В России в последнее время резко возросла популярность увлажнителей воздуха, и ультразвуковые модели лидируют в этом сегменте. Однако научные исследования все чаще указывают на потенциальный вред таких устройств: они способны генерировать в помещении больше микрочастиц, чем в воздухе Пекина в период сильного загрязнения. Другие типы увлажнителей воздуха не обладают подобными недостатками, но даже они, при неправильном обслуживании, приводили к трагическим последствиям в Южной Корее. При этом ученые акцентируют внимание на том, что сухой воздух в зимний период способствует увеличению заболеваемости и другим проблемам со здоровьем. Как же избежать этой ситуации?
Низкая влажность воздуха – это проблема, которая может негативно сказываться на здоровье и комфорте
Фундаментальный биологический аспект, касающийся человечества: Homo возникли примерно пару миллионов лет назад в Африке, причем в настолько теплую эпоху, что тогда на севере Гренландии росли смешанные леса, в которых слонялись мастодонты, а в прибрежном море росли рифообразующие кораллы. Более теплый мир, в силу банальной школьной физики, еще и более влажный. Поэтому наши предки вышли отлично адаптированными к жаре и влажности, но очень плохо — к холоду и сухости.
С тех пор, если не учитывать развитие мозга, люди претерпели незначительные изменения. В связи с этим, люди, проживающие в регионах с засушливым климатом, чаще страдают от катаракты с возрастом по сравнению с теми, кто живет во влажных районах. Недавно китайские ученые установили, согласно исследованиям, увеличение средней относительной влажности на 1% в течение года приводит к уменьшению заболеваемости катарактой у людей на 1,4%.
Конечно, на этом перечень негативных последствий низкой влажности не заканчивается. С уменьшением количества водяного пара в воздухе вирусы могут дольше сохранять свою активность. В связи с этим, американские ученые установили, что осенний подъем заболеваемости гриппом обычно начинается через 17 дней после снижения абсолютной влажности воздуха (что связано со снижением температуры). Аналогичный эффект наблюдается и для коронавируса. Кроме того, исследования показали, что люди, которые чаще болеют гриппом, более подвержены риску развития болезни Альцгеймера.
В условиях сухого воздуха микрочастицы, проникающие через легкие в кровь, дольше остаются в воздухе, не оседая, и могут вызывать инфаркты и инсульты. Перечень негативных последствий низкой влажности можно продолжать бесконечно: покраснение, зуд и сухость кожи, храп, кашель, повышенная потливость и многое другое. Однако, учитывая ограниченность объема, перейдем к сути: очевидно, что с этими проблемами необходимо бороться.
В России это понимают, как нигде, ведь наша страна находится среди двух самых холодных в мире. Соответственно, влажность здесь, откровенно говоря, не самая комфортная – и в абсолютных значениях (количестве влаги в одном кубометре воздуха), и в относительных.
Как это происходит? Все мы периодически проветриваем дома, из-за чего холодный воздух с улицы проникает внутрь и нагревается. Даже если влажность воздуха на улице достигает 100%, но температура составляет минус один градус, то в помещении при температуре плюс 22 градуса относительная влажность упадет до 23-24%. Наш вид выходцев из Африки — древней, более теплой, потому более влажной, чем сегодня — чувствует себя лучше всего при 40-60%.
Даже 30% относительной влажности, с которыми мы сталкиваемся летом в автомобиле при использовании кондиционера, могут привести к незначительным проблемам, таким как обветренные губы и сухость глаз. Кроме того, значительно возрастает риск заражения вирусной инфекцией или воздействия микрочастиц. Если влажность опускается ниже 25%, это уже представляет серьезную угрозу. В мире не существует стран с таким же холодным и густонаселенным климатом, как наша. Поэтому неудивительно, что 44% населения В России наблюдается рост заболеваемости катарактой, а зимние простуды и повышение температуры тела приводят к появлению вышеперечисленных негативных последствий».
В целом, список проблем, вызванных низкой влажностью, можно продолжать очень долго. К примеру, она приводит к тому, что стоматологи (те, кто вообще обращает на это внимание, конечно) называют проблемой сухого рта. Для поддержания здоровья зубов организму необходим регулярный доступ слюны к их поверхности. Однако, если во рту часто ощущается сухость, особенно в зимний период, когда воздух пересушен, нормальное время контакта со слюной не обеспечивается. Это приводит к возникновению проблем: слюна перестает удалять остатки пищи с зубов, начинается образование зубного камня и другие неприятности. У молодых людей организм может в некоторой степени компенсировать сухость во рту, однако с возрастом эта способность снижается.
