Расчет вдыхаемой фракции дисперсных воздушных загрязнений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат наук Мухаметзанов Ильнар Тальгатович

• Мухаметзанов Ильнар Тальгатович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Мухаметзанов Ильнар Тальгатович

Введение

Глава 1. Обзор литературы и общая постановка задачи расчета вдыхаемой фракции

1.1. Источники, распространенность, влияние аэрозольных частиц на здоровье человека

1.2. Общая постановка расчета вдыхаемой фракции

1.3. Математическая модель течения газа

1.4. Уравнения движения аэрозольных частиц

1.5. Численные методы решения уравнений движения газа и частиц

Глава 2. Исследование вдыхаемой фракции в низкоскоростной и неподвижной среде

2.1. Постановка задачи

2.2. Результаты расчетов

Выводы

Глава 3. Математическая модель аспирации аэрозоля в сферический пробоотборник

3.1. Аналитическая модель течения несущей среды

3.2. Результаты расчетов

Выводы

Глава 4. Расчет вдыхаемой фракции с учетом защитной маски

4.1. Модель течения несущей среды в пористой области

4.2. Результаты расчетов

4.3. Оценка доз, оседаемых в легких взвешенных частиц, для свободного

дыхания и при использовании респиратора

Выводы

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Расчет вдыхаемой фракции дисперсных воздушных загрязнений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Влияние окружающей воздушной среды, содержащей дисперсные загрязнения на здоровье людей, является важной экологической и гигиенической проблемой, для решения которой в первую очередь нужно уметь определять концентрацию взвешенных частиц, попадающих в дыхательный тракт человека. Концентрация частиц внутри дыхательных путей в зависимости от размера частиц, условий дыхания и использования защитных средств, может существенно отличаться от концентрации частиц в окружающей среде. Для нахождения такой концентрации вводится понятие вдыхаемой фракции (в зарубежной литературе - inhalable fraction), которая определяется как массовая доля всех взвешенных в воздухе частиц, которые вдыхаются через нос или рот. Понятие вдыхаемой фракции аналогично понятию коэффициента аспирации аэрозольных пробоотборников, вводимому в теории пробоотбора аэрозольных частиц.

Таким образом, изучение влияния воздушной среды (в том числе производственной среды) с взвешенными частицами на организм человека предполагает оценку вдыхаемой фракции аэрозольных частиц в различных условиях окружающей среды, а также при наличии средств защиты органов дыхания. Актуальность задачи оценки вдыхаемой фракции пылевых частиц возрастает в связи с развитием наноиндустрии, расширением спектра инфекционных заболеваний, передаваемых воздушным путем, и опасностью биотерроризма. Такая оценка может быть осуществлена на основе экспериментальных исследований и математического моделирования. Применение математического моделирования имеет преимущества, связанные с меньшими затратами на подобные исследования, большей информативностью и возможностью прогнозирования.

В стандарте ISO 7708:1995 «Качество воздуха. Определение гранулометрического состава частиц при санитарно-гигиеническом контроле» определен норматив по вдыхаемой фракции для оценки риска возникновения

легочных заболеваний. Измерение, проводимое в соответствии с этим нормативом, позволяет более точно установить соотношение между измеренной концентрацией частиц и риском возникновения заболеваний. Данный норматив разработан на основе измерений при скоростях ветра более 1 м/с, и используется для условий, встречающихся как в наружном воздухе, так и внутри помещений. В настоящее время является актуальной разработка формулы расчета и норматива по вдыхаемой фракции для низкоскоростной среды.

В условиях запыленной воздушной среды, особенно, в ситуации высокой концентрации опасных взвешенных частиц, применяются различные средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД), что позволяет значительно уменьшить вдыхаемую фракцию. В вышедшей недавно обзорной статье авторов [30] был сделан вывод о несоответствии декларируемых коэффициентов защиты современных СИЗОД реально обеспечиваемым в производственных условиях во время работы. Основной причиной этого несоответствия является проникновение нефильтрованного воздуха в подмасочную область через зазоры между защитной маской и лицом. Зазоры могут возникать из-за неправильного подбора масок или деформации мест прикосновения маски и лица во время работы. Значительное проникновение частиц через такие зазоры обнаружено в экспериментальном исследовании [163]. Таким образом, для обеспечения благоприятных условий труда существует необходимость исследования коэффициентов защиты масок при дыхании в загрязненной воздушной среде с учетом прохождения пылевых частиц через возникающие зазоры между защитной маской и лицом.

Степень разработанности темы исследования. В настоящее время имеется множество экспериментальных и теоретических работ, посвященных определению вдыхаемой фракции дисперсных загрязнений. Однако эти исследования далеки от своего завершения. Остается ряд важных вопросов, требующих своего решения. В целом, известно немного работ, в которых изучается вдыхаемая фракция дисперсных загрязнений в низкоскоростной среде, характерной для рабочих и жилых помещений, при дыхании через ротовое и носовое отверстия [74], [85], [79],

[172], [78] и при отсутствии ветра для носового дыхания [157], [127], [135]. В литературе нет сообщений об оценке вдыхаемой фракции в неподвижном воздухе при дыхании через ротовое отверстие.

В последние годы наблюдается всплеск работ, посвященных оценке доли частиц, попадающих в дыхательные пути при дыхании через защитную маску. Отдельной темой является исследование характеристик масок при наличии негерметичности их соприкосновения с лицом человека. Защитные свойства фильтровальных материалов аэрозольных респираторов исследовались в работах [145], [139], [144], [94]. Влияние минутного объема дыхания и размера вдыхаемых частиц на эффективность защиты респиратора при нестационарном дыхании для модели головы человека на манекене исследовалось в [146], [100], [117], [141], [118], [163], [110], [109], [144], [113]. Оценке влияния частоты дыхания на эффективность защиты респиратора посвящены работы [152], [111], [126]. Эффективность защиты аэрозольного респиратора с искусственно проделанным отверстием в фильтрующем слое изучались в [124], [125], [116], [89], [166], [165]. Несмотря на большое число работ, посвященных исследованию попадания взвешенных частиц в подмасочную область респиратора, остается открытым вопрос относительно критического размера зазора, при котором респиратор перестает обеспечивать требуемый коэффициент защиты. Лишь в работе [168] частично затронута эта проблема для частиц диаметром 10 нм.

Настоящая диссертация призвана восполнить некоторые из указанных выше пробелов. Целью работы является расчет вдыхаемой фракции дисперсных воздушных загрязнений для случая низкоскоростной и неподвижной среды и оценка доз оседаемой взвеси в дыхательной системе человека при свободном дыхании и при дыхании человека через защитную маску разной степени герметичности. Методом исследования является математическое моделирование движения запыленной воздушной среды вокруг головы манекена человека и вокруг сферического пробоотборника с пористым слоем - идеализированной модели головы человека с защитной маской.

Поставленная цель реализуется посредством решения следующих основных задач:

1. Создание математической модели движения воздушной среды со взвешенными пылевыми частицами вокруг манекена человека при дыхании через ротовое и носовое отверстия для неподвижной (отсутствие ветра) и низкоскоростной (0.4 м/с) воздушной среды.

2. Проведение параметрических исследований зависимости вдыхаемой фракции от размера частиц при различных значениях скорости ветра, средней скорости дыхания, способе дыхания (через ротовое или носовое отверстия) на основе созданной математической модели движения воздушной среды со взвешенными пылевыми частицами вокруг манекена человека.

3. Проведение параметрических исследований коэффициента аспирации для приближенной математической модели сферического пробоотборника и сравнение результатов расчетов с экспериментальной кривой с кривыми вдыхаемой фракции дисперсных загрязнений.

4. Создание приближенной математической модели сферического пробоотборника с пористым слоем для расчета вдыхаемой фракции при дыхании человека через респиратор. Параметрические исследования коэффициента защиты респиратора при различной степени негерметичности соприкосновения маски с лицом человека, изменении свойств фильтрующего материала и минутного объема дыхания.

5. Разработка нового подхода расчета числовой дозы частиц оседаемой взвеси в различных участках дыхательного тракта человека при свободном дыхании и дыхании через респиратор различной степени герметичности.

