Гигиена окружающей среды. Атмосферный воздух его физические и химические свойства, гигиеническое и экологическое значение

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:

· Инфракрасные лучи (ИК) — от 0,76 до 60 мк (микрон);

· Видимые лучи — 400—760 нм;

· 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.

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.

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.

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.

Загрязнение атмосферного воздуха отрицательно сказывается на здоро­вье населения и санитарных условиях жизни. При безветрии, туманах и температурных инверсиях, когда затрудняется рассеивание выбросов, в во­здухе возрастает концентрация примесей, особенно сернистого ангидрида и фотооксидантов, что оказывает острое воздействие на людей, вызывая слезотечение, конъюнктивиты, кашель, бронхиты, а также обострение бо­лезней, хронические обструктивные болезни легких, сердечно-сосудистые заболевания.

Большая роль в борьбе за охрану атмосферного воздуха принадлежит планировке городов и мероприятиям по их благоустройству. Территория городов должна быть разделена на жилые и промышленные районы с зо­ной разрыва между ними. Промышленные районы должны располагаться так, чтобы преобладающие ветры дули по направлению от жилых районов на промышленные.

Для борьбы с почвенной пылью в населенных местах их благоустраива­ют: улицы и площади должны иметь гладкое покрытие, все свободные тер­ритории должны озеленяться.

Развитие производства, рост городов и влияние человека на окружаю­щую природную среду требуют повышения внимания к охране атмосфер­ного воздуха. Задачами законодательства РФ являются регулирование об­щественных отношений в этой области в целях сохранения в чистоте и улучшения состояния атмосферного воздуха, предотвращение и снижение вредных химических, физических, биологических и иных воздействий на атмосферу, вызывающих неблагоприятные последствия для населения, рас­тительного и животного мира, а также укрепление законности в области охраны атмосферного воздуха.

В Законе РФ «Об охране атмосферного воздуха» (1999) говорится, что для оценки его состояния устанавливаются нормативы предельно допусти­мых концентраций загрязняющих веществ и вредных физических воздействий на атмосферу. Предприятия обязаны проводить организационно-хозяйственные, технические и иные мероприятия для обеспечения выполне­нии условий и требований, предусмотренных в разрешениях на выброс, принимать меры по снижению выбросов загрязняющих веществ, обеспечивать бесперебойную эффективную работу и поддержание в исправном состоянии сооружений, оборудования и аппаратуры для очистки выбросов и контроля за ними, а также осуществлять постоянный учет количества и состава загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу. Осуществле­ние мероприятий по охране атмосферного воздуха не должно приводить к загрязнению почв, вод и других природных объектов.

Важнейшими системообразующими проблемами гигиены окружающей среды в настоящее время остаются совершенствование методических под­ходов к изучению влияний антропогенно измененной среды на здоровье; количественная оценка влияний загрязнения окружающей среды на здо­ровье населения; прогноз состояния здоровья населения в зависимости от степени загрязнения среды и санитарной ситуации. В методических реко­мендациях «Комплексное определение антропотехногенной нагрузки на йодные объекты, почву, атмосферный воздух в районах селитебного освое­ния» (1996 г.) определены критерии напряженности санитарно-гигиениче­ской ситуации.

Величина гигиенического ранга в сочетании с качественной оценкой эколого-гигиенического неблагополучия положена в основу разработанной классификации критериев степени напряжения санитарно-гигиенической ситуации. При оценке комплексного действия на организм человека учи­тываются такие показатели, как суммарное химическое загрязнение атмо­сферного воздуха, доза шума, суммарная санитарно-химическая характери­стика качества воды, суммарное химическое загрязнение почв. Гигиениче­ская характеристика химического загрязнения воздушной среды может быть дана по результатам анализа атмосферного воздуха в жилой зоне насе­ленного пункта, а в отдельных случаях может быть получена расчетным пу­тем — на основе данных инвентаризации выбросов промышленных пред­приятий.