPG та навколишнього освітлення у паркінгах.
Зріджений нафтовий газ (LPG) — ще один поширений вид пального, який використовується у транспорті. У зв’язку з негативним впливом на довкілля використання дизельних двигунів зменшується, і їм на зміну приходять двигуни, що працюють на LPG, які є менш шкідливими для природи. Термін LPG використовується для опису двох природних газів — пропану та бутану, або їхньої суміші. Пари LPG можуть викликати запаморочення і задуху у приміщеннях із поганою вентиляцією, тому для безпечного та здорового контролю якості повітря в приміщеннях необхідна система безперервного моніторингу газу. Датчики LPG від Sentera розроблені для точного вимірювання рівнів CO, LPG та навколишнього освітлення у паркінгах.
4. Зважені частинки (PM)
Зважені частинки (Particulate Matter, PM) — це складна суміш крихітних твердих частинок та крапель рідини, диспергованих у повітрі. Частинки розрізняються за розміром, формою та хімічним складом і класифікуються переважно за діаметром.
Найнебезпечнішими є:
- PM10 — частинки діаметром до 10 мкм,
- PM2.5 — частинки діаметром до 2,5 мкм.
- PM2.5 — частинки діаметром до 2,5 мкм.
Через свій малий розмір PM10, а особливо PM2.5, можуть потрапляти глибоко в легені при вдиханні. Частинки PM2.5 особливо небезпечні, оскільки здатні проникати до альвеол легенів і навіть потрапляти в кровообіг, що підвищує ризик серйозних проблем зі здоров’ям, таких як респіраторні та серцево-судинні захворювання, а також передчасна смерть. PM також можуть сприяти утворенню кислотних дощів, які шкодять довкіллю та руйнують будівлі й пам’ятки архітектури. Інший приклад присутності PM2.5 і PM10 у повітрі — це утворення смогу в містах. Смог знижує видимість, що може спричинити дорожньо-транспортні пригоди, оскільки водії не бачать перешкод, пішоходів та інших автомобілів.
Основні джерела PM2.5 і PM10:
Зовнішні джерела:
- Електростанції та автомобілі (викиди діоксиду сірки та оксидів азоту внаслідок складних хімічних реакцій);
- Будівельні майданчики;
- Сільськогосподарські поля;
- Пожежі.
- Будівельні майданчики;
- Сільськогосподарські поля;
- Пожежі.
Внутрішні джерела:
- Куріння в приміщенні;
- Приготування їжі на дров’яній плиті або при підгорянні їжі;
- Запалювання свічок чи камінів.
- Приготування їжі на дров’яній плиті або при підгорянні їжі;
- Запалювання свічок чи камінів.
Також джерелом частинок можуть бути пил та пилок, що потрапляють у приміщення через відкриті вікна.
5. Озон (O₃)
Озон (O₃) — ще один забруднювач повітря, який утворюється внаслідок складних хімічних реакцій в атмосфері. Основними компонентами, відповідальними за формування озону в забрудненому повітрі, є азот (N₂) і леткі органічні сполуки (VOC).
Озон (O₃) — ще один забруднювач повітря, який утворюється внаслідок складних хімічних реакцій в атмосфері. Основними компонентами, відповідальними за формування озону в забрудненому повітрі, є азот (N₂) і леткі органічні сполуки (VOC).
Головними джерелами оксидів азоту (NOₓ) та VOC є викиди автомобілів, електростанцій, хімічних заводів, енергетичних підприємств, парів бензину та нафтопереробних заводів. Під дією сонячного світла ці речовини вступають у реакцію, утворюючи озон. Найчастіше озон спостерігається у міських районах, однак він може переноситися на значні відстані вітром, що спричиняє підвищений рівень забруднення і в сільській місцевості. Озон є одним з головних компонентів смогу, який знижує видимість і якість повітря.
При вдиханні озон викликає подразнення та запалення дихальних шляхів, що призводить до кашлю, болю в грудях та посилення нападів астми у людей з відповідним діагнозом. Тривалий вплив високих концентрацій озону особливо небезпечний для дітей, людей похилого віку та осіб із респіраторними захворюваннями — він може знижувати функцію легенів. Крім того, озон негативно впливає на природу і рослинність, знижуючи ріст рослин, фотосинтез і біорізноманіття.
6. Діоксид азоту (NO₂)
Діоксид азоту (NO₂) належить до групи високо реакційноздатних газів, відомих як оксиди азоту (NOₓ). Він утворюється під час процесів згоряння, коли азот взаємодіє з киснем. Основним чинником наявності NO₂ у повітрі є спалювання палива.
До основних джерел належать:
- Електростанції;
- Автомобілі;
- Промислові підприємства;
- Системи опалення житлових будівель.
- Автомобілі;
- Промислові підприємства;
- Системи опалення житлових будівель.
Вплив NO₂ на здоров’я:
Короткотривалий вплив високих рівнів NO₂ викликає подразнення та запалення дихальних шляхів. Можуть виникнути симптоми, такі як кашель, задишка та хрипи.
Вплив NO₂ на довкілля:
У поєднанні з водою, киснем та іншими речовинами NO₂ утворює кислотні дощі. Також він вступає в реакції з іншими забруднювачами повітря, сприяючи утворенню смогу і погіршенню якості повітря.
Висновок
Підтримання чистого повітря — складне завдання, що залежить від багатьох чинників, тому постійний моніторинг якості повітря є критично важливим для збереження здоров’я та безпеки людей, особливо в приміщеннях.
Крім того, громадські будівлі повинні суворо дотримуватись вимог щодо вентиляції, які встановлюють нормативи якості повітря. Ці нормативи визначають граничні значення безпеки, перевищення яких є неприпустимим, щоб повітря залишалося безпечним для всіх присутніх.