Введение
Актуальность темы учебного пособия для студентов, обучающихся по специальностям, входящим в блок «Здравоохранение и медицинские науки», должная обеспечить высокий уровень мотивации к её усвоению, обусловлена следующими основными формальными и неформальными позициями:
1) изучение гигиенических аспектов воздушной среды как факторов среды обитания человека предусмотрено рядом компетенций ФГОС 3-го поколения, которыми должны овладеть будущие специалисты;
2) для специалистов лечебного профиля:
а) учет профессиональной занятости пациентов, в частности, занятых в профессиях или проживающих в условиях экологического прессинга, предполагающих воздействие загрязнителей воздушной среды, в значительной степени обеспечивают постановку точного диагноза и рациональный подход к проведению лечебных мероприятий;
б) контроль уровней и характера загрязнения воздушной среды является весьма актуальным для ЛПО, так как в них имеются значимые источники загрязнения, обусловливающие контаминацию воздуха помещений химическими веществами, обладающими специфическими токсическими свойствами;
в) при большинстве заболеваний соматической, а в некоторых случаях и психической сферы, загрязнение воздушной среды сверхнормативного уровня является фактором риска развития самой различной патологии;
г) для пациентов качество воздушной среды больничных стационаров, особенно палат, представляют собой одно из слагаемых щадящего режима, который должен для них предусматриваться в связи с повышенной чувствительностью больных людей к воздействию обсуждаемого фактора;
3) специалист, работающий в любых медицинских организациях, в том числе, санитарно-эпидемиологических, – потенциальный участник процесса производственного контроля санитарно-эпидемиологического режима в этих организациях, в программу которого обязательно должен входить контроль за качеством воздушной среды, исходя из особой его роли в обеспечении оптимальных санитарно-эпидемиологических условий для пациентов и потенциальной возможности профессиональных поражений у персонала;
4) новые требования к содержанию и задачам подготовки специалистов по указанным выше специальностям, предъявляемые соответствующими ФГОС 3-го поколения;
Необходимо отметить, что оценка качества и безопасности воздушной среды как фактора среды обитания построена на сопоставлении фактического состояния воздуха с нормативными требованиями, что нашло воплощение в содержании основных разделов представляемого методического документа.
Следует указать также, что для оценки качества и безопасности воздушной среды система Государственного санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации содержит достаточно полноценные, в том числе и проверенные временем нормативные правовые акты (основные нормативные акты можно передавать студентам в электронном варианте).
При подготовке учебного пособия составитель стремился к тому, чтобы информацию, имеющуюся по гигиеническим проблемам воздушной среды, представить как можно более кратко, без детализирования, так как многолетний опыт показывает, что перегрузка дидактического материала информацией, как правило, приводит к снижению уровня усвоения этого материала студентами. К сожалению, многие учебники, учебные пособия, практикумы перенасыщены второстепенной информацией, в том числе цифровой.
Учитывался также тот факт, что понятийный аппарат или базис является основой основ освоения любого раздела гигиенической науки и практики. Речь идет, прежде всего, о терминологии, знание которой представляет собой основу для усвоения дидактического материала. Гигиенические аспекты воздушной среды в данном плане – не исключение. Многие элементы терминологии студенты осваивают в общеобразовательной школе, при изучении предшествующих учебных дисциплин в вузе. Однако, как свидетельствует опыт, студенты в полной мере используют замечательное свойство памяти – забывать то, что некоторое время не востребовано. В связи с указанным, в приложении 1 приводится словарь понятий и терминов, с изучения которого необходимо начинать работу по освоению важного раздела учебных дисциплин, представляемого настоящим учебным пособием.
Для удобства пользователей в приложениях 2 и 3 приведены указатели таблиц и рисунков учебного пособия.
В заключение данного раздела необходимо указать, что представляемое учебное пособие является самодостаточным, то есть содержит весь необходимый материал для освоения темы, для работы с контрольными заданиями. В случаях необходимости уточнения отдельных вопросов по теме, можно использовать информационные источники, представленные в рубрике «Рекомендуемая литература».
