4. ВВЕДЕНИЕ АЭРОИОНОВ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПОЛЯРНОСТИ В СОСТАВ ЭЛЕМЕНТОВ КОНДИЦИОНИРОВАННОГО ВОЗДУХА

Строительство зданий и сооружений в соответствии с последними достижениями науки и техники, выработка наилучших условий труда и быта человека ставят перед наукой ряд задач, среди которых немалую роль играет задача повышения требований к санитарно-гигиеническому состоянию воздуха.

Если принять во внимание то значительное число часов, в течение которых человек пребывает в закрытом помещении (до 90—95% своей жизни), причем эти условия зачастую усугубляются формой и тяжестью труда, то станет вполне понятным желание создать такие условия труда и быта, при которых кратковременное пребывание на воздухе было бы достаточным. Факторами внешней среды рабочего или жилого помещения, к которым приходится приспособляться человеческому организму и которые способны влиять на его самочувствие, в основном являются температура воздуха, его влажность и скорость движения.
Дурное самочувствие, испытываемое человеком в воздухе, испорченном газообразными отбросами продуктов производства, присутствием других людей, в воздухе сыром, очень холодном или, наоборот, перегретом, понижает работоспособность человека и вызывает желание подышать свежим воздухом, чтобы вновь обрести нормальное самочувствие.
Даже лучшие системы вентиляционных установок не всегда могут избавить воздух помещения от присутствия пыли, бактерий, вредных газов и запахов, хотя вентиляционная техника очень сильно развивалась.
Первоначальный импульс новому направлению в этой области дала промышленность, в которой в силу производственно-технических причин уже давно делались попытки добиться улучшения параметров качества воздуха. Однако, после того как стало очевидным, какие большие возможности представляются в этой области, развитие вентиляционной техники пошло также и по пути разрешения вопроса об улучшении параметров качества воздуха в непромышленных помещениях.
Ряд факторов влияет на состояние воздуха и оказывает действие на организм человека. Кроме выполнения естественных требований в деле очистки воздуха от вредных примесей, необходимо иметь возможность постоянного контроля над температурой, влажностью и скоростью движения воздуха. На основании многочисленных физиологи

ческих опытов установили “зону комфорта”, т.е. известные границы, в которых должны находиться температура и влажность воздуха, чтобы быть приятными и полезными человеку. Конечно, границы температуры в известной степени зависят от состояния наружного воздуха. Потому и зона комфорта несколько различна зимой и летом.
То, что температура имеет громадное значение для самочувствия, состояния здоровья и работоспособности человека, было установить довольно легко. Общеизвестно, что повышение температуры влияет на многие функции человеческого тела. Даже умеренное повышение температуры (с 19 до 27,5°С) уменьшает производительность труда рабочих приблизительно на 40%. По статистическим данным, повышение температуры приблизительно такого же порядка значительно увеличивает число несчастных случаев. Слишком низкая температура также вредна для здоровья. Она увеличивает уровень опасности на производстве. Важную роль в состоянии здоровья и самочувствия человека играет влажность воздуха. Известно, что как слишком низкая, так и слишком высокая влажность вредна. При недостаточной влажности высыхает слизистая оболочка дыхательных органов, следствием чего является повышенная восприимчивость ко всякого рода инфекциям, в значительной степени увеличивается образование пыли в окружающей среде, что в свою очередь вызывает раздражение дыхательных органов. Сильная влажность затрудняет нормальное испарение кожи. Она благоприятствует развитию бактерий и плесени. Признано, что в помещениях, в которых преследуется цель обеспечить хорошее самочувствие человеку, относительная влажность должна быть от 40 до 60%, причем первая цифра относится к зимнему времени. Эти пределы влажности также благоприятны для сохранения деревянных предметов (например, мебели и пр.), которые портятся как при слишком большой, так и при слишком малой степени влажности. Во многих областях промышленности производственный процесс предъявляет строгие требования к тому, чтобы относительная влажность воздуха имела известные, точно определенные значения.
Зимой обычным свойством воздуха является недостаточная его влажность. Часто относительная влажность зимнего воздуха составляет от 15 до 30%. Вместе с нагреванием холодного воздуха можно его и увлажнять. В настоящее время разработаны специальные установки, позволяющие одновременно изменять температуру воздуха, фильтровать его, увлажнять или осушать, т.е. кондиционировать воздух. Эти установки позволяют насыщать помещения воздухом желаемой чистоты, температуры и влажности.
Кондиционирование воздуха, получившее начало еще в 1901 г., не просто совокупность вентиляции, нагревания или охлаждения, увлажнения или осушения и фильтрования воздуха. Система кондиционирования включает в себя все эти способы плюс их научное координирование. На этом основании конструируются кондиционеры, дающие возможность в любом производственном, жилом или
общественном помещении создать атмосферные условия, необходимые для благоприятного воздействия на здоровье и производительность труда человека.
Централизованные установки для кондиционирования воздуха устраиваются по следующей схеме. В отдельном помещении устанавливается один или несколько приточных вентиляторов, перемещающих наружный воздух и пропускающих его через фильтры для очистки от пыли, затем через калорифер для нагрева его зимой или через охладитель для охлаждения летом (часто один и тот же агрегат служит зимой нагревателем, а летом охладителем) и, наконец, через увлажнительную камеру или осушители. Температура и влажность воздуха чрезвычайно точно регулируются автоматически действующими аппаратами, установленными в центральной камере и соединенными с контрольно-регулирующими приборами в обслуживаемых помещениях.
В центральных камерах воздух нагревается либо медными и алюминиевыми пластинчатыми калориферами, либо чугунными литыми калориферами с сильно развитой поверхностью, либо, наконец, трубчатыми стальными калориферами с рядом вертикальных трубок. Теплоносителем служит главным образом пар низкого или повышенного давления, иногда — горячая вода. Охлаждается воздух обычно теми же устройствами с той только разницей, что вместо пара в трубки пропускается охлажденная вода. Охлаждение же самой воды достигается с помощью центральной холодильной установки, работающей на аммиаке или фреоне. Увлажнение достигается разбрызгиванием на пути воздуха воды из водяных форсунок. Воздух фильтруется с помощью фильтров, состоящих либо из нескольких слоев пористой тонкой хлопчатой бумаги, либо из сетчатых коробок, заполненных смоченными в масле стружками, стеклянными иглами и пр. Воздух, пропущенный через все эти устройства, увлажненный до желаемой степени и нагретый или охлажденный до необходимой температуры, поступает по трубопроводам в жилое, общественное или рабочее помещение. Тут и возникает вопрос: какие перемены произошли в электрическом состоянии наружного воздуха, прошедшего через сложную обработку кондиционирования? Можно утверждать, что все естественные аэроионы наружного воздуха при фильтрации и других процедурах были уничтожены, а следовательно, кондиционированный воздух утратил свои естественные электрические свойства и они должны быть ему возвращены искусственно. В такой форме этот вопрос был поставлен автором этой книги и получил также отражение в исследованиях Яглу. Однако при разработке этого вопроса возникли новые задачи физического характера, которые изучались под руководством автора в ЦНИЛИ.
Проблема применения искусственных аэроионов к кондиционированному воздуху тесно связана с влиянием влажности воздуха на число и подвижность аэроионов. Поэтому первая задача заключалась
в выяснении соотношений между различными степенями влажности воздуха и числом и подвижностью аэроионов при искусственной аэроионизации. Как известно, в атмосферном воздухе при естественных условиях существуют аэроионы с самой различной подвижностью, начиная с легких и кончая тяжелыми. В естественных условиях атмосферы тяжелые частицы возникают путем осаждения легких аэроионов на твердых частицах пыли, дыма или на взвешенных в воздухе капельках воды, а также путем балло- и трибоэлектрического эффекта.
При изменении физических условий атмосферного воздуха (давление, температура и особенно влажность), влияющих на число и подвижность аэроионов, изменяется также и полярная проводимость газа. Увеличение влажности воздуха уменьшает его проводимость. В этом случае из общего числа зарядов, находящихся в воздухе, большой процент падает на долю тяжелых частиц, образовавшихся налипанием легких аэроионов на микроскопические капельки воды с крайне малой подвижностью, слабо участвующих в переносе заряда.
В указанном исследовании искусственная униполярная аэроионизация возбуждалась с помощью электрического эффлювия и измерялась методом экрана. Опыты производились в специальной стеклянной камере объемом 500 л. Электроэффлювиальная люстра помещалась сверху, приемный экран — внизу. Воздух в камере увлажнялся с помощью особого приспособления. Психометр, полностью помещенный внутри камеры, был расположен так, что завод пружины мог быть произведен снаружи, так же как и увлажнение батиста (с помощью длинной стеклянной трубки, вводимой снизу камеры). Температура в камере могла быть повышена до 45°С четырьмя лампами накаливания. Так как избежать поверхностной проводимости по внутренним стенкам камеры было нельзя, то основание камеры было сделано из листа железа, отведенного к земле. Таким образом, влияние поверхностной проводимости на показания приборов было полностью устранено.
На рис. 93 представлена зависимость силы тока экрана от относительной влажности воздуха при постоянной температуре и при различных потенциалах на электроэффлювиальной люстре. Характер кривых не подчеркивает в изученных пределах особого влияния потенциала на их ход, и потому при остальных измерениях мы остановились на одном значении потенциала — 40,3 кВ. Семейства кривых (рис. 94) позволяют найти зависимость силы тока от напряжения при Данной температуре и для данной относительной влажности.


Л
Рис. 95. Зависимость плотности аэро- ионного потока Р с электроэффлювиальной люстры от напряжения при различных температурах t и различной относительной влажности /— при 18,3°C,ig =0,128;// — при t = 23,2°C,tg              =              0,131;              III              — при
28.2"C,tg = 0,25; IV— при t - 30,8°С, lg =0,17; V— при f - 36,5°C,tg -0,25; VI — npM/ = 37,2°C,tg =0,528
Отсюда видно, что заметного влияния температуры в пределах 18—36°С при постоянной относительной влажности на характер зависимости силы тока — напряжение не наблюдается. Некоторая нелинейность кривых на рис. 94 наводит на мысль, что повышение напряжения вызывает неодинаковый рост числа аэроионов в группах с различной подвижностью.
На рис. 95 представлена зависимость величины силы тока экрана при постоянном напряжении 40,3 кВ от различных температур и относительной влажности воздуха. Кривые показывают, что увеличение относительной влажности, например до 76%, во всех случаях линейно понижает величину силы тока экрана. При относительной влажности более 76% наблюдается изгиб кривой и более быстрое уменьшение

силы тока. Указанное обстоятельство в условиях естественной аэроионизации, давно отмеченное рядом исследователей (Линсс, Гоккель), может быть объяснено увеличением относительного содержания в воздухе тяжелых аэроионов, образующихся адсорбированием легких аэроионов на капельках влаги. Образование ядер конденсации сильно возрастает, начиная с величины относительной влажности, равной 76%. Сравнение кривых, взятых для различных температур по угловому коэффициенту линейной части, дает возрастание tg при увеличении температуры. Кривые, взятые для крайних температур исследованного интервала 18,3—37,2°С, определенно указывают на это обстоятельство. Полученные данные приведены ниже.
Сила тока экрана I, А, при t,°C:
18,3
37,2
Отсюда видно, что при малой относительной влажности (40— 60%) сила тока экрана при 37,2°С превышает значения при 18,3°С. Наоборот, при относительной влажности 85%, когда число ядер, адсорбирующих легкие аэроионы, возрастает (особенно при температуре 37,2°С, когда абсолютная влажность в 3 раза превышает свое значение при 18,3°С), наблюдается уменьшение силы тока экрана. Это соответствует увеличению относительного содержания тяжелых аэроионов, несмотря на более высокую температуру.
В другом исследовании был изучен тот же вопрос, но с той разницей, что измерялась не плотность аэроионного потока (т.е. число ионов, падающих на 1 см2/с), а число аэроионов в единице объема воздуха (1 см3/с).
Все измерения при излучении влияния влажности воздуха на концентрацию и подвижность аэроионов производились в специальной небольшой камере. Генератором аэроионов служила установка, представляющая собой круглую электроэффлювиаль- ную люстру. Последняя была подвешена на изоляторах внутри горизонтального метал - ' лического цилиндра. Сзади люстры находился электрический вентилятор, который подавал образующиеся аэроионы внутрь камеры. Для ее защиты от действия электрического поля люстра была ограждена впереди редкой заземленной сеткой. Счет числа и подвижности аэроионов производился счетчиком Эберта. Промеры аэроионизации делались по методу Махе. Этот способ дает возможность одновременно определить и концентрацию легких аэроионов, так как первое из двух измерений по этому методу (с заземленным добавочным конденсатором) представляет собой обычный счет числа легких аэроионов.
Измерения аэроионизационных констант были произведены предварительно в сухом лабораторном воздухе, а затем при повышенной относительной влажности — в камере. Всего было сделано по нескольку измерений искусственной аэроионизации, отдельно для аэроионов каждого знака. В результате измерений были получены определенные данные, не оставляющие сомнений в бесспорности факта влияния величины влажности воздуха на степень искусственной аэроионизации. Дополнительно поставленные контрольные опыты по счету легких аэроионов способом Эберта показали, что если при естественной ионизации утверждение Гесса о равноценности методик Эберта и Махе является вполне верным, то в условиях сильной искусственной аэроионизации эти методики дают уже некоторое расхождение. Результаты измерений плотности аэро-

Таблица 70. Измерения концентрации легких аэроионов (среднее из нескольких измерений)



Число легких аэроионов•10* в 1 см3 в воздухе



влажного (lt;^=71 %)




Положительные
Отрицательные
По методу Махе 1,6
2,6              1,5



По методу Эберта

alt="" />

ионов в сухом и влажном воздухе полученные двумя указанными способами, приведены в табл. 70.
Как видно из приведенной таблицы, повышение относительной влажности воздуха lt;fi в аэроионизационной камере на 15% (с 56 до 71) уменьшило почти в 2 раза число легких аэроионов обеих полярностей, отмечаемое счетчиком Эберта. Полученные результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными других авторов, изучавших влияние влажности на число легких аэроионов в атмосферном воздухе при естественной аэроионизации. Это показывает, что число аэроионов в 1 см3 является неустойчивой динамической величиной. Анализируя приведенные данные, можно видеть, что в сухом лабораторном воздухе положительных аэроионов при одинаковых прочих условиях большее число, чем отрицательных. Это различие в условиях повышенной влажности воздуха сглаживается.
Оставляя открытым вопрос о том, какой из двух применявшихся методов определения концентрации легких аэроионов является наиболее точным в условиях искусственной аэроионизации, можно все же считать установленным, что с увеличением содержания водяных паров в воздухе с 56 до 71 % процесс аэроионизации движется в сторону сглаживания разницы между величинами концентраций положительных и отрицательных аэроионов при прочих равных условиях. Возможно, что одной из причин этого явления может служить различие в электрохимической природе положительных и отрицательных аэроионов, обусловливающее их неодинаковую адсорбционную способность. Это предположение справедливо при условии, что увеличение содержания влаги в воздухе происходит из-за медленного испарения воды.
Переходя к вопросу о влиянии влажности на изменение подвижности аэроионов различной полярности, можно отметить следующие данные, полученные при этих исследованиях.
Показатель              Аэроионы
положительные отрицательные
Подвижность аэроионов, см/с, при силе электрического поля 1 В на 1 см, см2/ (В*с), в воздухе:
сухом (tp — 56 %)                                          0,72              0,8
влажном (vs = 71 %)                            0,5              0,39
Уменьшение подвижности аэроионов, %                            30,6              51,2

Уменьшение подвижности газовых аэроионов при повышении относительной влажности (для положительных аэроионов приблизительно на 30% и для отрицательных на 50%) говорит о том, что увеличение содержания водяных паров в воздухе изменяет ле только число легких аэроионов, но что это влияние носит более глубокий характер, вызывая превращение нормальных газовых аэроионов молекулярного порядка в “тяжелые аэроионы”, представляющие собой заряженные водяные капельки. Об этом свидетельствует факт уменьшения подвижности аэроионов, установленный наблюдениями целого ряда исследователей. Несколько пониженные значения для подвижности аэроионов легко могут быть объяснены запыленностью помещения, в котором проводились измерения, вследствие чего в воздухе находилось много ядер, адсорбирующих легкие аэроионы.
Выше показано, что сколько-нибудь значительного влияния увеличения относительной влажности воздуха в пределах от 40 до 76% на изменение величины плотности аэроионного потока не замечается. Имевшее место перераспределение в числе аэроионов в группах с различной подвижностью могло не отразиться заметным образом на показаниях приборов, ибо общий электрический заряд в 1 см воздуха почти не изменился.
Необходимо помнить, что получающиеся в результате измерений по методу Махе величины не дают истинной подвижности легких аэроионов, так как в атмосферном воздухе всегда существуют одновременно аэроионы различных подвижностей к\, кг, кз и т.д., которые все улавливаются аспирационными приборами. Найденная подвижность к легких аэроионов в действительности оказывается средней подвижностью всех имеющихся в воздухе групп аэроионов, т.е.
^              W3amp;3              +              ... + tlffikffi
пг +«2 + «3              •••              ^~пт
Итак, задача получения униполярно ионизированного воздуха постоянной плотности и с аэроионами определенной величины требует, кроме установления известного электрического режима самой ионизационной установки, изучения различных внешних факторов (метеорологических и др.), которые оказывают влияние на изменение плотности аэроионов.
Резюмируем изложенное выше. В условиях повышенной относительной влажности воздуха происходит уменьшение числа легких аэроионов в единице объема воздуха, причем повышению относительной влажности с 56 до 71 % соответствует уменьшение числа легких аэроионов в среднем в 2 раза для аэроионов обоих знаков. Для положительных аэроионов понижение концентрации происходит быстрее, чем для отрицательных. При повышении относительной влажности на 15 % (с 56 до 71 %) Подвижность легких аэроионов обоих знаков уменьшается в среднем


