Каково гигиеническое значение химических свойств атмосферного воздуха кратко
Обновлено: 08.07.2024
Взрослый человек в течение суток вдыхает 15-30 м воздуха. Изменения в физическом и химическом составе воздуха могут губительно отражаться на здоровье человека. Относительное постоянство состава и частота окружающей нас атмосферы сохраняются благодаря природному самоочищению: ветру, способствующему удалению загрязняющих веществ из населенных мест; промывающему действию осадков; химическому действию кислорода и озона и деятельности микроорганизмов, окисляющих органические и другие примеси; растениям и водорослям, поглощающим углекислоту и обогащающим воздух кислородом, и т.д. Однако естественных сил самоочищения не всегда достаточно для сохранения частоты атмосферного воздуха в населенных пунктах. Необходимы мероприятия по санитарной охране атмосферного воздуха от загрязнения.
Поскольку организм человека постоянно находится в соприкосновении с воздушной средой, на него оказывает влияние не только химический состав воздуха, но и метеорологические факторы: температура, влажность и движение воздуха, атмосферное давление, солнечная радиация и др. Совокупность этих факторов обуславливает погоду и климат разных мест.
Количественные характеристики метеорологических факторов меняются в зависимости от условий и исходя из этого по-разному влияют на организм. Температура, влажность, движение воздуха и лучистая энергия оказывают большое влияние на одну из важнейших функций человеческого организма - тепловой обмен. Велико физиологическое значение и солнечной радиации.
Изучение действия отдельных метеорологических факторов, а также определяемых ими погоды и климата на организм человека позволяет разработать рекомендации как для использования положительного влияния этих факторов на здоровье 9 солнечные ванны, закаливающие процедуры, климатическое лечение и т.д.), так и для предупреждения их вредного воздействия, в частности перегрева, солнечных ожогов, охлаждения, отморожений и пр.
Состав воздуха и его гигиеническое значение
Атмосферный воздух представляет собой физическую смесь азота, кислорода, диоксида углерода и инертных газов ( табл. 1 ) . Состав воздуха в пределах нескольких десятков километров над поверхностью земли изменяется мало. Однако с высотой содержание каждого газа в единице объема уменьшается, т.е. парциальное давление (Р) падает.
В чистом воздухе лесов, больших парков, у берегов морей незначительное количество озона, образующегося в результате действия ультрафиолетовой радиации солнца на кислород.
Таблица 1. Состав атмосферного и выдыхаемого человеком воздуха
Атмосферный воздух, % по объему
Выдыхаемый воздух, % по объему
Инертные газы и примеси
Рассмотрим гигиеническое значение важнейших составных частей атмосферного воздуха.
Кислород (20, 95 %, Ро 213 гПа) важнейший компонент воздуха. Колебания содержания кислорода в открытой атмосфере незначительны. Если чистый воздух у берегов моря содержит до 20,99 % кислорода, то даже в наиболее загрязненном воздухе промышленных центров его не менее 20,5 %. Подобные колебания не оказывают заметного влияния на организм человека. Физиологические сдвиги наблюдаются в том случае, если содержание кислорода уменьшается до 16-17 % ( Ро 120 гПа) отмечается выраженная кислородная недостаточность, ведущая к резкому снижению работоспособности; при 7-8 % может наступить смерть.
Кислородная недостаточность, вызванная снижением парциального давления кислорода может наблюдаться при полетах на самолете ( высотная болезнь) и восхождении в горы на высоту более 3 км (горная болезнь). Низкая концентрация кислорода может создаваться в воздухе замкнутых и герметически закрытых пространств, например в подводных лодках при авариях, а также в рудниках, шахтах и заброшенных колодцах, где кислород может вытесняться другими газами.
