Природный химический и биологический состав атмосферного воздуха и его гиеническое значение.

Биологическая роль кислорода обусловлена сто участием в дыхании и процессах энергетического обмена. Снижение содержания кислорода в воздухе до 17% приводит к учащению пульса и дыхания, до 11% - снижению работоспособности, до 7 - 8% -к смерти. Особенно чувствительна к гипоксии центральная нервная система.

Для человека важно абсолютное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, т. е. его парциальное давление. С подъемом на высоту парциальное давление снижается и в организме развивается гипоксия. Вдыхание воздуха с большим парциальным давлением кислорода при 4 атм. приводит к поражению тканей легких, функциональным нарушениям центральной нервной системы, развитию пневмонии и отеку легких. Однако при содержании кисло-рода 40 - 60% и давлении 3 атм. в барокамере отмечается нормализация нарушенных функций организма человека.

Биологическое действие углерода оксида (IV), или углекислого газа, заключается в возбуждении дыхательного центра. Уменьшение его содержания во вдыхаемом воздухе обусловливает остановку дыхания. Увеличение углерода оксида (IV) во вдыхаемом воздухе до 0,1 % приводит к дискомфорту, до 3% - к головной боли, одышке, снижению работоспособности. При содержании в воздухе 4 - 5% углекислого газа отмечается покраснение лица, головная боль, шум в ушах, повышение артериальною давления, сердцебиение, возбуждение. Повышение концентрации углекислого газа до 8-10% обусловливает образование в крови карбгемоглобина, быструю потерю сознания и смерть.

Биологическое значение азота состоит в разбавлении кислорода. При повышении атмосферного давления азот может оказан, наркотическое действие, сопровождающееся головокружением, возбуждением, зрительными и слуховыми галлюцинациями. При быстрой декомпрессии азот вызывает газовую эмболию, обусловливающую кессонную болезнь и инфаркты opганов.

Озон при повышенных концентрациях вызывает раздражение слизистых верхних дыхательных путей, головокружение, повышение уровня адреналина, отек легких. Инертные газы в обычных условиях физиологически индифферентны.
В атмосферном воздухе могут присутствовать аммиак, пыль, дым, бактерии, плесневые и дрожжевые грибы, одноклеточные водоросли, споры и пыльца растений и другие примеси природного происхождения, значение которых невелико из-за незначительных количеств и способности воздуха к самоочищению.

Атмосферный воздух по химическому составу представляет со­бой смесь газов (Азот, кислород, аргон, двуокись углерода, неон, гелий) с различным удельным содержанием.

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 почву, где превращаются в органические соединения. При раз­ложении органических веществ азот восстанавливается и снова поступает в атмосферу, из которой вновь связывается биологи­ческими объектами.

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.

Углекислый газ (или диоксид углерода) - бесцветный, без за­паха, в 11/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.

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 (О,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.

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