Воздушная среда и ее влияние на организм человека
Воздушная среда – это газовая оболочка, окружающая нашу планету. Она необходима для жизнедеятельности людей и животных.
Через воздух человек получает сигналы (звуковые, зрительные).
В воздухе образуются осадки, которые влияют на человека. Атмосфера – один из главных факторов климатообразования, смены погоды.
Воздух – один из видов сырья. Из него получают кислород, водород, аргон, гелий.
Кислород отвечает за процессы горения, окисления веществ, перенос тепла (воздушное отопление). Через воздух происходят процессы газообмена, теплообразования, тепловой комфорт. Между воздухом и человеком существует очень тесная взаимосвязь.
Если в воздухе имеется большое количество бактерий и т.д., то это может повредить здоровью человека.
Воздушная среда неоднородна. Различают атмосферный воздух, воздух внутри жилых зданий, воздух производственных помещений. Количество пыли и промышленной сажи в воздухе зависит от количества выбросов в атмосферу, процессов самоочищения воздуха. Дома – воздух зависит от того, насколько мы проветриваем свою квартиру (зимой гулять, ночью открывать окна).
Атмосфера имеет слоистое строение:
1) 1 слой – тропосфера. Ее толщина зависит от широты: в средних широтах – 10-12 км, на экваторе – до 18 км.
Тропосфера пронизана вертикальными потоками воздуха. Солнце нагревает почву, от нее нагреваются нижние слои тропосферы, горячий воздух идет вверх, а холодный воздух – вниз, отсюда конденсация воздуха в виде дождя.
Температура воздуха снижается на 0,65 градусов за 100 метров (1 км – на 6 градусов). Это явление называется вертикальный температурный градиент атмосферы.
В атмосфере всегда присутствует пыль, сажа, выбросы, газы.
2) До 40 км над уровнем земли - стратосфера. Значительная разреженность воздуха, пыли почти нет.
15 км над землей температура -56 градусов Цельсия, на экваторе -78 градусов Цельсия. Такая температура сохраняется неизменной до 30 км над уровнем земли, после чего начинает повышаться (на высоте 40 км -40- -50 градусов Цельсия).
Под влиянием Солнца происходит ионизация кислорода, образуется озон, его максимальная концентрация находится на высоте 25 км.
3) Мезосфера (до 80 км.)
4) – Ионосфера (до 1000 км. над землей). Ионы там в основном, играют роль передачи радиосигналов.
5) – Экзосфера (до 2000 км над уровнем моря) - безвоздушная область.
6) – от 2000 до 50000км - магнитосфера.
Все эти сферы и процессы изучаются.
Эта воздушная среда есть смесь газов: кислород – 12.25%, азот - 78.9%, углекислый газ - 0,034%, аргон, неон и т.д. (постоянный состав). Также в воздухе имеются примеси самых различных газов.
Кислород нужен для дыхания. Все живые существа дышат воздухом (кислородом). Он поступает в организм в результате фотосинтеза растений (наземные растения и фитопланктон выделяют ежегодно 1.5*10^15 тонн кислорода). Если начать вырубать леса, то количество кислорода уменьшится.
Концентрация кислорода в воздухе особенно не различаются в городах и сельской местности.
При подъеме на высоту парциальное давление кислорода уменьшается. Если 50-60 мм ртутного столба, то человек погибает; если 110 мм – существенное улучшение состояния больного. Если около 600 мм – отек легких, воспаление легких.
Озон – поглощает короткую ультрафиолетовую радиацию солнца, которая губительно действует на все живое (озоновая подушка). Одновременно он поглощает и ИК излучение, которое исходит от поверхности земли, тем самым не дает охладиться земле.
Озон обладает окислительными свойствами, поэтому в промышленных районах его концентрация меньше.
Озон – показатель чистоты воздуха (так считали), но в то же время озон образуется и при загрязнения воздуха (в результате фотохимических реакций).
