3 курс / Гигиена / Гигиена воздуха

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Иркутский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Кафедра коммунальной гигиены и гигиены детей и подростков

Л. П. Игнатьева, М. В. Чирцова, М. О. Потапова

ГИГИЕНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Учебное пособие

Иркутск

ИГМУ

2015

1

УДК 614.71(075.8) ББК 51.214я73

И26

Рекомендовано ЦКМС ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России в качестве учебного пособия для ординаторов, обучающихся по основной

профессиональной образовательной программе высшего образования – программе подготовки кадров высшей квалификации в ординатуре по специальности Общая гигиена (протокол № 1 от 27.10.2016) (протокол № 2 от 11.12.2014)

Авторы:

Л. П. Игнатьева – д-р биол. наук, профессор, заведующий кафедрой коммунальной гигиены и гигиены детей и подростков ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России

М. В. Чирцова – канд. мед. наук, доцент кафедры коммунальной гигиены и гигиены тетей и подростков ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России

М. О. Потапова – канд. мед. наук, доцент кафедры коммунальной гигиены и гигиены детей и подростков ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России

Рецензенты:

И. А. Сохошко – д-р мед. наук, профессор кафедры гигиены с курсом гигиены питания человека ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» Минздрава России

В. А. Петров – д-р мед. наук, профессор кафедры гигиены ГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Минздрава России

Игнатьева, Л. П.

И26 Гигиена атмосферного воздуха : учебное пособие / Л. П. Игнатьева, М. В. Чирцова, М. О. Потапова ; ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, Кафедра коммунальной гигиены и гигиены детей и подростков. – Иркутск : ИГМУ, 2015. – 79 с.

В учебном пособии изложены на современном уровне теоретические положения по гигиенической оценке атмосферного воздуха. Представлена исчерпывающая информация нормативного, методического и справочного характера о санитарной охране атмосферного воздуха. Для усвоения представленного материала предложены тестовые задания, ситуационные задачи с эталонами ответов.

Учебное пособие предназначено для обучающихся по основной профессиональной образовательной программе высшего образования – программе подготовки кадров высшей квалификации в ординатуре по специальности Общая гигиена.

УДК 614.71(075.8) ББК 51.214я73

©ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, 2015

©Игнатьева Л. П., Чирцова М. В., Потапова М. О., 2015

2

5.ПРОЦЕССЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ВЕЩЕСТВ, ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВОЗДУХ……………………………………………………………………….. 34

6.ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО

9.МЕРОПРИЯТИЯ ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА……………………………………………………………………… 46

10.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОНТРОЛЬ ЗА ОХРАНОЙ

3

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения ТЭС – теплоэлектростанция ПАУ – поверхностно-активные углеводороды ГВС – газо-воздушная смесь

ПДК – предельно-допустимая концентрация ПДКм.р. – максимально-разовая предельно-допустимая концентрация

ПДКс.с. – среднесуточная предельно-допустимая концентрация ПДВ – предельно-допустимый выброс

ГИБДД – Государственная инспекция безопасности дорожного движения СЗЗ – санитарно-защитная зона

4

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с Федеральным законом от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха», атмосферный воздух – это жизненно важный компонент окружающей природной среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.

Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных компонентов окружающей природной среды, благоприятное состояние которого составляет естественную основу устойчивого социальноэкономического развития страны. Он выполняет биологические, производственные, транспортные и иные функции. Атмосферный воздух более чем другие природные объекты, в силу присущих ему свойств, связан с жизненными интересами людей, его качество непосредственно влияет на здоровье человека, продолжительность жизни, а также на качественное состояние других элементов окружающей среды, особенно животного и растительного мира.

В связи с этим охрана атмосферного воздуха – одна из актуальных задач современности. Развитие новых технологических процессов должно быть сбалансировано с разработкой технологии и аппаратуры, предотвращающих выбросы в атмосферу либо ограничивающих их до допустимых уровней. Лишь в этом случае дальнейшее экономическое развитие промышленных регионов не будет лимитировано факторами, воздействующими на сохранность окружающей среды.

Проблемы защиты атмосферы составляют обширную область исследований на стыке наук. Они включают как общие задачи химической технологии, машиностроения и метеорологии, так и вопросы, решением которых могут заниматься узкие специалисты – математики, физики, электротехники, программисты-аналитики, врачи, гигиенисты, биологи, геологи, юристы, конструкторы и т.д.