Раздел I. Воздух как наиболее общая среда обитания человека
Ученые, занимающиеся изучением различных элементов окружающей среды, определяют воздух как вездесущий природный фактор или, как указано в названии раздела, наиболее общую среду обитания человека.
Замечательный русский гигиенист Ф.Ф. Эрисман писал: «Воздух, являясь наиболее общей средой обитания человека, может изменением своих химических и физических свойств в значительной степени определять то, что мы называем здоровьем». Действительно, небезразлично для состояния организма человека загрязненный воздух или чистый, чрезмерно нагретый или наоборот охлажденный, преимущественно какие ионы содержит и т.д. и т.п.
Конечно же, мы все очень хорошо понимаем, что воздух является необходимым условием жизнедеятельности человека и, казалось бы, говорить о его значении, значит произносить банальности. Однако, все-таки, на этом необходимо остановиться. При всеобъемлющих аспектах значения воздуха можно выделить 4 основных:
- воздух доставляет необходимый для жизнедеятельности организма кислород (есть биологические виды, которые могут развиваться только в анаэробной среде, например, анаэробные микроорганизмы);
- состояние воздушной среды определяет то, что мы называем климатом и погодой, особенности которых весьма значительно определяют здоровье населения;
- воздушная среда принимает выделения человека и изоляция кожных покровов от этой среды приводит к гибели из-за интенсивной интоксикации (следует иметь в виду, что выделение отработанных компонентов через кожу является необходимым условием жизнедеятельности человека);
- состояние воздуха определяет теплообмен организма с окружающей средой, является необходимым условием для осуществления процессов терморегуляции.
Когда речь идет о значении воздушной среды для здоровья человека, то необходимо говорить как о возможном положительном её действии, так и отрицательном. Хорошо известно, что на планете есть места с особыми свойствами атмосферного воздуха (горные районы, районы с электроионизацией, характеризующиеся преобладанием отрицательно заряженных ионов и т.д.). Данные регионы широко во всем мире используются для оздоровительных целей, для организации санаторно-курортных зон. Примеры: горный с сухим воздухом район Северной Осетии успешно используется для лечения детей, больных туберкулезом, ряд других горных районов традиционно используемых в лечебных целях, прибрежные районы морей и океанов, где воздух имеет специфические электрические характеристики, в частности, Рижское Взморье с отрицательной аэроионизацией воздуха – для лечения сердечно-сосудистых заболеваний и заболеваний нервной системы. Эти примеры можно продолжать и продолжать. В этом плане можно привести слова российского климатолога П.А. Павленко: «Нужно насквозь продуть себя, омыть каждую клетку свою свежим воздухом… Есть на открытом воздухе. Спать непременно… Итак, начните принимать воздух в самых неограниченных дозах. Научитесь дышать. Привыкайте относиться к воздуху, как к пище, пережевывайте его носоглоткой, ощущайте на вкус и запах, наслаждайтесь им, как гурман…». К сожалению, сегодня мы все чаще говорим о воздушной среде в негативных аспектах в результате техногенной деятельности человека, приводящей к тому, что на Земле все меньше становится регионов с качеством воздуха, которое бы способствовало повышению уровня здоровья человека.
Химический состав воздуха и гигиеническая характеристика основных компонентов воздушной среды.
Прежде всего, необходимо напомнить строение атмосферы, которое имеет хорошо выраженную слоистость, и каждый слой имеет специфические свойства и функции, которые в целом определяют значение газовой оболочки Земли для биологических процессов. Основные данные по строению атмосферы представлены в таблице 1.
Таблица 1
Строение и основные характеристики атмосферы
| Слои атмосферы | Высота над уровнем моря, км | Удельный объем, % |
| Тропосфера | 9-11 | |
| Стратосфера + мезосфера | 12-50 | |
| Ионосфера | 51-50000 | |
| экзосфера | 51-500 | |
| Водородное облако | 501-10000 | |
| магнитосфера | 10000-50000 |
Как видно из таблицы 1, наиболее плотный слой атмосферы (воздуха) – тропосфера, ближайший к земле слой. Именно в тропосфере происходят все биологические процессы, функционирует то, что мы называем биосферой. Состояние тропосферы определяет климат, погоду. В этом слое атмосферы содержится до 80% всей влаги, наблюдаются мощные вертикальные потоки воздуха. Тропосфера характеризуется неустойчивостью температуры, влажности, давления и т.д.
