Поиск 
Рассылки Subscribe.Ru
подпишитесь на рассылку
Спелеолечение - суперэффект при лечении легких и аллергии
Об единой терминологии
New! Введение в аэровалеологию: Воздушная среда и здоровье человека
Из истории спелеотерапии
Воздушная среда и ее использование
Спелеоклиматотерапия в сильвинитовых камерах
Диссертации
Научные публикации
Общий список литературы
Нормативная документация
Энциклопедия СпелеоМед
Фотогалерея
Авторский коллектив портала
New! Лучшие спелеокамеры России - лечиться нужно здесь!
New! Отзывы врачей и пациентов о Центре спелеомедицины г.Сергиев Посад МО
Анализ параметров воздушной среды сильвинитовых спелеоклиматических камер различных конструкций
главная »» Научные публикации »»  Статьи технического характера

версия для печати версия для печати

В настоящее время общепринято в качестве основных лечебных факторов воздушной среды спелеоклиматических камер рассматривать наличие в ней соляных аэрозольных частиц и высоких объемных концентраций легких аэроионов.

В данной работе проанализированы результаты экспериментальных исследований основных лечебных факторов воздушной среды различных спелеоклиматических камер с целью дальнейшего развития перспективных конструкций и технологий спелеокамер.

Автор выражает благодарность профессору Г.З. Файнбургу и доценту М.Т. Шарову за любезно предоставленные экспериментальные материалы, позволившие наиболее полно осветить круг вопросов настоящей работы.

Основные конструкции и технологии
сильвинитовых спелеоклиматических камер


С позиции формирования лечебной среды исторически первым типом спелеоклиматических камер (например, спелеокамеры из сильвинитовых блоков) являются помещения, внутренняя поверхность которых выполнена из соли.

Другим подтипом таких спелеокамер являются спелеокамеры из прессованной плитки. Указанные типы спелеокамер являются самыми распространенными и наиболее полно изученными.

Дальнейшим конструктивным развитием спелеокамер являются спелеокамеры со специальным устройством – фильтром-насытителем, т.е. со специально устроенным воздуховодом, внутренняя поверхность которого заполнена кусками сильвинитовой руды.

При движении воздушных масс через такой воздуховод происходит их очистка от загрязнений внешнего воздуха и дополнительное насыщение мелкодисперсной соляной аэрозолью.

Особый интерес заслуживают спелеокамеры из высокопористых формованных сильвинитовых элементов, внутренние стены и потолок которых выполнены из формованной в плиты сильвинитовой крошки крупностью несколько миллиметров. Воздух поступает в камеры, в основном фильтруясь через эти поверхности.

Объемные концентрации отдельных фракций аэроионов

На рис.1 представлены объемные концентрации отдельных фракций аэроионов для спелеоклиматических камер различных конструкций при предельных подвижностях, равных 0,1, 0,01 и 0,00032 см2/(Вс).

Наиболее выгодным с точки зрения биопозитивного влияния по соотношению концентрации легких и тяжелых аэроионов являются воздушные среды спелеокамер из высокопористых формованных элементов.

При этом воздух любой спелеокамеры обладает четко выраженным отличием аэроионного режима от ионного режима воздушных сред не только замкнутых помещений, но и чистого природного воздуха.

Во всех измерениях в диапазоне подвижностей более 0,1 см2В-1с-1 (легкие аэроионы) преобладают аэроионы положительной полярности, что характерно для приземной атмосферы вследствие наличия электрического поля Земли. Коэффициент униполярности в диапазоне легких аэроионов колеблется в диапазоне от 1 до 1,98.

Объемные концентрации средних аэроионов (подвижностью 0,01-0,1 см2В-1с-1) обеих полярностей незначительны, что также характерно для ионной обстановки воздушной среды с относительно низкой интенсивностью ионизации.

Спектральное распределение легких аэроионов по подвижности

Спектральное распределение легких аэроионов по подвижности в спелеоклиматических камерах различных конструкций регистрировали в диапазоне от 0,1 до 2,2 см2В-1с-1. Типичное спектральное распределение приведено на рис.2.

Результаты измерений показывают, что практически все легкие аэроионы имеют подвижность от 1 до 2 см2В-1с-1.