Азот (веселящий газ) – 78,9 %. Это нейтральный газ; не поддерживает ни дыхание, ни горение. Усваивается сине-зелеными водорослями и бактериями почвы. Превращается в азотную кислоту в почве и служит для синтеза белка растений. Наряду с усвоением азота, он также выделяется при горении угля, нефти, древесины. Т.е. идет непрерывный круговорот азота.
Азот является разбавителем кислорода. Дышать кислородом чистым нельзя, это приводит к нарушениям в организме.
Если по какой-то причине в воздухе содержится больше 93% азота, то наступает смерть.
Особенно опасен в условиях повышенного давления, т.к. обладает наркотическим действием.
Аргон, гелий, ксенон, неон, криптон – инертные газы. Оказывают наркотическое действие при повышении в крови. Обычно в жизни не встречается.
Углекислый газ (СО2) - в атмосфере 0,034%. До 70% растворено в океанах, входит в состав известняка, даламитов, каменного угля и нефти. Все время поглощается растениями. Выделяется в результате дыхания человека, животных, горения, гниения.
Его содержание в воздухе постоянно, но в крупных городах его 0,037%.
Парниковый эффект - повышенное содержание углекислого газа может привести к повышению температуры на земле. В Голландии уже строят плавучие дома.
Углекислый газ является возбудителем дыхания. При повышенной концентрации возникает недостаток кислорода - шум в ушах, головокружение. Если в воздухе до 8 % - смерть. По количеству углекислого газа судят о чистоте воздуха.
Углекислого газа в помещении 0,2% углекислого газа, хотя в воздухе – 0,034%. Выходите на улицу и дышите нормальным воздухом (хотя с примесями бензина). 0,2% можно перенести, но снижается самочувствие и работоспособность человека. При повышенном содержании углекислого газа повышается температура и влажность воздуха.
При жизнедеятельности человека появляются вредные аммиак, меркаптан, метан, водород, сероводород и т.д.
СО2 (углекислый газ) легко определяется. Определив, можно судить о воздухе.
В атмосферном воздухе содержится водород, метан, закись азота, неон и т.д.
Физические свойства воздуха
- Температура
- Влажность
- Скорость
- Движение
- Давление
- Электрическое состояние воздуха
Все живые существа отдают тепло в окружающий мир (через проведение, излучение, испарение, пот). Теплоотдача проведением осуществляется путем контакта с холодным предметом. Конвекционная передача при нагревании окружающего воздуха. Излучением передаем тепло, если имеются поблизости предметы более низкой температуры. Большое значение имеет лучистый (радиационный) теплообмен. Всякое тело при температуре выше абсолютного нуля отдает тепло в окружающее пространство.
Между человеком и окружающими предметами идет обмен с помощью этой лучистой энергии. Если человек отдает столько же тепла, сколько и получает, то баланс равен нулю.
Важна температура воздуха. На производстве неблагоприятное влияние температур на человека. Могут быть очень низкие или очень высокие температуры. Строители, рабочие, лесоповал, войска в полевых условиях (проводятся учения) работают на открытом воздухе.
Высокая температура – при t выше 35 градусов Цельсия нарушается конвекционная передача. Нагретые поверхности вокруг человека прекращают конвекционную отдачу тепла, у человека тепло выделяется через испарение пота. Так, при температуре в 35 градусов Цельсия и умеренной влажности, испарение пота - 8 литров в сутки.
Нельзя пользоваться средствами, останавливающими потоотделение. Так, у больных почками потоотделение помогает выводить шлаки.
/Каждый человек имеет свой запах, особенно женщины. Особенно это заметно у животных. Животные облизывают своих самок. /
С потом может выделиться 10 литров за сутки. С потом выделяются соли (особенно хлориды), растворимые витамины. Поэтому в жару нужно добавлять в воду немного (около 5 г) хлорида натрия (соли).
Нарушается деятельность кишечно-желудочного тракта при высокой температуре. Выделяются хлор-ионы, т.е. снижается секреция желудочного сока, что приводит к уменьшению аппетита. Уменьшается бактерицидность желудочного сока. Хороший желудочный сок убивает бактерии, например, холеру.