Рис. 96. Обтекаемый электроэффлювиальный аэроионизатор кондиционера 1 — секция кондиционера (кондиционер) ; 2 — конфузор — соединительный патрубок последней секции кондиционера с вентиляционной установкой J; 4 и 8 — соответственно верхний и нижний переходный направляющий патрубок; 5 — корпус аэроионизатора; 6 — обтекаемая электроэффлювиальная люстра; 7 — проходной изолятор; 9 — диффузор (патрубок из мягкого просмоленного брезента); 10 — трансформатор; II — кенотронная лампа


на 40%. Это говорит о том, что газовые аэроионы превращаются в тяжелые, причем рост отрицательных аэроионов идет быстрее.
Результаты измерений плотности ионного потока и числа аэроионов в единице объема воздуха могут иметь большое значение для разрешения вопроса о возможности включения аэроионов в систему элементов кондиционированного воздуха. Эти измерения показывают, что величина относительной влажности, вмещающаяся в зону физиологического комфорта и лежащая в ограниченных средних пределах от 40 до 60%, не может явиться препятствием для достаточного искусственного насыщения аэроионами кондиционированного воздуха. Это обстоятельство позволяет ставить вопрос о включении элект- ррэффлювиального генератора аэроионов отрицательной полярности в агрегаты кондиционирования воздуха (рис. 96 и 97).
Использовав обтекаемый электроэффлювиальный аэроионизатор кондиционера, автором книги была предложена схема аэроионифици-

alt="" />
Рис. 97. Аэроионизатор кондиционера с тремя электроэффлювиальными люстрами 1 — секции кондиционера; 2 — конфузор — соединительный патрубок последней секции кондиционера с вентиляционной установкой; 3 — вентиляционная установка; 4 — нижний переходной направляющий патрубок; 5 — изоляторы; 6 — электроэффлю- виальные люстры; 7 — корпус аэроионизатора; 8 — диффузор (патрубок из мягкого промасленного брезента); 9 — трансформатор; 10 — кенотрон


рованного здания (рис. 98). Гидрокислородная и вентиляционная аппаратура помещается в подвальном этаже. Воздух засасывается сверху здания. Высоковольтно-выпрямительная установка также помещается в подвальном этаже и обслуживает здание или отдельные его части.
В целях изучения ряда вопросов, связанных с работой электрифицированных гидродинамических сопл или форсунок, а также изучения физиологического действия тяжелых водяных частиц в Ленинграде была создана специальная Лаборатория аэроионификации. Разработка теоретико-технической стороны вопроса была поручена группе специалистов во главе с инж. К.Н. Васильевым. В этой лаборатории были изучены два типа сопл, предназначенных для генерирования электрически заряженных водяных частиц.
Еще в ЦНИЛИ в 1931—1933 гг. был разработан способ получения высокозаряженных аэрозолей фармакологически активных веществ Для введения в организм интратрахеальным путем этих аэрозолей с высоким электрическим зарядом отрицательной полярности. Позже аналогичной задачей занимался Е. Бурхардт, который во Франкфур-


Рис. 98. Схематический разрез аэроионифицированного здания а — с гидрокислородной: 1 — труба, подающая гидрокислородные ионы; 2 — вытяжная труба; 3 — приточная вентиляция; 4 — вытяжка воздуха; б — с высоковольтной выпрямительной установкой: / — собственно установка; 2 — электроэффлювиальная люстра
тском институте физических основ медицины сконструировал водяное сопло, дававшее поток заряженных частиц. Задача, поставленная автором перед Ленинградской лабораторией аэроионификации, была несколько отлична от указанной, так как при кондиционировании воздуха особое значение приобретает число аэроионов, их полярность и химический состав, дисперсность аэрозоля, выбрасываемого генератором. Поэтому при проектировании генератора следовало прежде всего принять во внимание физико-химический комплекс условий образования заряженных водяных частиц.
Применявшаяся во время опытов схема сопла-генератора электрически заряженных частиц приведена на рис. 99.
Сопло состоит из коаксиально расположенных стержня 8, несущего на своем конце обтекатель 7, и полых тел вращения 4, 5, 6, пространства между которыми образуют камеры /, 2, 3, которые можно назвать внутренней, средней и внешней.
В камеры / и J компрессором подается сжатый воздух с небольшим добавлением кислорода. Из камеры 1 воздух со значительной скоростью попадает в конический кольцевой зазор между обтекателем 7 и конической частью детали 8. Это пространство, следуя терминам прикладной аэродинамики, можно назвать диффузором. Выходящий из внешней камеры 3 воздух движется почти параллельно оси сопла. Средняя камера 2 предназначена для подачи воды из вспомогательного резервуара, находящегося под давлением, создаваемым компрессором.
Воздух с добавлением кислорода, проникая в диффузор, встречает на своем пути подаваемую из внутренней камеры 2 с некоторой скоростью воду, дробит ее на отдельные капли, и здесь, по-видимому, образуются электрически заряженные водяные частицы с

рис. 99. Схема сопл распылителя тяжелых водяных частиц
j 2, 3 — камеры; 4, 5, 6 — полые тела вращения; 7 _1 обтекатель; 8 — стержень
3              2              1
адсорбированным кислородом. Для управления полярностью вылетающих из сопла частиц служит обтекатель 7, к которому подводится достаточное напряжение (в нашем случае 400 В) с помощью проводящего электричество стержня. Верхняя и средняя части цилиндрической перегородки выполнены из эбонита. Средняя часть служит для центровки.
Проходя более длинную сравнительно с размерами мест образования частиц часть диффузора, подавляющее число частиц нежелательного знака оседает на обтекателе и таким образом нейтрализуется. Остальные частицы противоположного знака выходят наружу и образуют облако водяных частиц, которое при соответствующем добавлении кислорода следует использовать в целях аэроионификации помещений.
Причиной образования зарядов является дробление в сопле жидкости при столкновении ее с воздухом. Дальнейший путь частиц проходит в электрическом поле значительной интенсивности. Тут в основном нейтрализуются частицы нежелательного знака.
Можно сделать следующие предположения относительно механизма образования заряженных частиц. Допустим, что жидкость проникает на известную глубину в канал, где движется подаваемый под давлением воздух. Здесь происходит неизбежное столкновение частиц и их дробление, при котором свободная поверхность жидкости, несущая двойной электрический слой, возрастает в огромных размерах. Механизм дробления ч воды сводится к срыванию поверхностного слоя жидкости в месте соприкосновения ее с движущимся воздухом. Это будет иметь место в том случае, если разность давлений жидкости в месте ее выхода в диффузор и движущегося воздуха сравнительно невелика.
Исходя из указанных выше соображений, было изготовлено сопло, дающее мощный поток псевдоаэроионов, устойчивых при прохождении по вентиляционным каналам. Полярность тяжелых водяных частиц можно было легко регулировать соответствующими приспособлениями. Сопло может быть включено в кондиционер или работать самостоятельно в центральной камере вентиляционной системы.
Одновременно с конструированием генераторов тяжелых водяных частиц физик И. Д. Андреев в той же лаборатории изучил дисперсность частиц, образуемых генераторами. Определение размеров этих частиц производилось микроскопическим методом. Капли улавливались на стеклянную пластинку, покрытую слоем смеси вазелинового масла и вазелина в определенной пропорции, что предохраняло капли воды от испарения. Измерялись размеры капель, взвешенных в этой смеси.

Исследована работа двух генераторов заряженных частиц: генератора 1 типа “сопла” Бурхарда и генератора 2 конструкции К.Н. Васильева. Оба генератора испытаны в оптимальных условиях электризации (наибольшей дисперсности частиц) при температуре воды 5—6 и воздуха — 15—17°С.
Через водяной факел генератора I произведено три горизонтальных разреза на высотах 30—35,80—90 и 130— 135 см от выхода диспергированной струи из генератора. Для генератора 2 было проделано четыре разреза на высотах 35, 85, 135, 185 см без наложения потенциала, третий разрез на высоте 135 см повторен 2 раза при работе генератора с потенциалом ±400 В.
Во всех случаях распределение частиц по размерам носит резко асимметричный характер с модульными значениями, сдвинутыми в сторону №лких капель. Максимум распределения приходится на частицы размером (5+25) 10' см, или 5—25 мкм. Для исследованных генераторов вычислено распределение эмпирических вероятностей и средние размеры частиц. Для разных уровней по каждому из генераторов были получены следующие результаты:
Номер генератора              1              2
Диаметр частиц-10"4 см              37-65              32-48
Выяснено, что половина общего числа частиц, производимых генераторами, приходится на капли следующих размеров.
Для генератора 1:
Номер разреза              1-й              2-й              3-й
Диаметр частиц-10"4 см              -              41,6 43,8              65,6
Для генератора 2:
Номер разреза              1-й              2-й              3-й              4-й
1аметр частиц-10"4 см:
без потенциала              15,6              21,3              39              29,1
с потенциалом+400 В              —              —              16,6              -
-400 В              -              -              17,2
Изучение распределения эмпирических вероятностей позволило сделать следующие обобщения:
а)              замечалась тенденция к увеличению средних размеров частиц и относительных частот распределения для более крупных частиц при переходе с нижних уровней на более высокие. Исключение составлял лишь самый высокий уровень (185 см) для генератора 2.
Причины отмеченной тенденции, по-видимому, заключались в слиянии различно заряженных капель под влиянием сил электростатического притяжения, а также в слиянии частиц вследствие различия скоростей, действия гидродинамических сил и термодинамической неустойчивости водяного факела;
б)              наложение потенциала на генератор резко сказывалось на его работе. Во всех случаях наблюдался сдвиг параметров распределения в сторону уменьшения размеров частиц. Это объяснялось тем, что поток частиц оказывался униполярно-заряженным и между частицами возникали силы электростатического отталкивания. В результате размеры капель уменьшались на всех уровнях.
В качестве характеристики работы генераторов установлены: 1) относительное число капель меньших размеров в процентах от общего их числа; 2) количество распыляемой воды в процентах, приходящееся на капли меньше заданного размера. Эти два параметра работы генератора лучше всего устанавливать по наблюдениям на нижнем уровне (35 см), где уже заметна расчлененность водяного факела на отдельные элементы.
Второй параметр, или “коэффициент гидродинамического использования”, генератора изменяется вместе с изменением режима его работы (количество подаваемой воды, воздуха, а также регулировка зазоров в генераторе и т.д.). Получены следующие значения коэффициента гидродинамического использования генераторов.

Верхний предел диаметра капли, см:
п-5010-4 . п-100-1 0“4



На основании произведенных исследований можно считать доказанным, что лучшим генератором является генератор 2, предложенный инж. К.Н. Васильевым. Он дает больше мелких капель, что очень важно для искусственного ионизирования воздуха. Генератор 2 характеризуется более устойчивым во времени режимом работы, что очевидно из сопоставления распределений вероятности для одного и того же уровня. Коэффициенты гидродинамического использования у испытанных генераторов все же чрезвычайно малы. Снижение их происходит из-за уноса единичными крупными каплями относительно больших количеств подаваемой в генератор воды. Повышение коэффициента гидродинамического использования генератора может быть достигнуто за счет повышения мощности компрессорной установки, подающей воздух в генератор.
Исследование И.Д. Андреева показало, что до 85% всех капель, вырабатываемых генератором, имеют диаметр, в среднем равный 50 мкм и менее. Остальные 15% капель имеют большие размеры. Иначе говоря, 85% всех капель имеют размеры, лежащие на границе мелко- и среднекапельного тумана. Принимая, что равновесный заряд пропорционален радиусу капли, можно принять, что каждая капелька водяного аэрозоля, только благодаря эффекту Ленарда несет в среднем около 500 элементарных электрических зарядов. При подведении к соплу высокого потенциала это значение заряда должно быть увеличено в несколько десятков и даже сотен раз, как это было показано автором еще в 1934 г. и затем в следующем году подтверждено Е. Бур- хардом. Если считать, что в 1 см3 содержится до тысячи капель, то в том же объеме будем иметь 107—10 элементарных электрических зарядов. Данное значение заряда приближается к концентрации электрических зарядов выдыхаемого воздуха в обитаемом помещении.
Предварительное изучение электрических свойств водяного факела, выбрасываемого генератором тяжелых аэроионов конструкции инж. К.Н. Васильева, было произведено М.М. Соколовым в той же Ленинградской лаборатории аэроионификации. Для этих целей применялся метод зондов. Было показано, что водяной факел представляет собой мощный поток электрических частиц, плотность и униполярность которого может быть установлена по желанию, в соответствии с
физиологической “зоной комфорта”. При создании относительной влажности, лежащей в пределах от 40 до 60%, можно одновременно создавать и электрический комфорт воздуха. С помощью зондирования отдельных участков факела, вырабатываемого вторым гидродинамическим генератором, М.М. Соколов получил следующие данные, характеризующие работу факела.

Таблица 71. Время разрядки Т зонда по вертикальной оси факела h,cM, приТ=0              Т0,с              ? T,,d

0,5	0,9	0,4
24	1	0,2
48	1,2	0,8
96	1,3	1,7
144	1,3	3,4
192	3,4	3,8

Максимальное значение потенциала факела составляет 2400 В, и оно одинаково по оси всего факела, затем по мере удаления от оси идет спад. В центре факела наблюдается минимум, что объясняется тем, что зонд принимает потенциал только за счет водяных частиц, попадающих на него из факела сбоку или сверху. Характерной особенностью всех измерений является то, что они показывают второй максимум на расстоянии 60 см от генератора. Центральный максимум объясняется наличием большого числа заряженных частиц в факеле, где имеется преобладание водяных частиц одного знака. Минимум характеризует преобладание в этом участке частиц противоположного знака по отношению к заряду факела. И второй максимум характеризует преобладание частиц в этом участке того же знака, что и факел.
Наибольшее значение потенциала (1900 В) второго максимума обнаруживается на высоте 96 см, что соответствует половине высоты всего факела. Преобладание частиц со знаком, противоположным знаку факела, вблизи него и затем опять переход к преобладанию частиц с зарядом, одинаковым по знаку с факелом, можно объяснить тем, что вылетающие из генератора частицы с достаточно большой скоростью и несущие на себе заряд того или другого знака образуют конус. Это в значительной степени определяется устройством генератора. Частицы, движущиеся вблизи образующей этого конуса, сталкиваются с молекулами воздуха и или отдают им свой заряд, или приобретают его при столкновении.
Перезарядка зависит от потенциалов ионизации частиц воды и молекул воздуха при столкновении их. В результате перезарядки в области, близкой от образующей, появляются молекулы воздуха, несущие на себе и тот и другой знак. С момента их появления начинается сортировка. После объемного заряда факела втягивает частицы противоположного знака и выталкивает частицы того же знака, что и факел. Плотность втягиваемых частиц будет обратно пропорциональна расстоянию от оси факела, а выталкиваемых — прямо пропорциональна до предела, определяемого вторым максимумом, т.е. до расстояния, где нет перезаряженных частиц противоположного факелу знака. Можно себе представить “рубашку”, надетую на факел, внутри которой происходят процессы перезарядки, и за ее пределами — выход заряженных частиц, одинаковых по знаку с факелом.
Для повышения выхода униполярных частиц, по-видимому, необходимо увеличить поверхность факела или увеличить обмен воздуха, “обрабатываемого" им. Если через факел продувать вентилятором воздух с добавлением кислорода, концентрация аэроионов увеличивается на 25%.
Важно также знать плотность тока в различных участках факела и вблизи него. При измерениях система заряжалась до 2000 В и разряжалась факелом обратного знака. Время разрядки характеризует плотность тока на участке, где помещается зонд. В табл. 71 приведены значения времени разрядки зонда от потенциала 2000 до 400 В на различных высотах по оси факела (время соответственно ТО и Т\).
Среднее значение плотности тока равно ЗЫ0~ А, т.е. в 100—1000 раз больше, чем плотность тока грозовых дождей. Сила тока обратно пропорциональна времени разрядки, и, таким образом, зная хотя бы одно значение плотности тока, можно найти силу тока и приближенно представить относительные значения плотности тока в факеле. Максимум плотности тока находится вблизи выхода частиц из генератора и уменьшается по высоте в несколько раз.

