Лекция № 3. Экологически значимые свойства воздуха. Погода, климат, микроклимат – 2 ч

1. Атмосферный воздух. Экологические и гигиенические проблемы воздушной среды.

2. Основные источники загрязнения атмосферного воздуха и его защита. ПДК.

3. Физические и химические свойства воздуха и их гигиеническое значение.

4. Климат, погода, микроклимат и их влияние на здоровье.

5. Солнечная радиация. Электрическое состояние атмосферы и их влияние на организм.

6. Нормирование и пути оптимизации микроклиматических условий в помещении.

7. Влияние загрязнителей на здоровье и быт населения.

8. Законодательство РФ по защите воздушной среды.

Воздух является самым необходимым компонентом для существования организма человека. Без него человек может просуществовать лишь в течение нескольких минут. В процессе эволюции человек приспособился к существованию в воздушной среде с определенными свойствами, изменение химического состава этой среды или ее физических свойств отражается на состоянии здоровья человека. Воздушная оболочка земного шара называется атмосферой. Она прослеживается до высоты около 1000 км над поверхностью земли.

На внешнюю границу атмосферы Земли поступает определенная доля солнечного излучения. В среднем около 30% этого излучения рассеивается частицами атмосферы или непосредственно отражается облаками и поверхностью Земли. Около 50% солнечного излучения достигает суши или океана и поглощается в форме тепла. Остальные 20% солнечного излучения могут поглощаться, проходя через атмосферу. Видимое излучение, на которое приходится основная часть потока солнечной энергии, в безоблачную погоду может достигать поверхности Земли без потерь. От 1 до 3% падающего ультрафиолетового излучения поглощается в верхних слоях атмосферы.

Спектр Солнца, достигающий границы земной атмосферы, — от 0,1 до 60 микрон (мк). При наличии водяных паров в атмосфере он укорачивается до 2,2 мк:

1. инфракрасные лучи (ИК) — от 0,76 до 60 мк (микрон);

2. видимые лучи — 400—760 нм;

3. ультрафиолетовые лучи (УФ) — 10—400 нм.

Давно уже признано важное гигиеническое значение солнечного света, ограничение или лишение которого приводит к нарушению физиологиче­ского равновесия в организме. Биологическое действие солнечной радиации слагается из совокупности всех областей оптического излучения: инфра­красной, видимой и ультрафиолетовой.

Свойства атмосферы на различных высотах неодинаковы, поэтому она словно разделяется на несколько слоев: тропосферу, стратосферу, ионосферу, вакуумсферу.

Тропосфера — первый слой, наиболее близко прилегающий к поверх­ности земли и простирающийся до высоты 12—14 км, который характери­зуется следующими свойствами: суточными и сезонными колебаниями температур, перемещением воздушных потоков в разных направлениях, присутствием водяных паров, приводящих к образованию облаков, туманов, атмосферных осадков, наличием значительного количества посторонних примесей (твердых, жидких, газообразных).

Атмосферный воздух представляет собой физическую смесь кислорода (20,95%), азота (78,08%), инертного газа (0,94%), углекислого газа (0,03%). В атмосфере происходит постоянный кругооборот газов: человек и живот­ные поглощают кислород и выделяют углекислоту, такие же процессы про­исходят при любых окислительных процессах (горение, тление, гниение и др.), растительный же покров земной поверхности поглощает углекислоту и выделяет кислород. При гигиенической оценке воздуха учитываются: химический состав, физические константы (температура, влажность, ско­рость движения воздуха, барометрическое давление), механические приме­си (содержание пыли и микроорганизмов).

