Гигиена воздуха

Воздушная среда состоит из газообразных веществ, не­обходимых для жизнедеятельности человека. Она обеспе­чивает механизмы теплообмена и функции органов чело­века, ориентирующих его в пространстве (зрение, слух, обо­няние), а также служит природным резервуаром, в котором обезвреживаются газообразные продукты обмена веществ живых организмов и отходы промышленного производства. Наряду с этим воздушная среда при значительном измене­нии ее естественных физических и химических свойств, бактериологическом и пылевом загрязнении может служить причиной различных заболеваний человека. Источниками загрязнения воздушной среды являются токсические отхо­ды промышленных производств, выхлопные газы автотранспорта, ядохимикаты, используемые в сельском хо­зяйстве, и др. Особую опасность при этом представляют ток­сические туманы (смоги), связанные с накоплением в воз­духе, например, сернистого газа, что приводит к острым и хроническим массовым отравлениям.

При гигиенической оценке воздушной среды рассматри­вают требования к атмосферному воздуху и воздуху за­крытых помещений. Учитывают его физические свойства, химический и бактериальный состав, наличие механичес­ких примесей.

Воздух- смесь газов, которая составляет атмосферу Земли, простирающуюся до высоты 1000-1200 км. До высоты ок. 11 км состав атмосферы остается неизменным. Этот слой называется тропосферой. В нем разыгрываетсябольшинство метеорологических процессов, определяющих погоду. Здесь происходит интенсивнаяциркуляция воздуха, возникают ветры, бури и ураганы, велика турбулентность. В тропосфере сосредоточеныпочти весь находящийся в атмосфере водяной пар и почти вся воздушная пыль, а потому именно здесь побольшей части происходит образование облаков. Над тропосферой, простираясь примерно на 50 км, располагается слой стратосферы. Здесь огромные потоки сравнительно спокойного воздуха циркулируют набольших расстояниях без значительных возмущений. В нижней части стратосферы образуются редкиеоблака, состоящие из мельчайших ледяных кристалликов. Над стратосферой до высоты ок. 80 кмпростирается мезосфера - слой, в котором достигается самая низкая в естественных условиях температуравоздуха, составляющая примерно -110° C (160 К). Далее до высоты ок. 720 км следует слой термосферы. Здесь молекулы воздуха движутся столь быстро, что если бы плотность воздуха была такой же, как и науровне моря (а не в миллиарды раз меньшей), то его температура была бы близка к 3000° C. Самый верхнийслой атмосферы - экзосфера. В ней воздух крайне разрежен и столкновения молекул друг с другом стольредки, что большинство из них движутся по простым баллистическим траекториям, как пуля, а некоторая ихчасть - по эллиптическим орбитам, подобно искусственным спутникам Земли. Какая-то доля молекул, восновном водорода и гелия, достигает скоростей, при которых возможен выход за пределы действия силземного тяготения, и рассеивается в пространстве между Землей и Луной (см. также АТМОСФЕРА). Изо всехразнообразных свойств воздуха важнее всего то, что он необходим для жизни на Земле. Существованиелюдей и животных было бы невозможно без кислорода. Поскольку же для дыхания нужен кислород вразбавленном виде, наличие других газов в воздухе тоже имеет жизненно важное значение. Состав. На уровне моря и в пределах тропосферы газовый состав воздуха (в об. %) таков: азот - 78,08%, кислород - 20,95%, аргон - 0,93%, углекислый газ (диоксид углерода) - 0,034%, водород - 5 x 10-5 %; крометого, имеются "следовые" количества так называемых благородных (или инертных, редких) газов: неона - 1,8x 10-3 %, гелия - 5,24 x 10-4 %, криптона - 1 x 10-4 % и ксенона - 8 x 10-6 %. Воздух в тропосфере содержиттакже переменные количества водяного пара; его влажность зависит от температурных условий и высоты. Внижних слоях атмосферы во взвешенном состоянии содержатся переменные количества пыли и золы, образующихся, например, в процессах горения и при извержении вулканов. С присутствием в воздухе такихаэрозольных частиц связаны яркие краски солнечных восходов и закатов, обусловленные рассеянием на нихсолнечных лучей.