х, см, при h = 96 см              Т0,              с              Tt, С
0,5              1              1,7
40              2,1              5,3
80              2,1              7,4
120              3              17,2
В табл. 72 представлено время разрядки измерительной системы факелом в зависимости от расстояния хот факела до горизонтали при Л-96 см, т.е. по той горизонтали, где находится второй наибольший потенциальный максимум. Эти данные иллюстрируют время разрядки системы от 2300 до 400 В. Значение силы тока оказывается того же порядка, что и в первом случае.
На расстоянии 120 см от генератора плотность тока уменьшилась только в 3 раза по сравнению с плотностью при выходе из генератора на высоте А - 96 см. Данные табл. 72 соответствуют времени изменения измерительной системы от+400 до -400 В. Наблюдается уменьшение силы тока в 10 раз при х— 120 см и Л - 96 см. Измерения, произведенные М.М. Соколовым, требуют проверки, но они достаточны для первой ориентации в данном вопросе.
Значительную часть задач, стоящих на пути конструкции гидродинамического генератора униполярных гидрокислородных аэроионов, можно считать в той или иной мере разрешенной. Во всяком случае, следует признать, что избранные нами пути исследований в области аэроионификации зданий были правильны.
К кондиционированному воздуху иноща добавляют разного рода ароматические, освежающие или дезодорирующие примеси в виде газов или в форме тонкораспыленных жидких веществ, эмульсий из соснового или березового экстрактов. В ряде случаев такого рода добавлением к кондиционированному воздуху достигают создания иллюзий “лесного” или “морского” воздуха в театрах, фойе, ресторанах и других общественных помещениях.
Это усовершенствование кондиционированного воздуха пока что ограничивается главным образом лишь ароматическими примесями. В ближайшем будущем соединение метода кондиционирования с добавлением аэроионов кислорода, жидких или твердых заряженных лечебных веществ и антибиотиков в распыленном состоянии сыграет грандиозную роль в отношении массовой профилактики инфекционных заболеваний. Можно считать доказанным, что заряженные частицы значительно глубже проникают в легочные пути, чем электрически нейтральные незаряженные частицы. То же можно сказать и о задержке аэроионов в дыхательных путях.
Поэтому особый интерес приобретает выработка наиболее совершенных и в то же время простых способов распыления жидких веществ, ибо применяемые в настоящее время способы механического Дробления жидкостей центробежной силой или пульверизацией страдают крупными недостатками. Имеются все основания предполагать, Что к агрегатам для кондиционирования воздуха может быть успешно применен метод элекростатического дробления жидкостей, разрабо
танный автором книги применительно к ингаляционной терапии в 1931—1933 гг.
Если к вытекающей тонкой струей жидкости подвести необходи мый потенциал от маломощного, но высоковольтного трансформатора, снабженного выпрямителем, то легко можно получить тонкое дробление жидкости — тонкодисперсный и высокозаряженный униполярный аэрозоль.
Электрическое распыление капли жидкости достаточно хорошо объясняется тем, что сила поверхностного натяжения уступает силе электростатического отталкивания. Действительно, эти процессы имеют противоположное направление, в то время как поверхностное натяжение, а также и поверхностное давление жидкости являются результатами действия силы притяжения между молекулами, электрическое распыление зависит от отталкивающего действия одноименно заряженных частиц жидкости. Исследования показали, что чем выше поверхностное натяжение, тем выше должен быть градиент потенциала электрического поля, чтобы превратить струю вытекающей жидкости в тонкую пыль.
Необходимое напряжение для электростатического распыления некоторых исследованных веществ приведено ниже.
Вещество              Напряжение,              кВ
Эфир серный                            50—60
Эфирно-валериановая тинктура                            60—65
Бромистый этил                             65
Спирт                            70—80
Различные тинктуры на спирту (опий и др.)                             80-90
Гофманские капли              .'                            80
Глицерин                            80—90
Вода                            До 110
При получении тонкого распыления жидкостей в постоянном электрическом поле автором был поставлен вопрос о величине заряда, несомого диспергированными частицами. Известно, что дисперсные системы обладают высокой электростатической емкостью благодаря наличию очень больших поверхностей.
Измерения суммарного заряда распыленных жидкостей производились однонит- ным электрометром Вульфа. Электрометр ставился на металлический лист и заключался в металлическую заземленную клетку Фарадея для защиты от электрического поля. Сверху электрометра вертикально укреплялся металлический экран, соединенный с нитью электрометра и также находящийся в защитной клетке. Рядом с клеткой, на изоляторах, помещался ионоингалятор, в котором распылялась жидкость. Скорость движения струи распыленной жидкости измерялась анемометром (рис. 100).
Эти измерения показали, что во всех случаях заряд распыляемого вещества находится в связи с химическим составом жидкости и с потенциалом. Чем больше подведенный потенциал, тем в среднем большее число зарядов несет на себе струя распыленного вещества. В табл. 73 сведены результаты электрометрических измерений с переводом их в число элементарных электрических зарядов в 1 см аэрозоля. Необходимо отметить, что часть заряда терялась, проходя через заземленную решетку клетки Фарадея.
Предварительные расчеты показали, что частицы аэрозолей, полученных указанным методом, имеют диаметр 2—7 мкм. Это обстоятельство обеспечивает их проникание в дыхательные пути.

о



U
Рис. 100. Схема установки для измерения плотностей тяжелых водяных и лекарственных униполярных частиц, полученных при электростатическом раснылении жидкости
распыления к положительно заряженным предметам, находящимся на различных расстояниях. Измерения показали, что тяжелые ионы раз-
Отрицательные тяжелые частицы, благодаря наличию электрического поля, двигались к положительно заряженным частям генератора, отдавая им свои заряды и оставляя одновременно частицу жидкости на поверхности металлических частей. В результате оседания жидких частей блестящие никелированные части становились матовыми. Это наблюдение позволило заняться изучением вопроса о движении аэрозоля, состоящего из тяжелых отрицательных частиц, от места
Таблица 73. Число элементарных зарядов в 1 см3 аэрозоля при электростатическом распылении



Число зарядов в 1 см3




0,1 10е 0,7 10 7 107 2,9 108 107 107 4,0 10* 108

личных фармакологических жидкостей существуют длительное время и могут в поле с определенным градиентом потенциала без потерь передвигаться на значительные расстояния.
Опыты 1933—1934 гг. позволили автору установить два важных явления: 1) постоянный ток высокого напряжения заменяет механическую пульверизацию жидкости и заряжает ее частицы электричеством одного знака; 2) постоянное электрическое поле определенного градиента потенциала переносит эти частицы без всяких потерь к противоположному полюсу, равномерно осаждая их на его поверхности. Совокупность этих двух открытий дала автору возможность изобрести способ электроокраски изделий, который получил распространение во всем мире.
В настоящее время легко предвидеть разнообразные возможности применения метода электростатического распыления жидкостей в электрическом поле, начиная от приборов для ингаляции заряженных частиц фармакологических веществ и кончая устройствами, распыляющими водяную пыль с высоким электрическим потенциалом. Тот же метод может бытье большей эффективностью применен к распылению ароматических и прочих веществ в установках для кондиционирования воздуха. Аэрозоль, полученный таким образом в центральном агрегате, будет увлекаться потоком кондиционированного воздуха и поступать в обслуживаемое помещение. Высокий заряд аэрозоля, полученный путем электростатического распыления, гарантирует сохранение его дисперсности и стабильности, а эти качества могут иметь чрезвычайно большое практическое значение для переноса по длинным воздуховодам ионов кислорода отрицательной полярности, которые легко адсорбируются поверхностью частиц воды. Данный метод может быть принят в том случае, когда явится необходимость переноса отрицательных аэроионов или аэроионов кислорода из центрального места по длинным воздуховодам.
В 1 см3 газа при t = 0°С и нормальном давлении содержится З'Ю19 молекул. Допустим, что в 1 см вентилируемого воздуха можно электростатически распылить воду, образовав 108 заряженных частиц, аэрозолей или водяных ионов отрицательной полярности. Допустим далее, что одна водяная частица адсорбирует один ион кислорода. Тогда 1 см3 кислорода хватит для З'Ю1 /10 = 31011 см3 вентилируемого с отрицательным аэрозолем воздуха. Иначе говоря, 1 см3 кислорода хватит для “оживления” (в биологическом отношении)
113              3 10 см , или 300 тыс. м вентилируемого воздуха.
Нами приведен теоретический расчет. Возможно, что он близок к действительности, ибо в реактивной камере, где должно происходить электростатическое распыление воды, величина электрического потенциала будет достаточной, чтобы сообщить молекулам кислорода электрический заряд отрицательной полярности (рис. 101).
Резюмируя изложенное, можно говорить о создании трех основных типов аэроионизационных установок для централизованной вы-


Рис. 101. Водяной высоковольтный аэроионизатор и кислородная система кондиционера
I — секция кондиционера; 2 — вентиляционная установка; 3, 13 — соответственно нижний и верхний переходный патрубок; 4 — магистраль для подвода воды к стеклянной трубке; 5 — спусковой кран; 6 — высоковольтный изолятор; 7 — водомерное стекло; 8 — поплавковый клапан; 9 — патрубок; 10 — водяной бак; 11 — регулирующий вентиль; 12 — пробный кран; 14 — корпус аэроионизатора; 15 и 21 — стеклянная трубка с отверстиями для подачи соответственно воды и кислорода; 16 — электрод высокого напряжения; 17 — трансформатор; 18 — кенотрон; 19 — баллон с кислородом; 20 — шланг для кислорода; 22 — диффузор (патрубок из мягкого просмоленного брезента); 23 — конфузор (соединительный патрубок последней секции кондиционера с вентиляционной установкой)


работки тяжелых частиц отрицательной полярности с кислородными, аэроионами. Генерирование тяжелых гидрокислородных аэроионов путем осаждения потока легких аэроионов отрицательной полярности, полученных элекроэффлювиальным методом, на тонко раздробленном водном аэрозоле, продуваемом по системе воздуховодов централизованной вентиляционной системы. Аэроионогенератор и дробящая воду форсунка помещаются в центральной камере вентиляционной системы или кондиционера. Генерирование тяжелых гидрокислородных аэроионов с помощью специального “электрифицированного” сопла в центральной камере вентиляционной системы в количестве, необходимом для преодоления вместе с движущимся воздухом пути от центра к периферийным помещениям здания.
Генерирование тяжелых гидрокислородных аэроионов в увлажнительно-промывной камере кондиционера в количестве, необходимом для преодоления пути от кондиционера к периферийным помещениям здания.
Предварительные расчеты говорят о том, что при электростатическом генерировании водяных частиц — переносчиков отрицательных аэроионов кислорода — можно добиться такой величины водяных капелек, которая будет способствовать их максимальному испарению при движении по вентиляционным каналам. Таким образом, обслуживаемое помещение будет свободно от повышенной влажности.
Наконец, коснемся еще одного, правда, мало изученного вопроса о возможности создания локальных электрокурортов внутри городов в скверах, садах и парках.
Как уже отмечалось, в воздухе больших городов содержится огромное число псевдоаэроионов положительной полярности. Это заряженные положительным электричеством частицы гудронной пыли, дыма, копоти, сажи, кислотные окислы и прочие аэрозоли — продукты неполного сгорания и химические отбросы работы фабрик и заводов. Многочисленными наблюдениями установлено, что чем дальше от фабрик и прочих производств, тем воздух содержит меньше вредных аэрозолей положительной полярности. Этот факт хорошо иллюстрирует аэроионная карта Ленинграда, где этот вопрос был подробно изучен в предвоенные годы. Борьба с высокой концентрацией положительных частиц в больших городах в свете данных о вредном действии на организм положительных аэроионов приобретает особое значение. Автором был теоретически и экспериментально разработан план локального искусственного насыщения городского воздуха отрицательными аэроионами. Воздух городских площадей и парков может быть аэроионизирован с помощью установки специальных фонтанов. Фонтаны, тонко распыляя воду, создают эффект Л енарда, электризующий биполярно окружающую среду. Чтобы получить униполярные отрицательные аэроионы в окружающем фонтаны воздухе, необходимо снабдить сопла фонтанов электрической аппаратурой, которая будет способствовать появлению в воздухе подавляющей концентрации отрицательных аэроионов. Район действия таких специальных фонтанов может быть достаточно большим и обеспечит необходимые концентрации отрицательных аэроионов в окружающем воздухе. Последние нейтрализуют вредные аэрозоли положительной полярности и осаждают их вниз, тем самым частично обезвреживая воздух. Сфера действия такого электрического фонтана будет представлять собой своеобразный электрокурорт внутри современного города. Тончайшее дробление и распыление воды с одновременным подведением к распыляющему соплу электрического потенциала позволяют получать шаровой объем воздуха с радиусом до 10—15 м, насыщенного аэроионами отрицательной полярности.
Автором разрабатывается идея аэроионификации улиц. Поме

щенная на кронштейне перед домом над тротуаром на высоте второго этажа аппаратура даст возможность насыщать слой воздуха вдоль улиц (над тротуаром) отрицательными аэроионами. Прибор работает автоматически от осветительной сети и водопровода. Действие аппаратуры приурочивается к определенным часам дня и зависит от времени года, погоды и других факторов. Применение этой аппаратуры даст возможность рационально бороться с вредными аэрозолями городского воздуха, положительными тяжелыми аэрозолями и различными химическими загрязнениями, постоянно создавая в воздухе вдоль городских улиц электрический режим приморских и горных местностей. Конечно, это дело будущего, но начать разрабатывать данную проблему можно уже теперь. Уже и теперь можно электрифицировать большие фонтаны, находящиеся в городских парках и скверах, и изучить их физиологическое действие. Начав с малого, можно будет впоследствии постепенно превращать наши здания и города в электрокурорты. И это, конечно, осуществится.
Глава VI
АЭРОИОНИФИКАЦИЯ В ЛЕГКОЙ И ТЯЖЕЛОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
VI.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ЗАВОДСКИХ И ФАБРИЧНЫХ ЦЕХОВ, ШАХТ И ДРУГИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Работы по изучению биологического и физиологического действия униполярных аэроионов делают совершенно ясным вредное влияние на здоровье людей высоких концентраций псевдоаэроионов в различных цехах фабрик и заводов. С санитарно-гигиенической точки зрения также становится ясной необходимость выработки таких методов искусственного влияния на воздух производственных помещении, которые позволяли бы снижать вредные концентрации положительных частиц или же целиком нейтрализовать их, а ядра конденсации, вредные носители зарядов, убирать из воздуха.
Исследования советских ученых впервые показали значение массы, числа и полярности аэроионов для физиологических функций организма. В отношении же изучения электрического режима при производственных процессах большая заслуга принадлежит отечественным исследователям Л.В. Залогиной и Н.А. Ремизову. Они нашли, что в воздухе различных фабричных и заводских цехов образуется такое число частиц, и зачастую именно положительного знака, которое, как показывают наши исследования, становится небезразличным для физиологических реакций человека, особенно если это образование со
провождается наличием в воздухе металлических и других опасных аэрозолей.
Н.А. Ремизовым и JI.B. Залогиной были произведены многочисленные подсчеты числа зарядов в разных цехах на фабриках и заводах Москвы, причем были получены интересные результаты для суждения о том, в каких иногда неблагоприятных для организма атмосферно-электрических условиях протекает работа в течение всего трудового дня.
Указанными авторами была изучена концентрация частиц во время работы в электросварочных и автогенных цехах, на текстильных фабриках, в прядильно-ткацких, шлихтовальных, банкаброшных цехах и т.д. В ряде производств было обнаружено резко повышенное число частиц положительной полярности — десятки тысяч в 1 см3. При некоторых работах, например при автогенной сварке, в воздухе возникает свыше 1 млн положительных частиц в 1 см , причем носителями зарядов являются частички металла или окислы его, что резко
усугубляет вредное действие вдыхаемого воздуха. За 8-часовой рабо-
12
чий день человек вдыхает около 4*10 частиц положительной полярности, что составляет 500 биоединиц аэроионизации или вредного электрически устойчивого аэрозоля!
Электросварка привлекла внимание указанных исследователей, ибо условия вольтовой дуги очень благоприятны для образования заряженных частиц. Измерения производились в электросварочном цехе. Цех представляет собой огромный зал, в котором протекает сварка трансформаторных кожухов. В конце цеха отгорожены ширмами помещения для учеников, где производится учебная сварка малых деталей. Электрический режим внутри цеха резко отличался от режима воздуха во дворе. Измерения производились в далеких от сварки углах, во время перерывов, до начала работ, и всегда электризация воздуха в цехе была значительно большей, чем во дворе. В то время как сумма числа зарядов обеих полярностей во дворе бывала не более 1300—1400 в 1 см3, в цехе она достигала в среднем около 5500—6500. А.              Ремизов и JI.B. Залогина приходят к следующим заключениям. Суммарный заряд в электросварочном цехе всегда выше, чем во дворе, причем абсолютное число частиц подвержено значительным колебаниям. В отдельных случаях они опускаются до величин, близких к полученным во дворе, а иногда во много раз превышают их. В цехе существует постоянное преобладание отрицательных частиц над положительными. В среднем число отрицательных частиц в 2 раза больше, чем положительных, в то время как во дворе различие между их числами не так ясно. Работающий в цехе персонал находится в условиях повышенной электризации отрицательной полярности.
Авторы отмечают падение числа частиц при удалении от места сварки, причем на расстоянии 150 см суммарная электризация снижается до тех величин, которые можно считать средними для всего цеха. Отмечено также преобладание числа положительных зарядов над отрицательными, особенно в той зоне, в которой постоянно находится рабочий и воздухом которой он дышит. Пространственное распределе-

Расстояние от		Число частиц в 1 см3		Коэффициент
места сварки,				униполярнос
см	положитель ных	отрицательных	сумма	ти
75	2138	21 184	23 322	0,1
100	2831	11 035	13 866	0,26
150	8628	5049	13 677	1,67

ние частиц было исследовано в другом цехе, но и в новых условиях, на сварке мелких деталей, авторы получили аналогичные результаты (табл. 74).
Были также произведены измерения числа частиц во время сварки большого краевого шва трансформатора. Счетчик Эберта был расположен на расстоянии 65 см от середины шва, а рабочий перемещался по шву, начиная с расстояния 105 см до середины шва и далее до 105 см от прибора. В этих условиях оказалось возможным произвести измерения только отрицательных частиц, которые дали наивысшие из наблюдаемых в этом цехе величин:
расстояние от места сварки, см                            105              65              105
число частиц отрицательной полярности              64 659 111 663 44 932
Вопрос о качестве воздуха зоны дыхания, несомненно, наиболее интересен. Кроме концентрации аэроионов, ставится вопрос и о носителях
зарядов. Являются ли ионизированными только молекулы воздуха, или в переносе электричества участвует и пыль? Авторы приходят к заключению, что частицы распыляющегося металла, сопровождающие электросварку, по-видимому, не нейтральны, а заряжены. Масса пылинок была подсчитана одновременно с измерениями концентрации зарядов, при этом обнаружено следующее распределение пыли.
» Расстояние от места сварки, см              40              100              150              300
Содержание пыли в 1 м , г                            0,01356              0,0111 0,0071              0,0053
Запыленность у места сварки оказалась наиболее интенсивной. Вызывалась она или частицами металла, или его окислами (оксидами).
Сравнивая эти данные с измерениями числа легких аэроионов, авторы считают, что носителями электрических зарядов являются здесь не только молекулы воздуха, но в основном и частицы железа или его окислов — факт, несомненно, интересный для гигиенической оценки режима дыхания. Счетчик аэроионов Эберта, которым пользовались авторы для своих измерений, рассчитан в основном для улавливания аэроионов, обладающих большой подвижностью, т.е. легких и частично средних. Для учета тяжелых и сверхтяжелых псевдоаэро- Ионов прибегают к особой методике измерений. Необходимо строго Различать газовые аэроионы от псевдоаэроионов, или заряженных Частиц, твердых или жидких.