Действие высокой температуры заметно на ЦНС – снижается точность движений, уменьшается память, внимание и т.д. Увеличивается производственный травматизм.
Резкое перегревание может вызвать тепловой удар (нервнопсихическое возбуждение, сухость во рту, боли, слабость мышц).
Низкая температура – при очень низких температурах в условиях крайнего севера возрастает потеря тепла из-за радиации. Испарение снижается, изменяется состояние ЦНС. Наркотическое действие холода: от холода очень хочется спать, поэтому при холоде спать нельзя.
Многое зависит от влажности воздуха. Например, высокая температура переносится легче при сухом воздухе. А если воздух сырой (более 90 % влажность), то по коже текут ручейки (пот выделяется, но не испаряется), и организм перегревается.
При сухом воздухе (20 % влажность), особенно если горячий ветер, в слизистой образуются трещины, воспалительные процессы, что ухудшает состояние организма.
При высокой температуре подвижность воздуха способствует охлаждению кожи. Ветер легче переносится при высокой температуре. Благоприятен ветер со скоростью 1 -5 м/с.
Тепловое состояние организма определяется по пульсу, артериальному давлению, температуре тела и кожи, субъективным тепловым ощущениям человека, газообмену и т.д.
В помещении измеряют температуру на высоте 0,15м, 1м и 1,5м от пола. Измеряют специальным термометром – метал. кожух защищает от действия ИК лучей.
Рассмотрим влияние на организм атмосферного давления.
Воздух имеет массу, вес. Наиболее плотный воздух у поверхности земли. На уровне моря 1 куб. м воздуха весит 1 кг 293 грамма. На высоте 20 км 1 кубометр весит 64 грамма.
Колебание атмосферного давления зависит от погоды. Пониженное АД (атмосферное давление) может вызвать высотную болезнь. Встречается у летчиков, альпинистов, если они не имеют средств для снижения влияния АД. Развивается от снижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Это приводит к кислородному голоданию тканей. Парциальное давление кислорода снижается, тем самым это плохо воздействует на организм человека.
В организме кислорода хватает только на 5 - 6 минут жизни человека. Если кислорода нет, то человек погибает.
Особо нужен кислород мозгу, т.к. в мозгу кровообращение в 30 р. сильнее на единицу массы, чем в других тканях (т.е. влияние кислорода, прежде всего на мозговые клетки). При отсутствии кислорода прежде всего плохо мозгу.
При высокой высоте будет ощущаться кислородная недостаточность: головокружение и т.д. Конечно, хачи живут на высоте 3500км (Дагестан и т.д.). Но они приспособились: повышается число эритроцитов, которые переносят кислород, повышается гемоглобин. Сохраняется здоровье, работоспособность человека.
Атмосферное давление повышается при прокладке метро, водолазных работах, в самолете. Под водой есть специальные аппараты (кессоны), наполненные сжатым воздухом. При погружении данного аппарата давление повышается на одну атмосферу. Период компрессии рабочие переносят неплохо. Плохо они переносят период декомпрессии (когда они выходят на поверхность), т.к. кровь насыщена азотом под влиянием давления. Быстрее всего азотом насыщается кровь, медленнее всего – жировая ткань. Число азота достигает 4-5 л, в норме – 1 л. Если быстро подняться, то будет большая разница между парциальным давлением в альвеолярном воздухе и в тканях. Азот не успевает выделиться с воздухом и остается в виде пузырьков в крови и тканях. Эти пузырьки могут пойти в мозг и закупорить его; может быть нарушение мозгового кровообращения. Это кессонная болезнь. Страдают ЦНС, периферическая нервная система, суставы, костный мозг.
Давление до определенных пределов полезно. Сейчас в медицине применяется оксигинация. В высокое давление помещают человека (2 атм.) – больше кислорода в крови, все вещества лучше усваиваются.