ВОЗДУХ - СМЕСЬ ДЕВЯТИ ГАЗОВ. На температурной шкале показаны их температуры плавления икипения при атмосферном давлении. Для диоксида углерода температуры кипения нет, так как онпереходит из газообразной фазы сразу в твердую, минуя жидкую. Газы ожижаются при температурекипения и затвердевают при температуре плавления.

Физические свойства воздуха К физическим свойствам воздуха относятся: темпера­тура, влажность, подвижность, барометрическое давление, электрическое состояние, интенсивность солнечной радиа­ции, ионизирующая радиоактивность. Каждый из этих фак­торов имеет самостоятельное значение, однако на организм они оказывают комплексное влияние.

При характеристике гигиенических показателей воз­душной среды особое значение придают комплексу физи­ческих факторов, определяемых как климат. Они играют решающую роль в регуляции теплообмена человека. К ним относят температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха.

При гигиенической оценке воздуха закрытых помеще­ний факторы, характеризующие климат, объединяют поня­тием микроклимат помещений.

Теплообмен человека состоит из двух процессов: теплопродукции и теплоотдачи. Теплопродукция про­исходит за счет окисления пищевых веществ и освобожде­ния тепла при мышечных сокращениях. Некоторая часть тепла поступает в организм извне за счет солнечной энер­гии, нагретых предметов и горячей пищи. Теплоотдача осуществляется проведением, или конвекцией (за счет разницы температур тела и воздуха), излучением, или ра­диацией (за счет разницы температур тела и предметов), и испарением (с поверхности кожи, через легкие и дыхатель­ные пути). В состоянии покоя и комфорта теплопотери человека составляют: конвекцией - около 30%, излучени­ем - 45, испарением - 25%.

Человек обладает способностью регулировать интен­сивность теплопродукции и теплоотдачи, благодаря чему температура его тела остается, как правило, постоянной. Однако при значительных изменениях метеорологических факторов среды состояние теплового равновесия может на­рушаться и вызвать в организме патологические сдвиги — перегрев или переохлаждение.

Оптимальный микроклимат - это такие показатели микроклимата, которые при длительном воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплово­го состояния организма без напряжения механизмов тер­морегуляции и обеспечивают ощущение теплового ком­форта.

Оптимальные для человека значения метеорологичес­ких условий в производственных условиях различаются в зависимости от категории работ по степени тяжести, т. е. в зависимости от общих энергозатрат организма (в ккал/ч) и периода года. Например, при физических работах средней тяжести (категория II) с расходом энергии в пределах 151-250 ккал/ч (175-290 Вт) оптимальные значения микро­климата в холодный период года (среднесуточная темпе­ратура наружного воздуха равна или ниже 10°С) характери­зуются следующими показателями: температура 17-20"С, относительная влажность 40-60%, скорость движения воз­духа 0,2 м/с.

Благодаря механизмам терморегуляции человек от­носительно легко переносит значительные отклонения тем­пературы воздуха от комфортной и даже способен пере­нести кратковременное воздействие воздуха температурой 100вС и выше.

При повышении температуры воздуха компенсаторные реакции организма приводят к некоторому снижению теп­лопродукции и усилению отдачи тепла с поверхности кожи. Если повышение температуры воздуха сопровождается откло­нением от нормы и других метеорологических факторов (влажность, движение воздуха, интенсивность теплового излучения), то нарушение терморегуляции наступает зна­чительно быстрей. Так, при нормальной относительной влажности воздуха (40%) нарушение терморегуляции орга­низма наступает при температуре воздуха свыше 40 "С, а при относительной влажности 80-90 % - уже при 31-32 "С. В условиях высоких температур и высокой влажности воз­духа человек освобождается от избытка тепла преимущест­венно за счет испарения влаги с поверхности кожи. Напри мер, потеря влаги в условиях горячего цеха может дости­гать у работника примерно 10 л в сутки. Вместе с потом из организма удаляются соли, водорастворимые витамины В и С. Потеря хлоридов и воды при обильном потоотделении ведет к обезвоживанию тканей, угнетению желудочной сек­реции. Кроме того, усиливаются процессы торможения в центральной нервной системе, отмечается ослабление вни­мания, нарушение координации движений, что увеличивает производственный травматизм. Особенно тяжело человек переносит повышенные температуры и влажность непод­вижного воздуха. В этих условиях подавляются в организ­ме все механизмы теплоотдачи.

