ГИГИЕНА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ
Воздух является одним из важнейших элементов окружающей среды. Его существование - необходимое условие поддержание жизни на Земле.
Лишение пищи человек переносит до 40 дней, воды - 5 дней, а воздуха - 1 минуты. В организме человека нет запасов воздуха.
В покое минутный объем дыхания составляет 8 л/мин, при средней работе - 25 л/мин, при тяжелой доходит до 75 л/мин. В сутки через легкие проходит около 15 кг воздуха.
Изменение физических и химических свойств воздуха может оказывать отрицательное воздействие на человека. Следует отметить, что существует потенциальная опасность вдыхания с воздухом токсичных веществ и болезнетворных организмов. Более 95 % всех профессиональных отравлений являются ингаляционными.
В настоящее время гигиеническая наука определяет следующие проблемы по охране атмосферного воздуха от загрязнений:
• токсикологию природных веществ, особенно редких и тяжелых металлов;
• поступление в воздух высокостабильных соединений производных фтор-, хлорметана - фреонов, хладонов;
• наличие продуктов микробиологического синтеза. Атмосфера Земли является климатообразующим фактором,
влияет на терморегуляцию человека, служит источником сырья для промышленного производства при добыче из воздуха азота, кислорода, аргона, гелия.
Ближайшим к поверхности Земли слоем атмосферы - местом постоянного обитания человека является тропосфера, верхняя граница которой простирается на экваторе до 15-18 км, на полюсах
до 8-10 км, в средних широтах до 10-12 км. В этом слое в основном происходят все те явления, которые мы именуем погодой. Здесь возникают все основные виды облаков, выпадают осадки, формируются воздушные массы и фронты, образуются циклоны и антициклоны.
Циклон - область пониженного атмосферного давления диаметром 2500-3000 км. Циклоны характеризуются неустойчивой погодой со значительными перепадами температуры, атмосферного давления, повышенной влажностью и электропроводностью воздуха, с осадками и уменьшением градиента потенциала электрического поля Земли.
Антициклон - область повышенного барометрического давления диаметром 5000-6000 км. Летом антициклоны приносят хорошую, теплую и даже жаркую погоду, а также кратковременные ливни, иногда очень сильные с градом и громом. Зимой они приносят ясную, холодную, свежую или холодную облачную погоду со снегопадами, устойчивым туманом.
Тропосфера характеризуется наибольшей плотностью воздуха, вертикальными и горизонтальными конвекционными потоками, значительными изменениями влажности, относительным постоянством химического состава, неустойчивостью физических свойств воздуха, наличием вертикального температурного градиента (при поднятии на высоту температура воздуха снижается на 0,65 °C на каждые 100 м высоты). Конвекция - это постоянное турбулентное (беспорядочное, хаотичное) перемешивание воздушных масс в теплое время года в тропосфере и перенос тепла потоками воздуха.
Иногда в тропосфере из-за отражения снежным покровом Земли солнечных лучей и охлаждения приземных слоев воздуха могут возникать аномальные явления, так называемые инверсии (от лат. inversion - переворачивание, перестановка). При инверсии наблюдается, наоборот, возрастание температуры воздуха в атмосфере при поднятии на высоту вместо обычного для тропосферы ее убывания (главным образом при антициклонах).
Известно, что интенсивные выбросы промышленных предприятий при безветренной погоде с температурной инверсией почти не рассеивались в атмосфере, а прижимались к поверхности Земли. В результате этого в промышленных городах (Лондон, ЛосАнджелес, Донар, Магнитогорск и др.) возникал токсический туман - смог, в результате которого отмечались случаи массовых
заболеваний органов дыхания, кровообращения, резко повышалась смертность.
Стратосфера - второй слой атмосферы от поверхности Земли, который простирается на высоту 50-60 км от тропосферы. Особенностью стратосферы являются:
• прогрессирующая разреженность воздуха;
• низкая влажность;
• высокая интенсивность ультрафиолетового (УФ) излучения;
• постепенное повышение температуры воздуха от -56,5 °C на высоте 25 км до 0,1 °C на высоте 55 км;
• наличие большого количества озона.