Неизбежно появляется стремление от всего этого избавиться. «Откуда у вас кружка-испаритель в машине?» — спрашиваешь ты у знакомого. «Жена подарила: она заботится о моем здоровье», — отвечает он. Эта забота проявляется еще сильнее в домах. И это вполне закономерно: ведь при серьезных морозах на улице влажность падает до 20%, что сопоставимо с показателями пустыни Сахара, если взглянуть на спутниковые снимки. При такой сухости людям даже мыться кажется психологически неприятно, как подтверждают научные исследования.
Иногда даже самые добрые помыслы приводят к нежелательным последствиям.
Ультразвуковая Сахара
На сегодняшний день одним из самых удобных и современных способов испарения воды в помещении или автомобиле является ультразвук. Однако у этого метода есть существенный недостаток: он, подобно «генератору холодного тумана», не приводит к испарению воды в водяной пар, а лишь распыляет в воздух мелкие капли жидкости.
С точки зрения увлажнения это не оказывает существенного влияния: слизистая оболочка носа все равно получает влагу. Однако состав воздуха при этом меняется значительно. В воде всегда присутствуют растворенные вещества. Ультразвуковой аппарат (который на самом деле не испаритель, а распылитель) добавляет в воздух воду вместе с растворенными в ней соединениями. После этого капли воды постепенно испаряются, а растворенные вещества превращаются в микрочастицы.
Упомянутые ранее микрочастицы могут проникать в кровоток через легкие. Некоторые из них содержат вещества, обладающие небольшой растворимостью в крови, такие как кальций, который часто присутствует в водопроводной воде. На подобных микрочастицах тромбы формируются реже. Однако не все примеси, содержащиеся в воде, обладают хорошей растворимостью в организме. Кроме того, при попадании на слизистые оболочки дыхательных путей они неизбежно вызывают раздражение.
Не стоит забывать и о недавних исследованиях, показывающих, ультразвуковые увлажнители воздуха могут выбрасывать в окружающую среду аэрозоли, содержащие тяжелые металлы. Под тяжелыми металлами здесь подразумеваются не только свинцовые соединения (вдыхание которых, как известно, негативно влияет на когнитивные функции и может спровоцировать агрессию), но и, например, мышьяк, обладающий еще более высокой токсичностью. Наличие этих веществ в выбросах испарителя напрямую зависит от их содержания в используемой воде. В России свинцовые трубы практически не применяются (в отличие от ситуации в США), поэтому обнаружить значительное количество свинца в воде у нас не так просто. Однако, другие тяжелые элементы в ней вполне могут присутствовать.
Использование ультразвукового испарителя на максимальной мощности может вызвать легкий кашель через некоторое время. Однако это, вероятно, наименее серьезная проблема: куда более опасно то, что некоторые из этих веществ попадут в легкие и глубже. Оценить потенциальные последствия без проведения сомнительных исследований на людях затруднительно.
Некоторые западные клиники, не дожидаясь результатов исследований, уже сократили использование ультразвуковых увлажнителей. Тем не менее, стоит повторить, что испарители «холодного тумана» не превосходят ультразвуковые модели, поскольку они также основаны на распылении микрокапель воды в воздухе, а не на ее испарении.
В последние годы, с появлением доступных портативных детекторов микрочастиц, стали внедряться соответствующие меры. Именно тогда стало известно, что при работе ультразвукового испарителя концентрация микрочастиц в воздухе помещения может достигать 300-400 микрограммов на кубометр.
Всемирная организация здравоохранения устанавливает допустимый уровень микрочастиц на уровне пяти микрограммов в кубометре. Однако, пять лет назад группа ученых опубликовала в журнале Science Advances работу: как оказалось, нормативы ВОЗ на самом деле небезопасны. И даже те, кто дышит воздухом с пятью микрограммами микрочастиц-2,5 на кубометр, от этого умирают — по 1,5 миллиона в год. Вместе с теми, кто умирает от более высоких доз, получается 5,7 миллиона человек.
В окружающей среде концентрация в 300-400 микрограммов стабильно достигается лишь в местах, где происходит интенсивное горение, например, при курении, или в пустыне Сахара. Даже в этом случае это возможно не всегда, а лишь во время песчаных бурь. На спутниковых картах (на картинке) такие явления маркируются как «очень неблагоприятные». Это подтвержденный факт.