Научная новизна:

1. Разработана математическая модель расчета движения запыленной воздушной среды вокруг головы манекена человека с учетом дыхания. Рассчитана вдыхаемая фракция дисперсных загрязнений как функция размеров частиц для

малоподвижной и неподвижной среды при дыхании через ротовое и носовое отверстия.

2. На основе математической модели сферического пробоотборника проведены параметрические исследования коэффициента аспирации в условиях низкоскоростной среды, характерной для производственных помещений. В результате сравнения зависимости коэффициента аспирации сферического пробоотборника от размера частиц с известной экспериментальной кривой вдыхаемой фракции, показано, что он удовлетворительно описывает вдыхаемую фракцию дисперсных загрязнений. На основе результатов численных расчетов построена приближенная формула для коэффициента аспирации горизонтально ориентированного сферического пробоотборника в низкоскоростной среде.

3. Разработана математическая модель сферического пробоотборника с пористым слоем перед аспирирующим отверстием, описывающая дыхание человека с защитной маской в запыленной среде. Проведены параметрические исследования зависимости коэффициента защиты маски от размера частиц при различных относительных размерах щелей между маской и лицом человека. Определен относительный критический размер зазора, начиная с которого респиратор не обеспечивает необходимый коэффициент защиты не менее 95% респиратора класса N95.

4. Предложен комбинированный метод к расчету дозы частиц оседаемой взвеси на различных участках дыхательного тракта человека при дыхании через респиратор различной степени герметичности. Метод позволяет учитывать неоднородное распределение вдыхаемых частиц по размерам, эффективность защиты респиратора и зависимость коэффициента осаждения частиц от их размера в дыхательной системе человека.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработанные математические модели и результаты численных исследований имеют теоретическое значение в области экологии и гигиены, позволяют установить связь измеренной концентрации частиц взвеси и вдыхаемых частиц при свободном

дыхании и с учетом влияния СИЗОД разной степени герметичности, оценить риски возникновения заболеваний. Результаты исследований имеют практическое значение при разработке новых гигиенических нормативов взвешенных частиц в воздухе в условиях низкоскоростной среды, а также для проектирования защитных масок с улучшенными характеристиками.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Математическая модель и решение задачи расчета воздушного течения со взвешенными пылевыми частицами вокруг манекена человека при дыхании через ротовое и носовое отверстия для неподвижной и низкоскоростной воздушной среды. Результаты параметрических исследований вдыхаемой фракции аэрозоля в зависимости от диаметра частицы при различной скорости ветра.

2. Результаты параметрических исследований коэффициента аспирации идеализированного сферического пробоотборника в условиях низкой скорости ветра и вывод о применимости модели идеализированного сферического пробоотборника для оценки вдыхаемой фракции в условиях низкой скорости ветра внутри жилых и протзводственных помещений. Приближенная формула для коэффициента аспирации горизонтально ориентированного сферического пробоотборника как функции числа Стокса и относительной скорости гравитационного оседания.

3. Приближенная математическая модель и результаты параметрических исследований коэффициента защиты СИЗОД с учетом зазоров между маской и лицом человека. Определение критической относительной площади зазора, начиная с которой респиратор не обеспечивает эффективность улавливания частиц, задаваемую свойствами материала фильтра.

4. Комбинированный метод оценки дозы частиц оседаемой в различных участках дыхательного тракта человека при свободном дыхании и дыхании через СИЗОД при различной степени герметичности. Результаты расчета числовой доз оседаемой взвеси диоксида титана для типичного распределения частиц по размерам на различных участках дыхательного тракта.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 135 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы. Содержит 8 таблиц и 43 рисунка. Список литературы содержит 186 наименований литературных источников, в том числе 113 на иностранных языках.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 работ: 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК: [47], [186], [45]; 15 статей и тезисов в материалах международных и российских конференций: [44], [23], [24], [25], [13], [14], [120], [151], [46], [43], [50], [22], [156] [54].

Апробация работы. Результаты исследования докладывались на следующих конференциях: Восьмой молодежной научной школе-конференции «Лобачевские чтения - 2009» (Казань, 1-6 ноября 2009 г.); Восьмой Всероссийской конференции «Сеточные методы для краевых задач и приложения» (Казань, 30 сентября - 5 октября 2010 г.); XXIV научной конференции стран СНГ «Дисперсные системы» (Одесса, 20-24 сентября 2010 г.); VII-й Международной конференции «Естественные и антропогенные аэрозоли» (Санкт-Петербург, 28 сентября - 1 октября 2010 г.); Второй Национальной конференции с международным участием «Математическое моделирование в экологии» (Пущино, 23-27 мая 2011 г.); XVI-й Международной конференции методов аэрофизических исследований ICMAR-2012 (Казань, 19-25 августа 2012 г.); European Aerosol Conference (Granada, Spain, 4-9 September 2012); International conference on Agriculture Engineering: New technologies for Sustainable Agricultural Production and Food Security (Muscat, Oman, 24-26 February 2013); European Aerosol Conference (Prague, Czech Republic, 1-6 September 2013 г.); Второй всероссийской научной конференции «Охрана окружающей среды и устойчивое развитие регионов» (Казань, 24-26 сентября 2013 г.); Молодежной научно-практической конференции «Биомедицина, биотехнологии и экологическая безопасность: достижения молодых ученых и специалистов Евразии» (Казань, 9-11 апреля 2014 г.); Всероссийской научной конференции «Обратные краевые задачи и их приложения» (Казань, 20-24 октября

2014 г.); Всероссийской научной конференции «Десятые Петряновские и Первые Фуксовские чтения» (Москва, 21-23 апреля 2015 г.); European Aerosol Conference (Italy, Milan, 6-11 September 2015 г.); Пленум Научного совета Российской Федерации по экологии человека и гигиене окружающей среды «Методологические проблемы изучения, оценки и регламентирования химического загрязнения окружающей среды и его влияние на здоровье населения» (Москва, 17-18 декабря 2015 г.).

Личное участие. В совместных работах соискателю принадлежит участие в постановке задачи, анализе результатов и написании статей. Все числовые расчеты проведены полностью автором. Автор выражает благодарность научным руководителям доктору физико-математических наук Зарипову Шамилю хузеевичу и доктору медицинских наук Фатхутдиновой Лилии Минвагизовне за помощь, оказанную при выполнении настоящей работы, а также Гильфанову А.К. за содействие при решении задач третьей главы работы.

Работа была поддержана фондом РФФИ (гранты N 12-01-00333, 14-01-31118, 15-01-06135), грантом Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-6235.2015.1 и Программой повышения конкурентоспособности КФУ. Автор выражает благодарность указанным фондам.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

РАСЧЕТА ВДЫХАЕМОЙ ФРАКЦИИ

1.1. Источники, распространенность, влияние аэрозольных частиц на

здоровье человека

Аэрозольные частицы могут непосредственно выбрасываться в атмосферный воздух (первичный аэрозоль), либо образовываться в атмосфере из таких газообразных веществ, как двуокись серы, окислы азота, аммиак и неметановые летучие органические соединения (вторичный аэрозоль). Первичные аэрозоли и газообразные вещества могут образовываться как из антропогенных, так и из природных источников [6]. Основные источники аэрозолей - это поверхности суши, океанов, вулканическая деятельность, метеоритные потоки, лесные и торфяные пожары, химические реакции в атмосфере, жизнедеятельность растений и животных, хозяйственная деятельность человека и т.п. [27].

Почва является наиболее мощным источником аэрозольных частиц. Вдали от морей, океанов и промышленных районов она в значительной мере определяет химический состав аэрозольных частиц в приземных слоях атмосферы. Согласно косвенным оценкам около 50% всех аэрозольных частиц в атмосфере формируется на поверхности почвы [27], [6]. Химический состав таких аэрозолей не полностью идентичен химическому составу почв, так как не все почвенные компоненты одинаково диспергируются. Для аэрозолей почвенного происхождения характерно содержание алюмосиликатов, кварца, шпатов, глиноземов, карбонатов, кальцитов, оксидов металлов [15]. Доля органических веществ в них составляет не более 10% [6]. Значительное количество аэрозолей поступает в атмосферу во время пыльных бурь, которые переносят пыль на большие расстояния.

