Занятие 6. Атмосферный воздух, как фактор окружающей среды и его гигиеническое значение
 Скачать 245.5 Kb.
|
Атмосферное давление.Под влиянием притяжения атмосфера оказывает давление на поверхность земли и предметы, находящиеся на ней. На уровне моря каждый 1 см. земли испытывает давление вертикального столба воздуха равно 1.033 кги давление ртутного столба высотой 760 мм. (нормальное давление). Колебания атмосферного давления на земной поверхности за сутки по временам года незначительны и не заметны для здоровья человека. Более значительное изменение атмосферного давления человек испытывает при полете на самолетах и при восхождении на горы. Понижение давления сопровождается уменьшением парциального давления О2, что служит основной причиной появления так называемой высотной болезни. Понижение атмосферного давления вызывает так называемый высотный метеоризм, обусловленный расширением газов в ЖКТ, что влечет за собой ряд функциональных расстройств: высокое стояние диафрагмы, ограничение глубин дыхания, затруднение притока крови к правому предсердию, повышение артериального давления. Высотный метеоризм усугубляет действие О2 недостаточности, поэтому при полетах на высоте, превышающей 2,5 – 3 км. необходимо применять кислородные приборы.На высоте 8 – 9 км могут появиться боли в мышцах, суставах – развивается высотная декомпрессионная болезнь. Для предупреждения этого полеты осуществляются в скафандрах или в самолетах с герметичными кабинами. Действию повышенного атмосферного давления подвергаются рабочие кессонов, рудников, водолазы. При погружении в воду каждые 10 метров давление возрастает примерно на 1 атм. Известно, что при нормальном атмосферном давлении в 100 см3 в крови растворяется около 1,8 см3 азота. С повышением давления количество растворяемого в крови азота увеличивается, следовательно, и в тканях. При переходе от повышенного давления к нормальному, азот вследствие разницы парциального давления переходит из тканей в кровь и выделяется через легкие. При быстрой декомпрессии (снижение давления) большой разницы между парциальным давлением азота в окружающей среде и парциальным давлением азота, растворившегося в тканях организма, последний выделяется в кровь с бурным образованием пузырьков. Вследствие чего может возникнуть газовая эмболия в разных органах (кессонная болезнь). Сущность профилактики в нормировании профессиональной деятельности рабочего времени и в режиме декомпенсации. Естественный химический состав атмосферы, физиолого-гигиеническое значение его основных компонентов: азота, кислорода, углекислого газа, озона. Воздух, образующий атмосферу, представляет собой смесь различных газов. Основными из них являются: Составляющие компоненты Процентный состав по объему Азот 78,09 Кислород 20,95 Аргон 0,93 Углекислый газ 0,03 Инертные газы около 1 % Озон 0,000001 Радон 6,10-18 Остановимся на характеристике отдельных составных частей воздуха. Главной составной частью атмосферы является азот. Азот является инертным газом. Он не поддерживает дыхания и горения. В атмосфере азота жизнь невозможна. Азот играет важную биологическую роль. Азот воздуха усваивается некоторыми видами бактерий и водорослями, которые образуют из него органические соединения. Под влиянием атмосферного электричества образуется небольшое количество ионов азота, которые вымываются из атмосферы осадками и обогащают почву солями азотистой и азотной кислоты. Соли азотистой кислоты под влиянием почвенных бактерий превращаются в нитриты. Нитриты и соли аммиака усваиваются растениями и служат для синтеза белков. Таким образом, осуществляется превращение инертного азота атмосферы в живую материю органического мира. Биологическое значение азота не ограничивается его участием в круговороте азотистых веществ. Он играет важную роль как разбавитель кислорода атмосферы, так как в чистом кислороде жизнь невозможна. Увеличение содержания азота в воздухе вызывает гипоксию и асфиксию вследствие снижения парциального давления кислорода. При повышении парциального давления азот проявляет наркотические свойства (например, водолазные, кессонные работы). Наиболее важным из компонентов атмосферы является газообразный кислород (О2). Биологическая роль кислорода чрезвычайно велика. Без кислорода невозможна жизнь. Земная атмосфера содержит 1,18 1015 тонн кислорода. В природе непрерывно идут процессы потребления кислорода: дыхание человека и животных, процессы горения, окисления. В то же время непрерывно идут процессы восстановления содержания кислорода в воздухе (фотосинтез). Растения поглощают углекислый газ, расщепляют его, усваивают углерод, а кислород выделяют в атмосферу. Растения