Для предупреждения горной болезни большое значение имеет постепенная акклиматизация ( приспособление) к условиям разреженной атмосферы. При пребывании в горах количество гемоглобина и эритроцитов увеличивается, а окислительные процессы в тканях протекают интенсивнее и соответственно уменьшается потребность организма в кислороде. Это позволяет человеку приспосабливаться к жизни на все больших высотах. Существуют горные селения, расположенные на высоте 3-5 км над уровнем моря (Тибет). Предупредить действие недостатка кислорода можно с помощью индивидуальных кислородных приборов или скафандров, а также компрессией воздуха, подаваемого в кабины самолетов для поддержания Ро на уровне 180- 200 гПа. В систему жизнеобеспечения подводных лодок или космических кораблей входит аппаратура, избирательно поглощающая из воздуха углекислый газ, водяные пары и другие примеси и добавляющая к нему кислород.
Для медиков большой интерес представляет особенность действия повышенных концентраций кислорода. Вдыхание воздуха, обогащенного кислородом до 40-60 % (Ро 430- 640 гПа), применяют при лечении кислородной недостаточности. Если в барокамере повысить давление до 3 атм, то Ро возрастает до 640 гПа. Пребывание человека в подобных условиях улучшает кислородный режим тканей, находящихся в состоянии гипоксии, нормализует их жизнедеятельность. Этот метод лечения называют гипербарической оксигенацией. Его используют в хирургии и неотложной терапии, например при лечении отравлений монооксидом углерода (СО).
Диоксид углерода (СО)- бесцветный газ, без запаха, не раздражает слизистые оболочки и даже при большом содержании в воздухе не обнаруживается человеком, что может способствовать отравлению. Диоксид углерода в 1-1,5 раза тяжелее воздуха, поэтому он накапливается в нижней части замкнутых пространств. Концентрация диоксида углерода в воздухе жилых и общественных зданий невелика и сама по себе заметно не влияет на организм человека. Однако накопление СО в воздухе этих помещений выше 0,1-0,15 % свидетельствует о недостаточной вентиляции, т.е: в данном случае концентрация диоксида углерода-коевенный санитарный показатель загрязнения воздуха.
Если содержание СО 2 , в воздухе достигает 1 % , то в организме человека наблюдается явление нарушения кислотно-щелочного равновесия (ацидоз),но и работоспособность не изменяется. При большей концентрации СО (1,5-3 %) возможно появление признаков отравления ( отдышка, головная боль и др.) и снижение работоспособности. При концентрации СО. 6 % (критический уровень) создается угроза для жизни человека. При 10-12 % СО наступает быстрая потеря сознания и смерть.
Описаны случаи отравления СО 2 в замкнутых или герметически закрытых помещениях ( шахты, рудники, подводные лодки), а также в в ограниченных пространствах ( глубокие колодцы, силосные ямы, бродильные чаны на пивоваренных заводах, канализационные колодцы и т.д.), где из-за разложения органических веществ концентрация СО достигала 15-25 % .
Существуют нормы ПДК СО 2 в различных помещениях. Так, в космических кораблях, подводных лодках концентрация СО не должна превышать 0,5-1 %, а бомбо- и газоубежищах и им подобных объектах-2 %.
Азот и инертные газы составляют около 79 % атмосферного воздуха. При нормальном давлении они физиологически недеятельны; гигиеническое значение азота заключается в разбавлении кислорода и снижении его токсических свойств. Наблюдаемое при длительном вдыхании чистого воздуха.
воздуха и его гигиеническое значение
Вдали от населенных мест в условиях хорошей природной растительности атмосферный воздух не содержит вредных газообразных примесей. Почти свободен от пыли и микроорганизмов. В населенных местах атмосферный воздух загрязняется выбросами промышленных предприятий, котельных, электростанций, выхлопными газами автотранспорта, а также почвенной пылью, вздымаемой ветром и движением автомашин. Наиболее повсеместное и мощное загрязнение атмосферы городов происходит при сжигании топлива ( уголь, нефтепродукты,торф и др.), при котором в воздух выбрасываются значительные количества золы, сажи, оксида и диоксида углерода, сернистого ангидрида, оксидов азота, ароматических углеводородов . в том числе канцерогенных, свинца, соединения которого добавляют к автомобильному бензину в качестве антидетонатара, и др.