Существенным источником аэрозольных частиц является также морская и океаническая поверхность, которая по массе дает приблизительно 20% вещества диспергированной фазы [27]. Частицы образуются в результате нескольких механизмов, главными из которых являются пузырьковый и механизм сдувания

брызг с гребней разбивающихся волн. Химический состав частиц примерно соответствует химическому составу сухого остатка морской воды. В морских аэрозолях преобладают галит и сульфаты, частицы из органического вещества. Концентрация частиц над океаном в среднем составляет 106 м-3, максимум в распределении частиц по размерам приходится на солевые частицы диаметром около 0.3 мкм [27].

Приблизительно от 5 до 45% общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере приходится на антропогенные выбросы [27]: сжигание жидких или твердых видов топлива, строительство, добыча полезных ископаемых, производство цемента, керамики и кирпича, плавильное производство, а также эрозия дорожного покрытия вследствие движения автотранспорта и истирания шин и т.п. [17], [27]. Промышленная пыль часто включает в себя оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны (оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, теллура) [69].

Даже небольшая концентрация дисперсных токсичных веществ может ухудшить приемлемость воздуха для дыхания человека. Здоровье и продолжительность жизни человека в значительной мере зависят от наличия в воздухе и концентрации токсичных или канцерогенных веществ: тяжелых металлов, бензопирена, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), асбестовых волокон и многих других, присутствующих в атмосфере в форме аэрозолей [6]. В настоящее время ускоренно идет развитие нанотехнологий, в результате чего в окружающую среду попадает значительное количество наноаэрозолей. Высокая удельная поверхность взвешенных наночастиц усиливает интенсивность их биохимического взаимодействия при попадании в дыхательный тракт человека. Многие наночастицы не распознаются защитными системами организмов человека и животных [167], [131], не подвергаются биотрансформации и не выводятся из организма [52]. Обнаружено, что вводимые лабораторным животным нерастворимые или плохо растворимые наночастицы способны проникать в межклеточное пространство, перемещаться в кровеносной системе и

других органах, вызывая такие негативные процессы, как воспаление и новообразования легких, фиброз, генные мутации [161], [73], [114], [177]. Согласно оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в мире, в целом, воздействие аэрозольных загрязнений вызывает около 3% случаев смерти от кардиопульмонарной патологии и 5% случаев смерти от рака легкого [10].

В атмосферном воздухе во взвешенном состоянии всегда присутствует большое количество разнообразных жизнеспособных микроорганизмов (рис.1.1). Аэрозоли с частицами биологической природы квалифицируются как биоаэрозоли. Численный и видовой состав биоаэрозолей меняется в зависимости от географических и климатических особенностей региона, времени года, метеорологических условий, санитарного состояния местности и ряда других факторов [149], [143]. Благодаря осадкам, воздействию солнечной радиации, температуры и других факторов постоянно происходит процесс самоочищения воздуха [31], [58], и в целом атмосферный воздух непригоден для размножения микроорганизмов, однако образующие спору бактерии и грибы могут оставаться жизнеспособными длительное время [159]. Измерения воздуха в центре Сеула в 2007 году показали, что количество бактерий и грибов составляет до 4.31 х103 клеток в м3 и 4.22*104 клеток в м3, соответственно. Наиболее часто встречаются бактерии типов Р1^еоЬаС:епа, АсйпоЬа^епа, Firmicutes и Bacteroidetes, грибы отделов Ascomycota, Basidiomycota и Glomeromycota, которые активно выбрасывают споры в атмосферу [130].

Важным биологическим компонентом атмосферного аэрозоля является пыльца растений, которая может переноситься на значительные расстояния от места ее формирования. В период цветения анемофильных растений массовая доля пыльцевой составляющей достигает десятки процентов от общей массы грубодисперсной фракции (<^>1 мкм) атмосферных аэрозолей [5]. Пыльца растений может переноситься на значительное расстояние, которое зависит от высоты, на которую они заносятся, скорости их осаждения, скорости ветра, интенсивности турбулентного обмена в приземном слое атмосферы. Для большинства людей

пыльца растений не представляет опасности, однако для страдающих аллергическими заболеваниями она может приводить к кожным реакциям, астматическим явлениям, снижению иммунитета.

Вирусы Бактерии Грибы

Рисунок 1.1. Три формы биологического аэрозоля [142]

Так как человек значительную часть времени проводит внутри помещений, его взаимодействие с окружающей воздушной средой включает в себя и время, проведенное в жилых и рабочих помещениях. Поэтому, внутрикомнатные аэрозоли (в зарубежной литературе «indoor aerosols») являются предметом активных научных исследований, особенно в последнее время. Состав воздуха внутри помещений зависит от внешнего атмосферного воздуха вокруг помещения, так как всегда присутствует воздухообмен между помещением и наружной атмосферой через двери и окна, вентиляционные каналы. В то же время, состав аэрозолей в воздухе жилых и производственных помещений несколько отличается от атмосферного из-за наличия многочисленных внутрикомнатных источников аэрозолей. Проведенные анализы состава пыли ряда типичных помещений показали, что около 35% пыли приходится на минеральные частицы, 12% -текстильные и бумажные волокна, 19% - частицы эпидермиса людей и шерсти домашних животных, 7% - пыльца растений, 3% - частицы сажи и дыма; на оставшиеся 24% приходятся другие частицы органического и неорганического вещества, сапрофитные клещи и продукты их жизнедеятельности, грибы (споры и мицелии), бактерии и вирусы [56].

В зависимости от величины частицы, содержащего микроорганизмы, различают крупнокапельную (диаметр частиц более 100 мкм), мелкокапельную (диаметр частиц менее 100 мкм) фазу биологического аэрозоля [72]. Частицы крупнокапельной фазы состоят из клеток, окруженных водно-солевой оболочкой и в силу своих крупных размеров находятся во взвешенном состоянии в течение нескольких секунд. Дальность их рассеивания не превышает 2-3 метра. В эпидемиологическом отношении они представляют наибольшую опасность только в момент образования и в непосредственной близости от больного человека. Оседая на различных поверхностях, они подсыхают и в итоге превращаются в пыль [72].

Мелкокапельная фаза также состоит из клеток, окруженных водно-солевой оболочкой, однако их размер не превышает 100 мкм, поэтому кинетика таких частиц иная. Частицы, подсыхая, превращаются в ядрышки размером 1 мкм и мельче, формируя бактериальную пыль. Процесс испарения проходит очень быстро, на превращение мелких капель в частицы бактериальной пыли уходит сотые доли секунды [16]. Скорость гравитационного оседания частиц мелкокапельной фазы бактериальной пыли размером менее 10 мкм очень мала и для длительного поддержания их во взвешенном состоянии достаточно небольшого движения воздуха (1-10 см/сек), которое почти всегда наблюдается в типичных помещениях. Мелкодисперсная часть аэрозоля может часами находиться во взвешенном состоянии и переноситься с потоками воздуха на значительные расстояния. Такой воздушно-капельный перенос инфекционных биоаэрозолей является основным способом распространения респираторных заболеваний.

Частицы биологического аэрозоля независимо от их размера в дальнейшем оседают на окружающих предметах. Болезнетворные бактерии неустойчивы к действию света и высушивания, поэтому большинство из них погибает, однако возбудители ряда заболеваний (туберкулеза, оспы, сибирской язвы и т.д.), хорошо переносящие высыхание, могут длительное время сохраняться в составе пыли и легко диспергироваться под воздействием даже малых потоков воздуха [16].

Аэрозольные частицы могут проникать внутрь организма через кожу, глаза, желудочно-кишечную систему, но основным путем для них является проникновение через дыхательную систему, что объясняется высоким потреблением воздуха (около 15 кг в сутки) и большой суммарной площадью (50 -100 м2) соприкосновения легких с поступающим воздухом, содержащим взвешенные частицы. В целом, масса вдыхаемого человеком воздуха существенно превышает объем и массу потребляемой жидкости (2.5 - 3 кг) и пищи (около 1.5 кг) [181].