JI.B. Залогиной и Н.А. Ремизовым было произведено несколько измерений в области скопления окислов, выделяющихся в виде дыма около дуги.
Рабочего помещали внутри кожуха и быстро создавали задымленную атмосферу. Так как со счетчиком аэроионов Эберта расположиться внутри кожуха было нельзя, то измерения производились у его края в зоне дымки, выходящей из кожуха. При этом кожух ставился наклонно, что способствовало его естественной вентиляции. В этих измерениях число положительных зарядов достигло 5000, отрицательных — 15000 в 1 см , т.е. в сумме 20000.
Полученные величины заряженности не так велики, как при наружной сварке, что объясняется гораздо большим расстоянием прибора от сварщика, но характер ее такой же, как и во всех других случаях, а именно: заряженность сильно повышена по сравнению с условиями до начала работ и резко выражено преобладание числа отрицательных частиц над положительными.
Свои измерения авторы резюмируют следующим образом: процесс электросварки вызывает сильную электризацию воздуха; электризация воздуха наиболее интенсивна у точки сварки и в рабочей зоне и сильно уменьшается по мере удаления от места сварки; униполярность электризации воздуха резко выражена преобладанием отрицательных частиц над положительными; носителями электрических зарядов являются в основном распыленные частицы металла или его окислы.
В помещении автогенной сварки теми же авторами был произведен ряд измерений, которые показывают, что условия электризации воздуха здесь отличаются от условий при электросварке, поскольку отличен и сам процесс. В воздух выделяются продукты сжигания водорода, которые, как и все продукты горения, сильно электризованы. Пространственное распределение частиц оказывается другим. Если на близком расстояния при электросварке число зарядов поддается измерению, то при автогенной сварке, уже на расстоянии 0,5 м от пламени, нити электрометра в счетчике Эберта моментально спадают, как только начинается прохождение воздуха через конденсатор, а потому и произвести отсчет не представляется возможным. Можно лишь предполагать, что число зарядов у места сварки достигает порядка 2—3 млн в 1 см .
Но как только аппарат выходит из этой зоны продуктов горенйя, число зарядов уменьшается сильнее, чем при электросварке. Так, на расстоянии 1 м от места сварки найдено положительных частиц 26363, отрицательных — 10591, т.е. в сумме 36954, коэффициент униполярности составил 2,48; на расстоянии 1,5 м в среднем обнаружено положительных частиц 5107, отрицательных — 6580, т.е. в сумме 11697, коэффициент униполярности составил 0,78.
Характер пространственного распределения зарядов дает возможность определить основное различие в носителях зарядов при автогенной сварке и электросварке. Автогенная сварка заряжает продукты горения, причем по мере охлаждения происходит процесс рекомбинации зарядов, и их число при удалении от места сварки падает быстрее, чем при электросварке. Электризация возникает по преимуществу в зоне пламени. При электросварке электризация происходит под влиянием ультрафиолетового излучения, поэтому она менее локализирована и падение числа зарядов при удалении от места сварки менее интенсивно. К этой электризации присоединяется и термическая электризация вольтовой дуги, дающая гораздо меньше продуктов го-

рения, чем водородное пламя. По-видимому, заключают авторы, носители зарядов при автогенной сварке совсем иные, чем при электросварке, но это — тоже псевдоаэроионы.
Исследования электризации прядильно-ткацкого производства на текстильной фабрике показали высокое число зарядов в этой отрасли промышленности и дали возможность определить наиболее электризованные цехи.
К ним принадлежит шлихтовальный цех. Измерения дали суммарные значения — 36000 и 52000 зарядов в 1 см3, в обоих случаях преобладали положительные частицы. Первое измерение показало число положительных частиц 37309, отрицательных — 15215, коэффициент униполярности составил 2,45; второе измерение: число положительных частиц 19515, отрицательных— 16714; коэффициент униполярности составил 1,17.
Далее по степени концентрации зарядов идет цех банкаброшный. Первое измерение: число положительных частиц — 23332, отрицательных — 2110, сумма — 25442, коэффициент униполярности составил 11,01; второе измерение: число — положительных частиц 23889, отрицательных — 2028, сумма — 25917; коэффициент униполярности составил 11,78. В данном случае резко выражено преобладание частиц положительной полярности — факт, несомненно, очень серьезный, требующий дальнейшего изучения.
В прядильном корпусе преобладание положительных частиц наблюдалось в цехе с ватермашинами. Первое измерение показало число положительных частиц — 4512, отрицательных — 2519. сумма — 7031, коэффициент униполярности составил 1,9; второе измерение: число положительных частиц — 4677, отрицательных — 904, сумма 5581; коэффициент униполярности составил 5,17; третье измерение: число положительных частиц — 9416, отрицательных — 4169, сумма — 13585; коэффициент униполярности составил 2,26.
Преобладание зарядов положительной полярности в прядильном цехе не повторяется в других цехах, но здесь оно достаточно высоко и сохраняется при всех наблюдениях. Возможно, что наличие униполяр- ности именно положительного знака можно объяснить электризацией воздуха вследствие трения вращающихся с большой скоростью катушек и шпуль. Такой же знак частиц был найден исследователями и в мюльном отделении.
Электрический режим при подготовительном и при прядильном процессах оказался с преобладанием отрицательных зарядов, причем во всех случаях коэффициент униполярности был равен около 0,5. Абсолютное величины частиц не высоки.
Ткацкий цех дал неопределенную картину. Как будто бы и здесь можно отметить некоторое преобладание отрицательных зарядов, но это преобладание авторы считают недостаточным. Источником зарядов в данном случае может быть трение всякого рода волокон между собой, волокон о металл, металла о металл и т.д. Возможно, что носи
телями зарядов в данном случае являются пылинки, но измерения подвижности зарядов показали, что она довольно велика.
Сопоставляя автогенную сварку и текстильное производство, можно указать на то, что электрические режимы в них весьма различны, причем не только с количественной, но и с качественной стороны. Главным различием являются носители зарядов. Если при электросварке есть основание предполагать, что носителями зарядов являются частицы окислов железа, то в цехах текстильных заряды могут оседать и на хлопковых пылинках.
Л.В. Залогиной и Н.А. Ремизовым были произведены дальнейшие измерения числа зарядов, образующихся при различных производствах, как-то: в киноателье, на электроламповом заводе, в литейных цехах и т.д. Во всех случаях были обнаружены различные, но всегда повышенные числа зарядов, достигавшие иногда несколько десятков тысяч в 1 см3. Одно и то же производство давало в разные дни различные цифры измерений (табл. 75).
Проблема электризации воздуха в условиях различных производств привлекла внимание и других исследователей (Е.И. Андреева- Галанина, А. Плещицер) Е.И. Андреева-Галанина произвела обследование ряда цехов завода “Светлана”, где изготовляются электрические и генераторные лампы. Наличие большого числа электризаторов воздуха в этих цехах заставляло предполагать возможность образования в них большого числа зарядов обоих знаков. Из-за отсутствия необходимой аппаратуры отдельные измерения числа зарядов Е.И. Андреева-Галанина не производила. Это снижает ценность ее работы. Измерения числа частиц были сделаны ею в катодном, генераторном и осветительном цехах с помощью счетчика Эберта. Были определены также коэффициент униполярности и свободный заряд атмосферы.
В обследованных цехах оказались значительные концентрации частиц. В осветительном цехе положительных частиц оказалось от 1620 до 38000 и отрицательных — от 2900 до 33500 в 1 см . Наибольшее число зарядов было обнаружено около сварочного автомата. В отдельные моменты отмечено преобладание положительных, а в других случаях — отрицательных частиц. Коэффициент униполярности варьировал от 0,78 до 1,2.
Е.И. Андреева-Галанина отмечает повышение числа зарядов с течением времени, считая с момента начала работы (табл. 76).
В генераторном и катодном цехах были обнаружены большие величины электризации. Число положительных частиц колебалось от 9200 до 25000, отрицательных — от 1100 до 20300 в 1 см3, в отдельных точках отмечалось преобладание положительных частиц, но чаще преобладание отрицательных частиц с коэффициентом униполярности, равным 0,69—0,82.
Из полученных данных можно сделать вывод, что число зарядов и их полярность не остаются постоянными и изменяются из-за непостоянства электризующих агентов и скорости рекомбинации частиц, происходящей то в большей, то в меньшей степени.

Место измерений	Число зарядов в 1 см3			Коэффициент униполярности
	положитель ных	отрицатель ных	сумма
1	2	3	4	5
Киноателье до съемки	Г412	526	938	0,78
	1 318	307	625	1,04
Сцена, освещенная 12-ю ртутным и л ам пам и	368	423	791	0,87
То же, 24-вольтов ыми дугами	1065	3648	4713	0,33
То же, двумя прожекторами Кино ’’Бельгия”:	495	5315	5810	0,09
двор	176	340	516	0,52
будка механика во время сеанса 1-й Госкинотеатр:	1534	1067	2601	1,44
будка механика до начала сеанса	775	242	1017	3,2
то же, во время сеанса Комвольно-прядильная фабрика:	2090	2651	4741	0,78
сортировочное отделение	2579	3151	5730	0,82
чесальное ”	2177	4653	6830	0,47
моечное	1914	3370	5284	0,57
аппаратное	4596	6188	10 784	0,74
банкаброшное ” Прядильно-ткацкая фабрика:	36 901	43 090	79 991	0,86
ки по разбив ател ьно е отделение	1639	6692	8331	0,24
трепальное отделение	6567	13 637	20 204	0,48
чесальное	10 028	4607	14 635	2,18
ткацкое ”	[1822	4870	6692	0,37
	[1650	3094	4744	0,53
мыльное	1948	1375	3323	1,42
Литейный цех во время литья	2460	7930	10 390	0,32
Формовочный цех	5191	9856	15 047	0,52
Сушильный цех около печей	2130	880	ЗОЮ	2,42
Вакуумный цех (много газовых горелок)	3302	2797	6099	1,18
Ламповый цех (заливка	Г6117	7594	13 713	0,81
Цоколей)	16514	7661	14 175	0,85
/>Травильный цех (пары кислот)	И 700	5120	16 820	2,28
Вольфрамовый цех Машинный зал:	6117	7594	13 711	0,86
старый	1650	1147	2797	1,44
новый	1544	1948	3492	0,79
Котельная новая	1620	1136	2756	1,43
Двор станции Главная механическая Мастерская	1339	817	2156	1,9
	9673	3562	13 235	2,72

Место измерений		Число зарядов в		см3	Коэффициент униполярно ста
	положитель ных		отрицатель ных	сумма
1	2		3	4	5
		[1027	761	1788	1,35
Двор завода	4	406	363	769	1,12
		147	440	587	0,33
		1320	859	2179	1,54
Крупная ковка:
конец процесса, начало		1524	3438	4962	0,44
перерыва
в середине процесса		1444	2865	4309	0,5
в конце процесса		264	481	745	0,55
(двери открыты)
Средняя ковка:
обеденный перерыв		837	985	1823	0,85
перерыв		1318	114	1432	11,6
после перерыва во		2153	790	2943	2,74
время работ: I
перед перерывом во		5395	5090	10485	1,06
время работы
Мелкая ковка:
конец работы перед	110 703		9115	19 818	1,17
/>перерывом	1	5163	8641	13 804	0,6
Оцинковочные работы во	Г	8245	8278	14 523	1,31
время процесса	lt;17 353		12 276	19 629	1,41
		9508	15 293	24 801	0,62
Автогенная сварка	10 720		10880	21 600	1,99
Механические токарно-		2365	2458	4823	0,96

слесарные работы


Рассматривая соотношение положительных и отрицательных частиц, нельзя отметить какой-либо закономерности: в одних случаях преобладали положительные, в других - отрицательные заряды. Свободный заряд атмосферы чаще был отрицательный и составлял несколько электростатических единиц. Сравнение числа частиц внутри цеха с числом их в дворовой усадьбе показывает 30-кратное преобладание зарядов внутри цеха. На дворе в день измерений было найдено положительных аэроионов 1540—1640 и отрицательных 1700—1880 в 1 см .
Интерес представляют данные, полученные на ламповом заводе на участке заливки цоколей. Число положительных частиц оказалось равным 6117 и число отрицательных — 7594 в 1 см , коэффициент униполярности составлял 0,82. Присутствие дыма и копоти заставляет предполагать наличие большого числа псевдоионов и быстрое исчез новение легких.
Одновременно с изменением числа частиц Е.А. Андреева-Галани- на определила содержание в воздухе пыли методом Оуэнса. Наибольшая запыленность отмечена в катодно-усилительном, генераторном и заготовительных цехах — от 1185 до 1425 пылинок в 1 см .В осветительном цехе найдено в среднем 835 пылинок. Меньшее содержание

Число зарядов в 1 см3



отрицательных



До начала работ
В начале работ
Через 45 мин после начала
работ



пыли в цехе объясняется большим его объемом, меньшим числом газовых горелок, а также и в том, что продукты неполного сгорания, которые в большинстве и составляют дисперсную фазу, уносятся током горячего воздуха через вытяжные шахты, расположенные в крыше. Размеры пылевых частиц были равны в среднем 1 мкм.
Нужно отметить, что число работ по изучению электрического режима производственных помещений еще чрезвычайно мало. Вопрос этот изучался отдельными лицами по их инициативе и до сих пор не привлек должного внимания соответствующих научно-исследова- тельских институтов, как будто этот вопрос маловажный, второстепенный. Такая точка зрения в корне неверна. Изучение числа и знака зарядов в цехах фабрик и заводов имеет огромное санитарно-гигиеническое значение, ибо без знания этих факторов невозможно достигнуть воспроизведения в производственных помещениях нормального аэроионного режима и способствовать таким образом не только оздоровлению рабочих, но и повышению их трудоспособности и производительности труда.
Под влиянием отечественных работ вопрос о числе и полярности зарядов в воздухе производственных помещений привлек внимание исследователей в других странах. В частности, в Японии три врача — С. Абе, Т. Сакума и X. Секино — под руководством проф. Иноуэ (Университет в Хоккайдо) изучили тот же вопрос в цехах бумажной фабрики и ремонтного железнодорожного завода. Указанные авторы пришли к интересным заключениям.
В некоторых цехах бумажной фабрики число частиц значительно отличалось от концентрации их во внешнем воздухе. Так, например, наблюдалось постоянное большое число зарядов в следующих пяти случаях: в бумагоделательном цехе, у пресса, при накатке, при вычер- пке, в варочном и глезерном цехах. В других цехах (в дробильном, бумагоделательном, при сушке и при каландре) большой разницы по сравнению с внешним воздухом японские авторы не наблюдали. Малое число частиц по сравнению с наружной атмосферой было получено в сортировочном и размягчающем цехах.
На ремонтном железнодорожном заводе значительно большее число зарядов по сравнению с концентрацией их в свободной атмосфере наблюдалось в кузнечном и котельном цехах, в электросварочном

Место измерения	Число зарядов в 1 см3 воздуха			Коэффициент у ни полярности
	положи тельной поляр ности	отрицательной полярности	сумма

/>

Цех подготовки дерева	1683	841	2524	2
(дефи бриров ание)			4628	1,06
Цех размола возле диско	2384	2244
вого истирателя			27 355
Цех вычерпни	4348	23 007		0,19
” глезерный	1683	8137	9820	0,21
” варочный	10 381	6734	17 115	1,54
При накатке	10 101	37 877	47 978	0,27
У пресса	21 324	36 669	54 993	0,63
При сушке	2244	3928	6172	0,57
” каландре	2525	3226	5751	0,78
” сортировке	1262	1262	2524	1
На дворе	1683	3086	4769	0,55

отделении, в литейном (у вагранки, во время плавки) и токарном цехах. В шлифовальном, промывочном и сборочном цехах, в литейном у вагранки перед плавкой и в центре котельного цеха большой разницы по сравнению со свободной атмосферой в отношении числа зарядов не обнаружено. Свои наблюдения японские авторы проиллюстрировали табл. 77 и 78.
К сожалению, работы указанных авторов страдают серьезным недостатком. Вследствие отсутствия соответствующей аппаратуры им не удалось отделить число легких аэроионов от числа тяжелых, и поэтому полученные результаты измерений должны быть рассмотрены только как ориентировочные.
Для точного определения электрического режима воздуха в производственных помещениях необходимо сконструировать самопишущие счетчики частиц различной массы и обеих полярностей, подобные счетчику, сконструированному Г.Р. Уэтом в Институте Карнеги.
При анализе цифровых материалов о числе зарядов в различных цехах и производствах у читателя может сложиться впечатление, что благодаря частому преобладанию на некоторых производствах отрицательных частиц над положительными рабочий находится в условиях “электрокурорта”. Такое мнение было бы неверным. Возможно, что некоторые производства образуют такие условия аэроионного режима, которые не отличаются от условий “электрокурорта”. Но это еще на доказано и вот почему. Преобладание отрицательных частиц над положительными в условиях загрязнения воздуха микроскопическими продуктами самого производства создает, наоборот, условия, крайне неблагоприятные для организма. Носителями отрицательных зарядов в цехах фабрик и заводов являются тонкодиспергированные частицы различных металлов, волокон, пыли, испарений, капельно-жидких образований, чаще вредных для организма, чем полезных.

Место измерения	Число зарядов в 1		см3 воздуха	Коэффициент униполярности	Число занять рабочи
	положи тельной поляр ности	отрица тельной поляр ности	сумма
Литейный цех: у вагранки перед	3927	3336	7293	1,17	60
плавкой то же, во время	5330	7854	13 184	0,68
плавки Котельный цех: промывочное отде	4488	2665	7153	1,68	100
ление электросварочное	4768	5330	10 098	0,89	—
отделение В центре цеха	3786	3366	7152	1,12
Сборочный цех	3084	3206	6310	0,96	100
Шлифовальный цех	3927	3927	7854	1	24
Токарный цех	5330	4067	9397	1,31	85
Кузнечный ”	8412	7293	15 705	1,15	39

Профессиональная гигиена достаточно полно изучила этот вопрос и пришла к выводу о необходимости удаления из зоны дыхания рабочего этих мельчайших частиц. Рассматривая эти частицы теперь с точки зрения несомого ими электрического за ряда, мы должны прийти к аналогичному заключению. Если электрический заряд отрицательной полярности осел на вредную для организма частицу и превратился в тяжелую частицу, то вредность для организма этой частицы только возросла, ибо она стала более биохимически активной, еще более вредной. То же самое, только еще в большей степени, мы видим в тяжелых частицах положительной полярности. Тут две вредности накладываются одна на другую, создавая электрический режим, непригодный для дыхания. Эти существенно важные вопросы заставляют нас с особым вниманием отнестись к рассматриваемой здесь проблеме и обратиться к серьезному и всестороннему ее изучению.
Выше мы п^ворили об электрическом режиме внутри производственных помещений, но не следует забывать о том, что много рабочих занято тяжелым трудом под землей, в шахтах, на строительстве подземных сооружений и т.д. Они часто находятся в специфически неблагоприятных с точки зрения аэроионного режима условиях, и задача медицинской науки состоит также и в том, чтобы по возможности уменьшить действие на организм тех вредностей, которые окружают рабочих во время указанных работ.
Согласно специальным измерениям, в воздухе глубоких ям, пещер, погребов, туннелей и вообще подземных сооружений часто имеет место превосходство положительных аэроионов над отрицательными. С другой стороны, воздух шахт отличается еще и своими специфическими чертами, он содержит большое количество мелкой пыли.

