Использование акустического отключения при фотокаталитическом способе обеззараживания помещений

Введение. Работники основных профессий АПК подвержены нарушениям иммунной реактивности организма, повышением индекса аллергизации, связанными с воздействием вредных факторов технологических процессов производства. В связи с этим особенно важное значение приобретает сохранение здоровья работников аграрного сектора экономики, обусловленное спецификой социально-экономического уровня развития производства, степенью трудовых потерь, определяемых в том числе и заболеваемостью с временной нетрудоспособностью, обеспеченность техническими ресурсами, устойчивость финансирования и ряд других факторов. Постоянная занятость работников сельского хозяйства ряда специальностей на производстве с повышенной микробной обсе-мененностью провоцирует рост заболеваний, что требует разработки мероприятий по сохранению и укреплению их здоровья.

Антимикробное фотодинамическое обеззараживание - это сравнительно новое направление в санации воздуха рабочей зоны предприятий агропромышленного комплекса, но на его основе могут быть разработаны эффективные методы дезинфекции с учетом объема научных исследований, посвященных этому вопросу в последние годы [1-4].

Методика исследований. Методы: бактериологический, эпидемиологический. Исследования проводились в помещениях АО АПК «Орловская Нива» СП «Комплекс по производству молока Сабурово» Орловской области. При отборе проб использовался метод пассивной седиментации. Индивидуальная проба отбиралась на стерильные питательные среды (мясопептонный агар) чашек Петри. Пробы ставились на расстоянии 1 м от уровня пола, затем подвергались термостатированию в течение 48 ч при 37 °С. Далее подсчитывали единицы колоний на чашках и определяли количество микроорганизмов в 1 м³ воздуха.

Результаты исследований и их обсуждение. Для дезинфицирующей обработки воздуха рабочей зоны закрытых помещений при возможном присутствии людей нами был предложен способ фотокаталитического обеззараживания воздуха.

В качестве аналогов при разработке предложенного способа были рассмотрены следующие методы санации воздуха.

Распыление в воздухе рабочей зоны животноводческого помещения раствора экстракта стероидных сапонинов, бензоата натрия, эфирных масел растений [5]. Однако недостатком указанного метода является использование бензоата натрия (Е 211), применяемого в аэрозольной форме. Были поставлены опыты, результаты которых доказали, что систематическое вдыхание бензоата натрия (Е 211) в аэрозольной форме приводит к развитию малокровия, изменению формулы крови и, в результате, к обострению хронических заболеваний [6]. Из литературы также известно такое свойство бензоата натрия, как оказание кумулятивного эф- фекта с отсроченным негативным эффектом влияния в целом на организм испытуемого.

Известно также применение кумарина для подавления роста сообществ микроорганизмов - биопленок [7]. Недостатком известного способа является его недостаточная эффективность при дезинфекции помещений.

Был изучен также способ обеззараживания и очистки воздуха, который включает распыление бактерицидного препарата - 20-30%-ной свежеприготовленной водной вытяжки хвойных деревьев, при этом распыленный препарат подвергают УФ-облучению (патент РФ № 2068706) [8]. Недостатком известного способа является необходимость использования свежеприготовленной водной вытяжки хвойных деревьев.

Для упрощения и повышения эффективности процесса дезинфицирующей обработки воздуха помещений необходимо было повысить антимикробную активность действующего вещества при облучении светом, спектральный диапазон которого соответствует спектру электронного поглощения действующего вещества, при сокращении времени обработки.

В качестве бактерицидного препарата нами была использована композиция (патент РФ № 2700597) [9], содержащая по весу от 0,0001 до 100% фотосенсибилизатора - фуро-кумарина или его производных, остальное -нейтральные компоненты или иные вещества, повышающие активность данной композиции, а облучение проводили УФ-излучением с длиной волны 320–400 нм, причем распыление и облучение проводили 5-10 мин. в день в течение 15 суток.

Фурокумарины (фуранокумарины = кума-рон-а-пироны) - природные органические кислородсодержащие соединения, в которых фурановое кольцо сконденсировано с кумарином (бензольные и пироновые кольца). Представителями этого класса химических соединений являются вещества с высокой реакционной способностью: ангелицин, псорален и другие.

