5. Атмосфера как фактор окружающей среды. Структура и химический состав атмосферы.

В настоящее время гигиена атмосферного воздуха определяет ряд актуальных проблем, таких как:

1) гигиена и токсикология природных загрязнений, особенно редких и тяжелых металлов;

2) загрязнение атмосферного воздуха синтетическими продуктами: ДДТ, производными фтор-, хлорметана – фреонами, хладонами и др. соединениями;

3) загрязнение атмосферного воздуха продуктами микробиологического синтеза:

4) разрушение озонового слоя атмосферы и его последствия;

5) «парниковый эффект»;

6) образование токсического смога, фотохимического смога и др. явлений.

Атмосферный воздух оказывает постоянное и непрерывное действие на организм. Это воздействие может быть прямым и косвенным. Оно связано со специфическими физическими и химическими свойствами атмосферного воздуха, который является жизненно важной средой.

Атмосфера регулирует климат Земли, в атмосфере происходят многие явления. Атмосфера пропускает тепловое излучение, сохраняет тепло, является источником влаги, средой распространения звука, источником кислородного дыхания. Атмосфера является средой, которая воспринимает газообразные продукты обмена веществ, оказывает влияние на процессы теплообмена и теплорегуляции. Резкое изменение качества воздушной среды может отрицательно сказаться на здоровье населения, заболеваемости, рождаемости, физическом развитии, показателях работоспособности и т. д.

По своему строению атмосфера с учетом удаления от поверхности Земли делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу, экзосферу.

Тропосфера – это наиболее плотные воздушные слои, прилегающие к земной поверхности. Ее толщина над различными широтами земного шара неодинакова: в средних широтах она составляет 10-12 км, на полюсах – 7-10 км и над экватором – 16-18 км. Тропосфера характеризуется вертикальными конвекционными токами воздуха, относительным постоянством химического состава воздушных масс, неустойчивостью физических свойств. В тропосфере постоянно присутствуют пыль, сажа, разнообразные токсические вещества, микроорганизмы, что особенно заметно в крупных промышленных центрах.

Над тропосферой располагается стратосфера. Она характеризуется значительной разреженностью воздуха, ничтожной влажностью, почти полным отсутствием облаков и пыли земного происхождения. В стратосфере под влиянием космического излучения и коротковолнового излучения Солнца молекулы газов воздуха, в том числе и кислорода, ионизируются и образуют молекулы озона. 60 % атмосферного озона расположено в слое от 16 до 32 км, а максимальная его концентрация определена на уровне 25 км.

Важной составной частью атмосферного воздуха является кислород. Постоянное содержание кислорода поддерживается за счет непрерывных процессов обмена его в природе. Кислород потребляется при дыхании человека и животных, расходуется на поддержание процессов горения и окисления, а поступает в атмосферу за счет процессов фотосинтеза растений. Наземные растения и фитопланктон океанов полностью восстанавливают естественную убыль кислорода. Они ежегодно выбрасывают в атмосферу 0,5 ×106 млн. тонн кислорода. Источником образования кислорода является также фотохимическое разложение водяных паров в верхних слоях атмосферы под влиянием УФ-излучения Солнца. Этот процесс играл главную роль в генерации кислорода до возникновения жизни на Земле. В дальнейшем основная роль в этом отношении перешла к растениям.

Биологическая активность кислорода зависит от его парциального давления. Благодаря разности парциального давления кислород поступает в организм и транспортируется к клеткам. Нормальное парциальное давление кислорода в воздухе - 150-155 мм. рт. ст. При падении парциального давления кислорода могут развиваться явления гипоксии, что наблюдается при подъеме на высоту. Критическим уровнем является парциальное давление кислорода ниже 110 мм рт. ст. Падение парциального давления кислорода ниже 50-60 мм рт. ст. обычно несовместимо с жизнью.

Под влиянием коротковолнового УФ-излучения с длиной волны менее 200 нм молекулы кислорода диссоциируют с образованием атомарного кислорода. Вновь образованные атомы кислорода присоединяются к нейтральной молекуле, образуя озон - О3.

Одновременно с образованием озона происходит его распад. Общебиологическое значение озона велико:

озон поглощает коротковолновое УФ-излучение Солнца, оказывающее губительное действие на биологические объекты;

одновременно озон поглощает длинноволновое ИК-излучение, исходящее от Земли, и тем самым предотвращает чрезмерное охлаждение ее поверхности.