Непрерывное поступление воздуха внутрь человека при дыхании осуществляется работой его дыхательной системы, которая состоит из различных органов, обеспечивающих легочную вентиляцию и легочное дыхание (рис. 1.2). Взвешенные частицы, содержащиеся в окружающей среде, поступают вместе с воздухом в легкие и, в зависимости от типа, могут оказывать воздействие на слизистые ткани. В целом, в процессе эволюции у человека выработался достаточно эффективный механизм очистки загрязненного вдыхаемого воздуха. Прежде чем поток вдыхаемого воздуха достигнет альвеолярно-капиллярной мембраны, он проходит по огромному количеству воздухоносных путей: нос, полость носа, глотку, гортань, трахею, бронхи [19].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мухаметзанов Ильнар Тальгатович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андерсон Д. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. Т. 1. Вычислительная гидромеханика и теплообмен / Д. Андерсон, Д. Таннехилл, Р. Плетчер. - Москва: Мир, 1990. - 384 с.

2. Артамонова В.Г. Профессиональные болезни / В.Г. Артамонова, Н.Н. Шаталов. - Рипол Классик, 1988. - 417 с.

3. Бабанов С.А. Пылевые заболевания легких: особенности диагностики и лечения / С.А. Бабанов, О.М. Аверина // Фарматека. - 2011. - № 18. - С. 21-27.

4. Батурин О.В. Расчет течений жидкостей и газов с помощью универсального программного комплекса Fluent / О.В. Батурин, Н.В. Батурин, В.. Матвеев russian.

- Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2009. - 151 с.

5. Беленко О.А. Влияние размеров и формы частиц на свойства атмосферных аэрозолей / О.А. Беленко // ИНТЕРЭКСПО ГЕО-СИБИРЬ Интерэкспо Гео-Сибирь.

- 2006. - Т. 3. - № 1.

6. Береснев С.А. Физика атмосферных аэрозолей: курс лекций. Физика атмосферных аэрозолей / С.А. Береснев, В.И. Грязин. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2008. - 227 с.

7. Бобрик А.В. Современные маски и респираторы в системе инфекционного контроля и обеспечения безопасности персонала в ЛПУ / А.В. Бобрик, П.В. Хорошев. - Москва: Акварель, 2010. - 20 с.

8. Бусройд Р. Течение газа со взвешенными частицами / Р. Бусройд. - Москва: Мир, 1975. - 378 с.

9. Ветошкин А.. Технология защиты окружающей среды: учебное пособие / А.. Ветошкин, К.. Таранцева. - Пенза: Изд-во Пенз. технол. ин-та, 2004. - 247 с.

10. Влияние взвешенных частиц на здоровье человека. Рекомендации в отношении политики для стран Восточной Европы, Кавказа и Центральной Азии [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.euro.who.int/ru/publications/abstracts/health-effects-of-particulate-matter.-policy-implications-for-countries-in-eastern-europe,-caucasus-and-central-asia.

11. Волохина А.Т. Исследование запыленности воздуха в производственных помещениях и методов защиты от пыли / А.Т. Волохина. - Москва: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2007. - 26 с.

12. Волощук В.М. Введение в гидродинамику грубодисперсных аэрозолей / В.М. Волощук. - Ленинград: Гидрометеорологическое изд-во, 1971. - 207 с.

13. Гильфанов А.К. Расчет вдыхаемой фракции аэрозольных частиц в низкоскоростной воздушной среде / А.К. Гильфанов, Ш.Х. Зарипов, И.Т. Мухаметзанов // Материалы Второй национальной конференции с международным участием Математическое моделирование в экологии / - Пущино: ИФХиБПП РАН, 2011. - С. 68-69.

14. Гильфанов А.К. Численное исследование вдыхаемой фракции аэрозольных частиц в малоподвижном воздухе / А.К. Гильфанов, И.Т. Мухаметзанов, Ш.Х. Зарипов // XVI Международная конференция по методам аэрофизических исследований (ICMAR 2012) / - Казань, 2012. - Т. 1. - С. 108-109.

15. Голохваст К.С. Атмосферные взвеси и экология человека / К.С. Голохваст, П.Ф. Кику, Н.К. Христофорова // Экология человека. - 2012. - № 10. - С. 5-9.

16. Голубкова А.А. Маски и респираторы в медицине: выбор и использование / А.А. Голубкова, Е.И. Сисин. - 2011.

17. Гранулометрический и минералогический анализ взвешенных частиц в атмосферном воздухе / К.С. Голохваст [и др.] // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. - 2011. - № 40. - С. 94-100.

18. Грин Х. Аэрозоли - дымы, пыли, туманы. / Х. Грин, В. Лейн. - Ленинград: Химия, 1972. - 428 с.

19. Гриппи М.. Патофизиология легких / М.. Гриппи. - Санкт-Петербург: Издательство БИНОМ, 1999. - 344 с.

20. Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости / М.И. Гуревич. - Москва: Наука, 1979. - 536 с.

21. Зарипов Ш.Х. Аспирация аэрозоля в трубку из неподвижной среды / Ш.Х. Зарипов, Л.М. Зигангараева, О.М. Киселев // Известия РАН. - 2000. - №2 2. - С. 104109.

22. Зарипов Ш.Х. Расчет вдыхаемой фракции через рот и нос в малоподвижном воздухе / Ш.Х. Зарипов, И.Т. Мухаметзанов, Л.М. Фатхутдинова // Медицина труда и промышленная экология. - 2015. - № 9.

23. Зарипов Ш.Х. Расчетное исследование вдыхаемой фракции дисперсных воздушных загрязнений / Ш.Х. Зарипов, И.Т. Мухаметзанов // Дисперсные системы: XXIV научная конференция стран СНГ / - Одесса: Астропринт, 2010. -С. 117-118.

24. Зарипов Ш.Х. Численное исследование вдыхаемой фракции дисперсных воздушных загрязнений / Ш.Х. Зарипов, И.Т. Мухаметзанов // Материалы Восьмой Всероссийской конференции Сеточные методы для краевых задач и приложения / - Казань: Казанский университет, 2010. - С. 217-221.

25. Зарипов Ш.Х. Численное исследование вдыхаемой фракции дисперсных воздушных загрязнений / Ш.Х. Зарипов, И.Т. Мухаметзанов // Тезисы докладов У11-й Международной конференции Естественные и антропогенные аэрозоли. / -Санкт-Петербург: Изд-во СПбГУ, 2010.

26. Ибраева Л.К. Распределение и выведение диоксида кремния из организма при ингаляционном действии кварцевой пыли в эксперименте / Л.К. Ибраева // Медицина труда и пром. экология. - 2004. - № 11. - С. 44-48.

27. Ивлев Л.С. Физика атмосферных аэрозольных систем / Л.С. Ивлев, Ю.А. Довгалюк. - Санкт-Петербург: НИИХ СПбГУ, 1999. - 258 с.

28. Измеров Н.Ф. Профессиональная патология. Национальное руководство. / Н.Ф. Измеров. - Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2011. - 784 с.

29. Изолирующие дыхательные аппараты и основы их проектирования / С.В. Гудков [и др.]. - Москва: Машиностроение, . - 188 с.

30. Кириллов В.Ф. Обзор результатов производственных испытаний средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) / В.Ф. Кириллов, А.С. Филин,

A.В. Чиркин // Токсикологический Вестник. - 2014. - Т. 129. - № 6. - С. 44-49.

31. Кондратьев К.Я. Атмосферный аэрозоль как климатообразующий компонент атмосферы. Свойства аэрозоля различных типов / К.Я. Кондратьев // Оптика атмосферы и океана. - 2004. - Т. 17. - № 1. - С. 5-24.

32. Кошелев В.Е. Просто о непростом в применении средств защиты дыхания /

B.Е. Кошелев, В.И. Тарасов. - Перьм: Агенство «Стиль МГ», 2007. - 280 с.

33. Кузьмина Л.П. Патоморфоз современных форм профессиональных заболеваний / Л.П. Кузьмина, Н.И. Измерова, Т.Б. Бурмистрова. - 2008. - № 6. -

C. 16-23.

34. Куимова Н.Г. Биоразнообразие микроскопических грибов в экосистемах, нарушенных золотодобычей / Н.Г. Куимова, О.В. Жилин // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. - 2004. - № 19.