В качестве основного действующего вещества фуранокумарины характерны для представителей семейства зонтичных растений и подсемейства цитрусовых, причем по результатам фитохимических исследований корни, плоды и семена содержат значительно большее количество соединений фенольной группы, чем листья и стебли. Производные пеуцеданина - растительного фурокумарина, выделенного из горичника Морисона (многолетнего травянистого растения семейства зонтичных), обладают антимикробной активностью. В результате исследований [10] установлено ингибирующее влияние фурокумаринов, выделенных из сока грейпфрута, на процесс образования биопленок Escherichiacoli, Salmonellatyphimurium и Pseudomonasaeruginosa.

Способ осуществляли следующим образом. Водную смесь фурокумаринов (препарат

«Аммифурин») с концентрацией 0,00226М распыляли в воздухе закрытого помещения и обрабатывали УФ-излучением с помощью разработанного нами бактерицидного облучателя открытого типа.

На рисунке 1 представлена блок-схема электрической цепи бактерицидного облучателя открытого типа; на рисунке 2 – электрическая схема акустического выключателя.

1 – индикатор времени наработки лампы; 2 – источник питания; 3 – акустический выключатель; 4 – контакты;

5 – регулирующий пусковой аппарат; 6 – ультрафиолетовая лампа

Рисунок 1 – Блок-схема электрической цепи бактерицидного облучателя открытого типа

7, 10, 11, 12, 13, 15, 19, 23, 26, 29, 32, 34, 35, 38, 39, 41, 42, 43 – резисторы;

8, 9, 18, 22, 24, 25, 30, 37 – конденсаторы; 14, 16, 31, 33, 40, 44 – транзисторы; 17 – электретный микрофон;

20 – операционный усилитель; 21 – подстроечный резистор; 27, 28, 36, 45 – диоды; 46 – реле Рисунок 2 – Электрическая схема акустического выключателя

Известен бактерицидный облучатель открытого типа, содержащий корпус, патроны, в которых закреплена, по меньшей мере, одна бактерицидная ртутная лампа низкого давления, подключенная к пускорегулирующему ап- парату электрической цепи, счетчик времени наработки лампы, выключатель питания ультрафиолетовой бактерицидной ртутной лампы (патент РФ № 153618) [11].

Однако эффективность устройства недостаточна в связи с неудобством использования. Не учтена вероятность того, что оператору придется входить в помещение с занятыми чем-либо руками и пользоваться выключателем будет затруднительно.

В разработанном нами облучателе (патент РФ № 192338) [12] использована возможность его акустического отключения. Акустический выключатель питания бактерицидной ртутной лампы автоматически блокирует подачу электропитания бактерицидного облучателя при перемещении людей в обеззараживаемом помещении, исключает случайное облучение людей (обслуживающего персонала) ультрафиолетовым облучением.

Акустический выключатель обладает высокой легкорегулируемой акустической чувствительностью. Достоинством электретных микрофонов являются: малая неравномерность характеристики в диапазоне звуковых частот, высокая виброустойчивость, хорошая реакция на импульсное возмущение и нечувствительность к магнитным полям, высокая технологичность, обеспечивающая серийную воспроизводимость и низкую себестоимость, а также достаточно большой срок службы, малые вес и габариты, низкое напряжение питания, безопасное для человека [13].

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Для обеспечения процесса бактерицидного обеззараживания оператор, не входя в обрабатываемое помещение, включает вынесенный за пределы помещения сетевой выключатель электрической сети, при этом сетевое напряжение подается на регулирующий пусковой аппарат 5 электрической цепи бактерицидного облучателя, и ультрафиолетовая бактерицидная лампа 6 начинает генерировать в окружающую среду ультрафиолетовые лучи. После завершения процесса бактерицидного обеззараживания оператор, не входя в обрабатываемое помещение, выключает вынесенный за пределы помещения сетевой выключатель электрической сети.

Для снятия показаний с индикатора 1 оператор входит в помещение при включенном сетевом выключателе. Акустический выключатель 3 выключает питание ультрафиолетовой бактерицидной лампы 6, при этом сетевое напряжение подается только на индикатор 1 времени наработки лампы. Оператор фиксирует

(заносит в журнал) показания индикатора 1 и покидает помещение. После этого акустический выключатель 3 включает питание ультрафиолетовой бактерицидной лампы 6.