Ветер разносит образующийся при сжигании топлива дым на большие расстояния, вследствие чего вокруг крупных электростанций, металлургических предприятий и ряда других промышленных атмосферный воздух может быть загрязнен в радиусе 10-12 км и более. Предприятия химической, как правило, создают более локальные загрязнения, отличающиеся между собой по интенсивности и токсичности поступающих в воздух химических веществ и соединений (фтор, хлор. Ртуть и другие тяжелые металлы, фенолы и т.д.).
Составной частью дыма, образующегося при сгорании каменного угля, торфа, минеральных масел, является сернистый газ (SO 2 ) (сернистый ангидрид). Сернистый газ в воздухе частично окисляется в сернистый ангидрид(SO 3 ), который взаимодействуя с водяными парами, образует серную кислоту. Сернистый газ даже в малом количестве ( около 0,8 мг\м 3 ) отрицательно влияет на зеленые насаждения, особенно хвойные, и может вызвать их гибель. В больших концентрациях он придает воздуху неприятный запах, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей и оказывает общетоксическое действие. Сернистый ангидрид в 2 раза тяжелее воздуха, что способствует загрязнению им приземного слоя атмосферы. Максимально допустимая концентрация SO 3 в воздухе производственных помещений 1,0 мг\м 3 Среднесуточная концентрация в населенных пунктах не должна превышать 0,15 мг\м 3 . К числу веществ, способствующих загрязнению атмосферы, относится оксид углерода СО, или угарный газ. Оксид углерода чрезвычайно ядовит. Этот бесцветный газ не обладает запахом и не раздражает слизистые оболочки, что усиливает опасность отравления им, так как человек не обнаруживает присутствие угарного газа в воздухе даже при смертельных концентрациях. Обладая значительно большим, чем кислород, сродством с гемоглобином крови, оксид углерода связывает ( блокирует) его, образуя карбоксигемоглобин ( СОНЬ), из-за чего нарушается доставка кислорода тканям. Из крови часть оксида углерода диффундирует в ткани, нарушая в них деятельность дыхательных ферментов и, следовательно, тканевое дыхание. Особенно чувствительны к кислородной недостаточности клетки головного мозга. В легких случаях отравления наблюдается головная боль, слабость, головокружение, тошнота, рвота, в более тяжелых- потеря сознания, судороги, смерть (таблица 2). В городах на узких улицах с интенсивным движением автотранспорта воздух может сильно загрязняться угарным газом ( до 50-200 мг\м).
Таблица 2. Токсическое действие оксида углерода в зависимости от ее концентрации в воздухе.
Атмосферный воздух представляет собой физическую смесь кислорода, азота, инертного газа и углекислого газа . Гигиеническое значение химического состава воздуха тесно связано с его физическими константами (температурой, влажностью, скоростью движения и давлением) и механическими примесями в нем (пыль, микроорганизмы), с изменениями которых меняется и ценность воздуха для жизни.
Кислород (во вдыхаемом воздухе – 21%, в выдыхаемом – 16%) поступает в атмосферу, в основном, в результате жизнедеятельности растений – на суше и в океанах. Благодаря фотосинтезу на свету поглощается углекислый газ и выделяется кислород. Немного его производится в верхних слоях атмосферы при взаимодействии УФЛ с водяными парами в результате фотохимического процесса их разложения. Человеку требуется 12-17 л/час кислорода (автомобилю – в 22 раза больше).
Прежде всего, он необходим для поддержания процессов горения, тления и других окислительных процессов, происходящих в природе, которые обеспечивают существование жизни на земле. Кроме того, все окислительные процессы в самом организме происходят при непосредственном участии кислорода. В крови он находится, в основном, в связанном состоянии – в виде оксигемоглобина, который переносится эритроцитами к клеткам организма.
Поэтому он является жизненно важным компонентом, и при его отсутствии существование организма становится невозможным.
Особенно чувствительна к недостатку кислорода центральная нервная система. Компенсация организмом кислородной недостаточности происходит за счет:
· усиления легочной вентиляции (учащение и углубление дыхательных движений),
· усиления циркуляции крови (увеличение систолического объема сердечных сокращений и увеличение их частоты),
· увеличение количества циркулирующей крови (за счет выхода ее из депо),
· увеличения количества форменных элементов крови, обеспечивающих функцию транспортировки кислорода (увеличение числа эритроцитов и гемоглобина в крови).
