Исследование миграции веществ в воздушную среду из СМСО
Для исследования образцов строительных материалов в моделируемых условиях используются специальные камеры-накопители, объем которых должен быть достаточным для одновременного отбора проб воздуха при параллельном определении нескольких веществ. Конструкция камер должна обеспечивать регулировку параметров микроклимата и воздухообмена, доступность уборки и промывки камеры после каждого эксперимента.
В качестве камер можно использовать камеры Курляндского объемом 0,2 м3 и термостаты объемом 0,08—0,9 м3 и более, при соответствующей их модернизации и оборудовании.
Камеры или термостаты должны иметь 3 штуцера подключения шлангов для отбора проб воздуха и подачи атмосферного воздуха в камеры.
Шланг подачи атмосферного воздуха выводят за пределы помещения, чтобы исключить возможность попадания в камеры веществ, которые могут исказить результаты исследования. Контроль атмосферного воздуха следует регулярно проводить параллельно с исследованием миграции веществ из СМСО.
При отборе проб воздуха следует использовать соединительные трубки из стекла и металла, чтобы избежать дополнительного выделения летучих веществ.
Важным параметром при исследовании является насыщенность исследуемым материалом какого-либо замкнутого объема, которая представляет собой отношение площади, объема и массы исследуемого материала к объему помещения (или экспериментальной камере) и измеряется в м2/м3; м3/м3; кг/м3 - соответственно. При исследовании в моделируемых условиях должна быть создана насыщенность материала, которая характерна для натурных условий. Например, для материалов, используемых для стен, пола, потолка и т. п., насыщенность рассчитывается путем деления площади открытой поверхности в м2 испытуемого материала на объем помещения в м3 по формуле:
(м2/м3), где
Н - насыщенность помещения материалами (в м2/м3);
S - площадь открытой поверхности материала (в м2);
V - объем помещения (в м3).
Рассчитав по указанной формуле «насыщенность», ожидаемую в натурных условиях, следует определить, какой по размеру образец должен быть взят на исследования с учетом размера камеры.
При исследовании материала, используемого для заливки фундамента, кладки стен, заделки швов, при расчете насыщенности следует использовать не площадь поверхности материала, а массу материала, используемую в единице объема помещения, здания. В данном случае при расчете насыщенности следует применить формулу:
, (кг/м3), где
m - масса материала (кг).
На первом этапе исследования для определения качественно-количественной характеристики мигрирующих веществ в камерах создают более жесткие условия, чем те, которые имеют место при применении материала в реальных условиях.
При моделировании условий эксплуатации материала следует учитывать, что в жилых и общественных зданиях, не оборудованных принудительной вентиляцией, воздухообмен в среднем составляет 0,5 объема помещения в час. Аналогичный воздухообмен создается и в камерах, с помощью системы приточно-вытяжной вентиляции в них.
Перед помещением образцов материала камеры тщательно моют и проветривают. Для проверки чистоты камер проводят контрольный (холостой) опыт. Если в контрольном опыте примесей не обнаружено, то в камеру помещают образец материала и выдерживают его в течение 24 часов, после чего проводят отбор проб воздуха.
Далее отбор проб воздуха из камер осуществляют через 10, 20, 30 суток и регистрируют динамику процесса миграции химических веществ в воздушную среду. Параллельно ставится контрольный опыт со строительными материалами без отходов.
Исследования в камерах проводят при температуре 20 °С и 40 °С, соответствующих нормальной средней и максимальной температурам в теплый период года. В случае использования материала в каких-либо специфических температурных условиях исследования проводят при соответствующих температурных режимах.
Для оценки возможности поступления в воздушную среду соединений металлов и других нелетучих неорганических соединений, которые часто используются как добавки в бетон, кирпич, строительный раствор, керамику, в камерах следует моделировать различный ветровой режим от 0,02 м/сек, что соответствует режиму эксплуатации помещений, до 1,5—5 м/сек (условия улицы), что обеспечивает эффект ветровой эрозии образцов исследуемого материала и одновременно проводится отбор проб воздуха на образующуюся пыль, которая подвергается химическому анализу. Различная скорость движения воздуха в экспериментальных камерах создается с помощью вентиляторов, встроенных вглубь камеры.