выбрасывают в атмосферу 0,5 105 миллионов тонн кислорода. Этого достаточно чтобы покрыть естественную убыль кислорода. Поэтому содержание его в воздухе постоянно и составляет 20, 95%. Непрерывное течение воздушных масс перемешивают тропосферу, вот почему не наблюдается разницы в содержании кислорода в городах и сельской местности. Концентрация кислорода колеблется в пределах нескольких десятых процентов. При падении парциального давления кислорода у человека и животных наблюдаются явления кислородного голодания. Значительные изменения парциального давления кислорода наступают при подъеме вверх над уровнем моря. Явления кислородной недостаточности могут наблюдаться при подъемах в горы (альпинизм, туризм), при авиаперелетах. Подъем на высоту 3000м может вызвать высотную или горную болезнь. При длительном проживании в высокогорной местности у людей развивается привыкание к недостатку кислорода и наступает акклиматизация. Высокое парциальное давление кислорода неблагоприятно для человека. При парциальном давлении более 600 мм уменьшается жизненная емкость легких. Вдыхание чистого кислорода (парциальное давление 760 мм) вызывает отек легких, пневмонию, судороги. Озон является составной частью атмосферы. Масса его составляет 3,5 миллиарда тонн. Содержание озона в атмосфере меняется по сезонам года: весной оно высокое, осенью низкое. Содержание озона зависит от широты местности: чем ближе к экватору, тем оно ниже. Концентрация озона неравномерно распределяется по высоте. Наиболее высокое его содержание наблюдается на высоте 20-30 км. Озон непрерывно образуется в стратосфере. Под влиянием ультрафиолетовой радиации солнца, молекулы кислорода диссоциируют (распадаются) с образованием атомарного кислорода. Атомы кислорода рекомбинируются (соединяются) с молекулами кислорода и образуют озон (О3). На высоте выше и ниже 20-30 км процессы фотосинтеза (образования) озона замедляются. Наличие слоя озона в атмосфере имеет большое значение для существования жизни на Земле. Озон задерживает коротковолновую часть спектра солнечной радиации, не пропускает волны короче 290 нм (нанометров). При отсутствии озона жизнь на земле была бы невозможна, вследствие губительного действия короткой ультрафиолетовой радиации на все живое. Увеличение озона в воздухе наблюдается при грозе в результате разрядов атмосферного электричества. Озон относится к числу токсических веществ. Значительное повышение его концентрации в воздухе приводит к фотохимическому окислению органических веществ, которые поступают в атмосферу с выхлопными газами автомобилей и выбросами промышленности. Озон оказывает раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, носа, горла в концентрации 0,2-1 мг/м3. Углекислый газ (СО2) находится в атмосфере в концентрации 0,03%. Общее количество его равно 2330 миллиардов тонн. Большое количество углекислого газа содержится в растворенном виде в воде морей и океанов. В связанном виде он входит в состав доломитов и известняков. Атмосфера постоянно пополняется углекислым газом в результате процессов жизнедеятельности живых организмов, процессов горения, гниения, брожения. Человек выделяет в день 580 л углекислого газа. Большое количество углекислого газа выделяется при разложении известняков. Несмотря на наличие многочисленных источников образования, существенного накопления углекислого газа в воздухе не происходит. Углекислый газ постоянно ассимилируется (усваивается) растениями в процессе фотосинтеза. Кроме растений регулятором содержания углекислого газа в атмосфере являются моря и океаны. При повышении парциального давления углекислого газа в воздухе, он растворяется в воде, а при снижении выделяется в атмосферу. В приземной атмосфере наблюдаются небольшие колебания концентрации углекислого газа: над океаном она ниже, чем над сушей; в лесу выше, чем в поле; в городах выше, чем за городом. Углекислый газ играет большую роль в жизнедеятельности животных и человека. Он является побудителем дыхательного центра. Повышение содержания углекислого газа в воздухе оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека, вызывает учащение дыхания, раздражение слизистых оболочек. В воздухе жилых и общественных зданий содержание углекислого газа нормируется. Предельно допустимая концентрация (ПДК) составляет 0,1%. В атмосферном воздухе присутствует некоторое количество инертных газов: аргона, неона, гелия, криптона и ксенона. Эти газы относятся к нулевой группе таблицы Менделеева, не вступают в реакции с другими элементами, являются инертными в химическом смысле. Природа атмосферных загрязнений, их источники и сравнительная гигиеническая характеристика