Следующий слой атмосферы – стратосфера + мезосфера, который в значительной степени разряжен. Именно в этом слое под воздействием космического, в основном солнечного излучения, главным образом, коротковолновой его части, молекулы воздуха ионизируются, что способствует, в частности, формированию геомагнитного поля.
При рассмотрении гигиенических проблем, связанных с охраной атмосферного воздуха, ограничиваются в основном тропосферой. Однако, если говорить о глобальных проблемах атмосферы, то, исходя из указанного выше, огромное значение имеет и стратосфера, и другие слои, в которых, как было указано выше, формируется геомагнитное поле Земли.
Как правило, мы неверно представляем химический состав воздуха тропосферы, считая, что он представлен лишь несколькими ингредиентами, такими как кислород, азот, двуокись углерода, инертные газы.
Однако, это далеко не так. Воздух – очень сложная и разнообразная по химическому составу газовая смесь, что обеспечивает выполнение тропосферой и других слоев атмосферы жизнеобеспечивающих, в том числе защитных функций. Причем атмосфера очень нежная, легко ранимая оболочка Земли и её нарушение, в частности, изменение химического состава, может привести к самым серьезным последствиям, к так называемой экологической катастрофе, к исчезновению жизни на Земле. Поэтому сохранение атмосферы представляет одну из глобальных эколого-гигиенических проблем, стоящих перед мировым сообществом. Химический состав атмосферного воздуха (тропосферы) по основным ингредиентам представлен в таблице 2.
Таблица 2
Характеристика химического состава атмосферного воздуха
| Химические ингредиенты | Удельный объем, % | Химические ингредиенты | Удельный объем, % | Химические ингредиенты | Удельный объем, % |
| Азот | 78,09 | Криптон | м/к | Аммиак | м/к |
| Кислород | 20,95 | Водород | м/к | Метан | м/к |
| Аргон | 0,93 | Ксенон | м/к | Сероводород | м/к |
| Двуокись углерода | 0,03-0,04 | Закись азота | м/к | Окислы азота | м/к |
| Неон | м/к* | Озон | м/к | Пыль космическая | м/к |
| Гелий | м/к | Радон | м/к | Пыль земная | м/к |
* микроколичества.
Как видно из таблицы 2, химический состав воздуха действительно весьма разнообразен. Причем когда речь идет о количественных и качественных характеристиках химического состава допускаются ошибки. Считается, в частности, что на третьем месте по количеству стоит двуокись углерода, хотя данные таблицы свидетельствуют, что весьма значительно превышает содержание двуокиси углерода в атмосфере аргон. Эта ошибка объяснима. Если аргон, являясь инертным газом, не имеет сколько-нибудь выраженного биологического значения, кроме того, что он вместе с азотом и другими инертными газами участвует в «разбавлении» кислорода, то двуокись углерода имеет наряду с азотом и кислородом выраженную биологическую роль. Поэтому, как правило, при гигиенической оценке воздушной среды и говорят в первую очередь об этих трех газах.
Вторая распространенная ошибка. Когда дают оценку химического состава воздуха, представленного в таблице, то считают, как правило, что ряд газов, таких как водород, метан, окислы азота и другие являются в представленных количествах как следствие техногенной деятельности человека. Однако, эти газы присутствовали в воздухе еще тогда, когда человек не мог сколько-нибудь существенно повлиять на состав воздуха. То есть, этот состав определяется самыми различными природными (геологическими, геохимическими, биологическими) процессами на Земле. Безусловно, когда количество перечисленных газов возрастает в сравнении с так называемым фоновым уровнем, то необходимо считать этот факт результатом техногенной деятельности человека. Но нельзя и забывать, что природные факторы могут значительно менять состав атмосферы – это извержения вулканов, землетрясения, в результате которых в последнее время отмечается неуклонное увеличение содержания в атмосфере метана, а это может способствовать углублению проблем, связанных с парниковым эффектом. Во время гроз под действием электрических разрядов значительно повышаются концентрации озона и окислов азота.