Определение содержания химических веществ в отобранных пробах воздуха следует проводить по утвержденным методикам в соответствии с (РД 52.04.186—89) (8).
Результаты санитарно-химических исследований оцениваются путем сопоставления их со значениями среднесуточных ПДК для атмосферного воздуха населенных мест (№ 3086—84 от 27 августа 1994 г.). Превышение миграции вредных веществ выше уровня ПДК является основанием для прекращения санитарно-гигиенических исследований, дальнейшей технологической доработки материала или запрещения его производства.
Все результаты исследования миграции химических веществ в воздух заносятся в журнал (приложение 5), а в случае необходимости на этом этапе исследований оформляется протокол (приложение 6).
Исследование миграции веществ из СМСО в модельные среды
Учитывая высокую плотность большинства строительных материалов (бетон, кирпич, керамзит, цементные блоки и др.) и, следовательно, относительно незначительную миграцию химических веществ в воздушную среду, при проведении эколого-гигиенической экспертизы следует изучить степень миграции химических веществ из строительных материалов под воздействием неблагоприятных факторов среды: кислотных дождей, сезонных перепадов температур, при механическом нарушении плотности материала, что нередко имеет место в бытовых условиях.
Наиболее адекватной для таких условий моделью является исследование водных вытяжек из образцов материалов с незначительными сколами поверхности, что имитирует некоторое изнашивание материала.
Исследование водных вытяжек образцов СМСО необходимо проводить также в связи с возможным контактом их с водой, растворением в ней утилизованных отходов и попаданием их в грунтовые воды.
Для изучения миграции токсических веществ в водную среду образцы строительных материалов помещаются в сосуды с дистиллированной водой. Соотношение объема СМСО и воды зависит от конкретного назначения материала. В случаях периодического кратковременного контакта (стены домов, крыши) это соотношение составляет 1 : 10. В случаях использования СМСО в длительном или постоянном контакте с водой (фундаменты домов, дорожные покрытия, сваи мостов, бассейны) соотношение объема СМСО и воды увеличивается до 1 : 2; 1: 3.
Исследования водных вытяжек проводят через 1, 3, 7, 10, 20 и 30 суток выдержки материала в воде при температуре 20 °С и при температуре воды 40 °С, характерной для летнего перегрева жилищ.
Ввиду возможности контакта СМСО с агрессивной средой (кислотные осадки) необходимо делать параллельные вытяжки с растворами, соответствующими рН осадков. Образцы помещают в сосуды с водными растворами щелочей. Учитывая, что кислотность аммонийно-ацетатного буфера (рН = 4,8) нередко совпадает со значением рН дождевой воды в крупных городах России, то модель экстрагирования материалов в аммонийно-ацетатном буфере можно рассматривать для использования при оценке строительных материалов. Вытяжки исследуются аналогично водным.
Определение содержания химических веществ в водных вытяжках проводится в соответствии с утвержденными методиками (9, 10, 11).
В случае возможной эксплуатации материала в других средах и условиях при проведении эколого-гигиенической экспертизы необходимо моделировать натурные условия эксплуатации строительного материала. Изучение эксплуатационно-климатических воздействий проводят в экспериментальных условиях путем имитации объектов эксплуатации строительных материалов. При этом комбинации воздействий могут включать, помимо кислотных и щелочных осадков, ускоренное циклическое замораживание-нагрев, ультрафиолетовое и инфракрасное облучение, статические и динамические нагрузки, виброобработку и др.
Моделирование эксплуатационно-климатического воздействия осуществляется в зависимости от назначения материала и условий его эксплуатации. Например: с целью моделирования условий эксплуатации строительных материалов в различных климатических зонах и влияния сезонных колебаний температур окружающей среды на выделение токсических веществ опытные и контрольные образцы материалов должны подвергаться периодическому воздействию отрицательных и положительных температур окружающей среды. Диапазон температурного воздействия должен соответствовать реальным условиям эксплуатации материала от -20 °С до +40 °С. Температурное воздействие можно осуществить с помощью климатокамеры типа «Foetron» или других холодильных и нагревательных установок. Экспериментальным путем установлено, что для моделирования процесса старения строительных материалов под воздействием температурного фактора достаточно провести 5 серий воздействия перепада температур с выдерживанием материала при каждом температурном режиме (-20 и +40 °С) в течение суток. Затем на данных образцах материалов проводят весь комплекс санитарно-химических исследований материала (миграция в воздух, воду и др. исследования).