35. Ламб Г. Гидродинамика / Г. Ламб. - Москва: Гос. изд-во технико-теоретической лит-ры, 1947. - 928 с.

36. Левин Л.М. Исследования по физике грубодисперсных аэрозолей / Л.М. Левин. - Москва: Академия наук СССР, 1961. - 280 с.

37. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа : Классики отечественной науки / Л.Г. Лойцянский. - Москва: Дрофа, 2003. - 840 с.

38. Любченко П.Н. Значение новых диагностических технологий профессиональных заболеваний / П.Н. Любченко // Медицина труда и пром. экология. - 2004. - № 6. - С. 7-12.

39. Лютьен-Дреколль Р. Анатомический атлас. Функциональные системы человека / Р. Лютьен-Дреколль. - Внешсигма, 1998.

40. Маринина Л.К. Безопасность труда в химической промышленности / Л.К. Маринина. - Москва: Академия, 2006. - 517 с.

41. Марфенина О.Е. Опасные плесени в окружающей среде / О.Е. Марфенина // Природа. - 2002. - № 11. - С. 33-38.

42. Милн-Томсон Л. Теоретическая гидродинамика / Л. Милн-Томсон. - Москва: Мир, 1964. - 660 с.

43. Мухаметзанов И.Т. Математическая модель ламинарного двухфазного течения для сферического пробоотборника с пористым слоем / И.Т. Мухаметзанов, Ш.Х. Зарипов, А.К. Гильфанов // Всероссийская научная конференция «Обратные краевые задачи и их приложения» / - Казань, 2014.

44. Мухаметзанов И.Т. Моделирование движения пылевых частиц при дыхании человека / И.Т. Мухаметзанов // Труды Математического центра имени Н.И. Лобачевского: VIII молодежная школа-конференция «Лобачевские чтения-2009» / - Казань: Казанское математическое общество, 2009. - С. 302-304.

45. Мухаметзанов И.Т. Расчет вдыхаемой фракции дисперсных загрязнений с учетом защитной маски / И.Т. Мухаметзанов // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2014. - Т. 156. - № 3. - С. 133-143.

46. Мухаметзанов И.Т. Расчет эффективности защитной маски при дыхании человека / И.Т. Мухаметзанов, Ш.Х. Зарипов, А.К. Гильфанов // Материалы второй всероссийской научной конференции Охрана окружающей среды и устойчивое развитие регионов / - Казань, 2013.

47. Мухаметзанов И.Т. Теоретическое исследование вдыхаемой фракции дисперсных воздушных загрязнений / И.Т. Мухаметзанов, Ш.Х. Зарипов, А.К. Гильфанов // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2013. - Т. 155. - № 1. -С. 50-60.

48. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред / Р.И. Нигматулин. - Москва: Наука, 1987. - 472 с.

49. Никущенко Д.В. Применение расчетного комплекса FLUENT для моделирования течений вязкой несжимаемой жидкости / Д.В. Никущенко. -Санкт-Петербург, 2005. - 97 с.

50. Определение коэффициента защиты аэрозольного респиратора с учетом негерметичности прилегания к лицу / Ш.Х. Зарипов [и др.] // Всероссийская

научная конференция «Десятые Петряновские и Первые Фуксовские чтения» / -Москва, 2015. - С. 35-38.

51. Определение химического и дисперсного составов цементной пыли / Э.Б. Хоботова [и др.] // Коммунальное хозяйство городов. - 2004. - № 60. - С. 119-123.

52. Особенности воздействия высокодисперсных аэрозолей и актуальные проблемы нанобезопасности / А.И. Потапов [и др.] // Вестник РГМУ. - 2013. - №2 56. - С. 119-130.

53. Отбор аэрозольных проб из неподвижной среды в вертикальный цилиндрический зонд / Г.. Липатов [и др.] // Метеорология и гидрология. - 1987. -№ 5. - С. 33-38.

54. Оценка доз, оседаемых в легких взвешенных частиц, для свободного дыхания и при использовании респиратора / И.Т. Мухаметзанов [и др.] // Материалы Пленума Научного совета Российской Федерации по экологии человека и гигиене окружающей среды Методологические проблемы изучения, оценки и регламентирования химического загрязнения окружающей среды и его влияние на здоровье населения / - Москва, 2009. - С. 283-286.

55. Патанкар С.В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / С.В. Патанкар. - Москва: Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.

56. Пухлик Б.М. Профилактика аллергических заболеваний, вызванных внутрижилищными алергенами / Б.М. Пухлик, С.В. Зайков // Здоровье Украины. -2012. - Т. 18. - № 2. - С. 44-45.

57. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию. / П. Райст. - Москва: Мир, 1987. -278 с.

58. Распределение и состав нерастворимых частиц в снеге арктики / В.П. Шевченко [и др.] // Проблемы Арктики и Антарктики. - 2007. - №2 75. - С. 106-118.

59. Роуч П. Вычислительная гидродинамика / П. Роуч. - Москва: Мир, 1980. -615 с.

60. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1 / Л.И. Седов. - Москва: Наука, 1994. - 543 с.

61. Седов Л.И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики / Л.И. Седов. -Москва: Наука, 1966. - 562 с.

62. Скворцов В.В. Актуальные вопросы диагностки и лечения гриппа / В.В. Скворцов, А.В. Тумаренко, Е.М. Скворцова // Поликлиника. - 2012. - Т. 21. -С. 104-107.

63. Соу С. Гидродинамика многофазных систем / С. Соу. - Москва: Мир, 1971. -536 с.

64. Срослова Н.В. Влияние загрязнений воздушной среды жилых и общественных зданий на состояние здоровья человека / Н.В. Срослова, Е.Б. Бенуа // Физическая культура, спорт и здоровье в современных условиях: проблемы и перспективы развития. - 2008. - С. 99-101.

65. Фатхутдинова Л.М. Токсичность искусственных наночастиц / Л.М. Фатхутдинова, Т.О. Халиуллин, Р.Р. Залялов // Казанский медицинский журнал. -2009. - Т. 90. - № 4. - С. 578-584.

66. Фукс Н.А. Испарение и рост капель в газообразной среде / Н.А. Фукс. -Москва: Изд-во Академии наук СССР, 1958. - 102 с.

67. Фукс Н.А. Механика аэрозолей / Н.А. Фукс. - Москва: Издательство академии наук СССР, 1955. - 353 с.

68. Черный Г.Г. Газовая динамика / Г.Г. Черный. - Москва: Наука, 1988. - 430 с.

69. Экология и безопасность жизнедеятельности / Д.А. Кривошеин [и др.]. -Москва: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.

70. Юлиш Е.Н. Факторы местного иммунитета при респираторных инфекциях и методы их активации / Е.Н. Юлиш // Здоровье ребенка. - 2010. - Т. 26. - № 5.

71. Юшкин Н.П. Минеральный мир и здоровье человека / Н.П. Юшкин // Вестник отделения наук о Земле РАН. - 2004. - Т. 22. - № 1. - С. 10.

72. Ющук Н.Д. Эпидемиология / Н.Д. Ющук, Ю.В. Мартынов. - Москва: Медицина, 2003. - 448 с.

73. Acute pulmonary effects of ultrafine particles in rats and mice. / G. Oberdörster [и др.] // Research report (Health Effects Institute). - 2000. - № 96. - С. 5-74; disc. 75-86.

74. Aerosol inhalability in low air movement environments / R.J. Aitken [и др.] // Journal of Aerosol Science. - 1999. - Т. 30. - № 5. - С. 613-626.

75. Agarwal J.K. A criterion for accurate aerosol sampling in calm air / J.K. Agarwal, B.Y. Liu // American Industrial Hygiene Association journal. - 1980. - Т. 41. - № 3. -P. 191-197.

76. ANSYS Fluent [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.ansys .com.

77. Anthony T.R. Computational fluid dynamics investigation of particle inhalability / T.R. Anthony, M.R. Flynn // Journal of Aerosol Science. - 2005. - Т. 37. - № 6. - P. 750765.