Общая масса его в атмосфере составляет 3,5 млрд. т.

Отмечено, что весной концентрация озона выше, чем осенью.

Озон обладает окислительными способностями, поэтому в загрязненном воздухе городов его концентрации ниже, чем в воздухе сельской местности. В связи с этим озон остается важным показателем чистоты воздуха.

Азот (N2) – по количественному содержанию является наиболее существенной составной частью атмосферного воздуха. Это инертный газ. В атмосфере азота невозможна жизнь.

Азот воздуха усваивается азотфиксирующими бактериями почвы, синезелеными водорослями, под влиянием электрических разрядов превращается в оксиды азота, которые, выпадая с атмосферными осадками, обогащают почву солями азотистой и азотной кислот. Соли азотной кислоты служат для синтеза белка. Азот выделяется в атмосферу. Свободный азот образуется при процессах горения древесины, угля, нефти, небольшое количество его образуется при разложении органических соединений.

Таким образом, в природе происходит непрерывный круговорот азота, в результате которого азот атмосферы превращается в органические соединения, восстанавливается и поступает в атмосферу, затем вновь связывается биологическими объектами.

Азот необходим как разбавитель кислорода, поскольку дыхание чистым кислородом приводит к необратимым изменениям в организме.

Диоксид углерода – углекислый газ (СО2). В природе СО2 находится в свободном и связанном состояниях в количестве 146 млрд. тонн, из них в атмосферном воздухе содержится лишь 1,8% от его общего количества. Основная масса его (до 70 %) находится в растворенном состоянии в воде морей и океанов. Входит в состав некоторых минеральных соединений, известняков и доломитов. Остальное количество приходится на животный и растительный мир, каменный уголь, нефть и гумус.

В природных условиях происходят непрерывные процессы выделения и поглощения СО2. В атмосферу он выделяется за счет дыхания человека и животных, процессов горения, гниения и брожения, при промышленном обжиге известняков и доломитов. Одновременно в природе идут процессы ассимиляции углекислого газа, который поглощается растениями в процессе фотосинтеза.

Процессы образования и ассимиляции СО2 взаимосвязаны, благодаря чему его содержание в атмосферном воздухе относительно постоянно и составляет 0,03%.

Диоксид углерода – углекислый газ (СО2). За последнее время отмечается увеличение концентраций СО2 в воздухе промышленных городов в результате интенсивности загрязнения продуктами сгорания топлива. Поэтому среднегодовое содержание СО2 в воздухе городов может повышаться до 0,037 %.

В литературе обсуждается вопрос о роли СО2 в создании парникового эффекта, приводящего к повышению температуры приземного воздуха.

СО2 играет существенную роль в жизнедеятельности человека и животных, являясь физиологическим возбудителем дыхательного центра. При вдыхании СО2 в больших концентрациях происходит нарушение окислительно-восстановительных процессов в организме. При увеличении его содержания во вдыхаемом воздухе до 4% отмечаются головная боль, шум в ушах, сердцебиение, возбужденное состояние, при 8% наступает смерть.

• Химический состав воздуха и его влияние на организм.

Показатели	% объемные
Азот, N2	78,09
Кислород, O2	20,95
Аргон, Ar	0,933
Углекислый газ, СО2	0,03
Неон	1,8 × 10-3
Гелий	4,6 × 10-4
Метан	1,5 × 10-4
Крептон	1,14 × 10-4
Водород	5 × 10-5
Закись азота	5 × 10-5
Ксенон	8,6 × 10-6
Озон	3,6 × 10-6
Радон	6 × 10-18

(остальное из 5 вопроса)

• 7.Физические свойства воздуха, их комплексное влияние на организм. Повышение сопротивляемости организма неблагоприятным метеорологическим условиям.

Солнечная радиации, барометрическое давление, ТЕМПЕРАТУРА, ВЛАЖНОСТЬ, подвижность воздуха, его электрическое состояние и ионизация. Физические свойства воздуха обладают высокой лабильностью в отличие от химического состава. НА улице образуют погоду, климат. Внутри помещения - микроклимат. Солнце - основной источник энергии на земле. Все виды лучистой энергии солнца - электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью 300 тыс м в сек. Большая часть приходится на 3 диапазона. УФ, видимый свет и ИК излучение.