Высокое содержание озона обусловливает ряд оптических явлений (миражи), оказывает существенное влияние на интенсивность и спектральный состав электромагнитных излучений. Озон поглощает губительное для живых организмов коротковолновое ультрафиолетовое излучение.
Озон обладает окислительными свойствами, поэтому в загрязненном воздухе городов его концентрации ниже, чем в воздухе сельской местности. В связи с этим ранее озон считался показателем чистоты воздуха. Однако в последние годы установлено, что озон образуется в результате фотохимических реакций при формировании смога, поэтому обнаружение озона в атмосферном воздухе крупных городов считают показателем его загрязнения. В настоящее время появилось большое число публикаций, в которых приводятся данные об уменьшении озонового слоя Земли.
Мезосфера - третий слой атмосферы, находится на высоте от 60 до 90 км. Отличительной особенностью мезосферы является вторичное понижение температуры от 0,1 до -90 °C. В стратосфере и мезосфере на высоких и средних широтах наблюдается муссонная циркуляция воздуха, т.е. смена воздушных течений определенного направления: зимой преобладают западные ветры, летом - восточные. Именно в мезосфере на высоте 80 км иногда можно наблюдать блестящие серебристые облака, ярко освещенные Солнцем, находящимся за горизонтом.
Термосфера (ионосфера) - четвертый слой, простирается до 1000 км и характеризуется прогрессивным повторным повышением температуры до 250 °C. Важнейшей физической особенностью этого слоя является повышенная ионизация, т.е. наличие огромного количества электрически заряженных частиц, вызванных солнечным
излучением. В термосфере преимущественно на высоких широтах Земли наблюдаются полярные сияния.
Экзосфера - внешний, пятый, самый высокий слой, расположен на высоте от 1000 до 3000 км, характеризуется наличием большого количества протонов высоких энергий (от 20 до 800 МэВ), свободных электронов, образующих 1-й, 2-й и 3-й радиационные пояса Земли.
По электрическим параметрам атмосфера делится на две большие зоны: нейросферу и ионосферу.
2.1. Физические свойства и химический состав
воздуха
К физическим параметрам воздушной среды относятся:
• температура, влажность, скорость движения (подвижность) воздуха;
• атмосферное давление;
• солнечная радиация;
• электрическое состояние (грозовые разряды, ионизация воздуха, электрическое поле атмосферы);
• радиоактивность.
Температура воздуха. Одним из условий для осуществления нормального хода жизненных процессов является постоянство температуры, при нарушении которого возможно развитие тяжелых, иногда необратимых изменений.
Разумеется, человек не является беззащитным по отношению к неблагоприятным температурным воздействиям, так как он обладает сложным и совершенным механизмом терморегуляции. Однако этот механизм далеко не всегда может справиться с резким и длительным изменением микроклиматических условий, оказывающих влияние на самочувствие и работоспособность человека.
Установлено, что средние пределы температурных колебаний нашего организма, при которых сохраняется его работоспособность, сравнительно невелики. При этом тепловой баланс у людей, не выполняющих физическую работу, может некоторое время поддерживаться при температуре воздуха 40 и 30 °C и относительной влажности 30 и 85 % соответственно.
Различают следующие пути отдачи тепла человеком: конвекция - отдача тепла с поверхности кожи близлежащим слоям воздуха;
кондукция - отдача тепла при соприкосновении тела с холодными поверхностями окружающих предметов; излучение - отдача тепла при наличии ограждений и предметов, имеющих более низкую температуру поверхностей, чем температура кожи человека.
При воздействии на организм низких температур воздуха наблюдаются нарушение трофики тканей с дальнейшим развитием невритов, миозитов; понижение резистентности организма за счет рефлекторного фактора, что способствует развитию патологических состояний как инфекционной, так и неинфекционной природы. Местное охлаждение (особенно ног) может привести к возникновению простудных заболеваний: ангины, острой респираторной вирусной инфекции, пневмонии. Это связано с рефлекторным снижением температуры слизистой оболочки верхних дыхательных путей (носоглотки).
При длительном воздействии высокой температуры воздуха нарушается водно-солевой и витаминный обмен, особенно при выполнении физической работы. Усиленное потоотделение ведет к потере жидкости, солей и водорастворимых витаминов.