Кроме составных частей атмосферы, в ней содержатся различные примеси природного происхождения и загрязнения, вносимые в результате деятельности человека. Это атмосферные загрязнения. Искусственные источники атмосферных загрязнений делят на 4 группы: 1. транспорт; 2. промышленность; 3. теплоэнергетика; 4. сжигание мусора. Остановимся на их краткой характеристике. Современная ситуация характеризуется тем, что объем выбросов автомобильного транспорта превышает объем выбросов промышленных предприятий. Один автомобиль выбрасывает в воздушный бассейн более 200 химических соединений. Каждый автомобиль потребляет в год в среднем 2 тонны топлива и 30 тонн воздуха, а выбрасывает в атмосферу 700 кг оксида углерода (СО), 230 кг несгоревших углеводородов, 40 кг окислов азота (NО2) и 2-5 кг твердых веществ. Промышленные предприятия по степени наносимого вреда окружающей среде занимают второе место после транспорта. Наиболее интенсивно загрязняют атмосферный воздух предприятия черной и цветной металлургии, нефтехимической и коксохимической промышленности, а также предприятия по производству строительных материалов. Они выбрасывают в атмосферу десятки тонн сажи, пыли, металлов и их соединений (меди, цинка, свинца, никеля, олова и др.). Поступая в атмосферу, металлы загрязняют почву, накапливаются в ней, проникают в воду водоемов. В районах расположения промышленных предприятий, население подвергается риску неблагоприятного воздействия атмосферных загрязнений. Помимо твердых частиц промышленность выбрасывает в воздух различные газы: серный ангидрид, окись углерода, окислы азота, сероводород, углеводороды, радиоактивные газы. Влияние атмосферных загрязнений на здоровье населения (прямое и косвенное) и на санитарно-бытовые условия жизни, экологию. Загрязняющие вещества могут длительно находиться в окружающей среде и оказывать вредное влияние на организм человека. Массивное загрязнение атмосферы наблюдается при сжигании твердого и жидкого топлива на теплоэлектростанциях. Они являются основными источниками загрязнения атмосферы окислами серы и азота, окисью углерода, сажей и пылью. Для этих источников характерна массивность загрязнения атмосферного воздуха. В настоящее время известно много фактов неблагоприятного влияния атмосферных загрязнений на здоровье людей. Атмосферные загрязнения оказывают на организм человека как острое, так и хроническое воздействие. Примерами острого влияния атмосферных загрязнений на здоровье населения являются токсические туманы. Концентрации токсических веществ в воздухе возрастали при неблагоприятных метеорологических условиях. Хроническое действие проявляется в повышении общей заболеваемости населения по причине загрязнения атмосферы. В результате воздействия атмосферных загрязнений в промышленных центрах наблюдается повышение: общего уровня смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней органов дыхания; острой неспецифической заболеваемости верхних дыхательных путей; хронических бронхитов; бронхиальной астмы; эмфиземы легких; рака легких; снижение продолжительности жизни и творческой активности. Органы дыхания, пищеварительная система и кожа являются «входными воротами» для токсических веществ и служат мишенями их прямого и опосредованного действия. Влияние атмосферных загрязнений на условия жизни расценивается как непрямое (косвенное) воздействие атмосферных загрязнений на здоровье населения. Оно включает: снижение общей освещенности; снижение ультрафиолетовой радиации солнца; изменение климатических условий; ухудшение жилищно-бытовых условий; отрицательное воздействие на зеленые насаждения; отрицательное воздействие на животных. Вещества, загрязняющие атмосферу, также наносят большой ущерб зданиям, сооружениям, строительным материалам. Все вышесказанное свидетельствует о том, что охрана атмосферного воздуха от загрязнения является проблемой чрезвычайной важности и объектом пристального внимания специалистов во всех странах мира. Все мероприятия по охране атмосферного воздуха должны осуществляться комплексно по нескольким направлениям: 1. Законодательные меры. Это принятые правительством страны законы, направленные на охрану воздушной среды; 2. Рациональное размещение промышленных и жилых зон; 3. Технологические мероприятия, направленные на снижение выбросов в атмосферу; 4. Санитарно-технические мероприятия; 5. Разработка гигиенических нормативов для атмосферного воздуха; 6. Контроль за чистотой атмосферного воздуха; 7. Контроль за работой промышленных предприятий; 8. Благоустройство населенных мест, озеленение, обводнение, создание защитных разрывов между промышленными предприятиями и жилыми