ГЛАВА III ГИГИЕНА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

1. Гигиеническое значение воздушной среды.

Атмосферный воздух является одним из важнейших компонентов окружающей среды, без которого невозможна жизнь человека и других живых организмов. Исключительная роль воздушной среды в поддержании жизни на Земле обусловлена, прежде всего, содержащимся в ней кислородом, благодаря которому осуществляются процессы межуточного обмена и тканевого дыхания в организме. Немаловажное значение имеет воздушная среда и в обеспечении процессов теплообмена организма с окружающей средой, оказывая воздействие на его теплопродукцию и теплоотдачу и, тем самым, определяя тепловое состояние человека.

Значительное влияние на организм человека и санитарные условия жизни могут оказывать также физические процессы, происходящие в атмосфере, которые во взаимодействии с другими факторами формируют погоду и климат местности. При прохождении через атмосферу происходит рассеивание и поглощение губительного коротковолнового ультрафиолетового солнечного излучения и космической радиации. От состояния атмосферы во многом зависит также количество и качество доходящей до поверхности солнечной радиации, имеющей жизненно важное значение.

Атмосфера является резервуаром, в который поступают газообразные продукты обмена веществ человека, животных и растений, патогенные микроорганизмы, химические и радионуклидные загрязнители природного и техногенного происхождения. Вследствие этого воздух может быть фактором передачи инфекционных и паразитарных заболеваний, а также оказывать неблагоприятное влияние на здоровье человека и санитарно-бытовые условия жизни населения. Способность воздушных масс к быстрому перемешиванию и перемещению на большие расстояния способствует быстрому распространению локальных загрязнений и превращению их в глобальные. Вместе с тем, постоянная циркуляция, а также связь с другими сферами и, особенно океаном, обеспечивают высокую способность атмосферы к самоочищению. Так, большое количество атмосферных загрязнителей оседает на землю, поглощается растениями, включается в почвенное звено круговорота веществ, вымывается осадками. В результате контакта с океаном, последний поглощает из атмосферы значительные массы углекислого газа, сернистого ангидрида и других соединений и т.д. Следовательно, атмосфера является не только естественной средой, в которой осуществляются процессы самоочищения от взвешенных частиц, вредных химических веществ, радионуклидов, патогенной флоры, но и источником загрязнения ими почвы и воды. Качеством атмосферного воздуха определяется и качество воздуха закрытых помещений.

2. Строение земной атмосферы. Воздушная оболочка Земли состоит из нескольких слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, ионосферы, экзосферы и магнитосферы. Самый нижний слой, прилегающий к поверхности Земли – тропосфера, имеет толщину на полюсах – 8-10 км над уровнем моря, в средних широтах – 10-12 км, на экваторе – 15-18 км. Для тропосферы характерна неустойчивость физических параметров: температуры, влажности, атмосферного давления, движения воздуха. Среднее давление воздуха на уровне моря составляет 101,3 кПа. При подъеме вверх плотность и давление воздуха уменьшаются. Температура воздуха более высока в приземных слоях за счет нагревания поверхности почвы солнцем, с высотой она снижается: на каждые 100 м – на 0,65°С.

В тропосфере постоянно в разных направлениях перемещаются воздушные массы, обусловливая формирование различных погодных условий. Конденсация водяных паров, основная масса которых сосредоточена в околоземном слое атмосферы, приводит к образованию облаков и выпадению осадков.

Природный химический состав тропосферы относительно постоянен, в него входят азот, кислород, углекислый газ (до 99 %), а также инертные газы, озон, водяные пары и др. (до 1%). Вместе с тем, в тропосфере обнаруживаются и загрязнители, поступающие в результате хозяйственно-бытовой деятельности человека, а также из природных источников: пыль, сажа, различные токсические соединения, радионуклиды, парниковые газы. В последние годы наблюдается увеличение содержания углекислого газа, основного из парниковых газов, с которым связывают постепенное (0,01°С в год) повышение температуры околоземного слоя воздуха.

Следующим после тропосферы слоем, отделенным от нее узкой переходной зоной, является стратосфера. Она простирается до высоты 50-60 км. Температура в нижних слоях составляет около минус 60°С, а у верхней границы возрастает до плюс 10°С. Воздух в стратосфере разрежен, водяных паров почти нет, отсутствуют облака, воздушные течения распространяются в основном в горизонтальном направлении. В связи с этим загрязнители, проникающие в стратосферу, например, радионуклиды при ядерных взрывах, продукты сгорания авиационного и космического топлива, фреоны и др., длительное время, до нескольких лет, не оседают и с воздушными течениями распространяются на большие расстояния, приводя к глобальному загрязнению планеты.

Одной из главных химических реакций, происходящих в стратосфере, является образование озона в результате взаимодействия коротковолновой ультрафиолетовой солнечной радиации и космического излучения с молекулярным кислородом. Основная масса озона сосредоточена в слое от 16 до 32 км, наибольшая же концентрация - на высоте около 25 км. Озон действует как защитный экран, не пропуская к земле губительное коротковолновое излучение.

Выше стратосферы располагаются мезосфера (верхняя граница - до 80 км), ионосфера (верхняя граница – до 500-1000км), экзосфера (верхняя граница – до 3000 км) и магнитосфера (верхняя граница – до 50000км). В мезосфере содержится около 5% массы атмосферы, количество озона невелико, температура значительно ниже, чем в стратосфере – около - 70°С. В ионосфере воздух сильно ионизирован, а температура быстро увеличивается с высотой, достигая 900-1500°С. В экзосфере воздух крайне разрежен и по плотности близок плотности безвоздушного космического пространства. Наиболее высока разреженность в магнитосфере. Наличие магнитосферы обусловлено магнитным полем Земли, которое состоит из 2 компонент: постоянного магнитного поля, возникающего вследствие движения ионизированной массы в жидком ядре Земли и составляющего до 94% общего геомагнитного поля, и переменного магнитного поля, обусловленного корпускулярными излучениями солнечного и космического происхождения. Геомагнитное поле защищает Землю от различных космических излучений. В частности, основной поток солнечного ветра, состоящего из заряженных частиц, взаимодействуя с геомагнитным полем, обтекает Землю и уносит его в длинный магнитный хвост. Большая часть частиц улавливается и не пропускается к земной поверхности так называемыми радиационными поясами магнитосферы.

Таким образом, все слои атмосферы участвуют в формировании условий, определяющих возможность жизни на Земле. Жизнь человека протекает в тропосфере и наибольшее непосредственное воздействие на него оказывают свойства этого слоя. Факторами воздушной среды, оказывающими воздействие на человека, являются физические свойства воздуха, химический и биологический состав, физические, химические и биологические загрязнители.