Важное значение состояния здоровья имеет электрическое состояние воздушной среды, какая ионизация. Ионизация воздуха – распад молекул воздуха под влиянием ионизаторов. Ионизаторами являются радиационные токи, излучение солнца (ультрафиолетовое и т.д.) В результате ионизации расщепляется электрон, тем самым образуются положительные и отрицательные ионы.
Легкие ионы могут присоединять пылевые частицы, микробные тела, в результате они обращаются в тяжелые ионы, что влияет отрицательно на показатели здоровья. Если высокая влажность, то возрастает число тяжелых ионов.
Все зависит от географических условий. Курортный городок – содержится до 3000 легких ионов в 1см^3 воздуха, в городах 40. Это говорит об ухудшении атмосферы.
Электрическое поле земли. У поверхности земли напряжение 130 вольт на 1м, а разность напряжения между головой и ногами составляет 250 вольт. Земля заряжена отрицательно, тем самым положительные ионы двигаются к земле.
Туманы – это значит, что напряженность электрического поля возрастает в 2-5 раз. Грозы – до 1800 вольт.
Электрическое поле влияет на самочувствие человека.
Радиоактивность влияет на здоровье человека. Естественный радиационный фон – космические излучения, солнце, почва, вода, атмосфера и т.д. Человек с пищей и водой получает радиоактивные элементы, хотя их ничтожно мало.
Влияние загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения.
Загрязнение – это те вещества, которые поступают в воздух при жизнедеятельности человека. В городах появляются оксиды серы, углерода, азота, оксиданты, пыль, сернистый газ (вместе с водой образует серную кислоту à кислотные дожди).
Диоксиды азота под влиянием УФ излучения распадаются с образованием азота.
Окисление веществ гептана, гексана и гексена приводят к образованию пероксиацетилнитрона – высокотоксичного вещества.
Ведущую роль в загрязнении воздуха дают теплоэлектростанции (27 % всех выбросов в атмосферу). Черная металлургия дает 23% всех выбросов, цветная – 10%. Выбрасываются зала, сажа, различные химические элементы - кремний, кальций, магний алюминий, железо, титан, сера и т.д. Каменный уголь содержит вредный канцероген – 3,4-бензофелен. Содержится в сигаретах.
Сернистый газ – с каждым годом все увеличивается, отсюда кислотные дожди.
70% всех загрязнителей дает автомобильный транспорт. Они выбрасывают оксид азота, угарный газ, озон, оксиданты, свинец, сажу. Предлагают, чтобы уменьшить выделения, перейти на газ. Особенно большие выбросы наблюдаются в автомобильных пробках. В тихих улицах плохих веществ (угарный газ) в 10 раз меньше.
Железнодорожный газ и морской тоже выбрасывают вредные вещества.
Малая концентрация вызывает отравление, плохое самочувствие, влияет на память, легкие, сердце и т.д. Бывают отравления несовместимые с жизнью (когда отравление на легкие).
Токсические вещества. Например: в Лондоне в 1952 г. стоял туман 5 дней, умирало в день по 2500 человек в день, обычно – по 100 человек в день. В тумане был сернистый газ, который переходил в сернистую кислоту.
Неблагоприятное влияние других загрязнителей – кадмия, свинца. Находили много свинца в костях людей, которые работали в цветной металлургии.
Повышаются канцерогены в воздухе. Рак легких занимал 12 место в 40-х годах, в 60 – 6-е место, в 80 – 2-е, сейчас – 1-2 место. Табачный дым содержит 60 канцерогенов. В прошлом году умерло 300 тысяч. чел-к от рака легкого, при этом 98% из них курили.
Туманы – все чаще в городах туманы. Влага скапливается на частицах пыли (пылегазовая смесь). Повышается облачность на 5-10 %. Увеличивается число дней с осадками. Уменьшается ультрафиолетовая радиация на 10 %, зимой – на 30 %. Непоправимый ущерб туманы оказывают на зеленые насаждения, особенно хвойные и плодовые деревья. Более устойчивые деревья – тополь, липа, ясень. Тополь особо устойчив к загрязнителям.