78. Anthony T.R. Contribution of facial feature dimensions and velocity parameters on particle inhalability / T.R. Anthony // Annals of Occupational Hygiene. - 2010. - Т. 54. - № 6. - P. 710-725.

79. Anthony T.R. Evaluation of facial features on particle inhalation / T.R. Anthony, M.R. Flynn, A. Eisner // Annals of Occupational Hygiene. - 2005. - Т. 49. - № 2. -P. 179-193.

80. Armbruster L. Investigations into defining inhalable dust / L. Armbruster, H. Breuer // Annals of Occupational Hygiene. - 1982. - Т. 26. - № 1. - P. 21-32.

81. Baldwin P.E.J. A survey of wind speeds in indoor workplaces / P.E.J. Baldwin, A.D. Maynard // Annals of Occupational Hygiene. - 1998. - Т. 42. - № 5. - P. 303-313.

82. Basset A.B. On the Motion of a Sphere in a Viscous Liquid / A.B. Basset // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. A. - 1888. - Т. 179. - P. 4363.

83. Berry R.D. An investigation of wind conditions in the workplace to assess their effect on the quantity of dust inhaled / R.D. Berry, S. Froude, H. and S.E.R. and L.S. Division. - Health and Safety Executive Research Laboratory and Services Division, 1989.

84. Bhattacharyya S. Fluid motion around and through a porous cylinder : The John Bridgwater Symposium: «Shaping the Future of Chemical Engineering» The John

Bridgwater Symposium / S. Bhattacharyya, S. Dhinakaran, A. Khalili // Chemical Engineering Science. - 2006. - T. 61. - № 13. - P. 4451-4461.

85. Breysse P.N. Inhalability of large particles into the human nasal passage: in vivo studies in still air / P.N. Breysse, D.L. Swift // Aerosol Science and Technology. - 1990.

- T. 13. - Inhalability of Large Particles into the Human Nasal Passage. - № 4. - P. 459464.

86. Brohus H. CFD simulation of personal exposure to contaminant sources in ventilated rooms / H. Brohus // Proceedings of Ventilation '97, The 5th International Symposium on Ventilation for Contaminant Control, Global Developments in Industrial Ventilation The 5th International Symposium on Ventilation for Contaminant Control, Global Developments in Industrial Ventilation. - Ottawa, Canada, 1997. - T. 1. - P. 21526.

87. Brown R.C. Air Filtration: An Integrated Approach to the Theory and Applications of Fibrous Filters. Air Filtration / R.C. Brown. - Elsevier Science & Technology Books, 1993. - 300 p.

88. Chadha T.S. Oronasal distribution of ventilation during exercise in normal subjects and patients with asthma and rhinitis. / T.S. Chadha, S. Birch, M.A. Sackner // CHEST Journal. - 1987. - T. 92. - № 6. - P. 1037-1041.

89. Chen C.C. Characteristics of face seal leakage in filtering facepieces / C.C. Chen, K. Willeke // American Industrial Hygiene Association Journal. - 1992. - T. 53. - № 9.

- P. 533-539.

90. Chung I.-P. Experimental investigation of air flow around blunt aerosol samplers / I.-P. Chung, D. Dunn-Rankin // Journal of Aerosol Science. - 1997. - T. 28. - № 2. -P. 289-305.

91. Chung I.P. Numerical simulation of two-dimensional blunt body sampling in viscous flow / I.P. Chung, D. Dunn-Rankin // Journal of Aerosol Science. - 1992. - T. 23.

- № 3. - P. 217-232.

92. Clark R.P. Man and His Thermal Environment / R.P. Clark, O.G. Edholm. -Edward Arnold, 1985. - 253 p.

93. Comparative pulmonary toxicity assessment of single-wall carbon nanotubes in rats / D.B. Warheit [h gp.] // Toxicological Sciences: An Official Journal of the Society of Toxicology. - 2004. - T. 77. - № 1. - P. 117-125.

94. Contribution of breathing frequency and inhalation flow rate on performance of N95 filtering facepiece respirators / A. Mahdavi [h gp.] // The Annals of Occupational Hygiene. - 2014. - T. 58. - № 2. - P. 195-205.

95. Copper oxide nanoparticles are highly toxic: a comparison between metal oxide nanoparticles and carbon nanotubes / H.L. Karlsson [h gp.] // Chemical Research in Toxicology. - 2008. - T. 21. - Copper oxide nanoparticles are highly toxic. - № 9. -P. 1726-1732.

96. Development of an advanced respirator fit-test headform / M.S. Bergman [h gp.] // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2014. - T. 11. - № 2. - P. 117125.

97. Diesel particle composition after exhaust after-treatment of an off-road diesel engine and modeling of deposition into the human lung / K. Oravisjarvi [h gp.] // Journal of Aerosol Science. - 2014. - T. 69. - P. 32-47.

98. Diffusional deposition of ultrafine aerosols in a human nasal cast / Y.-S. Cheng [h gp.] // Journal of Aerosol Science. - 1988. - T. 19. - № 6. - P. 741-751.

99. Distribution of Nanoparticle Number Concentrations at a Nano-TiO2 Plant / Y. Yang [h gp.] // Aerosol and Air Quality Research. - 2012. - T. 12. - № 5. - P. 934-940.

100. Do N95 respirators provide 95% protection level against airborne viruses, and how adequate are surgical masks? / A. Balazy [h gp.] // American Journal of Infection Control.

- 2006. - T. 34. - № 2. - P. 51-57.

101. Dunnett S.J. A mathematical study of aerosol sampling by an idealised blunt sampler oriented at an angle to the wind: the role of gravity / S.J. Dunnett, J.H. Vincent // Journal of Aerosol Science. - 2000. - T. 31. - № 10. - P. 1187-1203.

102. Dunnett S.J. A mathematical study of the sampling characteristics of a spherical sampler oriented to the flow / S.J. Dunnett // Journal of Aerosol Science. - 1997. - T. 28.

- № 8. - P. 675-676.

103. Dunnett S.J. An analytical investigation into the nature of the airflow near a spherical bluff body with suction / S.J. Dunnett // Journal of Aerosol Science. - 1999. -T. 30. - № 2. - P. 163-171.

104. Dunnett S.J. A numerical study of the flow field in the vicinity of a bluff body with aspiration oriented to the flow / S.J. Dunnett // Atmospheric Environment. - 1997. - T. 31. - № 22. - P. 3745-3752.

105. Dunnett S.J. The effects of finite Reynolds number on the aspiration of particles into a bulky sampling head / S.J. Dunnett, D.B. Ingham // Journal of Aerosol Science. -1987. - T. 18. - № 5. - P. 553-561.

106. Dunnett S.J. The human head as a blunt aerosol sampler / S.J. Dunnett, D.B. Ingham // Journal of Aerosol Science. - 1988. - T. 19. - № 3. - P. 365-380.

107. Effect of charging state of particles on electret filtration / C. Kanaoka [h gp.] // Aerosol Science and Technology. - 1987. - T. 7. - № 1. - P. 1-13.

108. Effect of exhaled moisture on breathing resistance of N95 filtering facepiece respirators / R.J. Roberge [h gp.] // Annals of Occupational Hygiene. - 2010. - T. 54. -№ 6. - P. 671-677.

109. Effect of fit testing on the protection offered by N95 filtering facepiece respirators against fine particles in a laboratory setting / T. Reponen [h gp.] // Annals of Occupational Hygiene. - 2011. - T. 55. - № 3. - P. 264-271.

110. Effect of particle size on respiratory protection provided by two types of N95 respirators used in agricultural settings / K.J. Cho [h gp.] // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2010. - T. 7. - № 11. - P. 622-627.

111. Effect of particle size on the performance of an N95 filtering facepiece respirator and a surgical mask at various breathing conditions / X. He [h gp.] // Aerosol Science and Technology. - 2013. - T. 47. - № 11. - P. 1180-1187.

112. Erdal S. Human head model as an aerosol sampler: Calculation of aspiration efficiencies for coarse particles using an idealized human head model facing the wind / S. Erdal, N.A. Esment // Journal of Aerosol Science. - 1995. - T. 26. - Human head model as an aerosol sampler. - № 2. - P. 253-272.