Солнечная энергия огромна. Интенсивность солнечной энергии на границе земной атмосферы называется солнечной постоянной - 1.94кал на см2 в мин. при прохождении через атмосферу солнечная радиация теряет энергию. Степень потери зависит от угла наклона, массы воздуха и степени загрязнения атмосферы. Угол зависит от широты местности, времени года, времени суток. Загрязненность воздуха снижает радиацию. В зависимости от угла солнца над горизонтом меняется процентное распределение энергии по диапазонам на поверхности Земли. При 40 - уф 1% видимый 50% ик-59%. При 5 градусах(закат) - уф 0% видимый 28% ик 72%. Достигает как прямой так и рассеянный.

Рассеиваются в наибольшей степени УФ.

Отношение интенсивности отраженного излучения к интенсивности падающего на поверхность излучения называется альбедо.

Различные поверхности имеют различное альбедо. Свежевыпавший снег - альбедо 90%.

Гигиеническое значение отдельных диапазонов солнечной радиации.

УФ излучение. Биологическое и химическое значение.

От 10 до 400 нм.

Уф

200-400 химическая или фотохимическая область. Стимулирует железы внутренней секреции, образование гистамина, тканевых гормонов, пигментов. Спетр УФ излучения делят на 3 диапазона Область С 200-280нм. Область В Длина 280-320нм. Область А - 320-420 нм бактерицидное облучение.

Область В: преимущественное действие - эритемное -вызывает ожоги, имеет максимум витаминообразующей активности.

Область А загарная - пигментообразующая. Образование пигмента меланина. Недостаток вреден. Снижение настроения, остеомаляция при гиповитаминозе Д. Переоблучение оказывает отрицательное действие. Уф - этиологический фактор развития рака кожи. Оно приводит к обострению рада хронических заболеваний. Излучение может вызвать дефицит а.к., витаминов и т.д. Повышается количество перекисных соединений. Фотосинсибилизация и фотоаллергических реакций. Необходимо присутствие эндо и экзогенных факторов: заболевание печени, поджелудочной железы, энзимопатии, ведущие к накоплению порфиринов.

Экзогенные факторы - гудрон, пары асфальта, ряд красителей, горюче-смазочные материалы.

Видимый 400-760 нм. Большинство информации по этому каналу. Стимулирует деятельность. УВЕЛИЧИВАЕТ жизнеспособность. Определяет суточные ритмы деятельности организма. Тяжело переносится световое голодание. Тепловое действие. Длинноволновое и коротковолновое.

Длинноволновое задерживается поверхностными слоями кожи и вызывает ожог. Коротковолновая часть проникает более глубоко до 3 см и может вызывать разогрев более глубоких поверхностей. Опасен перегрев мозговых оболочек - солнечный удар. Опасен для хрусталика. Гиперемия, повышение газообмена, усиление функции почек, изменение функционального состояния нервной системы.

Ионизация воздуха полем атмосферы и наличием . Эл. Поле Земли характеризуется напряженностью и эта величина над градиентом электрич потенциала. Градиент потенциала у человека среднего роста 200 В. При предгрозовом состоянии 400000-600000 В на метр. Чрез тело человека идет постоянный ток сила тока 2 на 10 в -9 А.

Магнитное поле земли не позволяет проникнуть солнечному ветру.

Ионизация воздуха био действие ионизации воздуха. Под ней подразумевается наличие в воздухе заряженных частиц.

Основные ионизаторы: ионизирующая радиация от изотопов в коре, космическое излучение, коротковолновое излучение, открытое пламя, нагретые поверхности, электрические разряды, процессы трения.

Легкие и тяжелые (лонжевена) ионы..

Для гигиенической харак. применяется содержание и масса ионов различных знаков, коэфф униполярности и загрязнения. Чистый воздух содержит 1 - 3000 пар легких ионов в кубометре. Коэфф униполярности - соотношение положительных к отрицательным. В истом воздухе от о1.2 до1.3 Коэффициент загрязнения это отношение суммарного количества тяж ионов к легких ионов того же знака. Не должен превышать 50. В чиста воздухе количество легких ионов более 4000 а коэфф загрязнения не более 10. Вдыхание чистого воздуха вызывает лечебный эффект, УВЕЛИЧЕНИЕ числа эритроцитов, норм окислительно-восстановительных реакций. Чрезмерное улевичение оказывает отрицательное воздействие. Более опасна ионизация загрязненного воздуха.

