Ochranná filtrace

Ochranná filtrace

Systém filtrace vzduchu v budově může sloužit jako významná ochrana vnitřního ovzduší budov během vzdušného chemického nebo biologického útoku z venkovního zdroje. S cílem pomoci majitelům a správcům budov v analýze rizik přináší článek základní informace o látkách, které mohou být užity k teroristickému útoku a o adekvátní přípravě systému filtrace vzduchu na něj. Je diskutována bezpečnost klimatizačního zařízení a některých filtrů vzduchu a jejich doplňků.

Biologické zbraně
Nejčastěji uváděnými kandidáty na použití při biologickém útoku jsou antrax, botulismus, pravé neštovice, mor, tularémie a různé druhy hemoragických horeček. Jde o bakteriální a virové infekce. Bakterie mají střední průměr 0,3 až 35 μm a viry 0,01 až 0,3 μm. Jestliže jsou bakterie a viry v aerosolu, velikost částic aerosolu musí být taková, aby se vznášely ve vzduchu a mohly být člověkem vdechnuty. Částice aerosolu o průměru mezi 0,5 až 5 μm jsou vdechnuty a zadrženy v plicích. Menší částice jsou vdechnuty a většina z nich vydechnuta. Částice větší než 5 až 15 mm se zachytí v nosní dutině a průdušnici a nedostanou se až do plic. Částice aerosolu větší než 15 až 20 mm sedimentují k podlaze a zdraví člověka prakticky neohrožují.

Jinou biologickou zbraní jsou toxiny, jedy, kterých je dosud známo asi 400. Mohou být produkovány zvířaty (hadí jed), rostlinami (ricin) nebo mikroby (botulotoxin, stafylokokový enterotoxin). Toxiny se na rozdíl od bakterií a virů nemohou množit. Použití limituje jejich toxicita a náročnost výroby. Nejsnadnější k útočnému použití je tedy respirabilní aerosol, kontaminované potraviny a voda.

Biologický útok je prakticky nezjistitelný, neboť detektory nemáme. Víme pouze, že dekontaminační procedury, doporučené pro chemické látky účinně ničí i toxiny. Mýdlo a voda, nebo jen voda může být účinná při odstraňování toxinů z pokožky, oděvu a zařízení.

Chemické zbraně
Jako chemické zbraně mohou být užity látky obvyklé v armádě, ale i průmyslové chemické produkty. Jednou vyrobeny, mohou při vhodném skladování čekat na své použití 50 i více let. Útočná metoda pak spočívá v jejich použití v aerosolovém generátoru nebo otevřeném kontejneru, který umožňuje odpařování aj. Jako chemické zbraně mohou být užity nervové plyny, krevní jedy, látky zpuchýřující, dusivé, slzný plyn, psychofarmaka a průmyslové chemikálie. Několik látek je plynných, některé jsou kapaliny, pevné látky lze šířit v aerosolu.

Bezpečnost klimatizačního zařízení
Mnohá klimatizační zařízení mohou účinně zabránit vniknutí nebo cirkulaci biologického nebo chemického agens použitého k teroristickému útoku. K základním zásadám patří, že vzduchové potrubí musí být vybaveno uzavíracími klapkami, v prostorách veřejnosti nepřístupných musí být lehký přetlak vzduchu oproti prostorám s volným přístupem veřejnosti, místa sání vzduchu, ať už jsou na střeše budovy nebo v její úrovni, musí být vždy bezpečně zajištěna (stěnou, osvětlením, kamerovým systémem). Pro bezpečné větrání schodišť by měly vzduchovody být osazeny HEPA filtry. Schodiště je totiž kritickým místem možného shromáždění většího počtu osob, zvláště, je-li užito jako nouzový východ. Filtrace musí být zajištěna nejen u venkovního, ale i u recirkulujícího vzduchu. Filtry mohou být instalovány v sériích k zajištění chemické a biologické ochrany vnitřního ovzduší. Doporučuje se manuální ovládání filtrační jednotky, které umožní obtok baterie filtrů podle závažnosti situace. Efektivní detekce chemické látky není pro rychlost kontaminace (prakticky okamžité působení) možná.

Typy filtrace vzduchu a doplňky
Kromě vytápění a větrání lze filtrací vzduchu v klimatizačním systému zajistit další ochranné funkce. Ty závisí na typu tří základních použitých filtrů a jejich doplňků v interiéru.
(Pozn. překl.: třídění filtrů odpovídá americkým zvyklostem.)

HEPA filtry
Byly vyvinuty během druhé světové války ke snížení koncentrace radioaktivního prachu ve zkoumaném vzduchu. Dnes jsou široce používány, ať už při nukleární kontaminaci, ke snížení koncentrace azbestu ve vzduchu, ve zdravotnictví, v čistých provozech, v místech s vysokými nároky na čistotu vzduchu.

Filtračním materiálem je skládaný papír ze skelného mikrovlákna. Filtr je zpravidla opatřen plastovými nebo hliníkovými separátory k usměrnění proudu vzduchu a je vložen do dřevěné nebo kovové kazety, v níž je utěsněn. Tento typ filtru je použitelný v prostředí o teplotě do 120 °C a r.v. do 100 %. Účinnost je 99,97 % v záchytu částic o průměru 0,3 μm. V záchytu částic větších je pochopitelně mnohem účinnější. Výše byla uvedena velikost bakterií a virů. Bakterie jsou velké a viry potřebují pro pohyb v ovzduší nosiče, jsou proto často zachyceny na kapičkách vody nebo bakteriích. Je tedy vysoká pravděpodobnost jejich zachycení na HEPA filtru. HEPA filtry mohou být instalovány na kterémkoliv místě klimatizačního zařízení. Z důvodu ochrany proti chemickým a biologickým nežádoucím kontaminantům je účelné je instalovat jak na sání venkovního vzduchu, tak do vedení vzduchu recirkulujícího.

