1.1.9. Гигиеническое значение нормальных составных частей воздуха

Чистый атмосферный воздух у поверхности Земли — это ме­ханическая смесь различных газов, среди которых в порядке их убывания по объему содержатся азот, кислород, аргон, диоксид углерода и ряд других газов, суммарное количество которых не превышает 1 %. Состав чистого сухого атмосферного воздуха в объемных процентах представлен на рис. 1.2.

За сутки в состоянии покоя взрослый человек пропускает че­рез легкие 13—14 м³ воздуха — значительный объем, увеличи­вающийся при выполнении физических нагрузок. Это значит, что для организма небезразлично, воздухом какого химическо­го состава он дышит.

Кислород — самый важный для жизнедеятельности газ воз­духа. Он расходуется в организме на окислительные процессы, поступая через легкие в кровь, и доставляется тканям и клеткам организма в составе оксигемоглобина.

В окружающей природе кислород также необходим для окис­ления органических веществ, находящихся в воде, воздухе и почве, а также для поддержания процессов горения.

Источником кислорода в атмосфере являются зеленые рас­тения, образующие его под действием солнечной радиации в процессе фотосинтеза и выделяющие в воздух в процессе ды­хания. Речь идет о фитопланктоне морей и океанов, а также растениях тропических лесов и вечнозеленой тайги, которые образно называют "легкими планеты".

Зеленые растения образуют кислород в очень больших коли­чествах, и вследствие постоянного перемешивания слоев ат­мосферного воздуха его содержание в атмосферном воздухе повсюду остается практически постоянным — около 21 %. Низ­кие концентрации кислорода, существенные для жизнедеятель­ности организма человека, наблюдаются при подъеме на высоту и при пребывании людей в герметически замкнутых помеще­ниях в случае аварийных ситуаций, когда нарушены техничес­кие средства поддержания жизнедеятельности. Повышенное содержание кислорода отмечается в условиях высокого атмос­ферного давления (в кессонах). При парциальном давлении свыше 600 мм рт.ст. он ведет себя как токсичное вещество, вы­зывая отек легких и пневмонию.

В атмосферном воздухе содержится динамический изомер кислорода — трехатомный кислород озон, являющийся силь­нейшим окислителем. Он образуется в природных условиях в верхних слоях атмосферы под влиянием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, при грозовых разрядах, в процессе испарения воды.

Озон играет важнейшую роль в защите биологических объ­ектов планеты от губительного воздействия жесткого ультрафи­олета, задерживая его в стратосфере на высоте 20—30 км.

Озон обладает своеобразным приятным запахом свежести, и его присутствие можно легко обнаружить в лесу после грозы, в горах, в чистой природной среде, где он считается показате­лем чистоты воздуха. Однако избыток озона неблагоприятен для жизнедеятельности организма, и начиная с концентрации 0,1 мг/м³ он действует как раздражающий газ.

Присутствие же озона в воздухе крупных промышленных горо­дов, загрязненном выбросами автотранспорта и промышленных объектов, в свете последних научных данных считается неблаго­приятным признаком, поскольку в этих условиях он образуется в результате фотохимических реакций при формировании смога.

Высокая окислительная способность озона используется при обеззараживании воды.

Диоксид углерода, или углекислый газ, поступает в воздух в процессе дыхания людей, животных, растений (в ночное вре­мя), окисления органических веществ при горении, брожении, гниении, находясь в окружающей среде в свободном и связан­ном состояниях.

Постоянство содержания этого газа на уровне 0,03 % в ат­мосфере обеспечивается его поглощением на свету зелеными растениями, растворением в воде морей и океанов, удалением с атмосферными осадками.

Значительные количества СО2 образуются в результате работы промышленных предприятий и автотранспорта, сжигающих ог­ромные количества топлива, вследствие чего в последние годы появились данные о том, что содержание углекислого газа в воздухе крупных современных городов приближается к 0,04 %, что вызывает тревогу у экологов по поводу образования "пар­никового эффекта", о котором более подробно будет сказано дальше.

Диоксид углерода участвует в обменных процессах организма, являясь физиологическим возбудителем дыхательного центра. Вдыхание больших концентраций СО2 нарушает окислительно-восстановительные процессы, и его накопление в крови и тканях ведет к тканевой аноксии. Длительное пребывание людей в за­крытых помещениях (жилых, производственных, общественных) сопровождается выделением в воздух продуктов их жизнеде­ятельности: углекислоты с выдыхаемым воздухом и летучих ор­ганических соединений (аммиак, сероводород, индол, меркап­тан), называемых антропотоксинами, с поверхности кожных покровов, грязной обуви и одежды. Происходит и некоторое снижение содержания в воздухе кислорода. В этих условиях у людей могут появиться жалобы на ухудшение самочувствия, снижение работоспособности, сонливость, головную боль и дру­гие функциональные симптомы. Чем же объясняется этот сим-птомокомплёкс? Можно предположить, что причина лежит в не­хватке кислорода, количество которого, как уже говорилось, несколько снижается по сравнению с его содержанием в атмос­ферном воздухе. Однако было установлено, что его снижение в самых неблагоприятных условиях не превышает 1 %, так как вследствие негерметичности этих помещений кислород легко проникает из атмосферы в воздух помещений, пополняя его за­пас. Организм человека не реагирует на такое снижение содер­жания кислорода. Больные люди отмечают снижение кислорода в воздухе, если оно составляет 18 %, здоровые — 16 %. Жизнь не­возможна при концентрации кислорода в воздухе, равной 7—8 %. Однако названных концентраций кислорода в негерметичных помещениях никогда не бывает, но они могут быть в затонувшей подводной лодке, обрушившейся шахте и других герметичных пространствах. Следовательно, в негерметичных помещениях снижение содержания кислорода не может стать причиной ухуд­шения самочувствия людей. Тогда не заключается ли эта причи­на в накоплении избытка углекислоты в воздухе помещений? Однако известно, что неблагоприятная концентрация СО2 для здоровья человека составляет 4—5 %, когда появляются голо­вная боль, шум в ушах, сердцебиение и т.д. При содержании В воздухе 8 % углекислоты наступает смерть. Указанные же концентрации характерны только для герметичных помещений

с неисправной системой жизнеобеспечения. В обычных закры­тых помещениях таких концентраций углекислого газа быть не может вследствие имеющегося постоянного воздухообмена с окружающей средой.

И все же содержание СО2 в воздухе закрытых помещений имеет санитарное значение, являясь косвенным показателем чистоты воздуха. Дело в том, что параллельно с накоплением с0₂, обычно не выше 0,2 %, ухудшаются другие свойства воз­духа: повышаются температура и влажность, запыленность, со­держание микроорганизмов, число тяжелых ионов, появляются антропотоксины. Вот этот комплекс изменившихся физичес­ких свойств воздуха наряду с химическим загрязнением и вы­зывает ухудшение самочувствия людей. Такому изменению свойств воздуха соответствует содержание углекислоты, равное 0,1 %, и поэтому данная концентрация считается предельно до­пустимой для воздуха закрытых помещений.

В последние годы было установлено, что для оценки санитар­ного состояния воздуха закрытых помещений этого показателя недостаточно, так как требуется определение содержания неко­торых токсичных химических веществ, выделяющихся в воздух из полимерных строительных материалов, широко приме­няемых для внутренней отделки помещений (фенол, аммиак, формальдегид и др.).

Азот и другие инертные газы. Азот по количественному со­держанию является наиболее существенной частью атмосфер­ного воздуха, составляя 78,1 % и разбавляя другие газы, в пер­вую очередь кислород. Азот физиологически индифферентен, не поддерживает процессы дыхания и горения, содержание его в атмосфере постоянное, одинаково его количество во вдыха­емом и выдыхаемом воздухе. В условиях повышенного атмос­ферного давления азот может оказать наркотическое действие, а также известна его роль в патогенезе кессонной болезни.

Известен круговорот азота в природе, осуществляемый с по­мощью определенных видов почвенной микрофлоры, растений и животных, а также электрических разрядов в атмосфере, в ре­зультате чего азот связывается биологическими объектами, а за­тем вновь поступает в атмосферу.

К инертным газам воздуха относятся аргон, криптон, неон, гелий, ксенон и радон, которые непосредственного физиологи­ческого значения не имеют.