Состав атмосферного и выдыхаемого человеком воздуха

Гигиена и экология человека

Гигиена воздушной среды (1)

Значение воздушной среды для человека.

Без воздуха немыслимо сохранение жизненных функций орга­низма.

Человек вдыхает каждую минуту от 50 до 100 л воздуха, а за сутки потребляет его до 12-15 кг.

Роль воздушной среды в жизни человека:

· Воздух доставляет необходимый организму кислород

· Принимает газообразные продукты обмена веществ

· Оказывает влияние на процессы терморегуляции

Резкие изменения физических и химических свойств воздушной среды, загрязнение токсичными веществами патогенными микроорганизмами могут способствовать разви­тию в организме человека изменений, приводящих к нарушению здоровья и снижению работоспособности.

Гигиена призвана разра­ботать мероприятия по оздоровлению воздушной среды с це­лью защиты организма от нарушений и изменений воздушной среды.

При гигиеничес­кой оценке воздуха учитываются:

Химический состав,

2. фи­зические константы (температура, влажность, скорость дви­жения воздуха, барометрическое давление),

3. механические примеси (содержание пыли и сажи),

4. бактериальный состав(микроорганизмов)

Атмосфера Земли

Ат­мосфера - газообразная оболочка земного шара, необходимое условие поддержания жизни на Земле.

Атмосферный воздух имеет химические, физические и механические свойства, которые оказывают на организм человека как благоприятное, так и неблагоприятное воздействие.

· Химические свойства обусловлены нормальным газовым составом воздуха и вредными газообразными примесями;

· К физическим свойствам воздуха относятся:

атмосферное давление, температура, влажность, подвижность, электрическое состояние,

солнечная радиация, электромагнитные волны

от физических свойств воздуха зависят климат и погода;

· Механические свойства воздуха зависят от содержания в нём примесей твёрдых частий в виде

пыли, золы, дыма, сажи

· Бактериальный состав воздуха зависит отприсутствия микроорганизмов.

Воздушная среда неоднородна по физическим параметрам и вредным примесям, что связано с условиями ее формирования и за­язнения.

Следует различать:

1. Чистый атмосферный воздух;

2. Атмосферный воздух промышленых регионов;

3. воздух помещений жилых и общественных зданий;

4. воздух помещений промышлен­ных предприятий.

Эти виды воздуха отличаются друг от друга по составу и свойствам, а значит и по влиянию на организм человека

I. атмосферный воздух

Физические свойства атмосферного воздуха:

температура, влаж­ность, подвижность, атмосферное давление, электрическое состояние

· Физические свойства атмосферного воздуха нестабильны и связаны с климатическими особенно­стями географического региона.

· Наличие в воздухе газообразных твердых примесей (пыль и сажа) зависит от характера выбросов в атмосферу, условий разбавления и процессов самоочищения.

На концентрацию вредных веществ в атмосфере влияют:

1. скорость и направление господствующих ветров,

2. температура, влажность воз­духа,

3. осадки, солнечная радиация,

4. количество, качество и высота вы­бросов в атмосферу.

II.воздух жилых и общественных зданий

В жилых и общественных зданиях физические свойства возду­ха более стабильны, так как в этих зданиях поддерживается мик­роклимат благодаря вентиляциии отоплению.

В жилых зданиях газообразные при­меси образуются в результате выделения в воздух:

- продуктов жиз­недеятельности людей

- токсичных веществ из материалов и пред­метов обихода, выполненных из полимерных материалов,

- и в виде продуктов горения бытового газа.

III.воздух промышлен­ных помещений

На промышленных предприятиях свойства воздушной среды зависят от:

- технологи­ческого процесса.

В некоторых случаях физические свойства воз­духа приобретают значение вредного профес­сионального фактора, а загрязнение воздуха токсичными веще­ствами может привести к профессиональным отравлениям.

Химический состав атмосферного воздуха, его влияние на организм и гигиеническое значение.

По химическому составу чистый атмосферный воздух (слой воздуха, прилегающий к земле -тропосфера) представляет собой смесь газов:

Атмосферный воздух представляет собой смесь:

· кислорода - 20,95 %;

· азота - 78,08 %;

· инертных газов - 0,94 %;

· углекислого газа - 0,03 %.

Состав атмосферного и выдыхаемого человеком воздуха

Газ	Атмосферный воздух, % по объему	Выдыхаемый воздух, % по объему
Кислород	20,95	15,4 – 16,7
Азот	78,09	78,26
Углекислый газ	0,03	3,4 – 4,7
Инертные газы и примеси	0,93	0,93

С высотой, в результате уменьшения плотности атмосферы, снижается концентрация и парциальное давление всех газов в воздухе.

Кислород (О2) по биологической роли - самая важная составная часть воздуха.

Он необходим для окислительных процессов и находится в крови, в основном, в связанном состоянии - в виде оксигемоглобина, который переносится эритроцитами к клеткам организма.

В покое потребность человека в кислороде составляет 12-17 л/час.

При физической работе потребление кислорода увеличивается в несколько раз.

Кислород расходуется на:

- дыхание людей и животных

- окисление органических веществ

- сгорание топлива и др.

Восстановление содержания кислорода в атмосфере происходит за счет выделения его частями растений, содержащими хлорофилл.

Растения поглощают углекислый газ, расщепляя его, усваивают углерод, а освободившийся кислород выделяют в атмосферу.

Кислород один из важнейших компонентов чистого воздуха.

Уровень кислорода у поверхности Земли прибли­зительно одинаков: 20,7-20,9%.