Необходимо отметить, что природные процессы на Земле могут весьма значительно изменять химический состав атмосферы. Очень трудно дать оценку лесным пожарам, которые могут возникать как природный фактор (молнии), так и в результате неоправданной деструктивной деятельности человека.
Особо необходимо остановиться на пыли, содержащейся в атмосфере. Пылевой фактор может быть разнообразного происхождения:
- космическая пыль;
- вулканическая пыль;
- почвенная пыль;
- растительная пыль;
- морская пыль;
- дым от лесных пожаров и т.д.
По данным ученых на поверхность Земли в сутки выпадает около 100 т космической пыли. Это не так уж и мало. За столетия, тысячелетия данный фактор может в значительной степени увеличить массу нашей планеты с непредсказуемыми гравитационными последствиями.
История знает случаи, когда извержения вулканов обусловили появление в атмосфере огромного количества пыли. Так, 6 июня 1912 года на Аляске «проснулся» вулкан Катмай. Выброс мельчайших частиц пыли достигал высоты 40-50 км. Пылевые облака с огромным количеством пыли распространялись в воздушных массах на территориях, занимаемых большинством государств земного шара. Данный природный фактор привел к изменению климата, погоды, к социально-экономическим последствиям, которые были обусловлены, прежде всего, значительным снижением прозрачности атмосферы, что привело к снижению общего потока солнечной энергии. В результате, в частности, снизились урожаи. Экономический урон многих государств был очень велик.
Как видно из изложенного выше, характер и свойства атмосферы формируются за счет природных процессов. Однако в настоящее время все большее значение приобретает влияние на атмосферу техногенной деятельности человека, которая не только приводит к глобальному загрязнению газовой оболочки Земли, но и обусловливает изменение её химического состава, что представляет собой, как указывалось выше, одну из глобальных эколого-гигиенических проблем, стоящих перед мировым сообществом.
Например, количество кислорода в атмосферном воздухе за последние 50 лет уменьшилось на 0,02%, настолько же, насколько оно уменьшилось за предыдущий миллион лет. По прогнозам, если не влиять на ситуацию, то через 100 лет в атмосфере останется 2/3 запасов кислорода.
Неуклонно повышается содержание в атмосфере двуокиси углерода. За последние 100 лет данное повышение составило 15%. По прогнозам ООН в ближайшее время двуокиси углерода будет больше на 50%. Это чревато не только усугублением так называемого «парникового эффекта», но и другими, возможными непредсказуемыми последствиями. Повышение содержания двуокиси углерода в атмосфере также, наряду со снижением кислорода, составляет глобальную эколого-гигиеническую проблему.
Коротко о гигиеническом значении основных компонентов воздушной среды.
Кислород. Колебания содержания кислорода в открытой атмосфере весьма незначительны. Если чистый воздух у берегов моря содержит до 20,99% кислорода, то даже в наиболее загрязненном воздухе промышленных центров его содержание составляет не менее 20,5%. Подобные колебания содержания кислорода в воздухе не оказывают заметного влияния на организм. Однако, следует учитывать, что при снижении атмосферного давления, соответственно снижается и парциальное давление кислорода и у чувствительных, ослабленных, больных людей может развиваться относительная гипоксия.
Последствия дефицита кислорода, который может создаваться в определенных условиях в воздушной среде (подъем на высоту, некоторые закрытые помещения) достаточно полно описаны в доступных информационных источниках. Однако следует остановиться на деструктивном, токсическом действии чистого кислорода или его больших концентраций. Еще Пристли, открывший кислород в 1772 году, обнаружил, что этот газ в чистом виде обладает выраженным токсическим действием. В настоящее время последствия влияния избытка кислорода в воздухе хорошо изучены. При гипероксии могут развиваться эпилептоидные судороги, загрудинные боли вследствие спазма бронхов и появления ателектазов, отек легких и другие серьезные последствия, которые могут привести к гибели человека. Интересен факт: классическая картина отравления кислородом была описана открывателем кислорода и с той поры к этой картине мало что добавилось.