комплексами. Гигиеническое значение предельно допустимой концентрацией химических веществ в воздухе Гигиеническая наука допускает поступление разнообразных химических веществ в окружающую человека природную, бытовую и производственную среду; не исключает поступления их и в организм человека. Однако количественно это поступление ограничено пределом, при котором вредные химические вещества индифферентны для организма человека и для окружающей его среды. В связи с этим возникло понятие предельно допустимой концентрации (ПДК). Основные принципы гигиенического нормирования вредных веществ в объектах окружающей среды впервые были разработаны и теоретически обоснованы отечественными учеными-гигиенистами. Для гигиенической оценки состава и загрязненности атмосферного воздуха и воздуха в жилых помещениях, общественных, детских, лечебно-профилактических учреждениях используются гигиенические стандарты (ПДК) вредных химических веществ, разработанные для атмосферного воздуха, а при оценке воздушной среды производственных помещений - специально разработанные гигиенические стандарты (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Данные гигиенические стандарты имеют ряд принципиальных различий, заложенных в основу их определений. Так, впервые сформулированное профессором В.А.Рязановым определение гигиенического стандарта на атмосферные загрязнения преследует следующее: Предельно допустимой концентрацией (ПДК) может быть признана такая концентрация химического вещества в атмосферном воздухе, которая при ежедневном непрерывном воздействии в течение длительного времени на организм человека не оказывает прямого или косвенного вредного или неблагоприятного воздействия, не снижает его работоспособности и настроения. Для воздуха рабочей зоны, согласно ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" дано следующее определение ПДК: Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны - концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч. или другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызывать заболеваний в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений в РФ и странах СНГ устанавливаются в двух показателях: максимально разовые (за 20 мин) и среднесуточные (за 24 ч). Последние являются основными; их назначение - не допустить неблагоприятного влияния в результате непрерывного длительного резорбтивного действия. Максимально разовые ПДК устанавливаются в дополнение среднесуточным ПДК для веществ, обладающих запахом или раздражающим действием и способных вызвать острое отравление. Для воздуха рабочей зоны разработанные ПДК вредных веществ в основном представляют максимально разовые концентрации. Исключением сказанному являются радиоактивные вещества, для которых помимо максимально разовых разработаны средние взвешенные во времени концентрации, т.е. с учетом воздействия в течение рабочего дня, рабочей недели, месяца и года. Предельно допустимые концентрации, являясь государственным санитарным нормативом, широко используются в плане предупредительного надзора при проектировании, конструировании, выборе технологического процесса, при планировке и застройке населенных мест; при санитарной экспертизе токсичности полимерных продуктов, материалов, изделий; при выборе средств индивидуальной защиты и т.д. При осуществлении санитарного надзора ПДК используются и служат юридической основой при оценке загрязненности химическими веществами объектов окружающей природной (атмосферный воздух, вода, питьевые водоисточники, почва, продукты питания) и социальной (жилища, общественные здания, производственные помещения и др.) среды, а также при оценке эффективности оздоровительных мероприятий. Качественное и количественное определение химических веществ в объектах окружающей среды осуществляется с помощью широкого спектра современных химических и физических методов исследования с применением фотоэлектроколориметров, флюориметров, спектрографов, хроматографов и других приборов и аппаратов. Санитарно-химические исследования воздушной среды проводятся с различными целями. 1. Определение изменения природного химического состава воздуха. Это имеет значение при оценке параметров обитаемости в экстремальных условиях (герметические сооружения, космические корабли) или в особых производственных условиях. 2. Изучение показателей "антропогенного" загрязнения воздушной среды. К ним относятся продукты жизнедеятельности людей - углекислота, аммиак и др. По их количественному уровню судят о степени чистоты воздуха в помещениях, где постоянно пребывают люди. Наличие в воздухе указанных веществ небезразлично для организма - все они приводят к поверхностному дыханию и уменьшению легочной вентиляции, головной боли, снижению окислительных процессов в организме. 