6.Медицинское значение химических факторов атмосферного воздуха (со2,о2, n2)

Сухой атмосферный воздух содержит 78,09 % азота, 20,94 % кислорода, 0,0005 % гелия, 0,03 - 0,04 % углекислого газа, 0,0002 % метана, 0,00005 % водорода, 0,000001 % озона, 0,003 - 0,005 мг/м3 аммиака.

Азот воздуха для большинства живых организмов нейтрален. Однако, для значительной группы микроорганизмов (клубневых, бактерий, сине-зеленых водорослей) азот является фактором жизнедеятельности.

Под влиянием электрических разрядов азот превращается в оксиды, которые, выпадая с атмосферными осадками, обогащают почву солями азотистой и азотной кислот. Соли азотной кислоты усваиваются растениями и служат для синтеза белка.

Для человека азот имеет значение как разбавитель кислорода, так как дыхание чистым кислородом приводит к необратимым изменениям в организме. Повышенное содержание азота во вдыхаемом воздухе способствует наступлению гипоксии и асфиксии вследствие снижения парциального давления кислорода. Повышение содержания азота до 93 % приводит к смерти. При высоком парциальном давлении азот участвует в уравнивании внутреннего давления путем сатурации и оказывает наркотическое воздействие.

Кислород является жизненно необходимым для абсолютного большинства живых организмов (кроме анаэробных бактерий). Благодаря кислороду протекают экзотермические реакции, в результате которых высвобождается необходимая для жизнедеятельности организмов энергия. В химически связанном состоянии кислород входит в состав многих важных органических и минеральных соединений живых организмов. Кислород используется в процессе дыхания животных и растительных организмов. Недостаток кислорода у человека вызывает явления компенсаторного характера: учащение дыхания, увеличение его глубины, ускорение тока крови, при содержании его в воздухе на уровне 14 % млекопитающие гибнут.

При подъеме на высоту наблюдается падение парциального давления кислорода, что сопровождается явлением кислородного голодания. Снижение парциального давления кислорода до 50 - 60 мм рт. ст. несовместимо с жизнью. Повышение парциального давления кислорода более 600 мм рт. ст. приводит к снижению жизненной емкости легких, пневмонии и отеку легких.

Дополнительный расход кислорода в процессе хозяйственной деятельности человека (сжигание топлива, металлургическая и химическая промышленность, дополнительное окисление различных отходов) составляет не менее 10 - 16 % ежегодно от его биогенного образования.

Диоксид углерода, СО2, представляет собой циркулирующую форму неорганического углерода. Основным источником СО2 в атмосфере является «почвенное дыхание», процессы горения, вулканы, горячие ключи, дыхание человека, животных, растений, промышленные предприятия, транспорт. Особенно мощным антропогенным загрязнителем атмосферы углекислым газом является термоэнергетика.

Биологическое значение диоксида углерода заключается в возбуждении дыхательного центра. Уменьшение его содержания во вдыхаемом воздухе обусловливает снижение частоты дыхания и его остановку. Увеличение оксида углерода (IV) во вдыхаемом воздухе до 0,1 % приводит к дискомфорту, до 3 % – к головной боли, одышке, снижению работоспособности, до 4 - 5 % – покраснению лица, сильным головным болям, шуму в ушах, повышению артериального давления, сердцебиениям, возбуждению, до 8 - 10 % – образованию в крови карбогемоглобина, быстрой потере сознания и смерти.

Озон (О3)образуется в верхних слоях атмосферы из атомарного кислорода в результате фотохимической реакции под влиянием солнечной радиации. Его содержание в атмосфере составляет 6 × 10-5 % по массе. Молекула озона активно поглощает коротковолновое (с длинами волн короче 280 нм) УФ-излучение солнца, являясь защитным экраном от него. Разрушение озонового слоя приведет к повышению интенсивности УФ-радиации, что может вызвать рост заболеваемости раком кожи, увеличение числа катаракт и снижение устойчивости к инфекционным заболеваниям. Кроме этого, озон принимает участие в окислительных процессах, протекающих в организме. Обычно концентрация озона в нижних слоях атмосферы незначительна и он не оказывает вредного влияния на человека.

Концентрация озона повышается в крупных городах с интенсивным движением автотранспорта в результате фотохимических превращений выхлопных газов автомобилей. При высоких концентрациях он вызывает раздражение слизистых верхних дыхательных путей, кашель, повреждение ткани легких, снижение легочной функции, отек легких, головокружение, повышение уровня адреналина, восприимчивости к инфекциям, восприимчивости к аллергенам.

Водород образуется в высоких слоях атмосферы за счет фотохимического разложения молекул воды на кислород и водород. Водород не поддерживает дыхание, в свободном состоянии не усваивается и не выделяется биологическими объектами.

В атмосферном воздухе содержится незначительное количество метана, который выделяется при анаэробном гниении органических соединений. Как составная часть, метан входит в состав природного газа и газа нефтяных скважин. При вдыхании воздуха, содержащего метан в больших концентрациях, возможно наступление смерти от асфиксии.

Аргон, неон, гелий и другие инертные газы атмосферы считаются нейтральными и не оказывают биологического воздействия на человека.

Аммиак воздуха природного происхождения обычно не влияет на человека, но при высоких концентрациях может оказать раздражающее действие. В атмосферном воздухе находятся космическая, вулканическая и наземная (почвенная, растительная) пыль в виде аэрозоля с частицами менее 0,1 мкм или аэросуспензии с частицами более 0,1 мкм. Особенно много пыли появляется во время пыльных бурь. Дым в атмосфере в естественных условиях появляется в результате лесных и болотных пожаров. Он оказывает раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей, обладает канцерогенным действием.