При включении кислородотерапии в лечебный процесс, в частности, при использовании так называемой гипербарической оксигенации, показанной при гипоксии, необходимо соблюдать осторожность и строго дозировать процедуры.
Достаточно хорошо изучены механизмы токсического эффекта избытка кислорода, который заключается в том, что кислород, перенасыщающий ткани, прямо и интенсивно окисляет коферменты и ферменты или образованными в тканях под его окисляющим действием свободными радикалами. Кроме того, свободные радикалы сами по себе являются сильными токсинами.
Следует напомнить почему, несмотря на постоянное использование огромного количества кислорода в техногенной деятельности человека, в частности, при сжигании топлива (на сегодня основной способ получения энергии), содержание кислорода достаточно постоянно. Во-первых, в листьях зеленых растений, которыми поглощается двуокись углерода, происходят сложные реакции преобразования углекислого газа в кислород. То есть, идет постоянная природная регенерация воздушной среды. Отсюда очевидно огромное значение охраны природной среды, в частности, лесов (особенно влажных тропических), которые, к сожалению, все более интенсивно уничтожаются без должного восстановления.
Во-вторых, регенерирует воздушную среду Океан. Он подобно лесам поглощает двуокись углерода и отдает в воздух кислород. Это одно из важнейших оснований мероприятий по защите Мирового океана от загрязнения, которому в настоящее время, как и внутренним водоемам, угрожает опасность техногенного загрязнения, что обусловливает снижение указанной важнейшей его функции.
Азот. Значение этого газа состоит, прежде всего, в том, что он является разбавителем токсичного в чистом виде кислорода. Азот, относясь к инертным газам, не усваивается организмом. Однако последние исследования свидетельствуют о том, что наши симбионты – микроорганизмы кишечника могут его усваивать и, тем самым, дополнительно обеспечивать организм азотсодержащими пищевыми компонентами (аминокислотами). То есть, в настоящее время говорят о значительной физиологической роли азота воздуха.
Азот, занимая наибольший удельный объем в атмосфере, является основным «виновником» развития декомпрессионной или кессонной болезни. Механизмы развития данного заболевания хорошо описаны в информационных источниках. Необходимо напомнить, что повышение парциального давления азота длительное время может привести к развитию синдрома, который получил название «глубинное опьянение». Такое название данный синдром получил потому, что симптоматика его весьма схожа с симптомами алкогольного опьянения. Объясняется развитие синдрома тем, что сам азот и могущие образовываться в организме соединения на его основе обладают наркотическим действием.
Двуокись углерода (СО2). Этот газ не имеет запаха, не раздражает слизистые оболочки даже при очень высоком его содержании в воздушной среде. Почему это важно? Потому, что у человека, попавшего в среду с высоким содержанием двуокиси углерода, иногда в концентрациях, опасных для жизни, отсутствует субъективная настороженность, что не позволяет принять своевременно защитных мер.
Также следует иметь в виду, что двуокись углерода в 1,5 раза тяжелее воздуха и потому может накапливаться в нижней части замкнутых пространств. Это необходимо знать и использовать при проектировании промышленных предприятий, многоуровневых технологических линий.
Увеличение концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе приводит к развитию ацидоза, тканевой гипоксии, угнетению клеточного метаболизма, расширению периферических сосудов, учащению дыхания и тахикардии.
При увеличении содержания СО2 в воздухе до 1% работоспособность не снижается, однако при обследовании обнаруживается начинающийся ацидоз. При концентрациях 1-2% снижается работоспособность, у части людей развиваются признаки токсического действия с симптомами, названными выше. При повышении концентрации до 2-3% явления интоксикации соответственно нарастают. При «свободном выборе» газовой среды люди начинают избегать её только тогда, когда концентрация в ней двуокиси углерода достигает 3 и более процентов. При 10-12% наступает быстрая потеря сознания и смерть.