Особенно сильная запыленность воздуха наблюдается в угольных шахтах. В местах, где происходит бурение скважин и шпуров, где работают отбойные механизмы или нагружаются в вагонетки уголь и порода, содержание тонкодиспергированной пыли колеблется от 1 до 5 г в 1 м3 воздуха. Угольная пыль, как показали специальные измерения, несет высокий потенциал положительной полярности, достигающий нескольких миллионов зарядов в 1 см3 воздуха. Пылинки угля, несущие на своей поверхности электрический заряд положительного знака, легко присоединяют к себе отрицательные электрические заряды воздуха и нейтрализуют их. Воздух угольных шахт вовремя работы лишен благотворно действующих электрических зарядов аэроионов отрицательного знака и насыщен огромным числом положительных электрических зарядов. Шахтер в течение рабочего дня дышит жизненно неполноценным воздухом. Поэтому работа в шахте в течение длительного времени может вызвать ряд болезненных явлений. Конечно, не все организмы одинаково отзываются на этот фактор: одни слабее, другие — сильнее. Особенно вредное действие оказывают положительные заряды воздуха на организм человека, здоровье которого подорвано или ослаблено тем или иным заболеванием.
Для ликвидации вредных сдвигов в организме шахтера, возникающих в результате отсутствия в воздухе шахт зарядов отрицательного знака (аэроионов) и наличия положительных электрических зарядов, его следует ежедневно подвергать воздействию воздуха с определенным числом отрицательных аэроионов кислорода. Опыты показывают, что пребывание в таком воздухе в течение 15—20 мин ежедневно, по-видимому, является достаточным, чтобы упразднять неблагоприятные сдвиги в организме человека. Поэтому изучить вопрос о действии искусственной аэроионизации на рабочих угольной и вообще горно-рудной промышленности, создать в нарядных, раздевалках, столовых, домах отдыха для рабочих “электрокурорты”, привлечь медицинский персонал к этой важной научной работе — представляет собой исключительный практический интерес. Это может иметь весьма большое значение в отношении сохранения здоровья рабочих, снижения заболеваемости и в конечном итоге должно привести к повышению производительности труда, к улучшению качества работы.
Движение мысли в том же направлении мы видим и за рубежом. Основываясь на работах автора этой книги, физики Блэктон и Робинсон в 1935 г., по поручению Английского совета безопасности в рудниках, изучили вопрос об электрическом режиме в угольных шахтах с точки зрения безопасности предохранения от взрывов. Тот же вопрос позже изучался японским ученым Такеда (Университет в Саппоро) с гигиенической точки зрения. В ряде пунктов, в шахтах и штреках он обнаружил аэроионы обоих знаков с большим преобладанием положительных частиц. Максимальные коэффициенты униполярности оказались равными 2,83; 2,5; 3; 3,13.
В заключение своей работы Такеда пишет следующее: “Концент-

рация воздушных ионов в рудниках резко отличается от атмосферной: отмечается чрезвычайно большое образование аэроионов в штреках. Частично аэроионы возникают при диффузии радиоактивных веществ из земной коры. Однако главным образом это явление связано с электризацией поднимающейся угольной пыли. Из многочисленной литературы следует, что концентрация аэроионов в атмосфере имеет большую связь со здоровьем человека. Естественно, встает вопрос о здоровье людей, работающих в таких местах, как штреки, которые занимают особое положение в отношении больших концентраций зарядов. Поэтому в последнее время этот вопрос становится важнейшей проблемой, требующей самого детального исследования”. Слова японского ученого должны заинтересовать наших гигиенистов, ибо горнорудная промышленность в нашей стране достигла высокого уровня развития и включила в свою орбиту миллионы рабочих.
Когда были опубликованы данные об измерениях зарядов на различных производствах, автор этой книги поставил задачу выработать методы борьбы с высоким числом тяжелых частиц в тех случаях, когда оно может быть вредным для здоровья человека, например при высоких степенях электризации положительной полярности, при капельно-жидких частицах положительного знака, при ионизации паров кислот и др. Для этих целей была сконструирована особая установка, которая позволяла измерять степень концентрации и полярность тяжелых частиц воздуха при разных производственных процессах и влиять на эту загрязненность потоком аэроионов противоположного знака в целях ее нейтрализации и быстрого осаждения вниз самих носителей зарядов.
Опыты показали, что такого рода нейтрализация вполне возможна и что при сильном искусственном аэроионном потоке нейтрализация происходит в самом месте возникновения частиц, образующихся при производственных процессах. Так, при сильной электризации положительного знака остается лишь несколько процентов от первоначального числа частиц, если место возникновения частиц бомбардировать сильным аэроионным потоком отрицательного знака. Таким образом, борьбу с вредными концентрациями частиц в цехах с разными производствами можно вести вполне рационально. На рис. 102 изображена схема установки, на рис. 103 даны кривые результатов ее работы. Как видно из полученных кривых, число положительных частиц, достигающее до 40000 в 1 см3, может быть в несколько секунд доведено до минимальных значений. Дальнейшее изучение этого вопроса приведет к созданию в цехах заводов и фабрик благотворного для здоровья рабочих аэроионного режима.
В огромном большинстве производственных помещений наблюдается большая засоренность воздуха пылью различной степени дисперсности, образующейся в результате дробления веществ или трибоэлектрического эффекта при обработке деталей, предметов, при шлифовке, обтс^чке и т.п. Эта пыль, как мы уже видели выше, несет

Рис. 102. Схема установки для изучения степени и полярности электризации во время электросварки или автогенной сварки для нейтрализации электризации искусственным аэрои- онным потоком
/ — место сварки; 2 — металлический диск, соединенный с землей через гальванометр 3; 3 — источник переменного тока высокого напряжения с выпрямителем; 4 — металлическая сетка с остриями, излучающая ионный поток

alt="" />


электрические заряды, т.е. частицы ее являются псевдоаэроионами. Металлическая пыль несет отрицательный заряд, неметаллическая — положительный. Пылинки кислотных окислов заряжаются положительно, основных — отрицательно. Полярность заряда частичек соли зависит от относительной концентрации кислотных и основных ионов. Рудничная пыль приобретает положительную полярность.

Исследования показали, что пылевые заряженные частицы задерживаются в легких в несравненно большей степени (вероятно, в 3— раза), чем незаряженные частицы, причем пылевые частицы положительной полярности задерживаются легочной тканью в большей мере, чем частицы отрицательные (И.И. Лифшиц, Е.Т. Лыхина, Г.С. Эренбург).
Если в одних производствах еще можно мириться с явлением за пыл е- ния воздуха, вследствие малой токсичности пыли, то в других пыль может принести вред здоровью рабочих и обслуживающего персонала.
Угольная пыль откладывается в легкие человека с такой прочностью, что по одному виду легких легко определить профессию человека. Угольная пыль способствует развитию кониозов. Тонкодисперсная кварцевая пыль, присутствующая в воздухе рудных шахт, обогатительных фабрик и некоторых других производств, приводит человека к заболеванию силикозом.
Вредность табачного дыма в настоящее время признана также весьма большой, ибо он, видимо, является одной из серьезных причин рака легких.

Табачный дым вносит в легкие канцерогенные вещества. Статистика постоянно подтверждает вредность курения.
Наконец, дымы и прочие загрязнения промышленных городов вносят в легочную ткань различные ядовитые аэрозоли. По данным американской и английской статистики, кривые заболеваний и смертности в некоторых городах идут параллельно степени систематического загрязнения воздуха данного места.
Можно априорно предполагать, что пылинки различного диаметра будут осаждаться неодинаково в разных отрезках дыхательных путей. Это зависит от их диаметра и длины, и особое значение в данном случае должно иметь инерционное осаждение в местах разветвлений и поворотов дыхательных путей (табл. 79).
Н.А. Фукс в книге “Механика аэрозолей” (Москва, 1955) систематизировал большой экспериментальный материал по данному вопросу. Поэтому мы кратко остановимся лишь на рассмотрении некоторых
Таблица 79. Степень задержания частиц в различных участках дыхательных путей человека
Участки дыхательных              Степень              задержания              частиц,              %,              при              их              радиусе
путей              г-10“4см

10	3	1	0,3	0,1	0,03
5	1,5	0,5	0,15	0,05	0,015

38	7	1	0	0	0
62	56	12	5	7	14
0	37	84	29	28	51
0	0	3	66	65	43

/>Примечание. Над чертой приведен радиус частиц во влажном легочном в°здухе, а под чертой — радиус частиц в выдохнутом воздухе


наиболее интересных для нас данных об осаждении пылевых частиц в альвеолах. Какого диаметра частицы доходят до альвеолярной поверхности, т.е. могут вступать во взаимодействие с кровью? По данным ряда исследователей (Финдейзен, Ландаль и др.), можно признать, что до альвеол доходят больше всего частиц, имеющих радиус порядка 1—3 мкм. Если частицы несут заряд, процент осаждения их увеличи вается почти 2 раза. Несмотря на многие попытки теоретического и экспериментального изучения этого важного вопроса, нельзя считать, что он разрешен окончательно.
VI.2. ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ ПЫЛИ И МИКРООРГАНИЗМОВ С ПОМОЩЬЮ АЭРОИОНОВ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПОЛЯРНОСТИ
Проблема очистки воздуха в зоне жизни человека от разнообраз ных загрязнений, вносимых промышленностью, от аэрозолей и бакте рий является одной из наиболее актуальных проблем. Трактаты по вопросу об “air pollution” все чаще и чаще появляются как вопль о надвигающейся катастрофе. Этот вопрос приобрел особое значение после изобретения атомных и водородных бомб, ибо атмосферный воздух стал все более и более насыща гься осколками ядерного распада. Эти осколки в форме высокодисперсных взвешенных веществ при взрыве поднимаются в атмосферу на большую высоту, затем в течение короткого времени растекаются по всему атмосферному океану и постепенно падают на поверхность земли в виде тонкой радиоактивной пыли или уносятся осадками—дождем и снегом — и являются угрозой человеку в любой точке поверхности нашей планеты.
Копоть и сажа, вылетающие из заводских и фабричных труб и загрязняющие воздух промышленных городов, содержат канцерогенные вещества (бенз (а) пирен и др.), которые поневоле приходится вдыхать многим людям в дозах, иногда опасных, предрасполагающих к заболеванию раком. Химические заводы выбрасывают в воздух тонны высокодисперсной химически активной пыли и газов. До сих пор, несмотря на огромный прогресс техники, над крупными промышленными городами, над столицами мировых держав — над Лондоном, Парижем, Нью-Йорком и др. — висят тяжелые темно-сизые тапки ядовитых аэрозолей, и ни гигиенисты, ни техники не принимают не отложных мер для беспощадной борьбы с этим повседневным злом.
Чрезвычайная скученность городского населения во многих стра нах мира и отсутствие в городах гигиенического комфорта, прохожде ние 0,9 жизни человека в дезионизированном воздухе вынуждают науку искать новые способы защиты и сохранения жизни. Человек пропускает через свои легкие 12 м3 воздуха в сутки, и наука должна позаботиться, чтобы этот воздух был бы радикально освобожден от вредных загрязнений и насыщен аэроионами отрицательной полярно сти в естественных дозировках
Изучение вопроса о действии искусственных аэроионов отрицательной полярности на очистку воздуха от бактерий и пыли в доста
точно большом закрытом помещении, произведенное нами впервые в 1933 г. на станции аэроионификации в птицеводстве на ферме “На- рчук”, близ Воронежа, при участии В.А. Кимрякова, показало, что аэроионы, полученные электроэффлювиальным методом, безусловно способствуют очищению воздуха от микрофлоры и пыли, доводя число бактерий или пылинок до некоторого минимума, а при известных условиях — до нуля.
Механизм действия отрицательных аэроионов на взвешенные в воздухе частицы состоит в следующем. Отрицательные аэроионы воздуха заряжают (или перезаряжают) пыль и микрофлору, находящиеся в воздухе, до определенного потенциала, пропорционально их радиусу. Заряженные пылевые частицы или микроорганизмы начинают двигаться вдоль силовых линий электрического поля по направлению к противоположно (положительно) заряженному полюсу, т.е. к земле, стенам и потолку. Если выразить в длинах силы гравитации и силы электрические, действующие на тонкодисперсную пыль, то легко увидеть, что электрические силы превосходят силы гравитации в тысячи раз. Это дает возможность по желанию строго направлять движение облака тонкодисперсной пыли и очищать таким образом воздух в данном месте. При отсутствии электрического поля и диффузном движении отрицательных аэроионов между каждым движущимся аэроионом и положительно заряженной землей (полом) возникают силовые линии, вдоль которых движется данный аэроион вместе с частичкой пыли или бактерией. Осевшие на поверхности пола, потолка и стен микроорганизмы могут периодически удаляться. Как видим из изложенного, разработанный автором метод электрической преципитации имеет мало общего с современным методом фильтрации, или воздействия электрическим полем (электрофильтры). Наш метод позволяет очищать воздух в помещениях любого объема в присутствии человека, что отличает его от предложенных до настоящего времени способов.
Для первых опытои 1933 г. были отведены две совершенно одинаковые по размеру и освещению просторные комнаты со стеллажами посередине. С одной из комнат (опытной) на расстоянии 1,5 м над стеллажом была подвешена на изоляторах металлическая сетка с остриями, к которой из соседнего помещения от трансформатора подводился электрический ток отрицательного знака напряжением 75 кВ и силой до 0,5 мА. Положительный полюс трансформатора заземлялся через^кенотрон (рис. J 04). Число аэроионов во всех опытах варьировало в пределах от 5-10 до 1 -10 в 1 см воздуха.
За 10 ч до опыта в обеих комнатах тщательно мыли пол и стеллажи и пускали в ход сильные вытяжные вентиляторы.
За 30 мин до пуска тока в сбе комнаты одновременно входило по одному человеку с занумерованными чашками Петри, наполненными агар-агаром с pH = 7,2+7,4. В строго определенных и симметричных по отношению к электрическому полю местах чашки Петри ставились и открывались на 5 мин (1 -й этап, или сеанс, опыта).
После закрытия первой группы чашек в обе комнаты вносили по 10 клеток с 15 цыплятами 20-суточного возраста в каждой.
Цыплята из-за их большой подвижности были взяты в качестве “возбудителя" в воздухе засорений. Снова расставляли в те же места чашки Петри и открывали их ровно на 5 мин (2-й этап опыта).


Рис. 104. Электроэффлювиальная установка для изучения действия потока аэроионов отрицательной полярности на микрофлору воздуха.
Узел А — схема измерительной установки


Через 5 мин на сетку подавалось напряжение и одновременно открывалась на 5 мин новая группа чашек Петри (3-й этап). Напряжение тока оставалось на сетке в течение 80 мин без перерыва.
Та же процедура открывания чашек наблюдалась в течение следующих интервалов времени при непрерывном действии трансформатора: 13—18 мин (4-й этап), 33— 38 мин (5-й этап) и 73—78 мин (6-й этап).
Наконец, в последний раз открывались чашки Петри через 15 мин после прекращения действия аэроионизации и через 5 мин после прекращения действия вентилятора (7-й этап).
После каждого опыта все чашки Петри стояли сутки при комнатной температуре, а затем на сутки помещались в термостат при t — 37°С. На третьи сутки подсчитывалось число колоний.
Анализ первичного материала (табл. 80) указывает на некоторую его пестроту.
В этом можно убедиться, взглянув на данные, приведенные ниже, а также на кривые чисел колоний микрофлоры по отдельным моментам исследования или же по отдельным опытам. Из всей совокупности опытов, вошедших в разработку, выделяются опыты от 26 июня и 5 июля, в особенности последний. В эти дни мы имели наибольшее число колоний в воздухе наших помещений.
Результаты очищающего действия отрицательных аэроионов, %, на микрофлору воздуха приведены ниже (контроль принят за 100%, см. табл. 80):
До аэроионизации воздуха: й              этап — без цыплят              106,84 й              ” —сцыплятами              108,59
С аэроионизацией, с цыплятами: й              этап продолжительностью 0,5 мин                            40,1 й              ”              ”              13-18              ”                                          6,23 й              ”              ”              33-38              ”                                          5,87 й              ”              *’              73-78              ”                                          14,19 й              ”              —              с              вентиляцией, без аэроионизации,
без цыплят              107,51

Таблица 80. Результаты действия аэроионов отрицательной полярности на микрофлору воздуха (среднее число колоний)

№ п.п.	Дата исследования		1-й		2-й		3-й	Этапы исследований Помещение			5-й		6-й
		до аэроиониза		с цыплятами,		с цыплятами,		с цыплятами,		с цыплятами,		с цыплятами,		без цыплят, без аэ
		ции		без аэроиони		аэроиониза		аэроиониза		аэроионизация		аэроиониза		роионизации, с вен
				зации		ция 5 мин		ция 13	-18 мин	33-38 мин		ция 73	-78 мин	тиляцией
		опытное	конт	опыт	конт	опыт	конт	опыт	конт	опыт	конт	опыт	конт	опыт	контрольное
			роль	ное	роль	ное	роль	ное	роль	ное	роль	ное	роль	ное
			ное		ное		ное		ное		ное		ное
1	17 мая	12	6	70	51	53	64	7	47	10	30	3	12	21	12
2	23 ”	15	7	98	82	33	187	•3	40	5	30	4	18	20	11
3	27 ”	9	10	109	119	43	107	4	50	8	36	6	33	17	19
4	9 июня	4	8	3$	41	/>32	14	2	21	1	12	0	6	9	6
5	11 ”	7	7	64	58	10	48	5	45	1	24	1	13	35	21
6	14 ”	14	14	63	43	11	38	2	33	1	37	35	63	15	18
7	19 ”	20	18	163	151	63	119	8	73	2	90	2	64	18	16
8	26	9	5	332	355	104	249	4	181	2	165	3	71	12	15
9	5 июля	85	74	724	743	195	499	16	332	8	215	5	90	22	31
10	8 ”	4	15	178	155	57	146	1	81	1	39	1	9	10	8
11	10 ”	21	23	128	113	31	135	7	74	2	21	0	11	2	4
12	12 ”	3	3	183	69	63	127	8	99	4	67	1	40	5	10
Всего		203	190	2150	1980	695	1733	67	1076	45	766	61	430	186	173