Итак, в процессе борьбы с низкой влажностью, которая является серьезной проблемой для России в холодное время года, мы установили, использование ультразвуковых устройств в борьбе за чистоту приводит к тому, что концентрация микрочастиц в окружающей среде достигает уровня, сопоставимого с загрязнением Сахары. В связи с этим возникает закономерный вопрос о возможности минимизации негативного воздействия этих технологий?
Испарители, обеспечивающие безопасность, существуют, однако в Южной Корее произошла трагедия, в результате которой погибли тысячи людей
В принципе, это возможно. Еще в I тысячелетии до нашей эры персы начали использовать подземные каналы для подачи воды, куда велись воздуховоды от расположенных на поверхности сооружений, предназначенных для улавливания ветра. Воздух, проходя над водной поверхностью, вызывал ее испарение и одновременно охлаждался. Затем, по другим воздуховодам, он поступал в наземные здания – чаще всего в дома знати.
Принцип «испарения ветром» – это не только старая, но и достаточно безопасная технология: она позволяет выделять в воздух только водяной пар, поскольку все примеси остаются в жидкой воде. Современные испарительные увлажнители воздуха оснащены компактным вентилятором (который по конструкции напоминает крупный кулер для ПК) и большим тканевым фильтром, соединенным с резервуаром для воды. В соответствии с законом сообщающихся сосудов, вода поднимается к ткани, она намокает, и поток воздуха испаряет воду с нее. Энергопотребление таких устройств очень низкое, а объем испаряемой воды обычно составляет от 200 до 500 граммов в час.
Для существенного увлажнения сухого воздуха в зимний период в квартире или доме в целом этого недостаточно. Однако, этого может быть достаточно для увлажнения воздуха в отдельной комнате, при условии, что в ней не будет постоянно открыто окно. Неужели простое и действенное решение проблемы найдено?
Почти. Такие устройства на английском языке также известны как swamp cooler (болотный охладитель) – и не зря: вода, используемая в них, часто содержит споры водорослей. Со временем они начинают размножаться на ткани фильтра. Запах, который при этом распространяется по помещению, трудно описать иначе, чем затхлым. Безусловно, если вентилятор работает на максимальной мощности ежедневно, серьезное развитие водорослей затруднено. Однако в реальных условиях испаритель не функционирует круглый год, особенно учитывая, что в теплый сезон влажность воздуха в наших квартирах значительно выше, чем зимой.
Для подобных устройств на этапе разработки изначально предусмотрена возможность извлечения фильтра и его промывки. В качестве средства для этого некоторые используют гипосульфит натрия, имеющий химическую формулу Na2S2O3·5H2O (необходимо избегать путаницы с гипохлоритом натрия!). Однако в некоторых регионах люди проявляют большую изобретательность.
В Южной Корее в XXI веке для очистки фильтров применяли полигексаметиленгуанидин ((C7H15N3)n). Популярность этого вещества, вероятно, обусловлена его продолжительным (до нескольких месяцев) бактерицидным и фунгицидным действием, что значительно отличает его от других подобных соединений. В период с 2006 по 2011 год было установлено, что это соединение стало причиной примерно ста случаев тяжелого легочного фиброза в стране (хотя в том же обвиняли еще два других, но эти подозрения не удалось однозначно подтвердить. Впоследствии число жертв возросло.
Выяснилось, что это соединение безопасно при любом воздействии, за исключением воздействия паров. После использования фильтров в увлажнителях воздуха незначительные количества вещества попадали в воздух жилых помещений и оказывали негативное воздействие на легкие. О точной цифре жертв спорят — называют цифры от 1,7 до 20 тысяч человек.
В подобных случаях, когда применяют соединения, не прошедшие полноценное тестирование на животных в различных комбинациях, не удивительно, что кто-то умирает. Замечательно лишь то, что установить причины таинственных смертей «от повреждений легких» удалось только в 2011 году — спустя пять лет после того, как подобные случаи привлекли внимание общественности.
Урок, извлеченный из опыта корейских трагедий, ясен: испарительные увлажнители, хоть и считаются более безопасными по сравнению с ультразвуковыми и холоднотумановыми, требуют аккуратного обращения. Для очистки тканевых фильтров используйте только проверенные и надежные средства, например, гипосульфит натрия. Да, это может потребовать более частой промывки фильтра, однако это безопаснее, чем использование более мощных дезинфектантов, эффективность и безопасность которых пока недостаточно изучены.
А как быть с усовершенствованными испарительными увлажнителями?