3. Определение токсических примесей в воздухе, связанных с производственными, транспортными выбросами. При этом некоторые токсические вещества являются универсальными для всех категорий воздушной среды. Например, оксид углерода в воздухе производственных помещений является результатом выбросов при определенных технологических процессах. В атмосферный воздух она поступает за счет производственных выбросов и выхлопных газов автотранспорта. В жилых помещениях оксид углерода - продукт неполного сгорания бытового газа. Диоксид серы - частый загрязняющий компонент и в атмосферном фоздухе и в воздухе производственных помещений. 4. Определение токсических примесей в воздухе помещений при использовании строительных конструкций и элементов внутренней комплектации зданий из пластических масс и синтетических материалов. Высокомолекулярные соединения, входящие в состав композиций синтетических пластмасс - пленок, других материалов, обладают способностью при старении полимеров отдавать в воздух ряд токсических соединений - фенол, формальдегид, хлорид винила, стирол и др. Химическое исследование содержания этих соединений в воздухе помещений является одним из элементов гигиенической оценки воздушной среды в зданиях современного строительства. Гигиеническое исследование и оценка химических факторов требуют от врача знания методов отбора проб, выполнения санитарно-химических исследований, качественного и количественного лабораторного анализа проб и умения оценить результаты выполненных исследований по соответствующим гигиеническим нормативам. Санитарно-показательное значение углекислого газа. Диоксид углерода является составным ингредиентом атмосферного воздуха. Концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе вне зоны загрязнения в среднем равняется 0,03% по объему или 0,046% по весу, что равно при нормальных условиях 591 мг/м3 Повышение углекислого газа в воздухе ведет к раздражению дыхательного центра. Длительное вдыхание воздуха с повышенным содержанием (8-10%) углекислоты приводит к перераздражению дыхательного центра и смерти от паралича последнего. При 15% и выше CO2 в воздухе смерть наступает мгновенно от паралича дыхательного центра. Человек более чувствителен к избытку углекислого газа, чем животное. Уже при содержании С02 в воздухе в количестве 3% дыхание заметно ускоряется и углубляется; при 4% появляется ощущение сдавливания головы, головная боль, шум в ушах, психическое возбуждение, сердцебиение, замедление пульса и повышение давления, реже - рвота и обмороки. Дальнейшее повышение уровня С02 до 8-10% сопровождается нарастанием выраженности всех симптомов и наступает смерть от паралича дыхательного центра. Опасность значительного накопления С02 в закрытых помещениях усугубляется тем, что она сопровождается одновременным уменьшением содержания кислорода в воздухе. В ГИГИЕНИЧЕСКОМ ОТНОШЕНИИ ДИОКСИД УГЛЕРОДА ЯВЛЯЕТСЯ ВАЖНЫМ ПОКАЗАТЕЛЕМ, ПО КОТОРОМУ СУДЯТ О СТЕПЕНИ ЧИСТОТЫ ВОЗДУХА В ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ. Углекислота выделяется при дыхании людей, и скопление больших количеств ее в воздухе закрытых помещений указывает на санитарное неблагополучие этого помещения (скученность людей, недостаточная вентиляция). В обычных условиях при недостаточной естественной вентиляции помещения и инфильтрации наружного воздуха через поры строительных материалов содержание диоксид углерода в воздухе жилых помещений может достигать 0,2 %. Пребывание в такой атмосфере приводит к ухудшению самочувствия и снижению работоспособности. Это объясняется тем, что параллельно с увеличением количества диоксида углерода в воздухе ухудшаются его свойства: повышается температура и влажность, появляются дурно пахнущие газы, представляющие собой продукты жизнедеятельности человека (меркаптан, индол, скатол, сероводород, аммиак), увеличивается содержание пыли и микроорганизмов. Происходит изменение ионизационного режима воздуха, увеличение тяжелых и уменьшение легких ионов. Однако из всех перечисленных выше показателей, связанных с ухудшением свойств воздуха диоксид углерода поддается наиболее простому определению, в силу чего она принимается за гигиенический показатель чистоты воздуха жилых и общественных зданий. Допустимой концентрацией диоксида углерода воздуха считается 0,07-0,1%. Последняя величина принята в качестве расчетной при определении объема потребной вентиляции и эффективности вентиляции в жилых и общественных зданиях. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В ВОЗДУХЕ С ПОМОЩЬЮ ФОТОЭЛЕКТРОКОЛОРИМЕТРА |