При высокой температуре воздуха изменяется деятельность желудочно-кишечного тракта. Выделение из организма иона хлора, прием большого количества воды ведут к угнетению желудочной секреции и снижению бактерицидности желудочного сока, что создает благоприятные условия для развития воспалительных процессов в желудочно-кишечном тракте. Установлено, что потеря более 30 г хлорида натрия ведет к мышечным спазмам и судорогам. При сильном потоотделении потери водорастворимых витаминов (С, В1, В2) могут достигать 15-25 % суточной потребности.
Влияние высокой температуры воздуха отрицательно сказывается и на функциональном состоянии центральной нервной системы (ЦНС), что проявляется ослаблением внимания, нарушением точности и координации движений, замедлением реакций. Это способствует снижению качества работы и увеличению производственного травматизма.
Длительное воздействие высокой температуры на организм может привести к ряду заболеваний. Наиболее частым осложнением является перегревание (тепловая гипертермия), возникающее при избыточном накоплении тепла в организме. Различают легкую и тяжелую формы перегревания. При легкой форме основным признаком гипертермии является повышение температуры тела
до 38 °C и выше. У пострадавших наблюдаются гиперемия лица, обильное потоотделение, слабость, головная боль, головокружение, искажение цветового восприятия предметов (окраска в красный, зеленый цвета), тошнота, рвота.
В тяжелых случаях перегревание протекает в форме теплового удара. Наблюдаются быстрое повышение температуры до 41 °C и выше, снижение артериального давления, потеря сознания, нарушение состава крови, судороги. Дыхание становится частым (до 50-60 в мин), поверхностным. В результате нарушения водносолевого баланса при высокой температуре может развиться судорожная болезнь. При оказании первой помощи необходимо принять меры к охлаждению организма (прохладный душ, ванна и
др.).
Комфортным тепловое состояние среды и человека считается при температуре воздуха 17-22 °C, предельно допустимым - при верхней границе 25 °C и нижней 14 °C; предельно переносимым - соответственно при 35 °C и 10 °C; экстремальным - при 40 °C и -40-50 °C. В последнем случае обычная зимняя одежда не может поддерживать тепловое равновесие организма.
Влажность воздуха обусловливается испарением воды с поверхности морей, океанов, больших рек и озер. Вертикальный и горизонтальный воздухообмен способствует распространению влаги в тропосфере Земли. Относительная влажность подвержена суточным колебаниям, что связано прежде всего с изменением температуры. Чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров требуется для его полного насыщения. При низких температурах необходимо меньшее количество водяных паров для максимального насыщения.
При проведении натурных исследований находят абсолютную, максимальную, относительную влажность, дефицит насыщения, физиологический дефицит влажности, точку росы.
Абсолютная влажность выражается парциальным давлением водяных паров в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.) или в единицах массы (количество водяных паров) в граммах в кубическом метре воздуха (г/м3). Абсолютная влажность дает представление об абсолютном содержании водяных паров в воздухе, но не показывает степень его насыщения.
Максимальная влажность - количество влаги при полном насыщении воздуха при данной температуре, измеряется в миллиметрах ртутного столба или в граммах в кубическом метре воздуха.
Относительная влажность - отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах, или, иначе, процент насыщения воздуха водяными парами в момент наблюдения.
Дефицит насыщения - разница между максимальной и абсолютной влажностью.
Физиологический дефицит влажности - отношение количества фактически содержащихся водяных паров в воздухе к их максимальному количеству, которое может содержаться в воздухе при температуре поверхности тела человека и легких, т.е. соответственно при 34 и 37 °C. Физиологический дефицит влажности показывает, сколько граммов воды может извлечь из организма каждый кубический метр вдыхаемого воздуха.
Точка росы - температура, при которой находящиеся в воздухе водяные пары насыщают пространство 1 м3воздуха.
Наибольшее гигиеническое значение имеют относительная влажность и дефицит насыщения, так как они определяют степень насыщения воздуха водяными парами и позволяют судить об интенсивности и скорости испарения пота с поверхности тела при той или иной температуре. Чем меньше относительная влажность, тем быстрее будет происходить испарение воды, следовательно, тем интенсивнее будет теплоотдача путем испарения пота.