В покое потребность человека в кис­лороде составляет 12—17 л/ч. Величина насыщения крови кислородом за­висит не от процента содержания его в воздухе, а от парциального давле­ния кислорода, т. е. той части общего атмосферного давления, которая приходится на долю кислорода. При парциальном давлении кислорода 140 мм рт. ст. наблюдаются первые признаки кислородного голодания (гипоксии), при 110 мм рт. ст. появляются симптомы горной болезни: го­ловокружение, слабость мышц, одышка, сердцебиение. На высоте 8000— 9000 м парциальное давление — 55,8—48,3 мм рт. ст., что опасно для жиз­ни. При повышении содержания азота в воздухе снижается парциальное давление кислорода, что может оказывать наркотическое действие, на­пример у аквалангистов могут наблюдаться такие признаки: возбуждение, запаздывание зрительных, слуховых, обонятельных реакций, ухудшение памяти, нарушение координации движений. При подъеме с глубины азот выделяется из крови в виде пузырьков газа, может произойти закупорка мелких сосудов, приводящая к отеку тканей, закупорка сосудов головного мозга и сердца со смертельным исходом.

Углекислый газ (СО₂) поступает в атмосферу в результате жизнедеятельности живых организмов, процессов горения, гниения и брожения и за счет сгорания топлива на промышленных предприятиях. СО₂ возбуждает дыхательный центр. Повышение концентрации СО₂ небезразлично для организма. При 3—4% СО₂ в воздухе у человека наблюдаются возбужденное состояние, головная боль, шум в ушах, замедление пульса. 10%-ное содержание СО₂ может привести к потере сознания и смерти. В жилых помещениях уровень содержания СО₂ не должен превышать 0,1%, его повышение свидетельствует о недостаточном воздухообмене.

Повышенное атмосферное давление. В период пребывания в условиях повышенного давления наблюдаются некоторые изменения физиологических показателей и ощущений: урежение пульса и частоты дыхания, уменьшение максимального и повышение минимального артериального давления, возрастание жизненной емкости легких, глуховатый тембр голоса, понижение кожной чувствительности и слуха, ощущение сухости слизистых оболочек, усиление перистальтики кишечника, легкое сжатие живота вследствие сжатия газов в кишечнике.

Пониженное атмосферное давление. Подъем и пребывание на высоте связаны с влиянием на организм двух основных факторов: пониженного атмосферного давления и обусловленного этим уменьшения парциального давления отдельных газов, в том числе кислорода.

Наиболее частые и ранние симптомы при развитии «высотной» болезни: сонливость, тяжесть в голове, головная боль, нарушение координации движений, психическое возбуждение (эйфория), сменяющееся апатией и депрессией, зрительные расстройства и др. При быстром подъеме на высоту, превышающую 8 км, развиваются явления, патогенетически сходные с кессонной болезнью. Так как давление воздуха резко падает, происходит выделение азота, обычно растворенного в крови при нормальном атмосферном давлении. При этом наблюдаются боли в суставах, костях, зуд кожи и другие признаки декомпрессионной болезни.

Физические свойства воздуха в значительной степени определяют теплообмен организма с окружающей средой. Накопление тепла в организме происходит в результате окисления пищевых веществ и выработки тепла при мышечной работе, от лучистого тепла солнца и нагретых предметов, теплого воздуха и горячей пищи.

Организм отдает тепло путем конвекции, излучения и испарения пота.

И процессах теплообмена организма с внешней средой большое значение имеет лучистый (радиационный) теплообмен. Согласно физическим законам всякое тело при температуре выше абсолютного нуля излучает тепло в окружающее пространство. |ПИ1

Температура воздуха является постоянно действующим фактором окружающей среды. Человек подвергается действию колебаний температуры
воздуха в различных климатических районах, при изменении погодных
условий, при нарушении температурного режима в жилых и общественных зданиях. При действии на организм высокой температуры воздуха
нарушается в первую очередь отдача тепла конвекционным путем, организм освобождается от излишнего тепла преимущественно потоиспарением. На величину потери тепла потоиспарением существенно влияют
влажность и подвижность воздуха. Вместе с потом из организма выделяются соли, среди которых наибольшую долю составляют хлориды. С потом выделяются и водорастворимые вита­мины С и группы В.