Организм очень чувствителен к недостатку кислорода.

Сдвиги в организме начинаются при снижении до 16-17% кислорода.

Снижение кислорода

- до 16-17% приводит к учащению пульса и дыхания.

- до 14% приводит к нарушениям функции дыхания

- до 11% нарушение высшей нервной деятельности

- менее 11% поражение с.с.с, почти необратимые последствия

- 7% несовместимо с жизнью, порог смерти

Для предупреждения кислородной недостаточности применяют барокамеры.

Метод подачи кислорода с лечебной целью называется гипербарической оксигенацией (интенсивная терапия, хирургия, а так неотложной помощи (напр. при отравлении угарным газом).

В барокамере создается давление до 3-х атмосфер, при содержании кислорода 40-60%, в результате чего улучшается кислородный режим тканей (улучшение усвоения кислорода тканями), отмечается нормализация нарушенных функций.

У здоровых людей кислородное голодание может наблю­даться

- при полетах (высотная болезнь)

- и при восхождении на горы (горная болезнь, начинающаяся на высоте около 3 км).

Кислород в чистом виде обладает токсическим дейст­вием.

Так, в экспериментах на животных показано, что при дыхании чистым кислородом у животных через 1­-2 часа обнаруживаются ателектазы в легких (спадение всего легкого или его части), через 3-6 ча­сов - нарушение проницаемости капилляров в легких, через 24 часа - явления отека легких.

Углекислый газ (СО2).

Углекислый газ (диоксид углерода) в природе находится в свободном и связанном состоянии.

Благодаря процессам образования и ассимиляции содержание углекислого газа в атмосферном воздухе относительно постоянно и составляет 0,03%-0,04%.

В природе непрерывно происходят процессы выделения и поглощения углекислого газа.

Поступает углекислый газв атмосферу в резуль­тате:

- жизнедеятельности живых организмов,

- процессов го­рения,

- гниения и брожения

- и за счет сгорания топлива на промышленных предприятиях.

Поглощение углекислого газа осуществляется:

- растениями в процессе фотосинтеза;

- водные поверхности регулируют содержание СО2 (океан);

- из воздуха угле­кислый газ вымывается осадками;

- распределение СО2 при таянии ледников.

СО₂ возбуждает дыха­тельный центр

Углекислый газ является физиологическим возбудителем дыхательного центра.

При вдыхании больших концентраций углекислого газа нарушается окислительно-восстановительные процессы.

Чем больше углекислого газа во вдыхаемом воздухе, тем меньше его может выделить организм.

Повышение концентрации СО₂ не безраз­лично для организма.

Диоксид углерода может способствовать отравлению,

· если содержание его в атмосферном воздухе достигает 1%. Нарушается кислотно-щелочной баланс, что приводит к ацидозу - сдвиг рН крови в кислую сторону.

· При концентрации диоксида углерода 1,5 – 3-4% возникают симптомы интоксикации:

- одышка, возбужденное состояние

- головная боль, шум в ушах

- головокружение, рвота.

· Если диоксид углерода в воздухе содержится в концентрации 6% то наступает критический уровень для жизнедеятельности,

· При повышении концентрации углекислого газа в воздухе до 8 % возникает тяжелое отравление, потеря сознания.

· Повышенное содержание углекислого газа в воздухе от 8% - 12 % приводит к параличу сосудов мозгового центра и смерти.

Накопление угликислого газа в воздухе закрытых помещений указывает на санитарное неблагополучие помещения.

В гигиеническом отношении содержание диоксида углерода является показателем, по которому судят о степени чистоты воздуха в жилых и общественных зданиях.

В обыч­ных условиях при естественной вентиляции помещения и инфильтрации наружного воздуха через поры строительных материалов содержание диоксида углерода в воздухе жилых помещений не превышает 0,2%.

В воздухе жилых помещениях предельно допустимая концентрация (ПДК) СО₂ не должена превы­шать 0,1 %,

Повышение СО₂ свидетельствует о недоста­точном воздухообмене.

В природе с диоксидом углерода связан «парниковый эффект».

В ближайшие 50-100 лет концентрация диоксида углерода удвоится, что поведет к всеобщему потеплению, подъему средней земной температуры на 2,5 градуса по Цельсию.

«Парниковый эффект» связан с тем, что диоксид углерода задерживает ультрафиолетовые лучи земной поверхности в области 12-18 микрометров (здесь находится максимальное излучение энергии от земли).

Азот.

Азот принадлежит к инертным газам.

Азот является разбавителем кислорода, так как дыхание чистым кислородом приводит к необратимым последстви­ям.

При концентрациях азота, превышающих допустимые 90-93%, наступает смерть.

При повышении содержания азота в воздухе снижается парциальное давление кислорода, что может ока­зывать наркотическое действие, и развитие кессоной болезни.

Например,

у аквалангис­тов могут наблюдаться такие признаки:

- возбуждение,

- за­паздывание зрительных, слуховых, обонятельных реакций,

- ухудшение памяти,

- нарушение координации движений.

При подъеме с глубины азот выделяется из крови в виде пу­зырьков газа, могут произойти закупорка мелких сосудов, приводящая:

- к отеку тканей,

- закупорка сосудов головного мозга и сердца со смертельным исходом.

Кроме азота к инертным газам, содержащимся в ат­мосферном воздухе, относятся аргон, неон, гелий, ксенон в химическом отношении они инертны, а их опасное воздействие на организм связано с их радиоактивностью.

В природных условиях они определяют естественную радиоактивность атмосферы.