Технология защиты атмосферы основана на традиционно применяемых принципах. Необходимо выявить причинно-следственные связи появления отрицательных факторов и найти оптимальные технические и экономические решения по их устранению или ограничению. Расходы на защиту атмосферы неуклонно возрастают, что выдвигает на первый план требование о максимальной эффективности и экономичности внедряемых технологий.

В предлагаемом учебном пособии представлены материалы по гигиенической оценке атмосферного воздуха с учетом современных требований нормативного и методического характера о санитарной охране атмосферного воздуха. При подготовке пособия использовался

5

иллюстративный материал подготовленный сотрудниками кафедры коммунальной гигиены и гигиены детей и подростков Иркутского государственного медицинского университета. Целью изучения данного пособия является формирование комплекса знаний, позволяющих овладеть компетенциями: способностью и готовностью к изучению и оценке влияния атмосферного воздуха на организм человека, к интерпретации результатов гигиенических исследований; способностью и готовностью к прогнозированию опасности для здоровья, причиной которых может стать загрязнение атмосферного воздуха; способностью и готовностью к проведению санитарно-эпидемиологических экспертиз в целях установления и предотвращения вредного воздействия атмосферного воздуха на человека; способностью и готовностью к выявлению причинно-следственных связей в системе «атмосферный воздух – здоровье населения».

6

1. АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ КАК ВНЕШНЯЯ СРЕДА

Атмосферный воздух является одним из важнейших компонентов экологии человека. В процессе своей жизнедеятельности человек постоянно соприкасается со многими факторами внешней среды, в которой он живет, и эти факторы, естественно, оказывают на организм человека определенное влияние. Одним из таких факторов, с которыми человек соприкасается наиболее тесным образом, является воздушная среда. 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, и поэтому вполне понятно, что изменение химического состава этой среды или ее физических свойств сказывается на состоянии здоровья, самочувствии и работоспособности человека.

Атмосфера – это газовая оболочка Земли массой почти 5,157*1015 т, а

до высоты 12-14 км. В тропосфере постоянно происходят суточные и сезонные колебания температуры. Во всех вышележащих слоях атмосферы температура

7

воздуха всегда постоянна и не меняется в зависимости от времени суток или сезона года. В воздухе этих слоев преобладают горизонтальные перемещения воздушных масс, отсутствуют водяные пары, а поэтому и явления, связанные с ними (облака, туманы). В них практически отсутствуют характерные для тропосферы посторонние примеси, за исключением тех незначительных загрязнений, которые поступают на землю из космоса (космическая пыль), а также загрязнений, которые забрасываются в стратосферу с поверхности земли при некоторых чрезвычайных обстоятельствах (при взрывах ядерного оружия и крупных извержениях вулканов).

За тропосферой следует слой, называемый стратосферой, которая простирается до высоты около 100 км. В стратосфере в основном происходят горизонтальные перемещения воздушных масс, в силу чего попадающие в стратосферу загрязнения распространяются набольшие расстояния и носят названия глобальных. Загрязнения, попадающие в стратосферу, имеют ряд особенностей. В силу значительной удаленности от поверхности земли они имеют весьма малый вес, а поэтому скорость оседания их очень незначительна. Горизонтальными потоками воздуха они разносятся на очень большие расстояния и практически распространяются над всей земной поверхностью, что дало основание назвать их «глобальными».

Вмезосфере температура воздуха снижается с увеличением высоты и достигает 160К в верхней ее части. Это способствует конденсации водяного пара и образованию на высоте почти 80 км так называемых мезосферных туч.

Втермосфере (на высоте более 100 км) существенно изменяется состав воздуха: распадаются молекулы Н2О и СО2. Значительная часть молекул кислорода диссоциирует на атомы. В этом слое усиливается ионизация частиц газов и возникает так называемый слой ионосферы.

Таким образом, нижняя атмосфера как неотъемлемая часть биосферы является воздушной средой земной жизни. Ученые в старину считали окружающий воздух одной из составных частей Вселенной. Древнегреческий философ Анаксимен в IV в. до н. э. называл воздух первоматерией, а Аристотель – одним из четырех элементов, из которых состоят все вещества в природе. Гиппократ писал: «Воздух – это пастбище жизни». Если человек без воды может прожить почти 5 суток, без еды – 5 недель, то без воздуха – лишь 5

мин. В сутки человек в среднем употребляет до 3 л воды, до 3 кг продуктов, через сотни миллионов альвеол легких площадью 60-120 м2 проходит 10–12 м3 воздуха в сутки, или 1 000 000 м3 – при жизни. За 1 мин человек в среднем делает 18 дыхательных движений, вдыхая каждый раз 0,5 л воздуха без