Изготовители увлажнителей воздуха стремились разработать модели, которые бы решали проблемы, связанные с микрочастицами и очисткой фильтров. В качестве решения, например, «паровые» увлажнители используют маломощный нагревательный элемент для подогрева воды перед ее подачей на тканевый фильтр, что позволяет подавлять рост живых организмов, таких как водоросли. Такие устройства не всегда корректно маркируются производителями, но их можно легко отличить от обычных испарительных увлажнителей по наличию отдельной вилки для подключения к розетке, в отличие от USB-питания, характерного для простых испарителей).
План был удачным, однако у него были и недостатки. Многие пользователи заправляют испарители водопроводной водой. В ней присутствует кальций, который при нагревании осаждается на стенках канала, соединяющего резервуар с водой и фильтр. Забитый кальцием канал может перестать пропускать воду, что приводит к неисправности системы.
В принципе, можно использовать только бутилированную воду, а в идеале – дистиллированную. Однако дистиллированная вода довольно дорогая, а пластиковые бутылки могут быть источником микропластика. Как мы уже говорили, пока не установлено, представляет ли микропластик какую-либо угрозу. Тем не менее, стоит напомнить, что в Южной Корее полигексаметиленгуанидин применялся с 1990-х годов, а о его опасных парах стало известно только в 2011 году. Не каждый готов рисковать подобным образом повторно.
Увлажнители: сухой остаток
Безусловно, увлажнение воздуха в зимний период более предпочтительно, чем его отсутствие. В идеале, в каждом жилом пространстве стран с холодным климатом должен быть установлен увлажнитель. Было бы замечательно, если бы к нему подсоединялась отдельная труба с обессоленной водой, подобно тому, как это происходит с радиаторами отопления. В принципе, его можно было бы крепить непосредственно на радиатор, чтобы с началом отопительного сезона он начал испарять воду в необходимом объеме в каждой комнате квартиры.
Для контроля влажности рекомендуется размещать гигрометры с Wi-Fi на стенах, напротив каждой батареи. Эти устройства могли бы передавать данные на испаритель, расположенный на батарее: при влажности ниже заданного уровня в 50% увлажнитель должен увеличивать производительность. Если относительная влажность превышает 50%, необходимо уменьшить мощность устройства, чтобы избежать излишне благоприятной среды для развития грибка и плесени.
Подобные системы, хотя и более простые, было бы целесообразно установить в автомобилях (где летние кондиционеры также приводят к чрезмерно низкой влажности и повышают риск вирусных инфекций) и самолетах. В салонах воздушных судов относительная влажность воздуха достигает 20%, что также можно было бы легко предотвратить. Для этого достаточно было бы рекуперировать влагу из воздуха, удаляемого из салона самолета, и использовать ее для увлажнения воздуха, поступающего внутрь.
К сожалению, реальность такова, что все это не востребовано. Застройщики, возводящие жилые дома, попросту не знакомы с этой тематикой и, соответственно, не устанавливают подобные элементы на этапе строительства, в отличие, например, от радиаторов отопления. Те, кто занимается разработкой автомобилей и авиатехники, осведомлены об этом еще меньше.
О проблеме осведомлены далеко не все граждане и производители испарителей. При этом большинство из них не знают об опасности микрочастиц для здоровья и, следовательно, довольны использованием ультразвукового увлажнителя. Единственное, что может вызывать у них опасения, – это белый налет, который со временем появляется на предметах, находящихся рядом с устройством. О том, что эти самые микрочастицы попадают в кровоток, они попросту не осведомлены.
Для тех, кто хорошо знаком с этой темой, идеальных вариантов, судя по всему, не существует. Действительно, за несколько десятков тысяч рублей можно приобрести испарительный увлажнитель, оснащенный выносным гигрометром и беспроводной обратной связью. Разместив гигрометр на некотором расстоянии от испарителя, можно настроить автоматическую регулировку влажности.
Это решение требует значительных затрат и сопряжено с определенными трудностями: резервуар необходимо будет пополнять не реже одного раза в день, а в некоторых случаях и чаще. Важно использовать воду, которая не приведет к быстрому засорению фильтра. В противном случае невозможно будет обеспечить поддержание оптимального уровня влажности – 50%. Также необходимо регулярно промывать фильтр раствором гипосульфита натрия.
Людям современности нередко бывает сложно поддерживать концентрацию на чем-либо в течение продолжительного времени и регулярно. Поэтому, если брать за ориентир наших африканских предков, то поддержание оптимального уровня влажности воздуха, скорее всего, останется привилегией тех, кого в детстве принято характеризовать как чрезмерно педантичных».