Описаны случаи тяжелых отравлений двуокисью углерода в замкнутых или герметически закрытых пространствах (шахты, рудники, подводные аппараты), а также в ограниченных пространствах, где имело место интенсивное разложение органики (глубокие колодцы, силосные ямы, бродильные чаны, канализационные колодцы и т.д.). Несколько лет назад в Приморском крае (Красноармейский район) были зафиксированы 2смертельных исхода отравления двуокисью углерода. Это случилось при работах по ремонту оголовка скважины минеральной, насыщенной природной двуокисью углерода, воды.
Считается, что на производствах, где имеются источники СО2, в космических кораблях, на подводных лодках концентрация этого газа не должна превышать 0,5-1,0%. В бомбо- и газоубежищах, в критических условиях допускается концентрацияСО2 2%.
Озон (Оз). В стратосфере, на высоте около 20 км, под влиянием коротковолнового излучения солнечного спектра из кислорода образуется большое количество этого газа, который образует так называемый «озоновый слой» атмосферы. Значение его огромно. Сохранение «озонового слоя» – одна из глобальных эколого-гигиенических проблем современности. Функции этого слоя состоят в том, что он задерживает губительную коротковолновую часть солнечного излучения, а также является «печкой планеты», отражая и направляя к поверхности Земли обратное инфракрасное излучение.
Интересный факт: коротковолновая часть солнечного излучения, создавая озоновый слой, сама себе готовит гибель.
В обычных условиях повышенные концентрации озона могут создаваться после грозы в результате того, что под воздействием электрических разрядов кислород переходит в озон. Повышенные концентрации этого газа встречаются при газосварке и других технологических процессах, в которых имеет место «открытое электричество». Кстати, данный феномен используется при промышленном получении озона.
В некоторых местностях с чистым атмосферным воздухом встречаются повышенные, но благотворно влияющие на организм концентрации озона. Однако следует иметь в виду, что высокие концентрации озона очень опасны. Озон – сильнейший окислитель и симптомы при гиперозонировании воздуха значительно более выражены и наступают быстрее, чем при кислородном отравлении.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) О3 – 0,1 мг/м3, превышение которой приводит к неблагоприятным симптомам, отравлениям и смерти. Однако тяжелые отравления и смертельные случаи в связи с вдыханием больших концентраций О3 встречаются редко, так как этот газ имеет резкий раздражающий запах, что дает возможность субъективно распознавать опасность и принять своевременные защитные меры.
Радон. Основной газ, обусловливающий естественный радиационный фон Земли.
Таким образом, атмосфера сложное, ранимое, целесообразно устроенное природное образование, каждый элемент которого имеет специфическое предназначение для обеспечения жизни на Земле, функционирования биосферы. Еще раз необходимо отметить, что атмосферный воздух – это сама жизнь, условие жизни и потому охрана его требует постоянной заботы.
Общая характеристика загрязнения воздуха в современных условиях.
Нельзя не заметить, что атмосферный воздух является реципиентом и одновременно донором практически всех видов загрязнений окружающей среды. Далее речь пойдет о химическом загрязнении атмосферного воздуха, которое в современных условиях представляется наиболее актуальным и проблемным. Именно химическое загрязнение атмосферы является основным фактором отнесения сохранения атмосферы к глобальным эколого-гигиеническим проблемам, стоящим перед мировым сообществом.
Прежде всего, необходимо определить каковы основные источники загрязнения атмосферного воздуха на современном этапе, ранжировать их с тем, чтобы определить основные направления и сосредоточить усилия на наиболее актуальных вопросах охраны «биосферы № 1». В современных условиях основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются (источники ранжированы по вкладу в общее загрязнение атмосферы):
- автотранспорт: обусловливает в среднем 67% загрязнений, в отдельных городах – до 90%;
- предприятия нефтегазоперерабатывающей промышленности;
- теплоэнергетика;
- предприятия металлургической промышленности;
- предприятия химической промышленности.
Во Владивостоке, например, с развитым автотранспортом, вклад его в общую массу загрязнений атмосферного воздуха составляет 85-87%. Однако следует отметить и тот факт, что увеличению доли загрязнений, обусловленных автотранспортом, способствует резкий спад промышленности.
