Воздух как фактор среды обитания

Воздушная среда, в которой осуществляется деятельность человека, характеризуется физическими параметрами, химическим составом, ионным составом и другими показателями.

Физические параметры воздуха: температура, относительная влажность, скорость движения воздуха, барометрическое давление. Первые три параметра определяют процесс терморегуляции организма, то есть поддержание температуры тела в пределах 36-37°С. Терморегуляция обеспечивает равновесие между количеством тепла, непрерывно образующимся в организме в процессе обмена веществ, и излишками тепла, непрерывно отдаваемыми в окружающую среду, то есть поддерживает тепловой баланс организма человека.

Терморегуляция – физиологический процесс, контролируемый центральной нервной системой. Различают химическую и физическую терморегуляцию.

Основное значение имеет физическая терморегуляция, посредством которой осуществляется отдача тепла организмом в окружающую среду. Этот процесс может идти тремя путями:

1. В виде инфракрасных лучей, излучаемых поверхностью тела в направлении окружающих предметов с более низкой температурой (излучение); таким путем теряется ~ 45% всей тепловой энергии, вырабатываемой организмом.

2. Нагревом воздуха, омывающего поверхность тела (конвекция), при этом теряется 30% тепла. Потеря тепла за счет конвекции пропорциональна площади тела, разности температур тела и воздуха, и скорости обдувающего тело воздушного потока. При нулевой скорости потока конвективный теплообмен поддерживается за счет движения воздуха, обусловленного разной плотностью нагревшегося вблизи тела и более холодного окружающего воздуха

3. Испарением пота, при этом теряется ~ 21% тепла через органы дыхания и около 4% тепла расходуется на нагревание принимаемой пищи, воды и вдыхаемого воздуха. Потеря тепла за счет испарения пропорциональна площади тела, с которой происходит испарение пота, относительной влажности воздуха и скорости обдувающего воздушного потока.

Химический состав. Чистый воздух имеет следующий химический состав в процентах по объему: азот – 78,1; кислород – 20,94; аргон, неон и другие инертные газы – 0,94; углекислый газ – 0,03; прочие газы – 0,01. В воздухе могут находиться вредные вещества различного происхождения в виде газов, паров, аэрозолей, в том числе радиоактивные.

Основой законодательства об охране атмосферного воздуха являются предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК). Предельно допустимая концентрация – это такое содержание вредных веществ в атмосферном воздухе, при котором на человека и окружающую среду не оказывается ни прямого, ни косвенного вредного воздействия.

Прямое воздействие – это нанесение организму временного раздражающего действия, вызывающего кашель, ощущение запаха, головной боли и подобных явлений, которые наступают при превышении пороговой концентрации. К прямому воздействию относится и такое, при котором вещества, накапливаясь в организме, могут вызвать патологические изменения.

Под косвенным воздействием имеются в виду такие изменения в окружающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на организм, ухудшают обычные условия обитания (например, увеличивают число туманных дней, поражают зеленые насаждения и т.д.).

В современном мире основным источником антропогенного загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт.

В настоящее время величины предельно допустимых концентраций устанавливают главным образом на основании изучения влияния веществ на человеческий организм. Для установления предельно допустимых концентраций проводят испытания на животных, а в отдельных случаях на людях (например, для обнаружения порога восприятия запаха). Пороговая концентрация устанавливается на основе реакции у наиболее восприимчивых людей. Нормативные значения предельно допустимых концентраций устанавливаются по отношению к пороговым величинам обычно с двукратным запасом.

Предотвращение появления запахов, раздражающего действия и рефлекторных реакций у населения, а также острого влияния атмосферных загрязнений на здоровье в период кратковременных подъемов концентраций обеспечивается соблюдением максимальных разовых предельно допустимых концентраций (ПДК_мр).

Предотвращение неблагоприятного влияния на здоровье населения при длительном поступлении атмосферных загрязнений в организм обеспечивается соблюдением среднесуточных предельно допустимых концентраций (ПДК_сс).

Характеристика некоторых загрязняющих веществ:

Пыли разделяют в зависимости от происхождения на органические и неорганические пыли. К органическим относятся растительная и животная пыль, а также пыль некоторых синтетических веществ. К неорганическим относятся металлическая и минеральная (кварц, асбест, цемент и др.) пыли.

Аммиак (NH3) – бесцветный газ с резким запахом. Хорошо растворим в воде, перевозится и хранится в сжиженном состоянии. Аммиак является горючим газом, горит при наличии постоянного источника огня. Пары аммиака образуют с воздухом взрывоопасные смеси. Емкости с аммиаком могут взрываться при нагревании. Для аммиака ПДК_мр = 0,2 мг/м³, ПДК_сс = 0,04 мг/м³.

Окись углерода (СО) – бесцветный газ без запаха и вкуса, плохо растворяется в воде; в сжиженном состоянии бесцветная прозрачная жидкость; негорюч. Это вещество общеядовитого действия, является ядом гемоглобина. Пределы воспламеняемости окиси углерода в смеси с воздухом – 12,5-74,2%, смесь двух объемов с одним объемом кислорода взрывается при наличии открытого пламени. Для окиси углерода ПДК_мр = 5 мг/м³, ПДК_сс = 3 мг/м³.

Хлор (С1₂) – зеленовато-желтый газ с характерным резким удушливым запахом, малорастворим в воде, растворим в четыреххлористом титане и четыреххлористом кремнии. Это вещество преимущественно удушающего действия, раздражает дыхательные пути, может вызвать отек легких. Является сильным окислителем. Хлор тяжелее воздуха, скапливается в подвалах, низинах местности, хранится и перевозится в сжиженном состоянии. Хлор взрывоопасен в смеси с водородом, негорюч, но пожароопасен. Емкости с хлором могут взрываться при нагревании, хлор поддерживает горение многих органических веществ. Для хлора ПДК_мр = 0,1 мг/м³, ПДК_сс = 0,03 мг/м³.

Для обеспечения охраны воздушной среды установлена еще одна нормативная величина, характеризующая объем вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу отдельными источниками загрязнения – предельно допустимый выброс (ПДВ) – это объем (количество) загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельным источником за единицу времени, превышение которого ведет к превышению предельно допустимых концентраций в среде, окружающей источник загрязнения, и, как следствие, к неблагоприятным последствиям в окружающей среде и к риску для здоровья людей.

Воздух характеризуется ионным составом. Ионизация воздуха – процесс превращения нейтральных атомов и молекул воздушной среды в электрически заряженные частицы (ионы). Ионы в воздухе могут образовываться вследствие естественной, технологической и искусственной ионизации.

Естественная ионизация происходит в результате воздействия на воздушную среду космических излучений и частиц, выбрасываемых радиоактивными веществами при их распаде. Естественное новообразование происходит повсеместно и постоянно во времени.

Технологическая ионизация происходит при воздействии на воздушную среду радиоактивного, рентгеновского и ультрафиолетового излучения, термоэмиссии, фотоэффекта и других ионизирующих факторов, обусловленных технологическими процессами. Образовавшиеся при этом ионы распространяются в основном в непосредственной близости от технологической установки.

Искусственная ионизация осуществляется специальными устройствами – ионизаторами. Ионизаторы обеспечивают в ограниченном объеме воздушной среды заданную концентрацию ионов определенной полярности.