Акустический выключатель 3 работает следующим образом. Сигнал с электретного микрофона 17 через конденсатор 18 поступает на неинвентирующий вход операционного усилителя 20. Коэффициент усиления этого каскада и чувствительность прибора в целом регулируют подстроечным резистором 21. Усиленное переменное напряжение звуковой частоты с выхода операционного усилителя 20 выпрямляют диоды 27 и 28. От емкости конденсатора 30 фильтра выпрямителя зависит степень подавления кратковременных звуковых помех. Как только конденсатор 30 зарядится до 0,9–1,3 В, соединенный с ним триггер Шмитта изменит состояние: транзистор 31 откроется, 33 закроется. В результате будет открыт транзистор 14, включенный по схеме с общим коллектором, и начнется зарядка конденсатора 37. Диод 36 предотвращает разрядку конденсатора через участок эмиттер – база транзистора 14, если приложенное к этому участку обратное напряжение превысит допустимое. Далее следует трехкаскадный усилитель постоянного тока на транзисторах 40, 16, 44. При достижении определенного напряжения на конденсаторе 37 (1–2,5 В) транзистор 40 открывается, вызывая открытие транзистора 16, который в свою очередь своим открытым переходом эмиттер – коллектор закрывает транзистор 44, включая тем самым реле 46 (К1 с нормально разомкнутыми контактами К1.1). Т.е. до срабатывая схемы акустического выключателя реле 46 было включено (транзистор 44 – открыт) и нормально разомкнутые контакты К1.1 были замкнуты, питая тем самым ультрафиолетовую бактерицидную лампу 6. При появлении звука реле К1 обесточивается и контакты К1.1 снова становятся нормально разомкнутыми, выключая тем самым цепь питания ультрафиолетовой бактерицидной лампы 6.

Налаживание акустического выключателя начинают с установки необходимой чувствительности резистором 21 (с уменьшением его сопротивления чувствительность растет). Если выключатель срабатывает от кратковременных звуков, следует увеличить емкость конденсатора 37. Подбором номинала резистора 39 уста- навливают требуемую длительность задержки выключения реле 46 (К1).

Предложенное устройство удобно в использовании и позволяет значительно улучшить условия эксплуатации устройства.

Регистрируют бактериальную обсеменен-ность воздуха до и после дезинфекции. В процессе фотокаталитической обработки отмечалось снижение общей микробной обсеменённо-сти (таблица).

Бактериальная обсемененность воздуха при использовании способа фотокаталитического обеззараживания (ОМЧ, КОЕ/м3)

	Период отбора проб
	до обработки	через 1 сут.	на 8-е сут.	на 15-е сут.
Контроль	378	381	386	374
Опыт	378	319	214	133

По результатам опыта отмечается снижение общей микробной обсемененности в среднем в 4 раза, что превосходит аналогичные показатели отдельно взятых способов дезинфекции бактерицидными препаратами и дезинфицирующим ультрафиолетовым облучением. Кроме того, можно отметить, что фотокаталити-ческий способ обеззараживания помещений позволяет проводить санитарную обработку, используя минимальные дозы противомикроб-ного вещества.

Заключение. Оптимизированные стандартные этапы и приемы микробиальной практики, такие как аспирационный способ отбора проб воздуха, термостатирование с соблюдением оптимальных условий и выбором питательных сред, учет полученных колоний, легли в основу разработанной методики определения численности микроорганизмов в рабочей зоне закрытого помещения, которая позволила значительно сократить время получения результата. Предложенная модель фотокаталитического очистителя воздуха дает возможность одновременной УФ-обработки и контроля расхода рабочей жидкости и препаратов. Результаты исследований показали, что после применения предложенного способа фотокаталитического обеззараживания воздуха уровень микробной обсемененности обработанных помещений значительно понизился. Таким образом, последовательно выполненные этапы эксперимента позволяют обеспечить своевременный контроль концентрации микроорганизмов в воздухе рабочей зоны и эффективно провести необходимое обеззараживание.