При повышении температуры воздуха до 35-40 о С и большой влажности парциальное давление кислорода может снизиться до 18 кПа (в норме 21,3 кПа), что может оказать негативное воздействие на больных с явлениями гипоксии. Физиологические сдвиги у здоровых людей наблюдаются в случае, если содержание кислорода падает до 15-17% (парциальное давление 16 кПа); при 11-13 % (парциальное давление 12 кПа) отмечается выраженная гипоксия.
Кислородное голодание из-за снижения парциального давления кислорода может иметь место при полетах (высотная болезнь) и при восхождении на горы (горная болезнь, начинается на высоте 2,5 – 3 км).
Низкая концентрация кислорода может создаваться в воздухе замкнутых и герметически закрытых пространств, например, на подводных лодках при аварии, в рудниках, шахтах, заброшенных колодцах, где кислород может быть вытеснен другими газами. Предупредить действие недостатка кислорода при полетах можно с помощью индивидуальных кислородных приборов, скафандров, герметизацией кабин самолетов. В систему жизнеобеспечения космических кораблей или подводных лодок входит аппаратура, поглощающая из воздуха углекислый газ, водяные пары и другие примеси и добавляющая к нему кислород.
Азот (во вдыхаемом воздухе 78%, в выдыхаемом– 78%) обычно инертен для человека, он играет роль разбавителя кислорода. Проблемы с этим газом возникают у ныряльщиков, аквалангистов и водолазов. При уменьшении парциального давления кислорода и увеличении давления азота – возникает его наркотическое действие: смех, недооценка сложности окружающей обстановки, зрительные и слуховые галлюцинации, нарушение координации. При резком подъеме с глубины азот вскипает и закупоривает сосуды (газовая эмболия), от чего и погибает человек. Если водолаза быстро поместить в барокамеру, то он может выжить, но у него развивается кессонная болезнь – последствия рассасывания пузырьков из сосудов и восстановления повреждений.
Углекислый газ (во вдыхаемом воздухе 0,03 – 0,04%, в выдыхаемом – 3 – 4%) – бесцветный газ без запаха, он не раздражает слизистые оболочки и даже при большом содержании в воздухе не обнаруживается человеком. Углекислый газ в 1,5 раза тяжелее воздуха, и поэтому может скапливаться в нижней части замкнутых пространств. Эти свойства углекислого газа могут способствовать отравлению.
Для воздуха помещений углекислый газ имеет санитарно-показательное значение. В помещениях, где находятся люди, в воздух поступают разнообразные продукты жизнедеятельности человеческого организма: выдыхаемый воздух, насыщенный углекислотой и водяными парами; испарения с поверхности кожи и слизистых оболочек дыхательных путей, в составе которых присутствуют продукты разложения слизи, пота, кожного жира и т.д. В результате в воздухе увеличивается концентрация углекислоты, появляются аммиак, альдегиды, кетоны и другие газы, увеличивается влажность, пылевая и микробная загрязненность, что в целом характеризуется как душный (жилой) воздух, оказывающий влияние на самочувствие, работоспособность и здоровье людей. По концентрации углекислоты в таком воздухе можно определить степень общей его загрязненности. В жилых помещениях углекислого газа не должно быть более 0,1%. При вдыхании больших концентраций диоксида углерода нарушаются окислительно-восстановительные процессы в организме. Чем больше диоксида углерода во вдыхаемом воздухе, тем меньше его может выделить организм. Накопление диоксида углерода в крови и тканях ведет к развитию тканевой аноксии. При увеличении содержания диоксида углерода во вдыхаемом воздухе до 4% отмечаются головная боль, шум в ушах, сердцебиение, возбужденное состояние, при 8% возникает тяжелое отравления и наступает смерть.
Физиологическая роль углекислого газа для человека – этим газом заканчиваются обменные процессы в организме, накопившийся углекислый газ возбуждают дыхательный центр.