В гигиенической практике считается, что оптимальная величина относительной влажности находится в пределах 40-60 %, приемлемая нижняя - 30 %, приемлемая верхняя - 70 %, крайняя нижняя - 10-20 % и крайняя верхняя 80-100 %.
Скорость движения (подвижность) воздуха. Движение воздуха принято характеризовать направлением и скоростью. Отмечено, что для каждой местности характерна закономерная повторяемость ветров преимущественно одного направления. Для выявления закономерности направлений используют специальную графическую величину - розу ветров, представляющую собой линии румбов по сторонам света, на которых отложены отрезки, соответствующие числу направления ветров, выраженного в процентах по отношению к общему их числу. Роза ветров позволяет правильно осуществлять взаиморасположение и ориентацию жилых и обще-
ственных зданий, больниц, аптек, санаториев к промышленным предприятиям.
Подвижность воздуха способствует вентиляции жилых кварталов и расположенных там зданий, обуславливает очищение атмосферы от поступающих загрязнений.
Влияние подвижности воздуха непосредственно на человека приводит к увеличению теплоотдачи с поверхности тела. При низкой температуре окружающей среды это вызывает охлаждение организма, при высокой температуре воздуха, увеличивая теплоотдачу путем конвекции и испарения, предохраняет организм от перегревания.
Атмосферное давление. Подверженная силе земного притяжения атмосфера оказывает давление на поверхность Земли и на все объекты, находящиеся на ней. Для практических целей пользуются Международной стандартной атмосферой (МСА). На уровне моря при температуре 15 °C эта величина равна 101,3 кПа (760 мм рт.ст.). Вследствие того что наружное давление полностью уравновешивается внутренним, наш организм практически не ощущает тяжести атмосферы. На поверхности Земли колебания атмосферного давления связаны с погодными условиями и не превышают 0,5-1,3 кПа (4-10 мм рт.ст.). Однако возможны существенное повышение и понижение атмосферного давления, способные привести к неблагоприятным изменениям в организме.
Здоровые люди обычно не замечают этих колебаний, которые практически не оказывают влияния на их самочувствие. Однако у больных ревматизмом, невралгиями, гипертонической болезнью и другими заболеваниями, особенно у пожилых, эти колебания вызывают изменение самочувствия, приводят к нарушению отдельных функций организма.
Пониженное атмосферное давление способствует развитию у людей симптомокомплекса, известного под названием высотной (горной) болезни. Она может возникать при подъеме на высоту и, как правило, встречается у летчиков и альпинистов при отсутствии мер (приборов), предохраняющих от влияния пониженного атмосферного давления. В легочной ткани происходит обмен газов крови и альвеолярного воздуха. Диффундируя через мембраны, газы стремятся к состоянию равновесия, переходя из области высокого давления в область низкого давления.
Высотная болезнь возникает в результате понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, что приводит к кислородному голоданию тканей.
По мере снижения парциального давления кислорода уменьшается насыщенность кислородом гемоглобина с последующим нарушением снабжения клеток кислородом. Первые симптомы кислородной недостаточности определяются при подъеме на высоту 3000 м без кислородного прибора.
Резерв кислорода в организме не превышает 0,9 л и определяется количеством растворенного в плазме крови кислорода. Этого резерва достаточно лишь на 5-6 мин жизни, после чего стремительно развиваются явления кислородной недостаточности. К кислородному голоданию наиболее чувствительны клетки мозга, так как кора головного мозга потребляет кислорода в 30 раз больше на единицу массы, чем все другие ткани. Клетки мозга гибнут раньше, чем снижается тонус грудных мышц, когда еще возможны дыхательные движения.
В результате нарушения деятельности ЦНС появляются усталость, сонливость, тяжесть в голове, головная боль, нарушение координации движений, повышенная возбудимость, сменяющаяся апатией и депрессией. При более глубокой гипоксии отмечаются нарушения работы сердца: тахикардия, пульсация артерий (сонной, височной и др.), изменения электрокардиограммы. Нарушается моторная и секреторная функции желудочно-кишечного тракта, меняется периферический состав крови.
