Тема: экологические и гигиенические проблемы воздушной среды. Химический и физический состав воздушной среды. Загрязнение атмосферы.

Взрослый человек в течение суток вдыхает 15-30 кубических метров воздуха. Изменение в физическом и химическом составе воздуха неблагоприятно отражается на здоровье. Организм способен без вреда для себя переносить присутствие определенных количеств загрязняющих веществ. Содержание веществ, ниже которого болезненные реакции не наблюдаются, называется пороговым уровнем. При больших количествах вредных веществ отмечаются последствия для организма. Влияние вредных веществ зависит от времени действия, концентрации вещества в воздухе, дозы. Но существуют исключения: у радиоактивных веществ пороговый уровень равен 0, т.е. любое, даже кратковременное воздействие, наносит вред.

Уровни загрязнения воздуха определяются тремя факторами:

1. Концентрация загрязнения

2. Объем пространства, где рассеивается

3. Механизм удаления загрязнений из воздуха

Основные источники загрязнений:

1. Выхлопы автотранспорта

2. Промышленные выхлопы золы, дыма

В земную атмосферу ежедневно поступают: 100 млн. тонн хлорводорода и других соединений хлора,300-400 млн. тонн сероводорода и серы, от 80 до 200 млн. тонн аммонийных соединений, от 90 до 400 млн. тонн окислов азота, около 14 млн. тонн двуокиси углерода. В связи с бурным развитием транспорта в городах наблюдается фотохимический смог. Смог усиливается при определенных погодных условиях: при температурных инверсиях, при высоких температурах показатели ниже. В этом случае теплый воздух поднимается от земли, унося загрязненные вещества и рассеивая их на высоте. При температурной инверсии слой холодного воздуха перекрыт теплым. Это происходит, когда холодный воздух протекает под теплым. В результате повышения давления восходящее движение воздуха блокируется, вредные вещества накапливаются над землей. Смог может усиливать рельеф местности, например в Лондоне, где окружающие горы мешают горизонтальному оттоку загрязнений. При неблагоприятной погоде образуется токсичный туман или смог. Смог у многих людей вызывает головные боли, тошноту, раздражает глаза, ухудшает состояние при хронических и респираторных заболеваниях, например бронхиальная астма. Автотранспорт современных городов загрязняет атмосферу окислами азота, углеводородами, канцерогенными соединениями свинца. В одном литре бензина содержится до одного грамма тетраэтилсвинца, который разрушается и выбрасывается в виде свинца и его соединений. Выхлопные газы дизельных двигателей содержат сажу и сернистый ангидрит, который в больших концентрациях оказывает общетоксическое действие. Максимально допустимая концентрация сернистого ангидрида в помещении один микрограмм на один метр кубический. Среднесуточная концентрация в населенном пункте не выше 0,15 миллиграмм/кубический метр. ТЭЦ выделяет в атмосферу дым, двуокись углерода, оксид серы, золу, сажу. Задымление воздуха ведет к ухудшению микроклимата города, увеличению числа туманных дней, снижению видимости.

В качестве наиболее распространенных и опасных было выделено 8 категорий загрязнений:

1. Взвеси - частицы, находящиеся в воздухе (смог)

2. Углеводороды и другие летучие соединения, образующиеся при использовании растворителей, красок, сжигании бензина (озоновые дыры)

3. Угарный газ - очень ядовит, без цвета, без запаха, не раздражает слизистые оболочки, что усиливает опасность отравления им. Угарный газ связывается с гемоглобином, нарушается доставка кислорода к тканям, особенно чувствительны к недостатку кислорода клетки головного мозга. В легких случаях наблюдается головная боль, головокружение, рвота. В более тяжелых - потеря сознания, судороги, exitus letalis.

4. Оксиды азота

5. Оксиды серы

6. Свинец и другие тяжелые металлы. В организме свинец вызывает хроническую интоксикацию, постепенно поражает нервную систему и головной мозг. На начальных стадиях вызывает бессонницу, утомляемость. На завершающих стадиях - деградацию личности, слабоумие. Содержание его в воздухе можно понизить, высаживая деревья, кустарников по обочинам автострады, что понижает содержание вредных веществ в 4раза.