Кроме высокой температуры воздуха, человек часто подвергается воздействию низких температур. В этом случае общие теплопотери превышают теплопродукцию, что приводит к дефициту тепла, понижению температуры и охлаждению организма.

Влажность воздуха имеет большое значение, поскольку влияет на теплообмен организма с окружающей средой. В гигиенической практике учитывают относительную влажность воздуха и дефицит его насыщения, т. е. разность максимальной и абсолютной влажности воздуха. Эти величины влияют на процессы теплоотдачи человека путем потоиспарения. Чем больше дефицит влажности, тем суше воздух, тем больше водяных паров он может воспринимать, следовательно тем интенсивнее может быть отдача тепла потоиспарением. Высокая температура переносится легче, если воздух сухой. Мороз в тихую погоду переносится легче, чем при сильном ветре, и наоборот, зимой ветер вызывает переохлаждение кожи в результате усиленной отдачи тепла конвекцией и увеличивает опасность обморожений.

Загрязнение атмосферного воздуха — важная гигиеническая и экологическая проблема. В составе воздушной среды постоянно обнаруживаются разнообразные химические органические и неорганические соединения, попадающие из различных источников. Все загрязнения атмосферного воздухе можно разделить на три вида: твердые (пыль), жидкие (пары), газообразные.

Твердые загрязнения (пыль) по происхождению можно разделить на несколько категорий:

а) почвенная пыль, которая поднимается в воздух с поверхности земли
в результате перемещения воздушных масс. Этому особенно способствует
движение транспортных средств;

б) космическая пыль, когда на Землю из космоса оседают некоторые
твердые частицы, не имеющие практического значения;

в) твердые выбросы в атмосферу из энергетических установок (промышленных предприятий и отопительных систем);

г) в отдельную категорию выделяют радиоактивную пыль, попадающую
в воздух в результате аварийных ситуаций на предприятиях, использующих
радионуклиды.

Наибольшее значение имеют пылевые загрязнения, выбрасываемые в воз­дух энергетическими системами, так как количество их возрастает. Особен­но много твердых загрязнений поступает в воздух при сжигании твердого малоценного топлива (угля). При этом в воздух выбрасываются зола, недо­жог, сажа.

Взвешенные вещества (пыль, дым). Источниками загрязнения являются котельные, теплоэлектростанции. Действие их связано с частотой легочных и аллергических заболеваний. Максимально разовая ПДК — 0,5 мг/м³,среднесуточная ПДК — 0,15 мг/м³. Класс опасности — 3.

Взвешенные частицы дыма, пыли загрязняют кожу, одежду, жилища. Попадая в глаза, они ведут к травмам и воспалительным процессам, раздражают слизистые оболочки дыхательных путей, вызывая кашель. По имеющимся наблюдениям заболеваемость раком легких возрастает в населенных пунктах, атмосфера которых сильно задымлена. Загрязненный воздух раздражает дыхательные пути и вызывает их хроническое воспаление (бронхиты), создаются благоприятные условия для внедрения инфек­ций (туберкулез, пневмония).

Основным источником загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт. Наиболее опасными соединениями выхлопных газов являют окись углерода, окислы азота, альдегиды, углеводороды, канцерогенные соединения, пары свинца, сажа и сернистый ангидрид. В результате фотохимических реакций под влиянием ультрафиолетовых лучей образуются новые продукты — фотооксиданты, обладающие сильными окислительны­ми свойствами. Азот и органические перекиси оказывают общетоксическое и раздражающее действие на слизистые носа, глаз, повреждают растительность, снижают видимость.

Для проведения гигиенических мероприятий по снижению загрязнен­ности атмосферного воздуха разработаны и законодательно установлены предельно допустимые концентрации загрязняющих компонентов в воз­душной среде (ПДК). Предельно допустимая концентрация (ПДК) — это концентрация, которая не оказывает на человека ни прямого, ни косвенно­го вредного и неприятного действия, не снижает его трудоспособности, не влияет отрицательно на его самочувствие и настроение. Существуют две категории ПДК: максимально разовые и среднесуточные.