Для повышения устойчивости организма к условиям пониженного атмосферного давления необходима акклиматизация. Специфические методы тренировки с учетом действия отмеченных факторов позволяют повысить репродуктивную способность костного мозга, увеличить количество эритроцитов и содержание гемоглобина в крови.
К мероприятиям по акклиматизации к кислородной недостаточности следует отнести тренировки в барокамерах, пребывание в условиях высокогорья, закаливание и др. Положительное влияние оказывает прием повышенного количества витаминов С, Р, В1, В2, В6, РР, фолиевой кислоты.
Повышенное атмосферное давление является основным производственным фактором при строительстве подводных тоннелей, метро, проведении водолазных работ и т.д. Кратковременному
(мгновенному) воздействию высокого давления подвергаются лица при разрыве бомб, мин, снарядов, выстрелах и запусках ракет. Чаще всего работа в условиях повышенного атмосферного давления осуществляется в специальных камерах-кессонах или скафандрах. При работе в кессонах различают три периода: компрессии, пребывания в условиях повышенного давления и декомпрессии.
Компрессия характеризуется незначительными функциональными нарушениями: шумом в ушах, заложенностью, болевыми ощущениями вследствие механического давления воздуха на барабанную перепонку. Тренированные люди эту стадию переносят легко, без неприятных ощущений.
Пребывание в условиях повышенного давления обычно сопровождается легкими функциональными нарушениями: урежением пульса и частоты дыхания, снижением максимального и повышением минимального артериального давления, понижением кожной чувствительности и слуха.
В зоне повышенного атмосферного давления происходит насыщение крови и тканей организма газами воздуха (сатурация), главным образом азотом. Это насыщение продолжается до уравнивания парциального давления азота в окружающем воздухе с парциальным давлением азота в тканях.
Быстрее всего насыщается кровь, медленнее - жировая ткань. В то же время жировая ткань насыщается азотом в 5 раз больше, чем кровь или другие ткани. Общее количество азота, растворенного в организме при повышенном атмосферном давлением, может достигать 4-6 л против 1 л азота, растворенного при нормальном давлении.
В период декомпрессии в организме наблюдается обратный процесс - выведение из тканей газов (десатурация). При правильно организованной декомпрессии растворенный азот в виде газа выделяется через легкие (за 1 мин 150 мл азота). Однако при быстрой декомпрессии азот не успевает выделяться и остается в крови и тканях в виде пузырьков, причем наибольшее количество их скапливается в нервной ткани и подкожной клетчатке. Отсюда и из других органов азот поступает в кровеносное русло и вызывает газовую эмболию (кессонная болезнь). Опасность газовой эмболии возникает тогда, когда парциальное давление азота в тканях будет выше парциального давления азота в альвеолярном воздухе более чем в 2 раза. Характерным признаком этого заболевания
являются тянущие боли в области суставов и мышц. При эмболии кровеносных сосудов ЦНС наблюдаются головокружение, головная боль, расстройство походки, речи, судороги. В тяжелых случаях возникают парезы конечностей, расстройство мочевыделения, поражаются легкие, сердце, глаза и т.д. Для предупреждения возможного развития кессонной болезни важны правильная организация декомпрессии и соблюдение рабочего режима.
Солнечная радиация является важнейшим фактором существования жизни на Земле. С физической точки зрения солнечная энергия представляет собой поток электромагнитных излучений с различной длиной волны. Спектральный состав излучения солнца колеблется в широком диапазоне от длинных до ультракоротких волн.
В гигиеническом отношении особый интерес представляет оптическая часть солнечного спектра, которая разделяется на три диапазона: инфракрасные лучи с длиной волн от 28 000 до 760 нм, видимая часть спектра - от 760 до 400 нм и УФ-часть - от 400 до 10 нм.
Установлено, что солнечная радиация оказывает мощное биологическое действие: стимулирует физиологические процессы в организме, изменяет обмен веществ, улучшает самочувствие человека, повышает его работоспособность.