Vysoce účinné filtry (HE)
Jsou vyráběny podobně jako HEPA filtry, nejsou vkládány do kazet. Jsou k dispozici jako kapsové nebo jako patrony. Kapsové nejsou zpravidla tak robustní, někdy bývají jejich kraje zpevněny kovovým rámečkem. Filtrační účinnost pro bakterie antraxu (mají průměr 1 μm) je 90 až 99 % a pro spóry (jejich průměr je 2 mm) se blíží 100 %. Pro menší patogenní bakterie, vodní kapičky a viry (průměr 0,2 až 0,5 μm) je účinnost 60 až 95 %. Tyto filtry nechrání před chemickým útokem, ale dávku biologických agens významně snižují.

Filtry z aktivního uhlí
Adsorbují odéry, plyny a páry. K výrobě aktivního uhlí se používá dřevo, uhlí a kokosové skořápky. Tyto suroviny jsou podrobeny karbonizaci, kdy při vysoké teplotě jsou vytěsněny těkavé organické látky. Poté je surovina zahřívána v páře, čímž získává unikátní adsorpční vlastnosti. Touto aktivací se získá vysoce porézní hmota. Její impregnací speciálními chemickými látkami (nejčastěji Cu, Ag a molybdentrietylendiamin) se zvyšuje protichemická účinnost. Povrch aktivního uhlí je enormní a nabízí velkou plochu k chemické vazbě. Čím delší je reakční čas, tím větší je pravděpodobnost záchytu chemické škodliviny. Typický reakční čas pro neprůmyslové škodliviny v budovách je 0,1 až 0,3 s. Čím je silnější vrstva aktivního uhlí, tím je pravděpodobnost záchytu vyšší. Zvyšuje se i životnost filtru. Aktivní uhlí granulované je nejúčinnější. Často se používají společně s HEPA filtry.

Antimikrobiální filtr
Některé filtry získávají antimikrobiální vlastnosti již při výrobě tím, že jsou napuštěny speciální látkou. Není však shoda v tom, jaké látky používat, neboť některé bakterie jsou na těchto filtrech zahubeny, jiné jen zastaveny v růstu.

UV zářič
UV záření je v elektromagnetickém spektru mezi viditelným světlem a paprsky X. Dělí se na tři skupiny. UVA je známé svou dlouhou vlnovou délkou a vysokou penetrací. Expozice způsobuje opálení pokožky, používá se k léčbě a je zcela neškodné. UVB má kratší vlnovou délku, vysokou penetrační schopnost a může při prodloužené expozici vyvolávat rakovinu kůže. UVC má malou schopnost průniku, je absorbováno v povrchové vrstvě odumřelých buněk pokožky. Nadměrná expozice může vyvolat podráždění očních spojivek.

UVC se užívá jako tzv. germicidní světlo ve zdravotnictví, potravinářství a v široké oblasti průmyslu již více než 50 let. UVC prochází všemi bakteriemi, viry a plísněni, modifikuje jejich DNA, brání jim tím v množení a vede k jejich smrti. Germicidní efekt je přímo úměrný aplikované dávce (udává se v sekundách) a ozáření (udává se v mW/cm²).

UVC zářiče byly poprvé aplikovány v klimatizaci před šesti lety k biologickému čištění kondenzátního a chladicího potrubí. Nyní je ale zájem o užití UVC zářičů v prevenci bioteroristického útoku. Na základě dosavadních zkušeností víme, že bakterie antraxu potřebuje k usmrcení 5 až 9 tisíc mW/cm², spóry potřebují 22 tisíc mW/cm².

Výrobci nabízejí širokou škálu UVC zářičů vhodných k instalaci na sání venkovního vzduchu. Životnost jedné 70 W trubice UVC je cca jeden rok. Kromě ne zcela jisté likvidace bakterií a virů v proudu vzduchu, závislé na teplotě a rychlosti proudění vzduchu kolem zářiče, snižují UVC zářiče mikrobiální kontaminaci na povrchu filtrů.

Elektrostatický čistič vzduchu s UV zářičem
Jde o recirkulační čistič vzduchu (může být průmyslový nebo v bytovém provedení) s filtrační účinností cca 95 % pro částice o průměru 1 μm a 33 až 75 % pro částice o průměru 0,3 až 0,5 μm. Užívají se ve zdravotnictví, ale i v pohostinství (odstraňují cigaretový kouř). Princip čištění vzduchu spočívá v polarizaci částic a jejich záchytu na elektricky nabitém filtru. Zachycené mikroorganismy jsou zabudovaným UVC zářičem inaktivovány. Filtry vyžadují výměnu zpravidla za 6 měsíců, v znečištěných provozech se interval výměny přiměřeně zkracuje.

Závěr
V článku jsou zmíněny možnosti volby vybavení klimatizačního zařízení za účelem zvýšení ochrany vnitřního prostředí před teroristickým útokem, který nelze předpokládat, ani okamžitě po provedení detekovat. Jedinou ochranou je být předem připraven.

Pramen:
[1] MILLER, J. D. Defensive Filtration. ASHRAE Journal, prosinec 2002, s. 18 - 28.

(plné znění článku na www.ashraejournal.org)