Отмечено, что в среде сильвинитовых спелеоклиматических камер в диапазоне подвижностей более 2 см2/(Вс) коэффициент униполярности всегда отрицательный (среднее значение равно – 0,17), в то время как в диапазоне от 1 до 2 см2/(Вс) значение коэффициента униполярности всегда положительно (среднее значение по спелеокамерам равно 0,14). Для обычной чистой атмосферы характерны значения коэффициента униполярности в указанных диапазонах подвижности -0,34 и 0,09 соответственно.

Таким образом, эквивалентность параметров аэроионного распределения по подвижности в воздушной среде спелеоклиматических камер и в чистом атмосферном воздухе доказывает, что химическая природа аэроионов в обеих средах близка. Отличающиеся на порядок объемные концентрации аэроионов в сильвинитовых спелеоклиматических камерах и в природном воздухе свидетельствуют о возможности использования сильвинитовых спелеокамер для лечебно-профилактических целей.

Распределение частиц соляного аэрозоля по размерам

Хорошо известно, что характер и степень деформации спектра подвижностей атмосферных ионов определяются в значительной мере содержанием и физико-химическим составом аэрозольных частиц.

Распределение частиц соляного аэрозоля по размерам фиксировали аэрозольными счетчиками, перекрывающими диапазон размеров частиц 0,3-100 мкм и 0,3-1 мкм соответственно.

В таблице приведены усредненные по результатам более 50 циклов измерений сведения о характеристиках дисперсного состава аэрозолей диапазона размеров 0,3-1 мкм в спелеокамерах различных конструкций, а также отдельные результаты для аэрозоля внешней атмосферы и воздушной среды в зданиях, в которых расположены спелеоклиматические камеры.

Основные параметры микроструктуры аэрозолей, характерные

для воздушных сред сильвинитовых спелеоклиматических камер

 

Место проведения       

экспериментов

Средняя счетная

концентрация, дм-3    

Значение показателя степени в аппроксимирующем

законе Юнга

Спелеокамера из массивных   

блоков

76629

1,65

Спелеокамера из массивных   

блоков с фильтром-

насытителем

149483

1,63

Спелеокамера из

прессованных плиток

122590

2,99

Спелеокамера из

высокопористых

формованных элементов

68700

1,58

Внешняя атмосфера

23497

1,93

Воздух обычного помещения  

71952

1,69


Как показывает анализ данных, дифференциальные спектры размеров аэрозольных частиц в диапазоне размеров 0,3-100 мкм носят унимодальный характер и удовлетворительно аппроксимируются степенным законом Юнге:

dN

= с r -b

d lgr




Интересно сравнить параметры дифференциального распределения аэрозольных частиц сильвинитовых спелеоклиматических камер и параметры морского или океанического аэрозоля. Для аэрозольных частиц на уровне моря значение показателя  лежит в диапазоне 3-4.

Столь высокое значение показателя  свидетельствует о том, что в аэрозоле чисто морского происхождения больших частиц значительно меньше, чем в континентальных аэрозолях. Во всех измерениях только в спелеокамерах из прессованной плитки наблюдалось распределение аэрозольных частиц с показателем  близким к 3.

В остальных случаях, как правило, значение  лежит в пределах 1-2. Этот факт свидетельствует о том, что в воздушной среде спелеоклиматических камер, как правило, на распределение солевых частиц накладываются в той или иной мере распределения пылевых частиц фонового аэрозоля.

На рис. 3-4 представлены распределения аэрозольных частиц в спелеокамерах и в воздухе обычных помещений. Счетные концентрации аэрозольных частиц в спелеокамерах меньше концентраций частиц в других помещениях.

Влияние параметров режима проветривания
на счетные концентрации и параметры распределений
аэроионов и аэрозоля


Одним из важных факторов эксплуатации различных типов спелеокамер, является вопрос о проветривании. К настоящему времени предложено несколько способов организации проветривания спелеокамер.

Для выработки правильного подхода к организации проветривания были исследованы времена релаксации аэроионного и аэрозольного режимов воздушной среды спелеоклиматической камеры после проведения проветривания (рис.6).

Постоянная времени возвращения концентрации аэроионов к равновесному значению равна 2 минутам, что свидетельствует о мощном источнике аэроионов в спелеокамере. Для концентрации частиц аэрозоля характерное время установления равновесного значения равно 25-30 мин.