Билет 1
1. Гигиеническое значение физических свойств воздуха.
Физические свойства воздуха: температура, влажность, подвижность воздуха, барометрическое давление, электрическое состояние. Химические свойства воздуха: содержание составных частей воздуха и различных газообразных примесей, бактериологический состав и присутствие в воздухе разнообразных механических примесей в виде пыли, сажи. Действие воздушной среды на организм комплексное, но одно из существенных воздействий связано с физическими свойствами воздуха, т.к. они в значительной мере определяю теплообмен организма с окружающей средой.
Терморегуляция организма: физическая и химическая.
Химическая определяется способностью организма изменять интенсивность обменных процессов. Теплоотдача в состоянии покоя и теплового комфорта: конвекция (проведение через подвижный воздух) (15,3%), излучение (55,6%), испарение (29,1%)
Интенсивность отдачи тепла конвекцией зависит от площади поверхности тела человека, от разности температуры воздушной среды и тела, от скорости движения воздуха.
Радиационный баланс обозначает разницу между принимаемым из окружающей среды и отдаваемым в окружающую среду организмом теплом в виде лучистой энергии. При этом человек может ощущать тепловой дискомфорт (перегреваться или переохлаждаться) даже в помещениях, где температура воздуха нормальная.
Влияние неблагоприятной температуры воздуха возможно в производственных условиях, где возможны очень высокие или очень низкие температуры воздуха. Высокая температура воздуха нарушает теплоотдачу конвекционным путем и путем излучения. В этом случае теплоотдача идет в основном за счет потоиспарения. При высоком уровне потоиспарения наблюдаются нарушения, связанные в первую очередь с водно-солевым балансом, а также нарушения в функционировании ЦНС и иммунной системы организма. Понижение температуры воздуха ведёт к возникновению переохлаждения организма, возникновению простудных заболеваний, снижению всех видов кожной чувствительности, сонливости, адинамии.
Влажность воздуха оказывает существенное влияние на теплообмен организма с окружающей средой, в том числе на процесс потоиспарения. При высокой относительной влажности воздуха и высокой температуре пот выделяется, но не испаряется, при этом возникает перегревание организма, низкая и умеренная влажность способствуют испарению пота. Неблагоприятное воздействие сухого воздуха проявляется только в случае крайней его сухости (менее 20%).
Подвижность воздуха влияет на процесс теплопередачи и потоотделения. Кроме того, сильный ветер сбивает ритм дыхания, механически препятствует выполнению работы и передвижению. Наиболее благоприятная подвижность воздуха в летний день - 1-5 м/с.
2. Понятие об экологически обусловленных заболеваниях детского возраста. Примеры.
К экологически обусловленным заболеваниям детского возраста относят весь спектр патологии, в этиологии и патогенезе которой решающее значение имеет экологический фактор. Тут важно подчеркнуть тот факт, что факторы среды (в т.ч. неблагоприятные) по разному действуют на взрослый и детский организм и зачастую дети первыми подвержены неблагоприятному воздействию этих самих факторов.
Факторы: химические (отравления тяжелыми металлами, орг. хим. веществами и проч.), физические (температура, недостаточная освещенность, шум, радиационное воздействие и проч.).
Важно отметить, что спектр патологий очень широк: от обычных отравлений с неспецифической симптоматикой до тяжелейших токсикозов, нарушений функций периферической и центральной НС, нарушений развития опорно-двигательного аппарата, развитие аутоиммунных заболеваний (в т.ч. гломерулонефрит).
Основными составными частями атмосферного воздуха являются кислород (около 21%), азот (78%), углекислый газ (0,03—0,04%), водяные пары, инертные газы, озон, перекись водорода (около 1%).
Кислород — наиболее составная часть воздуха. При его непосредственном участии протекают все окислительные процессы в организме человека и животных. В покое человек потребляет в минуту примерно 350 мл кислорода, а при тяжелой физической работе количество потребляемого кислорода увеличивается в несколько раз.