7. Кадмий - значительно токсичней свинца, опасен в любой форме. В окружающую среду попадает при сжигании мазута, дизельного топлива, лаков, красок, керамических и пластмассовых изделий. В балтийское море ежегодно попадает 200 тонн (45% из воздуха), а во всем мире 5 000 тонн. Доза 30-40 миллиграмм является смертельной для человека. Выводится из человека очень медленно - 0,1% в сутки поэтому вызывает интоксикацию. Ранние симптомы: нарушение нервной системы, поражение почек, нарушение функций половых органов, костной системы, органов дыхания. Противоядие: большие дозы витамина Д и достаточное содержание железа в организме

8. Озон и другие фотохимические окислители. Озон в верхних слоях атмосферы является экраном, защищающем от ультрафиолетового излучения. Если же высокотоксичный озон окажется в приземной атмосфере, то будет являться опасным загрязнителем.

Для оценки степени загрязнения воздуха используют предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнителей - ПДК.

ПДК - это такая концентрация, при которой исключается неблагоприятные действия, вещества, в течение длительного времени, может быть суточной, разовой, среднесуточной. Так, для угарного газа, ПДК=1 миллиграмм/метр кубический. А максимальная концентрация = 3 миллиграмма/метр кубический. Для сернистого газа 0,05 и 0,5 соответственно. Для большинства вредных атмосферных загрязнителей ПДК определены и занесены в специальные таблицы.

Состав атмосферного воздуха.

Атмосферный воздух - это смесь азота, кислорода, углекислого газа и инертных газов. Кислород один из важнейших компонентов чистого воздуха. В чистом воздухе содержатся 20,95% кислорода, все физические сдвиги в организме наблюдается при 16-17% кислорода, если еще меньше, то возникает угроза смерти. Для предупреждения кислородной недостаточности применяют барокамеры. Метод подачи кислорода с лечебной целью называется гипербарической оксигенацией (интенсивная терапия, хирургия, а так же при отравлении угарным газом). В барокамере создается давление до 3-х атмосфер, в результате чего улучшается кислородный режим тканей. Диоксид углерода / может способствовать отравлению, если содержание его в атмосферном воздухе достигает 1%. Нарушается кислотно-щелочной баланс, что приводит к ацидозу - сдвиг рН крови в кислую сторону. При концентрации диоксида углерода 1,5 - 3% возникают одышка, головная боль, головокружение, рвота. Если диоксид углерода в воздухе содержится в концентрации 6% то наступает критический уровень для жизнедеятельности, 10-12% - смерть.

В природе с диоксидом углерода связан «парниковый эффект». Возможно, к 2005 году содержание диоксида углерода достигнет 600 микрограмм/метр кубический. В ближайшие 50-100 лет концентрация диоксида углерода удвоится, что поведет к всеобщему потеплению, подъему средней земной температуры на 2,5 градуса по Цельсию. «Парниковый эффект» связан с тем, что диоксид углерода задерживает ультрафиолетовые лучи земной поверхности в области 12-18 микрометров (здесь находится максимальное излучение энергии от земли).

Физические свойства воздушной среды.

Так как организм человека постоянно находится в соприкосновении с окружающей средой, на него оказывает влияние не только химический состав воздуха, но и физические факторы: температура, влажность, движение воздуха, давление, солнечная радиация. Совокупность этих факторов обуславливает климат.

Погода, климат, микроклимат.

Погода - это состояние атмосферы на данной территории в короткий промежуток времени, характеризующееся совокупностью метеорологических факторов.

Климат - это многолетний режим погоды, характерный для данной местности, определяющийся последовательностью метеорологических факторов.

Микроклимат — это особенности климата на определенной территории.

Гигиеническое значение солнечной радиации.

Солнечная радиация является источником тепла и света, имеет спектральный состав.

В зависимости от длины волны различают: инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые лучи.

Спектральный состав солнечной радиации ее биологическое значение.

Лучи	Длина волны (нм)	Глубина проникновения через кожу (мм)	Биологическое действие
Инфракрасные	4000-760	До 20	Усиливает обмен веществ в коже и действие ультрафиолетового излучения
Видимые	760-390	До 10	Глубокое тепловое, слабое фотохимическое
Ультрафиолетовые, длинные область А Средние область В	390-315 315-290	До 1 До 0,5	Фотохимическое; пигментообразование, слабое общестимулирующее и бактерицидное Фотохимическое; слабое пигментообразование, выраженное общестимулирующее действие и бактерицидное; синтез витамина Д

Недостаточное облучение вызывает солнечное голодание. При солнечном голодании понижается сопротивляемость организма, у детей развивается при недостатке витамина Д - рахит, у взрослых - остеопороз (нарушение структуры костей). Существует профилактическое облучение с помощью эритемных люминесцентных ламп. Продолжительность облучения составляет 1/4 - 1/8 биодозы. Биодоза - это наименьшее количество облучения, которое вызывает на поверхности кожи слабое, но ясно очерченное покраснение через 6-8 часов после облучения.

Атмосферный воздух нагревается за счет тепла, поглощенного почвой. С поверхности водоемов и растений постоянно испаряются водяные пары, обуславливающие влажность воздуха. Обычно определяют:

абсолютную

относительную

максимальную влажность

Абсолютная влажность - это количество водяных паров в граммах, содержащаяся в одном кубическом метре воздуха.

Максимальная влажность - это количество водяных паров, необходимое для полного насыщения воздуха в одном кубическом метре при данной температуре. Относительная влажность - это величина, определяемая отношением абсолютной влажности к максимальной, выраженная в процентах.

Теплообмен.

В нормальных условиях человек теряет 85% тепла через кожу и 15% при нагревании пищи, дыхании. При теплоотдаче 30% теряется теплопроведением (конвекцией), 45% - излучением и 10 % испарением влаги с поверхности кожи. Потеря тепла конвекцией прямо пропорциональна разности температур кожи и воздуха. Потеря излучением повышается с увеличением разности между температурой тела и радиационной температурой. Потеря испарением зависит от количества влаги, испаряющейся с поверхности тела. Оптимальная относительная влажность составляет 40- 60%. Если температура воздуха больше 30 градусов по Цельсию, то большая влажность затрудняет испарение пота, что ведет к перегреванию организма. При низкой температуре влажность усиливает потерю тепла и способствует охлаждению. Очень сухой воздух (влажность20-30%) вызывает высыхание слизистых носоглотки и снижает защитные функции. -

Движение воздуха.

Любое перемещение воздушных масс по горизонтали - это ветер. Ветер характеризуется направлением и скоростью.

Слабый ветер оказывает возбуждающее действие, стимулирует обмен веществ (скорость ветра 3-4 м/с) Средний ветер (7-8 м/с) летом - оказывает тонизирующий эффект, зимой - охлаждающий.

Сильный ветер оказывает раздражающее и угнетающее действие на организм. Направление ветра определяется той частью горизонта, откуда он дует. Так как направление ветра часто меняется, то необходимо знать господствующие в данной местности ветра. Для этого учитывают частоту повторяемости направления ветра в течение года и по этим данным строят график, который называется «Роза ветров».

Давление.

Под влиянием земного притяжения атмосфера оказывает давление на поверхность земли. На уровне моря каждый см² испытывает давление равное 760 мм рт.ст., в местности выше над уровнем моря давление понижается, ниже уровня моря - повышается. Значит, изменениям атмосферного давления организм подвергается при полетах на самолетах, в горах. При этом основным фактором вместе со снижением давления будет являться кислородная недостаточность. На высоте более 10 километров, за счет низкого давления, развивается высотное - декомпрессионная болезнь (боль в суставах и мышцах).

Гипоксемия - пониженное содержание кислорода в крови, в результате пребывания на большой высоте, действия наркоза, заболевания легких, сдавления легкого, астмы, эмфиземы, при бронхите, утоплении, удушье, столбняке, полиомиелите, отравлении морфином, снотворными, угарным газом, а также при отеке мозга. Повышение давления - при избытке кислорода во вдыхаемом воздухе, физической нагрузке, заболеваниях сердечно-сосудистой системы.