Таблица 81. Динамика основных показателей опытных и контрольных данных микрофлоры воздуха

Показатель	Помещение	До аэроионизации воздуха			С аэроионизацией, с цыплятами			После аэроионизации без цыплят, с вентиляцией
		1-й этап ?	2-й этап j	3-й этап	4-й этап |	5-й этап J	6-й этап	7-й этап
Среднее	/>[Опытное "[Контрольное	16,92/10,73 15,83/10,55	179,17/129,63 165,00/112,45	57,92/45,45 114,42/112,18	5,58/4,64 89,67/67,63	3,75/3,36 63,83/60,09	5,08/2,36 35,83/30,91	15,5/14,91 14,42/12,91
Колебание	[Опытное [Контрольное	21,31/5,97 18,4/5,9	181,02/79,42 192,81/86,16	48,07/25,63 124,17/65,96	3,9/2,43 83,43/42,07	3,11/3,11 60,75/44,7	9,21/1,92 27,75/23,67	8,46/8,6 7,06/5,21
Коэффици ент	(Опытное [Контрольное	125,95/55,63 166,24/55,92	101,03/61,27 116,85/76,62	82,89/56,39 85,98/58,80	69,89/52,37 93,04/62,1 1	82,93/92,56 95,17/74,39	18,3/81,35 77,44/76,58	54,5/57,67 48,96/40,36
Асиммет рия	Юпытное [Контрольное	+2,64/+0,37 +2,55/+0,74	+2.21/+1,27 +2,18/+1,88	+1,81/+1,26 + 1,78/+0,41	+ 1,34/+0,08 +2,21/+1,59	+0,83/+1,08 + 1,5 2/+0,89	+2,8/+0,49 +0,6/+0,5 9	+0,53/+0,72 +0,69/—0,15
Эксцесс	ГОпытное [Контрольное	+5,73/—1,08 +5,27/—0,5 6	+3,96/+1,15 +3,86/+2,85	+2,7 7/+0,7 3 +2,78/ —0,46	+ 1,5 7/-1,43 +3,1 3/+2,03	—0,84/—0,5 +0,94/+0,05	+6,63/—0,95 —1,08/—1,3	+0,18/+0,4 +0,23/—1,08

Примечание. Перед чертой приведены данные по условиям 12-го опыта, а после черты - 11-го опыта.




рис. 105. Динамика числа колоний в опыте / и контроле 2 под влиянием аэроионов отрицательной полярности

	N.
				— —
// III /V V			V	1 VII

150 о 100 50
о с; о

ЭТАПЫ НАБЛЮДЕНИЙ





Статистическое исследование динамики основных показателей опытных и контрольных данных микрофлоры воздуха указывает на несомненное действие аэроионов отрицательной полярности на очистку воздуха от бактериальных загрязнений (табл. 81).
Можно сказать, что, несмотря на некоторые недочеты опытного материала, осаждающее влияние аэроионов на микрофлору воздуха доказано бесспорно. Вначале это влияние проявляется очень сильно, под конец опыта оно замедляется и затем, достигнув определенного минимального предела, стабилизируется (рис. 105). Что же касается первых двух этапов, то тут мы имеем, несомненно, очень резкое снижение числа колоний, ускорение темпа снижения, уменьшение размаха колебаний и вариаций по отдельным опытам, уменьшение положительной косости и положительного эксцесса.
Через 5 лет опыты по очистке воздуха от бактерий и пыли повторены нами же в лучших лабораторных условиях.
Кратко излагаемые ниже результаты дальнейших работ, потребовавшие около 5000 чашек Петри и предметных стекол и свыше 3000 электрометрических измерений концентрации аэроионов, имели целью окончательно выяснить вопрос об осаждающем микроорганизмы и пыль действии аэроионов отрицательной полярности. Эти исследования были произведены в 1938—1943 гг. в лаборатории кафедры общей и экспериментальной гигиены (заведующий проф. В.К. Вари- щев) 3-го Московского государственного медицинского института.
Очистка воздуха от микрофлоры с помощью диффузного потока аэроионов вне электрического поля. Аэроионы продувались из аэро- ионизационной камеры вентилятором в опытное помещение объемом 90 м3. Схема опыта показана на рис. 106.
Аппаратура как в этом, так и в последующих опытах состояла из маломощного высоковольтного трансформатора Ш- 35 кВ, 1 — 0,3 мА), положительный полюс которого через кенотрон был тщательно заземлен, а отрицательный присоединен к генератору аэроионов — “электроэффлювиатору” (шар или сетка с 450 остриями на 1 м ),

Чашки Петри (36 шт.) наполнялись слоем сахарного агар-агара (pH - 7,3-*-7,5) толщиной 0,5 см. Чашки подсушивались в термостате в течение 30 мин, после чего устанавливались в трех местах на разных уровнях (по две чашки на каждом пункте). Чашки открывались и в открытом виде стояли 10 мин (первая проба). Затем включалась аэроионизация при продолжающейся работе вентиляции со скоростью движения воздуха по трубе до 1 м/с. Через 10 мин после включения аэроионизации снова в тех же местах выставлялось то же число чашек и на тот же промежуток времени — 10 мин (вторая проба). Таким же образом брались и последующие пробы.






Рис. 106. Схема размещения чашек Петри 1, вентиляционного канала 2 и аэроиони затора J электроэффлювиального типа (электрическое поле отсутствует)
Рис. 107. Динамика частных характеристик изменения числа колоний микроорганизмов в воздухе под влиянием аэроионов отрицательной полярности (вне поля) — для средних соответственно арифметических и квадратичных отклонений; 3,4 — для коэффициента соответственно корреляции и вариации; 5, 6 — для показателей соответственно асимметрии и эксцесса
В шести последних опытах чашки выставлялись и после выключения аэроионизации для того, чтобы проследить темп нарастания микрофлоры вслед за прекращением действия аэроионов. После экспозиции все 36 чашек помещались в термостат при температуре 37°С на 24 ч, по истечении которых происходил подсчет колоний. Было проведено более 50 опытов. Общее число чашек превосходило 1800. Если начальные, т.е- до включения аэроионизации, числа колоний микроорганизмов, осажденных на поверхности чашек, примем за 100%, то после действия аэроионов влечение 50 мин были получены данные, приведенные далее в табл. 82.
Из этой таблицы видно, что уменьшение числа микроорганизмов воздуха под влиянием аэроионов в большинстве опытов составляло 60—80%. В одном из опытов оно достигло 95 %. В то же время контрольные опыты только с применением одной вентиляции, при прочих равных условиях, дали снижение микрофлоры в среднем только до 33%. Таким образом, искусственные униполярные аэроионы, распространяемые диффузно, в примененных в этих опытах дозах (10 —10 аэроионов с 1 см ) дали совершенно явный очищающий воздух эффект (рис. 107).

Т а б л и ц а 82. Число микроорганизмов в воздухе при наличии аэроионов отрицательной полярности вне электрического поля

Номер опыта	Число колоний, %	Снижение числа колоний, %		Номер опыта	Число колоний, %	Снижение числа колоний, %
1	49,7	50,3		26	14,9	85,1
2	64,2	35,8		27	23	77
3	46,5	53,5		28	9,9	90,1
4	24,7	75,3		29	23,3	76,7
5	33,1	66,9		30	35,6	64,4
6	73,4	26,6		31	21,4	78,6
7	50,3	49,7		32	20,8	79,2
8	41,7	58,2		33	37	68
9	50	50		34	22	78
10	43,1	56,9		35	20,9	79,1
11	39,4	60,6		36	24,8	75,2
12	/>38,5	61,5		37	32,6	67,4
13	38,9	61,1		38	30,5	69,5
14	37,8	62,2		39	31,5	68,5
15	46,7	53,3		40	19,5	80,5
16	15,9	84,1		41	24,4	75,6
17	40,9	59,1		42	34,4	65,6
18	55	45		43	29,2	70,8
19	12	88		44	15,8	84,2
20	21	79		45	10,2	89,8
21	25	75		46	24,5	75,6
22	29,2	70,8		47	30,7	69,3
23	31	69		48	4,5	95,5
24	31,5	68,5		49	41,6	58,4
25	13,5	86,5

Помимо указанных выше 49 опытов, было поставлено еще 6 опытов с подсчетом колоний как до опыта и во время опыта, так и после него. Полученные результаты показывают нарастание числа колоний вслед за прекращением работы генератора аэроионов (рис. 108).
Рассмотрение данных табл. 82—85, полученных в результате подробного статистического анализа материалов, дает наглядное представление о действии аэроионов отрицательной полярности на микрофлору воздуха.
Изменение общей средней по всем опытам этой серии происходит по закону
Л/- 1,557+146,95,              (3)
где М — среднее число колоний; Т — время аэроионизации.

Таблица 83. Число микроорганизмов в зависимости от включения и выключения в работу аэроионогенератора

Номер опыта	Число колоний в воздухе
	без-аэроионизации	при аэроионизации	после прекращения аэроионизации
50	209	54,8	81
51	195	90	89,3
52	160	50	57,7
53	244	93,4	86
54	267	93	110,2
55	274	138	425
Среднее	225	86,5	141,5

Таблица 84. Динамика основных характеристик действия аэроионов отрицательной полярности на микрофлору воздуха

Характеристика	Без аэроионизации	При аэроионизации в течение, 10 [~20 Г 30 1 40 1				мин 50
Контрольные средние без	436	406	361	370	297	319
аэроионизации Средние по 42 опытам	196	133	114	104 '	85	66
„ 48	199	128	111	102	85	67
Средняя ошибка	22,1	16,7	14,5	18,7	8,2	8»2
Критерии достоверности	-	5,17	9,62	10,1	18,52	30,4
разности средних Среднеквадратичные от	143	108	93	120	86	52
клонения Средняя ошибка	27,5	12	10,3	13,2	9,4	5,8
Критерии достоверности	-	1,36	2,9	0,57	3,85	10,2
разности среднеквадратичного отклонения Коэффициенты вариации	73	81	81	116	101	79
Средняя ошибка	11,5	13,4	13,6	24,6	19,2	13,2
Коэффициенты корреляции	—	0,547	0,739	0,59	0,55	0,762
Средняя ошибка	—	0,108	0,071	0,102 0,108		0,06
Показатели асимметрии	0,46	0,13	1,9	4,2	2,1	2,33
” эксцесса	1,6	1,6	1,9	1,5	6	6

Для сравнения эмпирических данных со средними данными, вычисленными по формуле (3), ниже приведен вывод, из которого видно почти полное совпадение чисел.
Эмпирические данные              Данные,
вычисленные по формуле (3)

М10	= 196	—
мао	= 133	131,45
М30	= 114	115,95
М40	= 104	100,45
М50	= 85	84,95
М60	= 66	69,45

Этапы иссле дова ния ДО аэро- иони зации	Число опы тов	Число колоний				Умень шение размаха колебаний	¦ Среднее арифметическое		Умень шение сред-		Число опытов меньше средней		Среднее арифметическое по 6 опытам		Средняя контроль ная		Число опытов с результа
		минимум		максимум													положи		отрицатель
		абс.	%	абс.	%		абс.	%			i6c.	%			абс.	%	тельными		ными
													абс. %				абс.	%	/>абс.	%'
10 мин 42		30	100	495	100	196		100	-	24		100	199	100	436	100	-	-	-	-
20 ”	42	2	6,7	468	94,5	5,3 133		67,9 32,1		28		117	128	64,3	406	93,1	35	88,3	7	16,7
30 ”	41	14	46,7	448	90,5	9,5 114		58,2 41,8		28		117	111	55,8	361	82,8 37		90,2	4	9,8
40 ”	41	9	30	734	148.3	48,3 104		53,1	46,9	28		117	102	51,3	370	84,9 38		92,7	3	7,3
50”	42	17	56,7	407	82,2	17,8	85	43,5 56,5		28		117	85	42,2	297	68,1	40	95,2	2	4,8
60 ”	40	14	46,7	286	57,8	42,2	66	33,7 66,3		27		112,5	67	33,7	319	73,2 40		100	0	0

Рис. 109. Аэроионифицированный бокс для изучения влияния потока аэроионов отрицательной полярности на распыленную в воздухе культуру субтилис (лаборатория кафедры общей и экспериментальной гигиены 3-го Московского медицинского института)
В данной серии опытов не было получено полной стерильности воздуха из-за недостаточной плотности аэроионов. Это хорошо доказывается нами последующими экспериментами.
Очистка воздуха от искусственно распыленной в воздухе культуры субтилис с помощью потока аэроионов в электрическом поле. Далее мы обратились к изучению того же вопроса, применив как и в опубликованном уже нами в 1934 г. исследовании, направленное движение аэроионов в электрическом поле, распыляя при этом в воздухе бокса (рис. 109) перед каждым опытом культуру спороносного микроорганизма — сенной палочки (субтилис).
В чистый бульон делали посев субтилис, и бульон ставили на 1 сут в термостат. Затем в пробирку брали 1 см культуры и в 10-кратном размере разбавляли физиологическим раствором. С помощью пульверизатора культуру разбрызгивали в воздухе бокса объемом 13,5 м на расстоянии 2,5 м от пола. После распыления культуры по две чашки с агар-агаром на трех уровнях открывали на 4 мин и одновременно включили поток аэроионов и электрическое поле на все время опыта (64 мин). Затем чашки снова выставляли на 2-й, 4-й, 8-й; 16-й, 32-й и 64-й мин после включения аэроионификации. После окончания экспозиции чашки ставили в термостат на 36—48 ч при температуре 37°С, после чего производили подсчет выросших колоний.
Было произведено свыше 50 опытов, из которых методически полноценных оказалось 45, из них 7 контрольных. В каждом опыте было в среднем по 40 чашек, во всем втором исследовании около 2000.
Схема электрической установки для проведения опыта приведена на рис. 110. На рис. 111 показаны чашки Петри до и после включения установки. Трансформатор имел напряжение 85 кВ при силелока до 0,1—0,5 мА. Число аэроионов в камере варьировало в пределах 1(г—10 в 1 см .
Результаты 38 опытов кратко сведены в табл. 86. Число колоний до опыта принято за 100%.
Статистическая обработка и анализ первичного материала показывают, что аэроионы в электрическом поле, безусловно, снижают число колоний распыленной в воздухе культуры субтилис. Процесс


Рис. 110. Схема электроэффлювиальной ус тановки в боксе для изучения влияния аэрои онов отрицательной полярности на микро флору воздуха
I — чашки Петри; 2 — электроэффлювиаль ная люстра; 3 — высоковольтный выпрямительный агрегат

1	0,73	14
2	0,8	15
3	1,0	16
4	0,5	17
5	0,9	18
6	0,4	19
7	0,04	20
8	2	21
9	1,5	22
10	0,7	23
11	3,2	24
12	0,3	25
13	0,8	26

2,6	27	1,5
1,3	28	1,2
4,4	29	1,6
1,1	30	1,7
0,4	31	1,2
0,9	32	2,9
0,9	33	1,2
2,7	34	0,9
0,8	35	0,7
0,7	36	1,7
0,7	37	1
0,5	38	0,8
1,2

Контрольные опыты (без аэроионизации)

39	4,6
40	6,5
41	6,2
42	1,9
43	4,6
44	4,7
45	6,4

Таблица 87. Динамика частных характеристик действия отрицательных в воздухе культуру субтилис

Характеристика	Камеры		Без аэро-
			иониза	_1_
			ции	1 ]	2
		О	655	105	/>70
Минимум	*	К	1118	265	212
		О	7208	3544	900
Максимум		.к	5432	833	819
		О	6553	3439	830
Размах колебаний		к	4314	568	607
Число опытов меньше	i	О	58,8	71	75
средней, %		к	66,7	71,4	85.7
		О	2887	557	221
Средняя		к	2608	449	354
		О	256	100	36
Ошибка средней		к	573	63	73
Критерии достоверности		1°	-	72	106
(разница средних)		К	—	14	15
Среднеквадратичные от		[О	1493	614	219
клонения		1к	1403	167	194
		Го	182	414	26
Ошибка		[к	405	45	52
Критерии достоверности,		О	-	4	48
разница сигм		1*	—	9	9
		г°	40	110	99
Коэффициенты вариации		[к	54	37	55
		0	+ 0,8	+ 3,31	+2,16
Асимметрия		к	+ 1,12	+ 1,51	+1,85
		О	+ 0,13	+12	+3,63
Эксцесс		к	-0,03	+ 1,22	+ 1,79

Условные обозначения: О — опытная камера; К — контрольная.