С каждым годом увеличивается значение как источника загрязнения атмосферного воздуха авиации, летательные аппараты которой привносят в газовую оболочку Земли огромное суммарное количество отработанных газов.
Если рассматривать проблему загрязнения атмосферного воздуха с исторических позиций, то нельзя не отметить, что индустриальный бум, характерный для западных стран в начале ХХ века, в периоды первых пятилеток в СССР, сопровождавшийся массивными выбросами в атмосферу вредных веществ, не беспокоил мировую общественность. Например, такая картина, пример которой приведен на рисунке 1, являлась предметом гордости, показателем интенсивного развития экономики государств. Однако, эйфория сошла на нет, когда в 30-х годах прошлого столетия появились первые убедительные сведения о выраженном вредном воздействии на здоровье населения выбросов предприятий.
Рис. 1. На снимке – металлургический завод в Питсбурге,
штат Пенсильвания, США. Начало ХХ века
К важнейшим эколого-гигиеническим проблемам, стоящим перед мировым сообществом, относится потепление климата на планете, которое специалисты связывают с явлением «парникового эффекта», который в свою очередь связан с так называемыми парниковыми газами (двуокись углерода, метан, озон, водяные пары и другие). Сущность парникового эффекта демонстрируется на рисунке 2.
Нормальные условия
| 
Глобальное потепление
|
Рис. 2. Парниковый эффект
Когда речь идет о загрязнении атмосферного воздуха, то необходимо увязывать данную проблему с общими проблемами загрязнения окружающей среды, так как контаминация отдельных компонентов биосферы взаимосвязана. Загрязнение атмосферы способствует загрязнению гидро- и литосферы. И наоборот, загрязнение гидро- и литосферы способствует загрязнению атмосферы.
В настоящее время известно около 7 миллионов химических веществ. Примерно с 70000 из них, используемых в техногенной деятельности, человек контактирует в процессе производственной деятельности, в быту, в открытой атмосфере. Ежегодно в различные отрасли промышленности и народного хозяйства внедряется около 500-1000 новых соединений. Однако, имеется ряд контаминантов, которые имеют наибольшее значение, так как в значительной степени обусловливают проблему загрязнения атмосферного воздуха. Большинство из этих загрязнителей являются ингредиентами выхлопных газов автомобилей. Об этом свидетельствует перечень приоритетных загрязнителей атмосферы:
- 3,4-бенз(а)пирен;
- азота диоксид:
- взвешенные вещества;
- углерода оксид;
- формальдегид;
- свинец;
- углеводороды алифатические и ароматические;
- серы диоксид.
Следует указать, что ингредиенты выхлопных газов автомобилей и ряд других загрязнителей атмосферы являются повсеместно распространенными и соответственно являются объектами социально-гигиенического мониторинга практически во всех регионах. Однако в отдельных из них, в которых функционируют промышленные предприятия со специфической технологией, производится мониторинг показателей дополнительно к основным. Перечень дополнительных показателей устанавливается региональными органами Роспотребнадзора.
Из газов, входящих в состав выхлопных газов в большей степени актуальны 1,3-бутадиен, формальдегид, бензол, акролеин, окислы азота, диоксид серы и окись углерода. Причем имеет место интересный факт: специалисты всего мира работают над усовершенствованием двигателей внутреннего сгорания с тем, чтобы уменьшить общее содержание в выхлопных газах контаминантов. При этом, чем совершеннее в данном отношении двигатель, тем больший в выхлопных газах удельный вес окислов азота и меньше окиси углерода. Таким образом, и это отчетливо прослеживается, в тех городах, где большой удельный вес иномарок, там основными контаминантами являются окислы азота. В городах, где на дорогах главным образом отечественные автомобили, превалирует окись углерода.
В последние годы мировая общественность озабочена значительными выбросами в атмосферу фторхлорорганических соединений (фреонов), которые широко используются в химическом синтезе, как хладагенты и в других целях. Эта озабоченность обусловлена тем, что данным соединениям приписывается деструктивная роль в отношении озонового слоя планеты. Фреоны – одни из наиболее активных деструкторов озона.