Инфракрасное излучение. По биологической активности инфракрасные лучи делятся на коротковолновые с диапазоном волн от 760 до 1400 нм и длинноволновые с диапазоном волн от 1400 до 28 000 нм. Инфракрасное излучение оказывает на организм тепловое воздействие, которое в значительной мере определяется поглощением лучей кожей. Для лечения некоторых воспалительных заболеваний используется коротковолновое инфракрасное излучение, которое дает прогревание глубоких тканей без субъективного ощущения жжения кожи. Напротив, длинноволновая инфракрасная радиация поглощается поверхностными слоями кожи, где сосредоточены терморецепторы, чувство жжения при этом выражено.
Наиболее интенсивное неблагоприятное воздействие инфракрасной радиации наблюдается в производственных условиях. У рабочих горячих цехов, стеклодувов и представителей других профессий, имеющих контакт с мощными потоками инфракрасной радиации, понижается электрическая чувствительность глаза,
увеличивается скрытый период зрительной реакции, ослабляется условно-рефлекторная реакция сосудов.
Инфракрасные лучи способны проходить через мозговую оболочку и воздействовать на рецепторы мозга. Вследствие нагрева мозговых оболочек коры больших полушарий возможно развитие солнечного удара. У пострадавших отмечаются сильное возбуждение, потеря сознания, судороги и ряд других изменений. Под воздействием инфракрасной радиации возможны поражение органов зрения в виде катаракты, изменения иммунологической реактивности организма и др.
Видимая радиация. Интенсивность видимого спектра солнечной радиации у поверхности Земли зависит от погоды, высоты стояния Солнца над горизонтом, запыленности воздуха и ряда других факторов.
Видимый свет оказывает специфическое воздействие на функции органа зрения, функциональное состояние ЦНС и через нее на все органы и системы организма. Организм реагирует не только на ту или иную освещенность, но и на весь спектр солнечного света. Оптимальные условия для зрительного аппарата создают волны зеленой и желтой зоны спектра, могут вызывать возбуждение и усиливать чувство тепла лучи оранжево-красной части спектра. Угнетающее действие, усиливающее тормозные процессы в ЦНС, оказывают сине-фиолетовые лучи солнечного спектра. Особое гигиеническое значение света заключается в его влиянии на функции зрения.
УФ-излучение. Поглощение УФ-излучения клетками ткани приводит к расщеплению молекул белка и нуклеиновых кислот. Образовавшиеся продукты (гистамин, витамин D и др.) являются биологически активными веществами. В нуклеиновых кислотах образуются атипичные молекулярные связи, нарушающие кодирующие свойства ДНК. Значительные изменения претерпевают ароматические аминокислоты: фенилаланин, тирозин и триптофан. Выраженной деструкции подвергается цистеин. Инактивируются некоторые клеточные энзимы.
По биологическому действию на организм УФ-излучение делится на три области: УФ-С - от 200 до 280 нм, УФ-В - от 280 до 315 нм и УФ-А - от 315 до 400 нм. Наибольшей биологической активностью обладает область УФ-В.
Наиболее характерной реакцией организма на воздействие УФизлучения с длиной волн 315-400 нм является развитие пигментации, которая наступает без предварительного покраснения кожи. Специфической реакцией организма на действие УФ-радиации является развитие эритемы (покраснение). Ультрафиолетовая эритема имеет ряд отличий от инфракрасной эритемы. Так, ультрафиолетовой эритеме свойственны строго очерченные контуры, ограничивающие участки воздействия УФ-лучей, она возникает через некоторое время после облучения и, как правило, переходит в загар. Инфракрасная эритема возникает тотчас после теплового воздействия, имеет размытые края и не переходит в загар. В настоящее время имеются факты, свидетельствующие о значительной роли ЦНС в развитии ультрафиолетовой эритемы. Так, при нарушении проводимости периферических нервов или после введения новокаина эритема на данном участке кожи слабая или совсем отсутствует.
УФ-радиация в диапазоне волн от 315 до 280 нм оказывает специфическое антирахитическое действие. При недостаточном облучении УФ-лучами этого диапазона волн страдают фосфорнокальциевый обмен, нервная система, паренхиматозные органы, система кроветворения, снижаются окислительно-восстановительные процессы, нарушается стойкость капилляров, снижаются работоспособность и сопротивляемость простудным заболеваниям.