уменьшения идет вначале быстро, но затем замедляется. Другую картину дают контрольные опыты. Темпы снижения числа колоний в контроле по сравнению с опытом в среднем в 4 раза медленней.
В табл. 87 приведены частные характеристики действия отрицательных аэроионов в электрическом поле на распыленную в воздухе культуру субтилис. Эти характеристики представляют большой статистический интерес.
Абсолютная очистка воздуха от микрофлоры с помощью потоков аэроионов отрицательной полярности в электрическом поле. Следовало выяснить в окончательной форме вопрос о том, можно ли

При аэроионизации в течение, мин

4	1 8	J 16 1	32 I	64
35	8	1	2	2
112	124	/>94	39	62
330	225	214	407	50
585	246	250	172	152
295	217	213	405	48
473	122	156	133	90
60,5	58	66	79	50
71,4	42,9	42,9	57,1	57,1
101	68	46	40	27
271	168	152	100	104
10	6	6	10	2
53	15	18	14	11
103	121	123	123	125
16	17	18	19	19
62	39	35	63	13
141	40	48	37	29
7	4	4	7	2
38	11	13	10	8
62	64	64	62	66
10	11	11	11	11
61	58	76	158	51
52	24	34	37	28
+1,67	+1,88	+ 2,93	+ 28,23	-0,26
+1,33	+2,28	+ 0,85	+ 0,37	+ 0,12
+2,96	+4,93	+ 11,4	+162,16	+ 8,69
+0,77	+2,84	- 2,71	+ 0,12	-1,08

произвести абсолютную очистку воздуха от взвешенных в нем бактерий с помощью аэроионного потока большой плотности в более сильном электрическом поле, чем мы имели в предыдущих опытах.
з
Для исследования была выбрана достаточно запыленная комната объемом 53 м . Электроэффлювиальная люстра, подвешенная на изоляторах к потолку, была соединена с отрицательным полюсом источника тока высокого напряжения — рентгеновским трансформатором, снабженным одним кенотроном. Напряжение в этих опытах было доведено до 110 кВ при силе тока до 0,5 мА. На расстоянии 110 см под люстрой был поставлен стол, на который помещались чашки с агар-агаром. Градиент потенциала поля оказался равным 1000 В на 1 см, концентрация аэроионов составляла около 5-1Сг в 1 см (рис. 112).


Рис. 113. Действие аэроионного потока отрицательной полярности (5*10 на 1 см ) на микрофлору воздуха (средние из семи опытов)
Первая чашка — контрольная, ее ставили под люстру на 2 мин до включения тока высокого напряжения и затем убирали. Вторую чашку ставили после включения тока под люстру на 1 мин и затем убирали. Также поступали с третьей и четвертой чашками. Через 5 мин после включения тока ставили на 1 мин еще одну контрольную чашку. Затем чашки помещали в термостат при температуре 37°С, и через сутки подсчитывали число выросших колоний. Всего было проведено семь методически полноценных опытов с пятью чашками каждый. Рис. 113 и табл. 88 иллюстрируют полученные результаты.
При градиенте потенциала в 1000 В на 1 см и аэроионном потоке отрицательной полярности 5-10 аэроионов в 1 см можно получить в течение нескольких минут абсолютную очистку воздуха от бактерий. Наличие во 2-м и 5-м опытах по одной колонии на 3-й и 4-й мин действия аэроионного потока, по-видимому, следует объяснить попаданием микроорганизма на поверхность агар-агара во время открывания или закрывания чашек. Интересно также отметить, что хотя через 5 мин после окончания опыта колонии стали появляться снова, их число не достигло числа .колоний до опыта, а составляло только 39%.
Очистка воздуха от пыли с помощью потока аэроионов вне электрического поля. Взятие проб воздуха по методу Оуэнса производилось всегда на одном и том же месте, в середине большой камеры объемом 80 м на уровне 120 см от пола.
Всего было проведено около 50 опытов, в каждом из которых было сделано по шести промеров, каждый промер выводился из трех проб пыли, т.е. из подсчета под микроскопом пылинок на трех предметных стеклах. Во всем исследовании использовали око/ш 900 предметных стекол. Число аэроионов в 1 см в месте опыта было порядка 10 • Электрическое поле отсутствовало. Если начальные, т.е. до включения потока аэроионов, число пылинок в воздухе принять за 100%, то через 60 мин после включения аэроионизации получили данные, приведенные в табл. 89—92.
Из табл. 89 следует, что в результате действия искусственной аэроионизации отрицательной полярности вне электрического поля в 22 опытах имеет место снижение числа пылинок до нуля, т.е. произошла абсолютная очистка воздуха от частиц пыли, видимой в микроскоп дисперсности. В 12 из 23 опытов мы получили снижение пыли на 80—90% ¦ Исследование показало большую эффективность очищающего воздух действия аэроионного потока отрицательной полярности вне электрополя (рис. 114).

Таблица 88. Абсолютная очистка воздуха от микрофлоры с помощью потока аэроионов отрицательной полярности в электрическом поле

Номер о пыта			Номера чашек
	1-я - контрольная	2-я — аэроионизация 2 мин	3-я — аэроионизация 3 мин	4-я — аэроионизация 4 мин	5-я — контрольная, через 5 мин после выключения потока аэроионов

1	91	4	0	0	16
2	117	11	1	0	39
3	123	4	0	0	24
4	58	2	0	0	8
5	72	1	0	1	52
6	39	0	0	0	31
7	108	15	0	0	69

Среднее              86,9              5,3              0,1              0,1              34,1


Таблица 89. Число пылинок в воздухе при действии аэроионов отрицательной полярности вне электрического поля

Номер опыта	Число пылинок после включения аэроионизации, %	Уменьшение числа пылинок, %	Номер опыта |	Число пылинок после ' включения аэроионизации, %	Уменьшение числа пылинок, %
1	42,2	57,8	24	8	92
2	34,1	65,9	25	11,8	88,2
3	34,4	65,6	26	11,2	88,8
4	35	65,0	27	0	100
5	25,9	74,1	28	0	100
6	25,8	74,2	29	0	100
7	12,2	87,8	30	0	100
8	33,9	66,1	31	0	100
9	15,4	84,6	32	28,2	71,8
/>10	47,2	52,8	33	0	100
И	17	83	34	0	100
12	10,3	89,7	35	0	100
13	6,4	93,6	36	0	100
14	6,1	93,9	37	0	100
15	0	100	38	15,7	84,3
16	0	100	39	0	100
17	0	100	40	0	100
18	22,7	77,3	41	0	100
19	20,9	79,1	42	0	100
20	0	100	43	0	100
21	0	100	44	60,7	39,3
22 23	0 19,6	100 80,4	45	0	100

№ п.п.	Дата опыта	Условия опыта	Время после начала аэроионизации, мин	Число			%	Соотношение, %, размена частиц, мкм
				отрицательных аэроионов в 1 см3	качаний прибора Оуэнса	пылинок в 1 см3
								до 2	2,5
1		Без аэроионизации	-	299	6	135	100	98,8	1,2
2		При аэроионизации	10	196 000	8	74	54,81	98,8	1,2
3		То же	20	-	5	55	40,74	100	-
4	5 апреля		30	380 000	9	27	20	100	-
5		gt;gt;	40	355 000	10	41	30,37	100	-
6		1 *	50	393 000	10	23	17,04	100	-
7		я	60	383 000	10	23	17,04	100	-
1		Без аэроионизации	-	-	8	237	100	98,6	/>1,4
2		При аэроионизации	10	196 000	8	49	20,68	96,2	3,8
3		То же	20	169 000	8	32	13,5	100
4	8 апреля		30	187 000	10	29	12,24	100
5
			40	150 000	12	26	10,27	100
6		* *
			50	215 000	12	28	11,81	97,9	2,1
7		11	60	225 000	12	28	11,81	100

Рис. 114. Динамика частных характеристик изменения числа пылинок в воздухе под влиянием аэроионов отрицательной полярности / и 2 — для средних соответственно арифметических и квадратичных отклонений; 3 и 4 — для коэффициентов соответственно вариации и корреляции; 5,6 — для показателей соответственно асимметрии и эксцесса
Таблица 91. Динамика основных характеристик действия аэроионов отрицательной полярности на пыль

Средние	102	64	44	40	32	30	25
Средние ошибки	17,3	13,4	11,9	11,7	8,1	8,4	6,7
Критерии достоверности, разница средних		3,0	7,63	8,83	13,42	14,01	17,23
Среди екв ад ра- тичные отклонения	116	86	77	72	49	52	38
Средние ошибки	12,2	9,5	8,4	8,3	5,7	6	4,8
Критерии достоверности, среднеквадратичные отклонения		3,76	6,93	8,89	24,76	22,16	35,4
Коэффициенты вариации	114	134	175	180	158	173	152
Средние ошибки	22,8	31,7	51	56,4	42,4	52,4	45
Критерии достоверности коэффициентов вариации		-0,262	1,195	1,177	0,655	1,066	0,569
Коэффициенты корреляции	—	0,916	0,899	0,863	0,868	0,855	0,877
Средние ошибки	—	0,25	0,030	0,041	0,041	0,044	0,041
Показатели асимметрии	1,697	1,799	2,323	3,623	2,380	3,052	2,344
Показатели эксцесса	2,155	2,298	4,488	6,46	4,875	8,586	5,23

10

При аэроионизации в течение, с |^20              [30              40              |^50              J60



Таблица 92. Динамика частных характеристик действия отрицательных аэроионов на количество пыли в 1 см3 воздуха

Этапы исследования аэроионизации	Число опытов	Опыты, в которых нет пыли		Мини мум числа пыли нок	Максимум числа пылинок		Уменьшение размаха колебаний, %	Средняя арифметичес кая		Уменьшение среднего количества пыли, %	Число опытов меньше средней		Число тами	опытов с		результа-
													поло» ными a6c.J	:итель %	отрицатель ными абс. ?'%
		абс.	%		абс.	%		абс.	%		абс.	%
В течение 10 мин	45	1	2,2	0	481	100	-	102	100	-	29	64,4	-	-	-	-
То же, 20 мин	41	5	12,2	0	346	71,9 28,1		64	62,7 37,3		30	73,2	39	95,1	2	4,9
” 30 ”	42	14	33,3	0	320	66,5	33,5	44	43,1	56,9	31	73,8	41	97,6	1	2,4
” 40 ”	38	11	28,9	0	329	68,4 31,6		40	39,2 60,8		26	68,4	37	97,4	1	2,6
”. 50 ”	37	9	24,3	0	213	44,3 55,7		32	31,4 68,6		27	73	36	97,3 1		2,7
60 ”	38	13	34,2	0	260	54,1 45,9		30	29,4 70,6		31	81,6	38	100	0	0
” 70 ”	32	11	34,4	0	166	34,5 65,5		25	24,5	75,5	22	68,7	32	100	0	0

/>

Значение очистки воздуха с помощью аэроионного потока становится с каждым днем все важней и необходимей для многих отраслей народного хозяйства. Известно, что сверхвысокая чистота воздуха необходима при изготовлении высокочувствительных электронных ламп и других вакуумных приборов, полупроводниковых материалов, искусственного волокна и т.д. Общее содержание примесей в полупроводнике не должно превышать 10" —Ю"8%. Такая сверхвысокая чистота воздуха может быть получена только с помощью метода электропреципитации в электрическом поле, предложенного впервые нами в 1933—1934 гг. Данный метод в ближайшее время следует углубить и разработать применительно к различным производствам.
Не лишена интереса возможность воздействовать аэроионами на радиоактивную пыль. Опыты показали, что эта пыль несет положительный заряд и потому легко осаждается на металлических предметах, находящихся под отрицательным потенциалом.
Исследования по аэроионоочистке воздуха, начатые автором, получили в 1956— 1957 гг. подтверждение в опытах студента-медика Т.С. Темурзиева (Карагандинский государственный медицинский институт) и инж. Н.Д. Киселева (Москва).
Т.С. Темурзиев показал, что если число колоний, осажденных на поверхности чашек Петри до аэроионизации в присутствии людей, принять за 100 %, то под влиянием отрицательных аэроионов в тех же условиях в течение 15—45 мин число микроорганизмов воздуха сокращается на 80—60%.
Исследования, проведенные Н.Д. Киселевым, в основном затрагивают вопросы влияния направленного потока аэроионов отрицательной полярности на высокодисперсную кварцевую пыль, как наиболее вредную пыль в промышленности. В его работе доказывается, что высокодисперсная кварцевая пыль, находясь во взвешенном состоянии, в значительной части заряжена электричеством. Он установил, что искусственные аэроионы увеличивают заряд взвешенных частиц кварца в сотни раз. Без искусственной ионизации частицы кварца диаметром порядка 0,1 мкм несут шесть—девять элементарных зарядов. При искусственной аэроионизации частицы такого же размера принимают на себя более 2500 зарядов и, следовательно, плотность электрического заряда на поверхности частиц резко возрастает.
При подаче напряжения на электроэффлювиальную люстру, которая подвешена на потолке комнаты, искусственно запыленной кварцевой пылью, заряд частиц пыли увеличился в десятки и сотни раз. Осаждение частиц происходит в сотни раз быстрее, чем в случаях, когда пыль не подвергается воздействию направленного потока искусственных аэроионов. Было подтверждено, что осаждение пыли происходит более интенсивно, когда на аэроионизатор подается отрицательный заряд.
На основе приведенных данных был сделан вывод: взвешенные частицы высокодисперсной кварцевой пыли при искусственной аэроионизации весьма быстро собираются в крупные агрегаты и удаляются из запыленной зоны в направлении сил электрического поля. Опытами действительно установлено, что при искусственной аэроионизации микроскопические взвешенные частицы кварца быстро собираются в крупные агрегаты, состоящие из сотен тысяч мелких частиц (рис. 115). Эти большие частицы несут и большой электрический заряд отрицательного знака и, находясь в электрическом поле, со значительной скоростью перемещаются в направлении его силовых линий. Метод


Рис. 115. Высокодисперсная кварцевая пыль во взвешенном состоянии (слева) и коагуляция взвешенных частиц этой пыли под действием аэроионного потока отрицательной полярности с электроэффлювиальной люстры (справа) (по Н.Д. Киселеву)


электростатической преципитации дает возможность быстро укрупнять взвешенные частицы кварца и удалять их из помещения в определенном (заданном) направлении по силовым линиям электрического поля. Проблему удаления частиц высокодисперсной кварцевой пыли из запыленной зоны в заданном направлении Н.Д. Киселев считает разрешенной. Для этого необходимо только рассчитать форму электроэффлювиальной люстры системы A.JI. Чижевского, определить место ее расположения, а также место заземленного пылесборника, из которого пыль будет транспортироваться дальше с помощью механической вентиляции.
Н.Д. Киселевым получены скорости при естественных условиях осаждения кварца и при аэроионном потоке отрицательной полярности. Установлено, что при направленном потоке аэроионов взвешенные частицы кварца удаляются почти полностью из помещения в течение 2,5—3 мин, т.е. в 50 раз быстрее по сравнению со скоростью осаждения кварцевой пыли в естественных условиях (без искусственных аэроионов).
Исследованиями Н.Д. Киселева также было подтверждено, что для заряда взвешенной пыли и удаления ее из помещения электрическими силами достаточно возбудить так называемый темный разряд с эффлювиального аэроионизатора. Как известно, темный разряд предшествует тихому и коронному разряду. Он протекает при весьма малой силе разрядного тока (порядка 10"7—10" А) и без следов образования озона или окислов азота. Увеличение разрядного тока с острий

Рис. 116. Зависимость времени Т осаждения пыли от напряжения U на электроэффлювиалыюм аэроионизаторе (по Н.Д. Киселеву)
аэроионизатора не давало положительного эффекта, поскольку частицы кварца принимали на себя только вполне определенную плотность электрического заряда. При этом на аэроионизатор подавалось напряжение не более 35—45 кВ.
В работе Н.Д. Киселева рассмотрен процесс выхода электронов из металлических острий, как необходимого условия возникновения аэроионов отрицательной полярности в запыленной зоне и заряда частиц пыли. Также исследованы конфигурации электрических полей в запыленной зоне в зависимости от формы электроэффлювиальной люстры, числа острий и величины приложенного напряжения. Исследовано влияние объемных зарядов и местных электрических полей в запыленной зоне на величину разрядного тока с аэроионизатора, заряда частиц, скорость и направление движения пыли. Опытным путем подтверждены оптимальные расстояния между остриями в зависимости от формы аэроионизатора, при которых исключается возможность взаимного экранирования острий.
Характеристики времени осаждения кварцевой пыли от напряжения на аэроионизаторе приведены на рис. 116. Из этих характеристик видно, что общий ток в запыленной зоне растет с увеличением числа острий на аэроионизаторе при условии, если между остриями сохраняется расстояние около 5 см.
Зависимость времени осаждения пыли от величины силы тока показана на рис. 117. При значительном уменьшении расстояний между остриями взаимное экранирование становится настолько существенно, что при расстояниях, близких к 1 см, величина разрядного тока становится почти равной величине силы тока с плоской люстры, без острий.
Как видно из кривых, приведенных на рис. 118, при напряжении на аэроионизаторе до 25 кВ имеется весьма незначительный прирост величины силы тока. При данном напряжении на аэроионизаторе силы, удерживающие выход электрона с поверхности острий, значительно больше сил, способствующих его выходу.
Напряжение и сила тока начинают возрастать только при величине напряжения на электроэффлювиальной люстре свыше 30 кВ, как это и было установлено нами в 1933 г. Рост этих характеристик показывает, что только при определенном напряжении на аэроионизатор наступает темный разряд в газовом промежутке запыленной зоны,


Рис. 117. Зависимость времени 7' осаждения пыли от величины силы тока I (по Н.Д. Киселеву)
Рис. 118. Зависимость аэроионного потока с электроэффлювиальной люстры от числа острий на единицу площади (по Н.Д. Киселеву)
/ — при U— 30 кВ; 2 — при U — 35 кВ; 3 — при U— 40 кВ; 4 — при U— 45 кВ; 5 — при U-50 кВ
связанный с выходом значительного числа электронов с поверхности острий. Эти последние, направлялись с большими скоростями, ионизируют запыленную газовую среду, образуя в ней отрицательные аэроионы.
Значительный интерес представляют эквипотенциальные кривые электрического поля в зоне, запыленной частицами кварца. Эти кривые показывают наличие в этой зоне объемных зарядов, увеличивающих в ней локальный потенциал и резко искажающих форму эквипотенциальных поверхностей электрического поля.
Из данных по изучению максимальной плотности тока на приемном экране было определено максимальное число зарядов отрицательного знака в 1 см воздуха в зоне опыта. Доказано, что максимальная плотность аэроионов запыленного воздуха при искусственной его аэроионизации не превышает нескольких тысяч в 1 см , что равняется естественной аэроионизации прибрежного или горного климата.
Исследованиями Н.Д. Киселева и произведенными им расчетами доказывается, что концентрация легких аэроионов отрицательного знака, необходимая для пылеочистки, не представляет какой-либо опасности для людей, работающих в этой зоне, и даже, наоборот, именно такая концентрация отрицательных аэроионов ныне рассматривается как положительный фактор, способствующий улучшению условий труда, повышению жизнедеятельности организма и большей сопротивляемости его различным заболеваниям. Во всех случаях вза-
рис. 119. Электроэффлювиальная люстра на заводской трубе (по Н.Д. Киселеву)
/ —¦ заводская труба; 2 — стяжные хомуты; 3 — угловые кронштейны (металлические); 4 — сливной трубопровод; 5 — дымо- или пылесборник; 6 — вертикальная стойка (металлическая); 7 — проходной высоковольтный опорный изолятор на люстре; 8 — электро- эффлювиальная люстра; 9 — поперечные связи (металлические); 10, 11 — высоковольтные опорные изоляторы;
12 — водоподающий трубопровод; 13 кабель высокого напряжения
имного расположения электроэффлювиатора и приемного экрана величина силы тока не превышала сотых долей мА при напряжении порядка 45 кВ. Следовательно, на образование необходимого числа аэроионов в запыленной зоне требуется небольшое количество электрической энергии, и подобный аэроионный очиститель в этом отношении может быть отнесен к наиболее экономичным. Исследования, проведенные по изучению влияния аэроионного потока на коагуляцию и осаждение взвешенных частиц кварцевой пыли, показывают широкую возможность применения данного метода очистки воздуха в заводских и фабричных цехах.
Основываясь на полученных теоретических и экспериментальных данных о влиянии аэроионного потока с острий электроэффлювиальной люстры на коагуляцию и седиментацию высокодисперсной кварцевой пыли, Н.Д. Киселев исследовал еще вопрос о борьбе с загрязнениями атмосферного воздуха, о возможности уменьшения запыленности и задымления атмосферного воздуха промышленных центров вредными выбросами из заводских и фабричных труб.
Для проведения экспериментальных исследований Н.Д. Киселевым была выполнена установка по типу невысоких заводских труб. На конце трубы устанавливался раструб, на верхних краях которого крепился шланг с мелкими отверстиями, через которые верхняя часть раструба смачивалась водой. Вода должна была смывать с поверхности осевшую пыль и удалять ее в бункер. Схема установки приведена на рис. 119.
Над раструбом подвешивали электроэффлювиальную люстру выпуклой формы равного с раструбом диаметра. На люстру подавалось напряжение отрицательной полярности. Воздух, запыленный высокодисперсной кварцевой пылью (диаметр пыли — 0*1—0,25 мкм), проходил через трубу со скоростью 4—5 м/с, близкой к скорости движения воздуха, который выбрасывается в атмосферу из труб многих производственных предприятий.