На рисунке 3 демонстрируется фотография, иллюстрирующая так называемую «озоновую дыру». Данное понятие нельзя понимать буквально. Если бы действительно «дыра», то есть полное исчезновение озонового слоя, имели место, то определенные участки спектра солнечного излучения испепелили бы всю биоту в районе этой дыры. Таким образом, когда говорят об «озоновой дыре», имеют в виду лишь значимое истончение озонового слоя.
Рис. 3. Озоновая дыра над Антарктидой. Снимок из космоса
Имеются ряд веществ, которые крайне неблагоприятно влияют на санитарно-гигиенические условия проживания населения. Это относится, в частности, к группе серосодержащих органических веществ, которые получили название меркаптаны. Эти вещества образуются в процессе гниения серосодержащей органики на свалках, эксплуатируемых с нарушениями санитарных норм и правил. Меркаптаны имеют очень низкий порог запаха (обонятельного ощущения). Ощущение запаха может создавать концентрация меркаптанов всего 0,0000022 мг/м3. Причем запах меркаптанов крайне неприятный.
На отдельных территориях особую актуальность приобретает биологическое загрязнение атмосферного воздуха, являющееся не столько причиной распространения инфекционной патологии, сколько аллергических заболеваний. Особого контроля в данном плане требуют предприятия, выпускающие белково-витаминные концентраты (БВК) для сельскохозяйственной отрасли (г.г. Кириши Ленинградской области, Ангарск и др.). На этих территориях фиксируется высокий уровень аллергических заболеваний, в том числе бронхиальной астмы, особенно у детей. Фактором, приводящим к распространению аллергических заболеваний, в данном случае являются пептидные структуры, остатки белковых молекул, содержащиеся в выбросах предприятий.
Следует иметь в виду, что многие химические контаминанты атмосферного воздуха, к сожалению, остаются не изученными. С каждым годом появляются все новые химические вещества, которые потенциально могут стать загрязнителями атмосферы. Несмотря на то, что согласно требованиям санитарного законодательства эти химические вещества не могут быть использованы в промышленности, они обнаруживаются при анализах атмосферного воздуха в качестве продуктов трансформации известных химических загрязнителей. То есть, речь идет о весьма важной проблеме трансформации токсикантов, в результате которой в атмосфере и других средах могут образовываться более токсичные компоненты в сравнении с основным веществом.
Когда речь идет о загрязнении атмосферного воздуха, нельзя упускать из виду такое явление, как фотохимический смог, который впервые наблюдался и описан в Лос-Анжелесе, а теперь стал частым гостем городов, расположенных в регионах с высоким напряжением солнечной радиации, в том числе УФ-излучения. Многолетние исследования показали, что причина фотохимического смога заключаются в следующем. Молекулы содержащихся в выхлопных газах оксидов азота возбуждаются за счет энергии УФ-излучения солнечного спектра. Затем эти молекулы реагируют с кислородом воздуха, в результате чего образуется озон. Озон, реагируя с углеводородами выхлопных газов или выбросов нефтегазоперерабатывающих предприятий, образует комплекс соединений, названных фотооксидантами (органические перекиси, свободные радикалы, альдегиды, кетоны). Среди них пероксиацетилнитрит и пероксибензолнитрит не только сами обладают сильным окислительным действием, но и ускоряют окисление оксида азота с образованием озона.
Накапливаются фотооксиданты в атмосферном воздухе при соответствующей погоде (ясная, с большой энергией ультрафиолета, безветренная).
О концентрации фотооксидантов в воздухе судят по содержанию озона. Считается, что концентрация озона 0,3 мг/м3 должна настораживать, 0,5-0,6 мг/кг вызывает сильный фотохимический туман (смог). Максимально при фотохимическом смоге в атмосферном воздухе обнаруживали до 1,2 мг/м3 озона. При фотохимическом смоге снижается прозрачность атмосферы, страдает растительность.
Картина фотохимического смога показана на рисунке 4 (фото хорошего качества).
Рис. 4. Лос-Анжелес. Го