Атмосферное давление.

Давление которое оказывает атмосфера на единицу площади ср 760 мм.рт.ст. Межсуточные не превышают 10-30 мм. НЕ оказывают на здоровых губительного действия.

Пониженное барометрическое давление. В горных условиях и при разгерметизации самолета. При снижении парциального давления кислорода. Горная болезнь. Снижается парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе.

Симптоматика горной болезни различна. Может возникать вялость, сонливость, слабость. Может быть эффект эйфории, немотивированные поступки, слабость, апатия, вялость мышц, тремор, галлюцинации, сердечно-легочная недостаточность. Смерть от остановки дыхания и сердца. Максимально быстро вниз, портативные кислородные аппараты. Полусогнутое положение, максимально согреть. Профилактика - адаптация. Повышенное давление.

Водолазы, ныряльщики, работа в кессонах. Спуск 10м - одна дополнительная атмосфера. Увеличивается растворение газов в крови.

• Основные источники загрязнения воздушной среды и их характеристика. Влияние загрязнения воздушной среды на здоровье и санитарные условия жизни населения.

Различают природные (естественные) и антропогенные (искусственные) источники загрязнения.

К природным источникам относятся: пыльные бури, пожары, различные аэрозоли растительного, животного или микробиологического происхождения и т.п.

К антропогенным относятся выбросы, связанные с жизнедеятельностью человека.

Антропогенные выбросы в атмосферу ежегодно составляют более 19 млрд. тонн, из них более 15 млрд. тонн СО2, 200 млн. тонн СО, более 500 млн. тонн углеводородов, 120 млн. тонн золы и др.

Тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое ископаемое топливо, относятся к наиболее мощным источникам выбросов вредных веществ в атмосферу и составляют около 90% общего выброса по энергетической промышленности.

Автомобильный транспорт выделяет 60% газообразных загрязнителей воздуха. В состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей входит до 200 химических соединений, из которых наиболее токсичны Pb, CO2, СO, NO2, бенз(а)пирен. В выхлопных газах содержится большое количество углеводородов, их доля резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости при старте.

Предприятия черной и цветной металлургии. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь также сопровождаются выбросом в атмосферу пыли, соединений металлов и различных газов. Выброс вредных веществ по отрасли составляет около 15% общепромышленного объема выбросов. Выбросы предприятий цветной металлургии содержат токсичные пылевидные вещества As, Pb и др., поэтому они особо опасны. При получении металлов электролизом образуется большое количество газообразных и фтористых соединений. Выброс вредных веществ по отрасли составляет около 20% от объема выбросов в России.

Угольная и химическая промышленность. Источником загрязнения являются тысячи химических соединений, промышленные отвалы пустой породы. Состав промышленных выбросов весьма разнообразен; большинство химических соединений токсичны для организма человека: СО, NO2, S02, NH3, пыль неорганических веществ, H2S, соединения галогенов, органические вещества, цианистые соединения.

Загрязнение атмосферного воздуха (природное и антропогенное) оказывает многообразное вредное воздействие на население, что приводит к ухудшению здоровья и снижению работоспособности.

Малые концентрации токсичных веществ атмосферного воздуха способствуют развитию у населения хронических отравлений.

Симптомы отравления часто бывают маловыраженными, субъективные жалобы не определены.

Часто хроническое воздействие веществ приводит к неспецифическим последствиям для здоровья человека:

снижению защитных сил организма;

повышению общей заболеваемости;

возрастанию числа хронических неспецифических заболеваний бронхолегочной системы;

отягощению течения сердечно-сосудистых заболеваний.

К глобальным последствиям загрязнения атмосферного воздуха можно отнести:

Парниковый эффект – поглощение ИК-излучения Земли «парниковыми газами» (вода, углекислый газ, метан, закись азота, фреон и хлорсодержащие вещества).

Разрушение озоновой оболочки (слоя) Земли – истончение озоносферы Земли над Антарктидой, Австралией, странами Северной Европы.

Причина – окисление озоном хлорсодержащий хладонов (фреонов) с образованием свободных радикалов хлора.