При невключенном аэроионизаторе пыль с выбрасываемым воздухом с большой скоростью распространялась в помещении. Комната объемом 40 м быстро заполнялась кварцевой пылью. При подаче на электроэффлювиальную люстру, подвешенную в см над раструбом, напряжения порядка 45 кВ распространение высокодисперсной кварцевой пыли в помещении немедленно прекращалось. Значительная часть пыли, уже в агрегатном состоянии (более крупная), осаждалась на внутренней поверхности заземленного раструба, а затем смывалась водой в бункер. Говоря иными словами, кварцевая высокодисперсная пыль при выходе из трубы со скоростью 4—5 м/с немедленно униполярно заряжалась и, находясь в сильном электрическом поле, осаждалась до 85% на заземленном раструбе. Как показали опыты Н.Д. Киселева, такие же примерно количества табачного дыма, алюминиевого порошка, смешанной пыли из вагранок и свинцовой пыли — этих весьма вредных для человеческого организма пылей и аэрозолей — легко осаждаются с помощью электроэффлювиальных люстр системы JI. Чижевского.
Следовательно, аэроионный поток, кроме применения его внутри производственных помещений для оСаждения имеющейся в этих помещениях пыли, может быть широко использован в промышленности для уменьшения выброса различных загрязнений в атмосферу. Это должно будет снять серо-сизые шапки производственных аэрозолей с городов и очистить атмосферный воздух, которым в настоящее время дышат многие десятки миллионов людей. И, с другой стороны, внедрение этого метода сохранит государству миллионы тонн высококачественных продуктов (например, цемента), которые теперь “вылетают в трубу”.
Под руководством автора этой книги проводятся углубленные исследования этих вопросов в лаборатории аэроионификации Союзсан- техники научными работниками Е.Ю. Зуйковой и А.И. Франком. Эти исследования имеют целью уточнить ряд вопросов для скорейшего практического применения метода аэроионификации в производственных условиях.
На основании приведенного выше можно сделать следующие выводы. Очистка воздуха внутри населенных и производственных помещений от высокодисперсной пыли и микроорганизмов возможна с помощью аэроионов отрицательной полярности. Электроэффлювиальные генераторы аэроионов, при определенных условиях, не продуцируют одновременно с аэроионами побочных продуктов или излучений, которые могут оказывать не организм человека токсическое действие. Аэроионификация может быть осуществлена всюду, где имеется электроосветительная сеть. Детали аппаратуры и дозировка аэроионов по концентрации и времени должна быть разработана для каждого данного случая в зависимости от предъявляемых требований, объема помещения, его населенности и т.д. Безопасность при работе электрической установки гарантируется включением в сеть высокого напряжения соответствующего сопротивления (высокоомного) и “реле безопасности”, отключающего установку при приближении заземленного тела в оголенной части высоковольтной сети.
Аппаратура может очищать воздух либо до начала тех или иных работ, либо очистка производится периодически, для чего в аппаратуру включается реле времени (цейтреле). Что касается работы аппаратуры для частичной очистки воздуха, то вопрос о принятии каких-либо особых мер безопасности отпадает, так как в этом случае электроэф- флювиальные генераторы аэроионов помещаются в вентиляционных трубах, в специальных кожухах. Метод аэроионификации может быть применен теперь же, без каких-либо дополнительных изысканий в операционных, перевязочных, палатах (инфекционных, родильных и др.), боксах микробиологических лабораторий, на заводах и фабриках и т.д., т.е. там, где его применение не потребует особых строительных или архитектурных переделок. Аэроионификация зданий — больниц, школ, театров, заводов и т.д. — может быть осуществлена централизованно при проектировании этих зданий. 3. ДЕЙСТВИЕ АЭРОИОНОВ НА МИКРООРГАНИЗМЫ
Говоря об очищающем от микрофлоры действии направленного потока отрицательных аэроионов, нельзя не сказать несколько слов о непосредственном действии аэроионов на микроорганизмы. Это тем более необходимо, что некоторые предварительные исследования уже были выполнены отечественными и зарубежными учеными. Из этих исследований вытекает, что микроорганизмы относятся небезразлично к аэроионам и в той или иной степени реагируют на них.
Первая попытка обнаружить действие ионизированного воздуха на микроорганизмы принадлежит В. Торнтону (1911 г.). Для этих же целей нами в 1930—1931 гг. были организованы исследования в нескольких лабораториях (Москва, Загорск, Арженка, Воронеж). Изучался рост стафилококка на поверхности агар-агара в чашках Петри. Культуры подвергались воздействию аэроионов, полученных электроэффлювиальным методом. В этих опытах чашки Петри подвешивались на изоляторах и, следовательно, изолировались от земли. Под чашки помещалась металлическая пластинка, соединенная с землей. В другом случае металлическая заземленная пластинка помещалась в чашки Петри под агар-агаром. В подвергнутом влиянию аэроионов посеве после 2-су- точного выращивания в термостате подсчитывалось число колоний и их размеры. Чашки с “ионизированными” колониями сравнивались как между собой, так ис контрольными.
Из рассмотрения материалов исследования, проведенного совместно с М.Т. Каноненко и Д.В. Мошкиным, можно было прийти к следующим основным заключениям: 1) в тех случаях, когда подопытная культура изолирована от земли (вне поля), влияние аэроионов обнаруживается слабо; 2) когда подопытная культура соединялась так или иначе с землей (чашки Петри стояли на столе или металлически соединялись с землей), влияние аэроионов на скорость роста культуры стафилококка сказывалось несомненно, причем в зависимости от дозы аэроионов были обнаружены разные степени замедления роста культуры сравнительно с контрольными; 3) аэроионы отрицательного знака дозой до 5-103 ионов в 1 см3 и по времени воздействия до 5 мин не
влияют на рост колоний. Аэроионы отрицательного знака в средних (5104) и больших дозах (5 10 ) явно тормозят рост колоний (до 50%)- аэроионы положительного знака в сильных дозах — свыше 10 ионов — резко угнетают рост колоний (до 50%), в слабых — влияния почти не оказывают; 5) из систематических подсчетов числа колоний в аэроионифицированном зале выяснилось, что там число колоний со временем уменьшается, т.е. создается впечатление, что аэроионы оказывают длительное очищающее воздух действие.
В 1932 г. исследования с микроорганизмами — бактериями, Coli — были организованы А.А. Передельским в Биологическом отделении ЦНИЛИ.
Опыты ставились с бактериями Coli, разведенными в воде от 1/100 до 1/100000. За 25 ч до сеанса аэроионовоздействия вода заражалась указанной культурой и затем в сосудах ставилась под аэроионный поток отрицательной полярности. Контрольная посуда с тем же разбавлением во время сеанса помещалась в соседней комнате.
По истечении 2 сут подсчитывались числа колоний в чашках и вычислялись средние арифметические. Все прочие условия опытов в течение всего времени исследований оставались неизменными. Полученные результаты выразились в следующем: в опытных чашках преобладает торможение в развитии колоний по сравнению с контрольными. Материалы показывают, что из 53 случаев в 36 наблюдается подавление развития и только в 17 случаях — некоторое небольшое ускорение. Если сравнить число случаев с превышением или уменьшением числа колоний в чашках с их расстоянием во время сеанса аэроионизации от источника аэроионов, то можно увидеть определенную закономерность. Чем больше расстояние поверхности воды с культурой от источника аэроионов, тем больше вероятность вызвать стимуляцию; чем это расстояние меньше, тем чаще наблюдается торможение роста.
В противоречии с этими опытами находятся данные В.А. Никонова (1933). В его опытах чашки Петри с засеянным агаром подвергались влиянию аэроионного потока отрицательной полярности. После этого опытные и контрольные чашки переносились в термостатна сутки. Затем подсчитали число колоний в опытных и контрольных чашках.
После серии опытов В.А. Никонов отмечает, что в опытных чашках был более дружный рост колоний, чем в контрольных; колонии одного и того же микроба на опытных чашках были крупнее; на опытных чашках иногда обнаруживались колонии, отсутствующие на контрольных.
Д.Э. Беленький, К.И. Пасынков и Н.Н. Попова в том же году изучали влияние отрицательно ионизированного воздуха высоких концентраций (2'10 аэроионов в см ) на рост вибриона азиатской холеры и брюшнотифозной палочки. Для получения ионизированного воздуха эти авторы пользовались также электроэффлювиальным методом. Сеанс отрицательной аэроионизации продолжался до 60 мин. После сеанса чашки закрывались крышками и помещались на 2 сут. в термостат. По их истечении подсчитывали число колоний.
Серия опытов, произведенных с указанными выше микроорганизмами при одной и той же методике, показала во всех случаях уменьшение числа колоний по сравнению с контрольными чашками. Таким образом, отрицательные аэроионы в больших дозах тормозят развитие вибриона азиатской холеры и брюшнотифозной палочки. Авторы отметили, что воздух той комнаты, где производились сеансы аэроионизации, оставался стерильным в течение более 1 сут., что подтверждают наблюдения о стерилизующем действии аэроионов на воздух закрытого помещения.
Кроме перечисленных опытов, нами в 1934 г. было организовано исследование влияния на микрофлору воздуха электрического поля и аэроионов. Униполярные аэроионы получали с помощью радиоактив
ной соли (рис. 120). Этот метод позволяет изучать одновременно действие аэроионов положительного и отрицательного знаков слабых степеней концентрации (в среднем до 6 10 ионов в 1 см3) в электрическом поле, а также в полях разной величины градиента потенциала без аэроионов. Изучаемым объектом была культура стафилококка.
После нанесения обычным способом культуры на поверхность агар-агара чашки Петри помещали в термостат. Затем 2 раза в сутки культура в течение 30 мин подвергалась влиянию аэроионов положительного и отрицательного знаков в электрическом поле и электрического поля обоих направлений без аэроионов. В контроле также были четыре чашки Петри. Через 2 сут. подсчитывали число колоний и определяли их рост. Так как воздух в камере, где проводился опыт, предварительно очищался от сапрофитов, то количество оседавшей на поверхности агар-агара микрофлоры воздуха было очень невелико и не мешало учитывать результаты. Всего было произведено 10 исследований, в которых использовали по 40 опытных и контрольных чашек.
Электрические параметры дозы (градиент потенциала и число аэроионов у нижнего диска) оставались в течение всех опытов без малейших изменений.
Средние числа колоний по данным 10 опытов (число колоний в контрольных чашках принято в среднем за 100%) приведены ниже.
Характер воздействия              Число
колоний, %
Поток аэроионов в электрическом поле:
отрицательного знака (диски 1-5)                            117,3
положительного знака (диски 3—6)                             112,9
Электрическое поле:
снизу вверх (диски 2-5)              104
сверху вниз (диски 4—6)              103,3
Таким образом, хотя результаты данного исследования оказались весьма скромными, закономерность во всех случаях была одна и та же: аэроионы в электрическом поле влияют на рост бактерий и число колоний; аэроионы отрицательного знака в данном случае оказали более сильное действие, чем аэроионы положительного знака; электрическое поле без аэроионизации влияет весьма слабо.
Не удовлетворившись этими результатами, автор этой книги произвел в 1935 г. ряд исследований о влиянии электрического поля как без аэроионизации, так и с аэроионизацией на рост ряда культур (стафилококка, вибриона азиатской холеры и брюшнотифозной палочки).
Электрическое поле и аэроионы положительного и отрицательного знака создавались в особом термостате (рис. 121). Чашки Петри находились между двумя металлическими дисками, отстоящими один от другого на расстоянии 10 см. Постоянный электрический ток через проходные изоляторы подавался на диски, при этом поле имело разное направление как снизу вверх, так и сверху вниз. Градиент поля в этих опытах варьировал от 300 до 1000 В на 1 см. Это давало возможность в некотором отношении имитировать процессы в атмосферном электричестве во время грозы.
Другой термостат (рис. 122) был оборудован иначе. Электрический ток (с параметрами t/= 75 кВт и / = 0,5 мА) подавался на проволочную сетку с остриями. Аэроионный поток прогонялся вентилятором вниз и попадал на поверхность чашек Петри с культурой. Электрическое поле элиминировалось заземленной клеткой Фарадея. Для контроля была оборудована аналогичная установка с вентилятором, но без подачи тока; таким образом, условия опыта были идентичны.
Исследования, произведенные в двух термостатах, показали, что электрическое поле оказывает очень незначительное влияние на рост


Рис. 120. Схема опыта по изучению влияния аэроионных потоков отрицательной и положительной полярности и электрического поля па рост микроорганизмов
1—4 — люстры — источники аэроионного потока; 5, б — подставки для чашек Петри


исследуемых микроорганизмов. До известного градиента поля и при направлении его сверху вниз рост микроорганизмов увеличивается, при увеличении градиента их рост в большинстве случаев тормозится. Но сильнее поля действуют аэроионы в электрическом поле, аэроион- ный поток оказывает резко тормозящее действие на рост бактерий.
Изложенное выше говорит о существовании трех основных явлений: 1) утверждается действие аэроионов на микроорганизмы; 2) наблюдается полярность действия; 3) отмечается зависимость силы действия от дозы (число аэроионов в 1 см3 воздуха, продолжительность экспозиции, расстояние от источника аэроионов).
В данной области непочатый край исследований. Ни один из поставленных вопросов еще полностью не завершен. Необходимо выяснить, изменяется ли вирулентность бактерий под влиянием аэроионов той или другой полярности и нельзя ли регулировать вирулентность этим физическим фактором. Опыты автора с измерением электрофоретической подвижности бактерий до и после воздействия аэроионами говорят о возможности в некоторой мере влиять на поверхностный заряд бактерий. Опыты Т.С. Темурзиева (1956—1957) с гемолитическим стрептококком как будто проливают свет в эту область. Ряд подобных вопросов изучается Е.Ю. Зуйковой в Московской лаборатории аэроионификации Союзсантехники.





Рис. 122. Схема аэроионифицированного термостата для изучения действия аэроионов на микроорганизмы (электроэффлю- виальная сетка защищена клеткой Фарадея; размеры даны в см)
Эта тема привлекла внимание зарубежных исследователей. Пакк и Седжик, Смит и Инг Ган Го, Кругер, Хикс, Бэккет и другие занимались этим многообещающим вопросом. Их работы во многом подтвердили исследования автора и его школы.

Еще по теме 4. ВВЕДЕНИЕ АЭРОИОНОВ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПОЛЯРНОСТИ В СОСТАВ ЭЛЕМЕНТОВ КОНДИЦИОНИРОВАННОГО ВОЗДУХА:

1. IV.2. ПОГЛОЩЕНИЕ АЭРОИОНОВ ВНЕШНЕГО ВОЗДУХА РАЗНЫМИ ФИЛЬТРАМИ И ПРИ КОНДИЦИОНИРОВАНИИ
2. V.3. ПОТЕРИ АЭРОИОНОВ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА В ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ВОЗДУХОВОДАХ
3. 3. АЭРОИОННОЕ ГОЛОДАНИЕ В ДЕЗИОНИЗИРОВАННОМ ВОЗДУХЕ И АЭРОИОНИФИКАЦИЯ
4. ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ВОЗДУХА
5. VIII.5. ДОЗИРОВКА АЭРОИОНОВ
6. Питание «отрицательной энтропией»
7. Отрицательное влияние
8. Об отрицательных свойствах дерново-подзолистых почв.
9. 2. ЭЛЕКТРОЭФФЛЮВИАЛЬНЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ УНИПОЛЯРНЫХ АЭРОИОНОВ
10. V.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ВОЗДУХА НАСЕЛЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
11. АЭРОИОНЫ И ПСЕВДОАЭРОИОНЫ АТМОСФЕРЫ