Вдыхаемый воздух содержит 20,7—20,9% кислорода, а выдыхаемый — около 15—16%. Таким образом, ткани организма поглощают около 1/4 кислорода, имеющегося в составе вдыхаемого воздуха.
В атмосфере содержание кислорода существенно не изменяется. Растения поглощают углекислый газ и, расщепляя его, усваивают углерод, а освободившийся кислород выделяют в атмосферу. Источником образования кислорода является также фотохимическое разложение водяных паров в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетового излучения солнца. В обеспечении постоянного состава атмосферного воздуха имеет значение также перемешивание воздушных потоков в нижних слоях атмосферы. Исключение составляют герметически замкнутые помещения, где вследствие длительного пребывания людей содержание кислорода может значительно понижаться (подводные лодки, убежища, герметизированные кабины самолетов и др.).
Для организма важное значение имеет парциальное давление * кислорода, а не его абсолютное содержание во вдыхаемом воздухе. Это обусловлено тем, что переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и из крови в тканевую жидкость происходит под влиянием разницы в парциальном давлении. Парциальное давление кислорода уменьшается с увеличением высоты местности над уровнем моря, (таблица 1).
Таблица 1. Парциальное давление кислорода на разных высотах
| Высота над уровнем моря (м) | Барометрическое давление (мм рт. ст.) | Парциальное давление кислорода (мм рт. ст.) |
| 0 | 760 | 160 |
| 1000 | 674 | 141 |
| 2000 | 596 | 125 |
| 3000 | 525 | 110 |
| 4000 | 462 | 98 |
| 5000 | 405 | 85 |
| 6000 | 354 | 75 |
Большое значение имеет использование кислорода для лечения заболеваний, сопровождающихся кислородным голоданием (кислородные палатки, ингаляторы).
Углекислый газ. Содержание углекислого газа в атмосфере достаточно постоянно. Это постоянство объясняется круговоротом его в природе. Несмотря на то, что процессы гниения, жизнедеятельности организма сопровождаются выделением углекислого газа, значительного увеличения его содержания в атмосфере не происходит, так как углекислый газ усваивается растениями. При этом углерод идет на построение органических веществ, а кислород поступает в атмосферу. В выдыхаемом воздухе содержится до 4,4% углекислого газа.
Углекислый газ — физиологический возбудитель дыхательного центра, поэтому при искусственном дыхании его в незначительном количестве добавляют к воздуху. В больших количествах он может оказывать наркотическое действие и вызывать смерть.
Углекислый газ имеет и гигиеническое значение. По его содержанию судят о чистоте воздуха жилых и общественных помещений (т. е. помещений, где находятся люди). При скоплении людей в плохо вентилируемых помещениях параллельно накоплению углекислого газа в воздухе увеличивается содержание других продуктов жизнедеятельности человека, повышается температура воздуха и увеличивается его влажность.
Установлено, что если содержание углекислого газа в воздухе помещений превышает 0,07—0,1%, то воздух приобретает неприятный запах и может нарушить функциональное состояние организма.
Параллельность изменения перечисленных свойств воздуха жилых помещений и возрастания концентрации углекислого газа, а также простота определения его содержания позволяют использовать этот показатель для гигиенической оценки качества воздуха и эффективности вентиляции общественных помещений.
Азот и другие газы. Азот является основной составной частью атмосферного воздуха. В организме он находится в растворенном состоянии в крови и тканевых жидкостях, но не принимает участия в химических реакциях.
В настоящее время экспериментально установлено, что в условиях повышенного давления азот воздуха вызывает у животных расстройство нервно-мышечной координации, последующее возбуждение и наркотическое состояние. Аналогичные явления исследователи наблюдали у водолазов. Применение для дыхания водолазов гелио-кислородной смеси позволяет увеличить глубину спуска до 200 м без выраженных симптомов интоксикации.
При электрических грозовых разрядах и под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца в воздухе образуется незначительное количество других газов. Гигиеническое значение их сравнительно невелико.
* Парциальным давлением газа в смеси газов называется то давление, которое производил бы данный газ, если бы он занимал весь объем смеси.
Читайте также: