Химический состав атмосферного воздуха и его гигиеническое значение

Атмосферный воздух по химическому составу представляет со­бой смесь газов с различным удельным содержанием (табл. 3.6).

Химический состав мало меняется с высотой. Однако ввиду того что с высотой воздух разрежается, содержание каждого газа в единице объема уменьшается.

Азот составляет основную массу атмосферы. 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 с осадками поступают в

Таблица 3.6. Химический состав атмосферного воздуха (по В. А. Рязанову)

почву, где превращаются в органические соединения. 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 азотфик- сирующими).

Кислород по биологической роли — самая важная составная часть воздуха. В природе постоянно происходит потребление кислорода при дыхании человека и животных. Много расходу­ется кислорода на процессы окисления и горения топлива и других органических материалов. Несмотря на значительный расход кислорода, его содержание в воздухе практически не из­меняется. Это обусловлено тем, что параллельно данному про­цессу в растительном мире идет процесс ассимиляции диоксида углерода и выделения кислорода, восполняющий его естествен­ную убыль. Так, в результате процессов фотосинтеза в атмосфе­ру поступает около 5 • 10¹⁴ т кислорода в год, 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.

Потребление организмом кислорода зависит от возраста. В преклонном возрасте потребление кислорода составляет 70 %, у детей 110—120 %.

Организм очень чувствителен к недостатку кислорода. Сниже­ние его содержания в воздухе до 17 % приводит к учащению пульса, дыхания. При концентрации кислорода 11—13 % отмечается вы­раженная кислородная недостаточность, ведущая к резкому сни­жению работоспособности. Содержание в воздухе 7—8 % кисло­рода несовместимо с жизнью.

Увеличение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе вплоть до 100 % при нормальном давлении человеком перено­сится легко. С повышением давления до 405,3 кПа (4 атм) могут наблюдаться местные поражения тканей легких и функциональ­ные нарушения ЦНС. Вместе с тем при содержании кислорода до 40—60 % и давлении до 303,94 кПа (3 атм) в барокамере на­блюдается улучшение усвоения кислорода тканями, отмечается нормализация нарушенных функций органов и систем.

В последние годы повышенные концентрации кислорода в сочетании с повышенным давлением (гипербарическая оксиге- нация) широко используются в хирургической практике, аку­шерстве.

Углекислый газ (или диоксид углерода) — бесцветный, без за­паха, в 1 i/г раза тяжелее воздуха. От содержания диоксида угле­рода зависит тепловой баланс планеты. Увеличение его содержа­ния до 3 % приводит к нарушениям функции дыхания (одышка), появлению головной боли и снижению работоспособности. При содержании диоксида углерода 4—5 % отмечаются покраснение лица, головная боль, шум в ушах, повышение кровяного давле­ния, сердцебиение, возбужденное состояние. При содержании 8—10 % диоксида углерода в воздухе наблюдается быстрая по­теря сознания и наступает смерть.

Концентрация диоксида углерода в воздухе жилых и общест­венных зданий даже при отсутствии в них вентиляции редко превышает 1 %.

Считают, что ощущение дискомфорта обычно связано не только с увеличением содержания диоксида углерода свыше 0,1 %, но и с изменением физических свойств воздуха при ско­плении людей в помещениях: повышаются влажность и темпе­ратура, изменяется ионный состав воздуха, главным образом за счет увеличения положительных ионов и др. Из всех показате­лей, связанных с ухудшением свойств воздуха, диоксид углерода наиболее доступен простому определению. Поэтому указанная концентрация (0,1 %) издавна принята в гигиенической практике как предельно допустимая величина, интегрально отражающая химический состав и физические свойства воздуха в жилых и об­щественных помещениях. Таким образом, диоксид углерода явля­ется косвенным гигиеническим показателем, по которому оцени­вают степень чистоты воздуха. Существуют нормы ПДК диок­сида углерода в космических кораблях, подводных лодках (не более 0,5—1 %), в бомбо- и газоубежищах (не более 2 %). По содержанию диоксида углерода производится расчет вентиля­ции в жилых и общественных зданиях.

Содержание диоксида углерода в воздухе лечебных учрежде­ний должно составлять не более 0,07 %, в воздухе жилых и об­щественных зданий — 0,1 %.

В истории Земли были периоды, когда содержание диоксида углерода в атмосфере было существенно больше, чем в настоя­щее время. Так, по некоторым данным, около 250 млн лет назад концентрация его составляла 7,5 %, а 570 млн лет назад — не бо­лее 0,3 %. Есть предположение, что около 1 млн лет назад содер­жание диоксида углерода было в 2 раза выше. В наше время боль­шинство исследователей сходятся в мнении, что содержание ди­оксида углерода в атмосфере имеет тенденцию к увеличению.

Другие составляющие воздуха — так называемые инертные газы (аргон, неон, гелий, ксенон, криптон и др.) в обычных ус­ловиях физиологически индифферентны.