У детей возникает рахит с определенными клиническими симптомами. У взрослых нарушение фосфорно-кальциевого обмена на почве гиповитаминоза D проявляется в плохом срастании костей при переломах, ослаблении связочного аппарата суставов, быстром разрушении эмали зубов. УФ-радиация в диапазоне волн от 315 до 280 нм легко поглощается и рассеивается в запыленном атмосферном воздухе.
В связи с этим жители промышленных городов, где атмосферный воздух загрязнен различными выбросами, испытывают ультрафиолетовое голодание. Недостаточность естественного УФизлучения испытывают также жители Крайнего Севера, рабочие угольной и горнорудной промышленности, лица, работающие в темных помещениях, и т.д. Для восполнения естественного солнечного облучения эти контингенты дополнительно облучают искусственными источниками ультрафиолетовой радиации либо в специальных фотариях, либо путем комбинации осветительных
ламп с лампами, дающими излучение в спектре, близком к естественному УФ-излучению.
Бактерицидное действие УФ-радиации (лучи с длиной волн от 180 до 275 нм) используется в медицине при санации воздушной среды в операционных, асептических блоках аптек, микробиологических блоках и т.д. Бактерицидные лампы с указанным выше спектром используются для обеззараживания молока, дрожжей, безалкогольных напитков. Они успешно применяются для обеззараживания питьевой воды, лекарств и др.
Электрическое состояние воздушной среды. Под собирательным термином «атмосферное электричество» обычно понимают целый комплекс явлений, включающий в себя ионизацию воздуха, электрические и магнитные поля атмосферы.
Ионизация воздуха. Физическая сущность ионизации воздуха заключается в действии на молекулы воздуха различных ионизирующих факторов: радиоактивных элементов, космического, УФизлучения, электрических, грозовых разрядов, баллоэлектрического эффекта, применение аэроионизаторов.
Под ионизацией воздуха понимают распад молекул и атомов с образованием аэроионов. В результате происходит отрыв электрона от молекулы и она становится положительно заряженной, а оторвавшийся свободный электрон, присоединившись к одной из нейтральных молекул, сообщает ей отрицательный заряд. Поэтому в атмосфере образуется пара противоположно заряженных частиц - отрицательные и положительные ионы.
Молекулярные комплексы (10-15 молекул) с одним элементарным зарядом называют нормальными, или легкими, ионами. Они имеют размер 10-8 см и обладают сравнительно большой подвижностью.
Сталкиваясь с постоянно присутствующими в атмосфере более крупными частицами, легкие ионы оседают на них и сообщают им свой заряд. Возникают вторичные ионы, включающие средние (10-6 см) и тяжелые (10-5 см) аэроионы.
Ионный состав воздуха является важным гигиеническим показателем. Умеренное повышение концентрации легких ионов (особенно с преобладанием отрицательного знака) может рассматриваться как положительное явление. Воздействие на человека легких отрицательных аэроионов является благоприятным биологическим фактором. Наоборот, чрезмерно высокие концентрации
ионов положительного знака, особенно тяжелых, свидетельствуют о низком гигиеническом качестве воздуха.
Отношение числа тяжелых ионов к числу легких ионов определяет ионизационный режим воздушной среды. Для характеристики ионизации воздуха используется коэффициент униполярности (q), показывающий отношение числа положительных ионов к числу отрицательных. Чем более загрязнен воздух, тем выше этот коэффициент.
Количество легких ионов зависит от географических, геологических условий, погоды, уровня радиоактивности окружающей среды, загрязнения атмосферного воздуха. С увеличением влажности воздуха возрастает число тяжелых ионов из-за рекомбинации ионов с каплями влаги. Понижение атмосферного давления способствует выходу из почвы эманации радия, что приводит к увеличению количества легких ионов. Ионизирующее действие распыляемой воды проявляется в усилении ионизации воздуха, что особенно заметно у фонтанов, по берегам бурных рек, у водоемов.
Электрическое поле. Земля в целом имеет свойства отрицательного заряженного проводника, а атмосфера - положительно заряженного. В результате происходит перемещение ионов обоих знаков и возникает вертикальный электроток. С увеличением атмосферного давления, уменьшением прозрачности воздуха и образованием туманов электрическое поле может возрастать в 2- 5 раз. Естественно, что столь большие изменения могут оказывать отрицательное влияние на самочувствие больных, ослабленных людей.
