Исследование в моделированных условиях

Исследование биологической активности полимерных строительных материалов в моделированных условиях осуществляется при помощи специальной экспериментальной установки - климатической камеры или системы камер, в которые помещаются образцы оцениваемых полимерных материалов; систем и приспособлений, обеспечивающих создание и поддержание в них на заданном уровне необходимых условий (температуры, воздухообмена и др.), установок с дыхательными колпаками для постановки наблюдений на людях, набора затравочных камер (в которых размещаются экспериментальные животные) и аспирационной системы для отбора проб воздуха.

Суть методического подхода заключается в том, что, благодаря моделированию в климатических камерах основных условий эксплуатации материалов, создается воздушная среда с качественными и количественными характеристиками химического загрязнения, характерными для соответствующих реальных условий эксплуатации.

Изготовлять климатические камеры следует из инертных материалов (химически стойкого стекла или нержавеющей стали). Могут быть использованы камеры различного типа, объемом не менее 80 - 120 л.

К перечню условий, наиболее существенно влияющих на интенсивность миграции из материалов химических веществ в воздушную среду и в обязательном порядке подвергающихся регуляции, относятся:

- "насыщенность" ПСМ;

- температура воздуха;

- кратность воздухообмена;

- относительная влажность воздуха.

"Насыщенность" представляет собой отношение единицы поверхности, объема или массы полимерного материала к единице объема помещения и выражается в м²/м³, м³/м³ или кг/м³. "Насыщенность" погонажных материалов с постоянным профилем можно выражать в м/м³.

Создание необходимой "насыщенности" в климатических камерах осуществляется следующим образом:

1) Выясняется реальная "насыщенность" материала в натурных условиях путем элементарных расчетов, исходя из назначения материала (покрытие пола, отделка стен, погонажные материалы, предметы мебели и т.д.) и объема помещения.

Пример 1. "Насыщенность" материала, используемого в качестве покрытия пола, в м²/м³ удобно рассчитывать путем деления единицы на высоту помещения в метрах (т.к. над каждым квадратным метром площади пола имеется пространство объемом 2,5 м³ при высоте помещения 2,5 м; 3,0 м³ - при высоте 3,0 м и т.д.).

Получаем: 1 : 2,5 = 0,4 м²/м³ при высоте помещения 2,5 м;

1 : 3,0 = 0,33 м²/м³ при высоте помещения 3 м.

Пример 2. Для материала, применяемого для отделки стен, "насыщенность" в м²/м³ определяется следующим образом: периметр комнаты за вычетом ширины дверных и оконных проемов умножают на высоту облицованной (окрашенной) части стен; полученную таким образом общую поверхность отделки в м² делят на объем помещения в м³.

Пример 3. При расчете "насыщенности" для плинтусов (в м/м³) периметр помещения в метрах за вычетом ширины дверных проемов делится на объем помещения в м³.

2) Определяется необходимый размер (площадь, объем, масса или длина) образца полимерного материала, который зависит от "насыщенности" и объема камеры-генератора и рассчитывается по формуле:

S = V · H,

где:

S - размер образца (м², м³, кг или м);

V - объем климатической камеры (м³);

H - "насыщенность" в натурных условиях (м²/м³, м³/м³, кг/м³, м/м³).

Например: если "насыщенность" материала в натурных условиях 0,4 м²/м³, объем климатической камеры 600 л (0,6 м³), получаем:

S = 0,4 · 0,6 = 0,24 м².

3) Образец подлежащего исследованию полимерного материала помещается в климатическую камеру путем подвешивания или раскладывания его, в зависимости от физико-механических характеристик материала и его назначения. Контакт образца материала со стенами камеры не допускается.

Необходимая интенсивность воздухообмена устанавливается в климатических камерах следующим образом:

1. Выясняется ожидаемая или характерная для натурных условий кратность воздухообмена (например, 0,5 - 1,2 раза в час для жилых комнат квартир; 2,0 - 3,0 раза в час для кухонь и т.д.).

2. Рассчитывается необходимая объемная скорость подачи воздуха (л/мин.) в климатическую камеру по формуле:

,

где:

C - объемная скорость подачи воздуха в л/мин.;

A - заданная кратность воздухообмена;

V - объем климатической камеры в л.

Пример: для установления кратности воздухообмена 1,2 раза в час в климатической камере объемом 400 литров в нее необходимо подавать воздух с объемной скоростью:

 л/мин.

3. Устанавливается рассчитанная объемная скорость подачи воздуха в климатическую камеру.

Объем климатических камер, используемых для постановки наблюдений в эксперименте на мелких лабораторных животных, должен быть (при однократном воздухообмене в час) не менее 1000 - 1500 л.

В целях осуществления одориметрических исследований воздух из климатических камер подается в дыхательные колпаки, установленные на специальных щитах, перед которыми усаживаются испытуемые.

При постановке эксперимента на мелких лабораторных животных в затравочные камеры с опытными животными круглосуточно подается воздух из климатических камер, содержащих полимерные материалы, в этом случае камеры должны размещаться в непосредственной близости (не более 20 см), подача воздуха в камеры с животными должна осуществляться через стеклянную трубку. При исследовании в условиях нормальных температур возможно размещение полимерных материалов в затравочной камере. В затравочные камеры с контрольными животными подается воздух из таких же климатических камер, но не содержащих материалов. Раздельное размещение животных и полимерных материалов позволяет исследовать последние и в условиях повышенных температур.

При моделировании условий исследований в камере и расчете отдельных показателей следует исходить из наиболее неблагоприятных сочетаний условий, могущих складываться в среде обитания и способствующих повышению интенсивности миграции в воздушную среду химических веществ.

Методика позволяет подвергать исследованию как отдельные материалы и конструкции, так и различные сочетания их. Для этого по вышеописанной методике рассчитывают необходимый размер каждого образца материала или конструкции и помещают их в климатическую камеру.

При исследовании теплоизоляционных материалов, используемых в составе конструкций, исследование миграции токсичных веществ следует проводить из образцов, моделирующих реально применяемые конструкции, т.е. соответствующие требованиям технических условий на производство этих изделий.

Исследования следует начинать через 2 суток после установления в климатических камерах всех необходимых условий, т.к. лишь к этому времени в них устанавливается динамическое равновесие.

Исследование полимерных материалов необходимо производить при нормальной (20 °C) и при повышенной (40 °C), а для особых случаев и более высокой температурах. Последняя устанавливается и поддерживается при помощи различного рода нагревательных элементов и терморегуляторов.

В качестве средств, обеспечивающих воздухообмен, могут служить различные воздуходувки, компрессоры и т.п.

Воздух, выходящий из климатических камер, подвергается всестороннему исследованию, на основании результатов которого выносится суждение о характере и степени ожидаемого влияния изучаемого материала на условия обитания, самочувствие и здоровье населения, и делается заключение о возможности применения его в строительстве.

Методическая схема исследования биологической активности полимерных материалов в моделированных условиях включает семь этапов (табл. 1), однако осуществление исследований по полной схеме не всегда обязательно. Получение на одном из ранних этапов неблагоприятных в гигиеническом отношении результатов позволяет обосновать отрицательное заключение без осуществления дальнейших исследований.

Таблица 1