Таким образом, если принимать за лечебный фактор воздушной среды спелеокамер совместное действие высокой концентрации легких аэроионов и частиц соляного аэрозоля, то для наибольшего эффекта профилактики и лечения перерыв между проветриванием камеры и непосредственными процедурами должен составлять не менее 30 мин.

Влияние микроклиматических параметров
на счетные концентрации и параметры распределений
аэроионов и аэрозоля


Кроме отмеченных факторов, на счетные концентрации и параметры распределений аэроионов и аэрозоля в спелеокамерах оказывает влияние величина относительной влажности воздуха, поскольку в реальных условиях в системе аэрозоль – аэроионы происходят фазовые переходы типа обводнения, конденсация и испарение капель и др.

Отмечено, что в области тяжелых аэроионов (подвижностью 0,00032-0,01 см2В-1с-1) коэффициент униполярности изменяет свой знак в зависимости от величины относительной влажности воздуха.

Другими словами, в одних случаях (~32% относительной влажности) концентрация тяжелых положительных аэроионов больше, чем отрицательных, в других случаях (~68% относительной влажности), наоборот, концентрация тяжелых отрицательных аэроионов больше, чем положительных.

Отметим, что при относительной влажности воздуха более 74% (критическая относительная влажность, при которой все содержащие калий и магний соляные аэрозольные частицы растворяются) концентрации тяжелых отрицательных аэроионов всегда больше положительных.

При относительных влажностях менее 74% знак коэффициента униполярности тяжелых аэроионов, показывающий соотношение концентраций положительных и отрицательных, может быть как отрицательным, так и положительным.

На наш взгляд, указанная закономерность объясняется специфическими свойствами соляных аэрозольных частиц. Как известно, тяжелые аэроионы образуются путем захвата легких аэроионов аэрозольными частицами.

Поскольку в спелеоклиматических камерах доминирует соляная гигроскопичная аэрозоль, то потоки аэроионов разных знаков на аэрозольные частицы будут различаться из-за появления на поверхности частиц упорядоченных слоев молекул водяного пара.

Последние создают вблизи поверхности раздела вода — воздух локальный электрический потенциал. Аэроионы одного знака, попав в зону действия указанного потенциала, беспрепятственно осаждаются на каплю (частицу), а ионы другого знака "выталкиваются" потенциалом, что приводит к снижению потока этих ионов.

Таким образом, на стадии обводнения аэрозольной солевой частицы создаются условия преимущественной адсорбции отрицательных аэроионов, на стадии конденсационного роста – положительных ионов.

На наш взгляд, именно процессами избирательного осаждения аэроионов разных знаков на соляную аэрозольную частицу при учете явления гистерезиса в агрегатном состоянии аэрозольных частиц в зависимости от относительной влажности и определяется преимущественный знак заряда тяжелых аэроионов.

Наблюдаемые в наших измерениях превышения концентраций положительных или отрицательных тяжелых аэроионов при относительных влажностях воздуха от 34% до 74% зависят от того, каким путем к данной относительной влажности воздуха воздушная среда камеры пришла.

Полученные результаты зависимости концентрации аэрозольных частиц в воздушной среде, сильвинитовых спелеокамер от относительной влажности воздуха (рис.7) показывают, что с увеличением влажности воздуха от 67% до 97% число аэрозольных частиц средним диаметром около 0,35 мкм увеличивается практически на порядок.

Наблюдается также увеличение показателя степени в аппроксимирующем законе Юнга. Последнее подтверждает тот факт, что в спелеоклиматической камере доминирующее значение имеет соляная аэрозоль, для которой, учитывая близость ее химической природы с морским аэрозолем, при увеличении относительной влажности характерно изменение размеров тонкодисперсной фракции в меньшей степени, по сравнению с грубодисперсной.

наверх
АНОНСЫ
Ученые установили, что новейшая Российская разработка на основе фруктоолигосахаридов – Стимбифид увеличивает содержание полезных бифидобактерий в кишечнике до 10 миллиардов (!) в 1г, что превышает аналогичные показатели при использовании традиционного бифидумбактерина в 10 раз!

New! Отзывы врачей и пациентов о Центре спелеомедицины г.Сергиев Посад МО

Представляем монографию профессора Файнбурга Г.З. "Введение в аэровалеологию: Воздушная среда и здоровье человека"

Фотогалерея спелеоклиматотерапии
speleomed@mail.ru
при копировании материалов с сайта гиперссылка обязательна: speleomed.ru
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования