6. Электрическое состояние воздуха, радиоактивность
Одним из физических факторов воздушной среды является атмосферное электричество. В это понятие входят ионизация воздуха, электрическое и магнитное поле земной атмосферы.
Ионизация воздуха постоянно происходит в нижних слоях атмосферы. Она заключается в том, что под действием ионизаторов (о них дальше) молекуле или атому сообщается энергия, достаточная для отделения одного из внешних электронов. Выбитый электрон присоединяется к нейтральному атому или молекуле, образуя отрицательный ион, а оставшаяся часть атома или молекулы становится положительным ионом. Образованные таким образом ионы присоединяют к себе другие молекулы и образуют стойкие соединения с электрическим зарядом, которые называются легкими или быстрыми ионами. Последние соединяются в воздухе с пылевыми частицами и капельками воды. При этом образуются средние и тяжелые ионы. Наряду с образованием ионов происходит и обратный процесс, в ходе которого ионы с разными зарядами взаимно нейтрализуются (рекомбинация). Кроме того, ионы адсорбируются на различных поверхностях и всевозможных частицах.
Основными ионизаторами являются излучения радиоактивных веществ, находящихся в почве, воде и воздухе, а также проникающие из мирового пространства рентгеновские и космические лучи. Образование ионов воздуха может происходить также при распылении воды у водопадов, фонтанов, при действии грозовых разрядов, под влиянием ультрафиолетовых лучей и т. п.
Ионизированный воздух оказывает на многие физиологические функции организма влияние, зависящее от полярности и подвижности ионов, их концентрации, продолжительности действия и др.
В воздушной среде, лишенной ионов, у людей ухудшается общее состояние, появляется слабость, головная боль, сонливость, повышается кровяное давление и др. Небольшие концентрации легких ионов (3000—4000 в 1 см3 воздуха) с преобладанием отрицательных благоприятно влияют на состояние здоровья и самочувствие больных. Если же в воздухе больше положительных ионов, то происходит обратное действие.
Искусственно ионизированный воздух (в определенных концентрациях и с преобладанием отрицательных ионов) используется для лечения различных заболеваний (гипертония, бронхиальная астма, неврозы и др.). Аэроионизацию применяют также для профилактических целей. Так, установлено, что ионизированный воздух повышает неспецифическую сопротивляемость организма. При гигиенических исследованиях степень ионизации воздуха может служить характеристикой состояния воздушной среды в городах, жилых и спортивных помещениях. Это связано с тем, что параллельно с ухудшением гигиенического состояния воздуха значительно снижается количество легких и повышается количество тяжелых ио
В спортивной практике ионизированный воздух целесообразно использовать для укрепления и повышения работоспособности спортсменов.
Электрическое поле атмосферы существует между воздухом и земной поверхностью. Оно характеризуется напряженностью, измеряемой величиной потенциала (Вольт) на единицу длины (метр). Эта величина называется градиентом электрического потенциала. У поверхности Земли его среднее значение составляет 120 В/м, с высотой величина градиента уменьшается. Обычно отмечаются значительные колебания напряженности электрического поля атмосферы в зависимости от времени года, состояния погоды, атмосферного давления, скорости движения воздуха, географических и других факторов. В электрическом поле Земли человек подвергается воздействию разности потенциалов между уровнем головы и подошвами примерно в 200—250 В. Биологическое воздействие электрического поля Земли изучено еще недостаточно.
Радиоактивность – самопроизвольные превращения атомных ядер, сопровождающиеся испусканием элементарных частиц или более лёгких ядер. Ядра, подверженные таким превращениям, называют радиоактивными, а процесс превращения – радиоактивным распадом.
В обычных условиях человек постоянно подвергается воздействию небольших доз ионизирующего излучения. Естественный радиоактивный фон обусловливается влиянием космических лучей и радиоактивных веществ, содержащихся в воздухе, почве, горных породах, воде. Естественная радиоактивность воздуха зависит главным образом от содержания в нем таких газов, как радон, актион и торон — продуктов распада радия, актиния и тория, которые имеются в земных породах. Вместе с этим в воздухе содержатся углерод-14, аргон-41, фтор-18 и некоторые другие изотопы, образующиеся при воздействии космических лучей на атомы кислорода, водорода и азота. Вместе с радиоактивными аэрозолями в атмосферу могут попадать и незначительные количества естественных радиоактивных веществ, что наблюдается при разрушении земных пород, разложении органических веществ и т. п.
Естественная радиоактивность воздуха постоянно колеблется. При этом на суше она несколько выше, чем над водной поверхностью. Человек может подвергаться внутреннему облучению за счет вдыхания содержащихся в воздухе радиоактивных веществ, а также внешнему воздействию их (почва, космические лучи). Общая суммарная доза облучения человека может достигать 175 мбэр/год. Эта величина может подвергаться значительным колебаниям в зависимости от концентрации радиоактивных элементов в почве.
В воздухе наряду с естественными радиоактивными элементами могут появляться также радиоактивные элементы (вследствие атомных взрывов при испытании ядерного оружия или же при использовании радиоактивных веществ в народном хозяйстве). Наиболее опасны долгоживущие изотопы, которые накапливаются в организме. Среди них первое место по опасности занимает стронций-90, период полураспада которого почти 30 лет. В тех странах, где часто производятся взрывы ядерного оружия, его количество в воздухе во много раз больше.
В настоящее время, разработаны и применяются нормы радиационной безопасности, призванные предупреждать случайные поражения ионизирующей радиацией. Работают специальные радиологические лаборатории, которые осуществляют дозиметрический контроль в различных учреждениях, где используются источники ионизирующей радиации, проводят исследования воздуха, воды и пищевых продуктов для выявления радиоактивных изотопов.
Еще в 1963 г. по инициативе СССР был подписан международный договор о запрещении наземных испытаний атомного оружия. Это имело важное значение для обеспечения радиационной безопасности.