физической нагрузки. Если человек физически работает, то ему в сутки необходимо до 30 м3 воздуха. Дыхательная система человека – самый

8

совершенный фильтр, который очищает вдыхаемый воздух, отделяет твердые и жидкие примеси. В носовой полости улавливаются лишь грубые частицы пыли. Частицы пыли диаметром 10 мкм оседают в бронхах, а еще меньшие (10-0,1 мкм) – в альвеолах. Из каждого литра вдыхаемого воздуха в легких задерживается 0,5 мг чужеродных веществ, что составляет 6,5 г/сут. Легкие – это открытые ворота во внутреннюю среду организма, где происходит контакт воздуха с кровью. В крови растворяются вещества, которые она разносит по организму. При этом кровь минует печень, этот естественный барьер дезинтоксикации. Поэтому вредные вещества, поступающие через легкие, действуют в 100 раз сильнее, чем поступающие через пищеварительный канал. Если человек может выбирать питьевую воду и еду, то он не может выбрать воздух. Атмосферный воздух влияет на человека непрерывно.

2. СОСТАВ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Продолжительное время считали, что воздух состоит из однородного вещества. Только во второй половине XVII в. французский химик Антуан Лавуазье установил, что воздух – это сложная смесь газов. Он является физической смесью, а не химическим соединением составляющих газов. В атмосфере происходит постоянный кругооборот газов: человек и животные при дыхании 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. Длительное время эти процессы друг друга уравновешивали, в результате чего сохранялось постоянство состава воздушной среды, которому способствовало перемещение воздушных масс, обеспечивающее равномерное перемешивание воздуха.

В составе атмосферного воздуха выделяют:

1.Постоянные вещества.

2.Непостоянные – примеси природного происхождения и примеси, вносимые деятельностью человека.

К постоянным веществам относятся кислород, азот, углекислый газ, инертные газы, озон.

Кислород. Среди постоянных составных частей воздуха основное значение имеет кислород, доля которого составляет 21% от общего количества газов, он необходим для дыхания всего живого за исключением немногих анаэробных микроорганизмов. В природе постоянно осуществляются процессы потребления и восстановления кислорода. Потребление – дыхание человека и животных, процесс горения и окисления. Восстановление происходит в

9

результате фотосинтеза. Основную роль в восстановлении кислорода планеты играет фитопланктон океанов, меньшую, но существенную роль, наземные растения. Турбулентные течения воздушных масс приводят к выравниванию его содержания в приземном слое атмосферы.

Опытным путем установлено, что снижение количества кислорода во вдыхаемом воздухе до 16 и даже 15% (при нормальном давлении) переносится организмом довольно безболезненно, хотя компенсаторные механизмы при этом находятся в состоянии напряжения (усиление легочной вентиляции, сердечной деятельности и др.). Кратковременно человек может просуществовать даже в атмосфере с содержанием кислорода около 10%, а хорошо тренированные к кислородной недостаточности люди (летчики) – до 8–7%. Естественно, что при этом компенсаторные механизмы организма находятся в крайней степени напряжения. Дальнейшее снижение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе приводит к быстрому истощению компенсаторных механизмов организма и его гибели.

Вдыхание воздуха с повышенным содержанием кислорода переносится организмом человека хорошо. Вдыхание даже чистого кислорода (при нормальном давлении) не приводит к возникновению патологических изменений в организме. Лишь при длительном дыхании чистым кислородом отмечается некоторое высушивающее действие его на слизистые оболочки дыхательных путей, что может привести к их раздражению и возникновению воспалительных явлений. Вдыхание же чистого кислорода под повышенным давлением (3–4 атмосферы и более) приводит к патологическим явлениям со стороны центральной нервной системы, проявляющиеся в виде судорог (кислородная интоксикация).

Азот. Преобладающей составной частью воздуха является азот, на его долю приходится 78% воздуха, с ним связано происхождение жизни на земле, так как он входит в состав белков и азотистых соединений. В природе идет непрерывный процесс кругооборота азота, в результате которого азот атмосферы превращается в органические соединения за счет биологической фиксации и вновь восстанавливается при распаде органических веществ, а затем снова связывается живыми существами. Азот играет роль разбавителя кислорода. Значительное повышение концентраций азота может сопровождаться явлениями гипоксии и асфиксии вследствие снижения парциального давления кислорода. В условиях открытой атмосферы такие изменения не наблюдаются, так как колебания содержания азота в воздухе незначительны.

10