Резкое перегревание организма может привести к раз­витию теплового удара, проявляющегося в виде слабости, головокружения, шума в ушах, сердцебиения, а в тяжелых случаях - повышения температуры, нервно-психического возбуждения или потери сознания. Следует отметить, что присутствие нагретых поверхностей усиливает состояние перегрева организма за счет особенностей биологического действия радиационного тепла. В соответствии с законами теплоизлучения (Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина) теп­ловое излучение нагретого предмета происходит более ин­тенсивно, чем повышение его температуры, а спектральный состав излучения по мере нагревания предмета сдвигается в сторону более коротких волн и, следовательно, обуслов­ливает более глубокое проникающее действие тепла на организм.

В производственных цехах предприятий общественного питания важнейшей гигиенической задачей является профилактика перегрева организма. С этой целью предус­матриваются удаление избыточного тепла с помощью общей и местной вентиляции, применение совершенных конструк­ций тепловых аппаратов, использование рациональной спец­одежды.

Низкие температуры воздуха (особенно в сочетании с высокой влажностью и подвижностью) могут привести к заболеваниям, связанным с переохлаждением организма. В этих условиях понижается температура кожи, снижается со­кратительная способность мышц, особенно рук, что сказы­вается на работоспособности человека. При глубоком ох­лаждении ослабляются реакции на болевые раздражители в результате наркотического действия холода, понижается сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям. Например, местное охлаждение рук при длительной разгрузке мороженого мяса, рыбы, мытье овощей холодной водой приводит к нарушению кровообращения, что являет­ся простудным фактором.

В связи с этим на предприятиях очень важно соблюдать гигиенические мероприятия, предупреждающие переохлаж­дение организма: устройство местной вентиляции, исклю­чающее холодные потоки воздуха (сквозняки) в рабочей зоне, организацию отогрева рук при длительной работе с холодными предметами, проектирование утепленных там­буров и т. д.

Влажность воздуха влияет на организм человека в комплексе с температурой воздуха.

С целью профилактики как перегрева, так и переохлаж­дения в производственных помещениях особое значение придается нормированию допустимых показателей темпе­ратуры, относительной влажности и скорости движения воз­духа в рабочей зоне в зависимости от категорий работ по тяжести и периода года (табл. 1).

Следует помнить, что для обеспечения допустимых по­казателей микроклимата следует применять в холодный период средства защиты рабочих мест от охлаждения из-за остекления оконных проемов, а в теплый период года - от попадания в рабочую зону прямых солнечных лучей.

Из числа вышеуказанных физических свойств воздуш­ной среды важным гигиеническим показателем является характер и степень ее ионизации.

Под ионизацией воздуха понимают превращение ней­тральных газов молекул и атомов в ионы, несущие положи­тельный и отрицательный заряды. Ионизация происходит путем перераспределения электронов между атомами и мо­лекулами газов под влиянием радиоактивного излучения земли и космического излучения.

Ионизация оказывает многостороннее действие на ор­ганизм человека. Так, содержащиеся в воздухе отрица­тельные ионы обладают тонизирующим свойством, улучша­ют обмен веществ; положительные ионы вызывают депрес­сию, сонливость, снижение трудоспособности. При оценке санитарного состояния воздуха учитывается также соотно­шение так называемых тяжелых и легких ионов. Первич­ные ионы, образовавшиеся при ионизации, носят название легких ионов; ионы, присоединившиеся к частицам пыли, называются тяжелыми. Преобладание тяжелых ионов над легкими служит показателем загрязнения воздушной сре­ды.