Проводятся технические мероприятия по улавливанию вредных веществ. Контроль за работой промышленных предприятий. Количество вредных веществ, выбрасываемых автомобилем, зависит от марки, какой у него мотор. Гигиеническое нормирование. Главное, чтобы количество веществ не превышало предельно допустимую концентрацию. В Москве десятки веществ превышают предельно допустимое концентрацию.
Влияние света на здоровье. Солнечное излучение важно, оно дает жизнь на земле. Через 6 млрд. лет солнце потухнет, тогда жизнь прекратится. Что такое солнечная энергия? Это электромагнитное излучение разной длины волны: УФ излучение, видимое и ИК часть. У поверхности земли УФ занимает 1%, видимое излучение 40% и 49% - ИК. У поверхности земли радиации меньше, чем у поверхности тропосферы (15 км); зависит от того, какая погода, облачность, чистота воздуха.
Средняя освещенность – от 65000. люксов в августе до 1000 люксов в январе. Большое значение имеет запыленность воздуха. В крупных городах освещенность на 40% снижена по сравнению с освещенностью в сельской местности из-за запыленности. Минимальная освещенность есть и ночью. Без луны – от звезд.
Видимый свет оказывает общебиологическое действие. Влияет на функцию зрения и на другие органы. На функцию ЦНС, а от нее и на другие органы и ткани. Организм реагирует на весь этот спектр солнечной энергии.
Оптимальное действие на зрение оказывает зелено-желтая зона спектра (видимый свет можно разделить на 7 спектров). На психическое состояние человека оказывает красно-желтый свет, а сине-фиолетовые лучи угнетают нервную систему.
Функции зрения:
Острота зрения – способность различать две точки, которые находятся на минимальном расстоянии.
Контрастность – различать цвета.
Быстрота различения.
Устойчивость ясного видения.
От освещенности зависит работоспособность. Если освещенность 30-50 люксов, то через 3 часа зрение снижается на 37%, а если 200 люксов, то на 10 % снижается. Освещенность влияет на работоспособность человека.
Если окна расположены на юг, то будет длительная инсталляция помещения. Это хорошо. При восточной ориентации окон солнце поступает утром. При западной – вечером. Подошли к окну и смотрим – небосвод не виден, сл-но, прямые солнечные лучи не попадают. Это плохо. Ухудшение санитарной характеристики помещения. Если южная ориентация, то солнечная радиация внутри квартиры составляет 25 %, а при других – 16 %.
Солнечная радиация влияет на работоспособность, на физиологические процессы в организме, повышает общий тонус, работоспособность. Наиболее биологически активна УФ радиация.
При загаре УФ действует на кожу, а через кожу УФ лучи действуют на весь остальной организм, в организме образуются биологически активные вещества. Повышается активность организма, белковый и жировой, углеводный обмен. Т.е. тонизирующее воздействие.
Диапазон волн должен быть определенным от 400 до 320 микрометров - это загарное действие; от 320 до 275- антирахитическое действие; 275 – 180 - повреждает ткани и органы. Считается, что короткие волны не достигают поверхности земли. Но: ляжете загорать, а на вас короткие волны обрушиваются, т.к. над вами нет озона.
УФ ритема. Имеет строго очерченные контуры, отдельные участки тела загорают. Ритема быстро переходит в загар. Это загар. Если краснота начала распространяться на закрытые участки кожи, то нужно быстро бросать это дело. Если образуется покраснение (ритема), то ничего страшного.
Жители крупных городов испытывают УФ голодание. Искусственные источники УФ радиации (лампы) используют на крайнем севере на производствах. Улучшается самочувствие, сопротивляемость простудным и инфекционным растениям. Увеличивается защита. Растения развиваются лучше, если их облучать.
Лучи длиной 180 – 274 микрометров уничтожают бактерии. Бактерицидные лампы используют в больницах – обработка палат, перевязочных, операционных. Даже используют для обеззараживания питьевой воды.