113. Evaluation of N95 filtering facepiece respirator efficiency with cyclic and constant flows / A. Bahloul [h gp.] // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2014.

- T. 11. - № 8. - P. 499-508.

114. Extrapulmonary translocation of ultrafine carbon particles following whole-body inhalation exposure of rats / G. Oberdorster [h gp.] // Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A. - 2002. - T. 65. - № 20. - P. 1531-1543.

115. Facial Anthropometric Differences among Gender, Ethnicity, and Age Groups / Z. Zhuang [h gp.] // Annals of Occupational Hygiene. - 2010. - T. 54. - № 4. - P. 391-402.

116. Filter and Leak Penetration Characteristics of a Dust and Mist Filtering Facepiece / C.C. Chen [h gp.] // American Industrial Hygiene Association Journal. - 1990. - T. 51.

- № 12. - P. 632-639.

117. Filter performance of N99 and N95 facepiece respirators against viruses and ultrafine particles / R.M. Eninger [h gp.] // Annals of Occupational Hygiene. - 2008. -T. 52. - № 5. - P. 385-396.

118. Filtration performance of NIOSH-approved N95 and P100 filtering facepiece respirators against 4 to 30 nanometer-size nanoparticles / S. Rengasamy [h gp.] // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2008. - T. 5. - № 9. - P. 556-564.

119. Galeev R.S. A theoretical study of aerosol sampling by an idealized spherical sampler in calm air / R.S. Galeev, S.K. Zaripov // Journal of Aerosol Science. - 2003. -T. 34. - № 9. - P. 1135-1150.

120. Gilfanov A.K. Mathematical study of inhalable fraction in low velocity conditions / A.K. Gilfanov, S.K. Zaripov, I.T. Mukhametzanov // European Aerosol Conference. -Granada: Digital Abstracts Book, C-WG09S1P33, 2012.

121. Gougeon R. Comparison of data from model fiber filters with diffusion, interception and inertial deposition models / R. Gougeon, D. Boulaud, A. Renoux // Chemical Engineering Communications. - 1996. - T. 151. - № 1. - P. 19-39.

122. Han D.-H. Evaluation of Particulate Filtering Respirators Using Inward Leakage (IL) or Total Inward Leakage (TIL) Testing—Korean Experience / D.-H. Han, J. Lee // Annals of Occupational Hygiene. - 2005. - T. 49. - № 7. - P. 569-574.

123. Hinds W.C. Aerosol technology: properties, behavior, and measurement of airborne particles. Aerosol Technology / W.C. Hinds. - Los Angeles: John Wiley & Sons, 1998. - 507 p.

124. Hinds W.C. Performance of dust respirators with facial seal leaks: I. Experimental / W.C. Hinds, G. Kraske // American Industrial Hygiene Association Journal. - 1987. -T. 48. - № 10. - P. 836-841.

125. Hinds W.C. Performance of dust respirators with facial seal leaks: II. Predictive model / W.C. Hinds, P. Bellin // American Industrial Hygiene Association Journal. -1987. - T. 48. - № 10. - P. 842-847.

126. How does breathing frequency affect the performance of an N95 filtering facepiece respirator and a surgical mask against surrogates of viral particles? / X. He [h gp.] // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2013. - T. 11. - № 3. - P. 178185.

127. Hsu D.-J. The measurement of human inhalability of ultralarge aerosols in calm air using mannikins / D.-J. Hsu, D.L. Swift // Journal of Aerosol Science. - 1999. - T. 30. -№ 10. - P. 1331-1343.

128. http://www.ara.com/products/mppd.htm. Multiple-Path Particle Dosimetry Model (MPPD v 2.11) / http://www.ara.com/products/mppd.htm.

129. Huston R. Principles of Biomechanics / R. Huston. - CRC Press, 2008. - 454 p.

130. Identification of airborne bacterial and fungal community structures in an urban area by T-RFLP analysis and quantitative real-time PCR / S.-H. Lee [h gp.] // Science of The Total Environment. - 2010. - T. 408. - № 6. - P. 1349-1357.

131. Increased inflammation and altered macrophage chemotactic responses caused by two ultrafine particle types / L.C. Renwick [h gp.] // Occupational and Environmental Medicine. - 2004. - T. 61. - № 5. - P. 442-447.

132. Indoor aerosol modeling for assessment of exposure and respiratory tract deposited dose / T. Hussein [h gp.] // Atmospheric Environment. - 2015. - T. 106. - P. 402-411.

133. Ingham D.B. The entrance of airborne particles into a blunt sampling head / D.B. Ingham // Journal of Aerosol Science. - 1981. - T. 12. - № 6. - P. 541-549.

134. Ingham D.B. The fluid flow into a blunt aerosol sampler oriented at an angle to the oncoming flow / D.B. Ingham, M.L. Hildyard // Journal of Aerosol Science. - 1991. -T. 22. - № 3. - P. 235-252.

135. In vivo measurements of inhalability of ultralarge aerosol particles in calm air by humans / Y.-T. Dai [h gp.] // Journal of Aerosol Science. - 2006. - T. 37. - № 8. - P. 967973.

136. In vivo protective performance of N95 respirator and surgical facemask / Y. Li [h gp.] // American Journal of Industrial Medicine. - 2006. - T. 49. - № 12. - P. 1056-1065.

137. Kennedy N.J. Inhalability of large solid particles / N.J. Kennedy, W.. Hinds // Journal of Aerosol Science. - 2002. - T. 33. - № 2. - P. 237-255.

138. Laboratory and Field Evaluation of a New Personal Sampling System for Assessing the Protection Provided by the N95 Filtering Facepiece Respirators against Particles / S.A. Lee [h gp.] // Annals of Occupational Hygiene. - 2005. - T. 49. - № 3. - P. 245-257.

139. Large particle penetration through N95 respirator filters and facepiece leaks with cyclic flow / K.J. Cho [h gp.] // Annals of Occupational Hygiene. - 2010. - T. 54. - № 1.

- P. 68-77.

140. Launder B.E. Lectures in mathematical models of turbulence / B.E. Launder, D.B. Spalding. - London, New York: Academic Press, 1972.

141. Lee S.-A. Respiratory performance offered by N95 respirators and surgical masks: human subject evaluation with NaCl aerosol representing bacterial and viral particle size range / S.-A. Lee, S.A. Grinshpun, T. Reponen // Annals of Occupational Hygiene. -2008. - T. 52. - Respiratory Performance Offered by N95 Respirators and Surgical Masks. - № 3. - P. 177-185.

142. Lee T.G. Health and the built environment: indoor air quality / T.G. Lee. - Calgary: The University of Calgary, 1996.

143. Lin W.-H. Associations of Fungal Aerosols, Air Pollutants, and Meteorological Factors / W.-H. Lin, C.-S. Li // Aerosol Science and Technology. - 2000. - T. 32. - № 4.

- P. 359-368.

144. Manikin-based performance evaluation of elastomeric respirators against combustion particles / X. He [h gp.] // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2013. - T. 10. - № 4. - P. 203-212.

145. Manikin-based performance evaluation of N95 filtering-facepiece respirators challenged with nanoparticles / A. Balazy [h gp.] // Annals of Occupational Hygiene. -2006. - T. 50. - № 3. - P. 259-269.

146. Martin S.B. Electrostatic Respirator Filter Media: Filter Efficiency and Most Penetrating Particle Size Effects / S.B. Martin, E.S. Moyer // Applied Occupational and Environmental Hygiene. - 2000. - T. 15. - Electrostatic Respirator Filter Media. - № 8.

- P. 609-617.

147. Maxey M.R. Equation of motion for a small rigid sphere in a nonuniform flow / M.R. Maxey, J.J. Riley // Physics of Fluids (1958-1988). - 1983. - T. 26. - № 4. - P. 883889.

148. Michaelides E.E. Review: The transient equation of motion for particles, bubbles, and droplets / E.E. Michaelides // Journal of fluids engineering. - 1997. - T. 119. -Review. - № 2. - P. 233-247.

149. Mitakakis T.Z. The effect of sunlight on allergen release from spores of the fungus Alternaria / T.Z. Mitakakis, T.J. O'meara, E.R. Tovey // Grana. - 2003. - T. 42. - № 1.