Магнитное поле. Быстрое изменение магнитного поля (магнитные возмущения и бури) возникает в связи с усилением притока заряженных частиц с поверхности Солнца в период повышения его активности. Установлено, что эти изменения могут оказывать влияние на функциональное состояние ЦНС, вызывая усиление процессов торможения. В период магнитных бурь резко возрастает частота обострений нервно-психических заболеваний.
Радиоактивность воздушной среды. Естественная радиоактивность атмосферы зависит от наличия в ней таких газов, как радон, актинон и торон, являющихся продуктом распада радия, актиния и тория. В воздухе содержатся углерод-14, аргон-41, фтор-18, сера- 32 и ряд других изотопов, образующиеся в результате бомбарди-
ровки атомов азота, водорода и кислорода потоками частиц космического излучения.
Искусственное радиоактивное загрязнение биосферы обусловлено проведенными испытаниями атомного оружия, авариями на атомной электростанции, широким использованием источников ионизирующих излучений в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и других отраслях науки и техники.
2.2. Химический состав атмосферного воздуха
Воздушная среда, составляющая земную атмосферу, представляет собой смесь газов с различным объемным содержанием (табл. 2-1). Химический состав мало меняется с высотой. Однако ввиду того что с высотой воздух разрежается, содержание каждого газа в единице объема уменьшается.
Таблица 2-1. Состав сухого атмосферного воздуха при нормальных условиях
Азот по количественному содержанию является наиболее существенной составной частью атмосферного воздуха. Он принадлежит к индифферентным газам и играет роль разбавителя кислорода. При избыточном давлении (4 атм) азот может оказывать наркотическое действие.
В природе идет непрерывный круговорот азота, в результате чего азот атмосферы под влиянием электрических разрядов превращается в окислы азота, которые, вымываясь из атмосферы
осадками, обогащают почву солями азотистой и азотной кислот. Под влиянием бактерий почвы соли азотистой кислоты превращаются в соли азотной кислоты, которые, в свою очередь, усваиваются растениями и служат для синтеза белка. При разложении органических веществ азот восстанавливается и снова поступает в атмосферу, из которой вновь связывается биологическими объектами.
Азот воздуха усваивается сине-зелеными водорослями и некоторыми видами бактерий почвы (клубеньковыми и азотфиксирующими).
Кислород. Постоянное содержание кислорода поддерживается непрерывными процессами его обмена в природе. Кислород потребляется при дыхании человека и животных, он необходим для горения и окисления. Кислород поступает в атмосферу в результате фотосинтеза растений. Наземные растения и фитопланктон ежегодно поставляют в атмосферу около 1,5?1015 т кислорода, что примерно соответствует его потреблению. В последние годы установлено, что под действием солнечных лучей молекулы воды распадаются с образованием молекул кислорода. Это второй источник образования кислорода в природе.
Организм человека очень чувствителен к недостатку кислорода. Уменьшение его содержания в воздухе до 17 % приводит к учащению пульса, дыхания. При концентрации кислорода 11-13 % отмечается выраженная кислородная недостаточность, приводящая к резкому снижению работоспособности. Содержание в воздухе 7-8 % кислорода несовместимо с жизнью.
Углекислый газ в природе находится в свободном и связанном состоянии. Диоксид углерода в 1,5 раза тяжелее воздуха. В окружающей среде происходят непрерывные процессы выделения и поглощения диоксида углерода. В атмосферу он выделяется в результате дыхания человека и животных, а также горения, гниения, брожения.
Диоксид углерода является физиологическим возбудителем дыхательного центра. Его парциальное давление в крови обеспечивается регулированием кислотно-щелочного равновесия. В организме он находится в связанном состоянии в виде двууглекислых солей натрия в плазме и эритроцитах крови. При вдыхании больших концентраций диоксида углерода нарушаются окислительновосстановительные процессы. Чем больше диоксида углерода во
вдыхаемом воздухе, тем меньше его может выделить организм. Накопление диоксида углерода в крови и тканях ведет к развитию тканевой а