4.1.2. Санитарно-химические исследования в натурных условиях
Санитарно-химические исследования выделений из СМСО в натурных условиях следует проводить перед вводом объекта (жилого здания, административного учреждения, промышленного объекта и др.) в эксплуатацию, а также при предъявлении жалоб населения на неудовлетворительное качество воздушной среды в эксплуатируемых зданиях из СМСО.
Учитывая, что одним из основных источников химического загрязнения воздушной среды жилых и общественных зданий являются строительные и отделочные материалы, считаем необходимым подробнее остановиться на методике оценки качества воздушной среды помещений в связи с жалобами населения на ее неудовлетворительное состояние.
Перед отбором проб воздуха проводится опрос населения, предъявляющего жалобы, выясняется наличие постороннего запаха, его характер, интенсивность, время появления, выявляются жалобы на самочувствие. 3атем, по возможности, устанавливаются типы и марки используемых в строительстве здания и в отделке помещений материалов, на основании которых определяется перечень веществ, концентрации которых следует определять в воздушной среде данного помещения. В случае, когда определить перечень веществ для анализа таким образом не удается, следует руководствоваться приложением 7, где приведен список и допустимые концентрации наиболее значимых в гигиеническом отношении химических веществ, одним из основных источников поступления которых в воздушную среду являются строительные и отделочные материалы.
Отбор проб воздуха и последующий их анализ проводят физико-химическими методами, описанными в РД 52.04.186—89 (8), с некоторыми особенностями, присущими обследуемым объектам.
Перед отбором проб воздуха помещения не проветриваются в течение 24 часов. Пробы воздуха отбираются в трех точках (в центре помещения, у отопительных приборов и в наименее проветриваемом участке помещения) на уровне 1,2 м от пола. Для исключения возможности дополнительного загрязнения воздушной среды в исследуемых помещениях моторы от аспирационных устройств должны находиться в соседнем помещении. При отборе проб регистрируются показатели микроклимата - температура, относительная влажность и подвижность воздуха внутри помещения. Одновременно отбирается контрольная проба наружного воздуха, а в кондиционируемых помещениях - воздух, поступающий из кондиционера у приточных отверстий.
Для идентификации источника химического загрязнения следует параллельно отобрать пробы воздуха в соседнем, желательно аналогичном здании, при строительстве которого не использовались СМСО, и где население не предъявляет негативных жалоб на качество воздуха.
Результаты исследований заносятся в протокол, в котором должны быть отражены условия отбора проб и краткая характеристика объекта (приложение 8).
Если в воздушной среде обследуемого помещения обнаружены токсические вещества, которые отсутствуют в пробах атмосферного воздуха и в воздухе «контрольного объекта», то можно заключить, что источник этих веществ находится внутри исследуемого здания. Для выявления конкретного источника загрязнения следует отобрать образцы отделочных и строительных материалов, образцы стеновых и теплоизоляционных материалов отбираются с помощью шлямбера. Отобранные пробы строительных материалов подвергаются комплексу санитарно-химических исследований в моделируемых условиях в соответствии с п. 4.1, а количество проб определяется количеством и разнообразием применяемых материалов.
4.2. Радиологические исследования строительных материалов
Естественные радионуклиды, содержащиеся в строительных материалах, используемых для сооружения стен и междуэтажных перекрытий, создают поле гамма-излучения в помещении. Основными дозообразующими радионуклидами в этом случае являются природные радионуклиды: 226 Rа, 232 Тh, 40 К.
Удельная активность естественных радионуклидов в строительных материалах является параметром, определяющим уровень гамма-фона в помещениях, и зависит от содержания естественных радионуклидов в сырье, используемом для производства строительного материала. Поскольку отходы часто содержат естественные радиоактивные изотопы в существенно больших концентрациях, чем традиционно используемые, то при проведении полной эколого-гигиенической экспертизы СМСО исследование на радиоактивность является обязательным.