- P. 43-46.

150. Mitchell K. Assessment of NIOSH-approved N95 filter performance against varying conditions / K. Mitchell. - Iowa: The University of Iowa, 2011. - 58 P.

151. Mukhametzanov I.T. Mathematical study of penetration efficiency of aerosol particles for human breathing with protective facemask / I.T. Mukhametzanov, S.K. Zaripov, A.K. Gilfanov // European Aerosol Conference. - Prague, 2013.

152. N95 and P100 respirator filter efficiency under high constant and cyclic flow / J.P. Eshbaugh [h gp.] // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2009. - T. 6.

- № 1. - P. 52-61.

153. National Institute for Occupational Safety and Health: NIOSH Guide to the Selection and Use of Particulate respirators Certified under 42 CFR 84. - DHHS (NIOSH) Pub, 1996.

154. Nield D.A. Convection in Porous Media / D.A. Nield, A. Bejan. - New York: Springer-Verlag, 1992. - 408 p.

155. Niinimaa V. Oronasal distribution of respiratory airflow / V. Niinimaa, P. Cole, R.J. Shephard // Respiration Physiology. - 1981. - T. 43. - № 1. - P. 69-75.

156. Numerical study of the efficiency of a facepiece filtering respirator using a model of an idealized spherical sampler with porous layer / S.K. Zaripov [h gp.] // European Aerosol Conference. - Milan: Digital Handbook. - 50ANT_O008., 2015.

157. Ogden T.L. The human head as dust sampler / T.L. Ogden, J.L. Birkett // Annals of Occupational Hygiene. - 1977. - P. 93-115.

158. On the interrelationship between outdoor air pollution and respiratory allergy / G. D'Amato [h gp.] // Aerobiologia. - 2000. - T. 16. - P. 1-6.

159. On the Microbiological Quality of the Outdoor Air in Poznan, Poland / A. Bugajny [h gp.] // Polish Journal of Environmental Studies. - 2005. - T. 14. - № 3. - P. 287-293.

160. Oseen C.W. Hydromechanik / C.W. Oseen. - Leipzig: Akademishe Verlagsgem, 1927. - 132 p.

161. Passage of inhaled particles into the blood circulation in humans / A. Nemmar [h gp.] // Circulation. - 2002. - T. 105. - № 4. - P. 411-414.

162. Penetration and pressure drop of a HEPA filter during loading with submicron liquid particles / S. Payet [h gp.] // Journal of Aerosol Science. - 1992. - T. 23. - № 7. -P. 723-735.

163. Performance of an N95 filtering facepiece particulate respirator and a surgical mask during human breathing: two pathways for particle penetration / S.A. Grinshpun [h gp.] // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2009. - T. 6. - № 10. - P. 593603.

164. Pich J. Theory of aerosol filtration by fibrous and membrane filters / J. Pich // Aerosol Science. - 1966. - P. 223-283.

165. Rengasamy S. Nanoparticle Penetration through Filter Media and Leakage through Face Seal Interface of N95 Filtering Facepiece Respirators / S. Rengasamy, B.C. Eimer // Annals of Occupational Hygiene. - 2012. - T. 56. - № 5. - P. 568-580.

166. Rengasamy S. Total inward leakage of nanoparticles through filtering facepiece respirators / S. Rengasamy, B.C. Eimer // Annals of Occupational Hygiene. - 2011. -T. 55. - № 3. - P. 253-263.

167. Renwick L.C. Impairment of Alveolar Macrophage Phagocytosis by Ultrafine Particles / L.C. Renwick, K. Donaldson, A. Clouter // Toxicology and Applied Pharmacology. - 2001. - T. 172. - № 2. - P. 119-127.

168. Respirator leak detection by ultrafine aerosols: a predictive model and experimental study / B.Y.H. Liu [h gp.] // Aerosol Science and Technology. - 1993. -T. 19. - № 1. - P. 15-26.

169. Respiratory protection provided by N95 filtering facepiece respirators against airborne dust and microorganisms in agricultural farms / S.-A. Lee [h gp.] // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2005. - T. 2. - № 11. - P. 577-585.

170. Schlichting H. Boundary-layer theory / H. Schlichting. - McGraw-Hill, 1979. -852 p.

171. Simulation and evaluation of respirator faceseal leaks using computational fluid dynamics and infrared imaging / Z. Lei [h gp.] // Annals of Occupational Hygiene. -2013. - T. 57. - № 4. - P. 493-506.

172. Sleeth D.K. Inhalability for aerosols at ultra-low windspeeds / D.K. Sleeth, J.H. Vincent // Journal of Physics: Conference Series. - 2009. - T. 151. - № 1. - P. 012062.

173. Sreenath A. Experimental investigations into the nature of airflows near Bluff bodies with aspiration, with implications to aerosol sampling / A. Sreenath, G. Ramachandran, J.H. Vincent // Atmospheric Environment. - 1997. - T. 31. - № 15. -P. 2349-2359.

174. Su W.C. Experimental measurements of aspiration efficiency for idealized spherical aerosol samplers in calm air / W.C. Su, J.H. Vincent // Journal of Aerosol Science. - 2003. - T. 34. - № 9. - P. 1151-1165.

175. Su W.-C. Towards a general semi-empirical model for the aspiration efficiencies of aerosol samplers in perfectly calm air / W.-C. Su, J.H. Vincent // Journal of Aerosol Science. - 2004. - T. 35. - № 9. - P. 1119-1134.

176. The pro-inflammatory effects of low-toxicity low-solubility particles, nanoparticles and fine particles, on epithelial cells in vitro: the role of surface area / C. Monteiller [h gp.] // Occupational and Environmental Medicine. - 2007. - T. 64. - № 9.

- P. 609-615.

177. Unusual inflammatory and fibrogenic pulmonary responses to single-walled carbon nanotubes in mice / A.A. Shvedova [h gp.] // American Journal of Physiology -Lung Cellular and Molecular Physiology. - 2005. - T. 289. - № 5. - P. L698-L708.

178. Vincent J.H. Aerosol sampling: science, standards, instrumentation and applications. Aerosol Sampling / J.H. Vincent. - John Wiley & Sons, 2007. - 638 p.

179. Vincent J.H. Applications of blunt sampler theory to the definition and measurement of inhalable dust / J.H. Vincent, D. Mark // Annals of Occupational Hygiene. - 1982. - T. 26. - № 1. - P. 3-19.

180. Vincent J.H. On the quantitative definition of the inhalability of airborne dust / J.H. Vincent, L. Armbruster // Annals of Occupational Hygiene. - 1981. - T. 24. - № 2. -P. 245-248.

181. Volkwein J.C. Workplace Aerosol Measurement / J.C. Volkwein, A.D. Maynard, M. Harper // Aerosol Measurement / peg. P. Kulkarni, P.A. Baron, K. Willeke. - John Wiley & Sons, Inc., 2011. - P. 571-590.

182. Wen X. Aspiration efficiency of a thin-walled cylindrical aerosol sampler at yaw orientations with respect to the wind / X. Wen, D.B. Ingham // Journal of Aerosol Science.

- 2000. - T. 31. - № 11. - P. 1355-1365.

183. Yang J. Simulating the interaction between a respirator and a headform using LS-DYNA / J. Yang, J. Dai, Z. Zhuang // Computer-Aided Design and Applications. - 2009.

- T. 6. - № 4. - P. 539-551.

184. Yeh H.-C. Models of human lung airways and their application to inhaled particle deposition / H.-C. Yeh, G.M. Schum // Bulletin of Mathematical Biology. - 1980. - T. 42. - № 3. - P. 461-480.

185. Zaripov S.K. Numerical study of thin-walled sampler performance for aerosols in low windspeed environments / S.K. Zaripov, A.K. Gilfanov, D.V. Maklakov // Aerosol Science and Technology. - 2010. - T. 44. - № 2. - P. 152-160.

186. Zaripov S.K. Performance of spherical aerosol sampler in low-velocity agriculture environment / S.K. Zaripov, A.K. Gilfanov, I.T. Mukhametzanov // Acta horticulturae (ISHS). - 2014. - T. 1054. - P. 333-339.