Гигиена воздушной среды

Воздушная среда — газообразная оболочка, окружающая земной шар, необходимое условие поддержания жизни на Земле. Без воздуха немыслимо сколько-нибудь продолжительное сохранение жизненных функций организма. Воздушная среда позволяет человеку ориентироваться в пространстве, через нее органами чувств воспринимаются зрительные, слуховые сигналы, позво-ляюшие судить о состоянии окружающей среды. Воздушная среда существенно влияет на многие энергетические и гидрологические процессы, происходящие на поверхности Земли. Состояние воздушной среды в значительной степени определяет количество и качество солнечной радиации и поверхности Земли. В атмосфере образуются осадки, которые наряду с ветрами способствуют механическому разрушению горных пород, их выветриванию. Кроме того, атмосфера является одним из главных факторов климатообразования, циркуляционная деятельность которой способствует формированию погоды в конкретном географическом регионе. Атмосфера служит источником некоторых видов сырья, из воздуха добывают азот, кислород, аргон и гелий.

Кроме того, воздух используется в промышленности как химический агент в различных технологических процессах (горение топлива, выплавка металла, процессы окисления), как физическая среда для переноса тепла (воздушное отопление, сушка).

Велико значение воздушной среды как разбавителя газообразных продуктов жизнедеятельности животных и человека, а также разнообразных отходов производственной и хозяйственной деятельности. Через воздушную среду совершаются процессы теплообмена, происходит отдача тепла конвекцией и потоиспарением, благодаря чему обеспечивается тепловой комфорт человека. Изменение свойств почвы, одежды, жилища тесно связано с состоянием воздушной среды. В процессе разви-

Гигиена воздушной среды * 77

тия человеческого организма между ним и воздушной средой создаются тесные взаимодействия, нарушение которых может привести к неблагоприятным изменениям в организме. Резкие изменения физических и химических свойств воздушной среды, загрязнение токсичными веществами и патогенными микроорганизмами могут способствовать развитию в организме изменений, приводящих к нарушению здоровья и снижению работоспособности. Гигиена призвана разработать мероприятия по оздоровлению воздушной среды с целью зашиты организма от нарушений и изменений, связанных с неблагоприятным состоянием воздушной среды.

С гигиенической точки зрения воздушная среда неоднородна. Различают атмосферный воздух, воздух промышленных помещений, воздух жилых и общественных зданий. Это объясняется разнообразием физических свойств и вредными примесями, связанными с условиями формирования и загрязнения воздушной среды конкретной категории.

Так, физические свойства атмосферного воздуха (температура, влажность, подвижность, атмосферное давление, электрическое состояние) нестабильны и связаны с климатическими особенностями географического региона.

Газообразные и твердые примеси в виде пыли и сажи зависят от характера выбросов в атмосферу, условий разбавления и процессов самоочищения. На концентрацию вредных веществ в атмосфере влияют скорость и направление господствующих ветров, температура, влажность воздуха, осадки, солнечная радиация, химическая трансформация токсичных веществ в воздухе, количество, качество и высота выбросов в атмосферу и т.д.

В жилых и общественных зданиях физические свойства воздуха более стабильны, так как в этих зданиях поддерживается микроклимат за счет вентиляции и отопления. Газообразные примеси связаны с выделением в воздух продуктов жизнедеятельности людей и токсичных веществ из материалов и предметов обихода, выполненных из полимерных материалов, а также за счет продуктов горения бытового газа. Велико значение воздушной среды как разбавителя газообразных продуктов жизнедеятельности животных и человека, а также разнообразных отходов производственной и хозяйственной деятельности. На промышленных предприятиях на свойства воздушной среды влияет технологический процесс, В некоторых случаях физические свойства воздуха приобретают самостоятельное значение вредного профессионального фактора, а загрязнение воздуха токсичными веществами может привести к профессиональным отравлениям. Это связано с источниками тепла или токсичных веществ внутри промышленного здания и их недостаточным удалением.

Строение земной атмосферы различно на разных уровнях от поверхности земли. Нижней границей является поверхность земли, верхний предел точно не установлен, полагают, что он достигает 1300 км. Атмосфера имеет выраженное слоистое строение и включает тропосферу, стратосферу, ионосферу. Тропосфера — это наиболее плотные воздушные слои, прилегающие к земной поверхности. Ее толщина над различными широтами земного шара неодинакова: в средних широтах 10—12 км над уровнем моря, на полюсах — 7-10 км, над экватором — 16—18 км.

Тропосфера пронизана вертикальными конвекционными токами воздуха с относительно постоянным химическим составом и неустойчивостью физических

78 «ГИГИЕНА <• Глава 4

свойств — колебаниями температуры, влажности, атмосферного давления и т. д. Солнце нагревает поверхность почвы, от которой прогреваются нижние слои воздуха. Вследствие этого температура воздуха с высотой снижается, что в свою очередь приводит к вертикальному перемещению воздушных слоев, конденсации водяного пара, образованию облаков и выпадению осадков. С поднятием на высоту температура воздуха снижается в среднем на 0,65 °С на каждые 100 м. Эта величина называется вертикальным температурным градиентом атмосферы. Во влажную безветренную погоду этот градиент может нарушаться, тогда теплый воздух остается у поверхности земли, вертикальные конвекционные воздушные потоки ослабевают. Токсичные выбросы предприятий накапливаются в приземном воздушном слое.

На состоянии тропосферы отражаются все процессы, происходящие на земной поверхности. В тропосфере постоянно присутствуют пыль, сажа, разнообразные токсичные вещества, газы, микроорганизмы и т.д. Это особенно заметно в крупных промышленных районах. В тропосфере происходит интенсивное авиационное сообщение, что становится дополнительным источником загрязнения приземного слоя воздуха.

До 40 км выше тропосферы простирается стратосфера. В стратосфере значительная разреженность воздуха, ничтожная влажность, почти полное отсутствие облаков и пыли земного происхождения. Стратосфера имеет особый температурный режим. В средних широтах температура воздуха на границе тропосферы и стратосферы доходит до —56 °С, на экваторе — до —70—80 "С. Такая температура в стратосфере остается неизменной до высоты 30 км. Выше начинается подъем температуры воздушных масс, и на высоте 40 км температура воздуха достигает 40—50 °С. Выше 50 км температура воздуха вновь снижается.

В стратосфере под влиянием космического излучения и коротковолновой солнечной радиации молекулы воздуха, в том числе и кислорода, ионизируются, в результате чего образуются молекулы озона. 60% общего количества озона расположено в слое от 16 до 32 км, его максимальная концентрация определена на уровне 25 км от поверхности земли.

До 80 км выше стратосферы простирается мезосфера, которая содержит в себе лишь 5% массы всей атмосферы. Далее следует ионосфера, верхняя граница которой подвержена колебаниям в зависимости от времени суток и года и составляет от 500 до 1000 км.

В ионосфере воздух сильно ионизирован, ионизация и температура воздуха повышаются с высотой.

Слой атмосферы, лежащий выше ионосферы и простирающийся до высоты 3000 км, составляет экзосферу, плотность которой почти не отличается от плотности безвоздушного космического океана. Еще больше разреженность в магнитосфере, в состав которой входят пояса радиации. По последним данным, протяженность магнитосферы составляет от 2000 до 50000 км, за верхнюю границу земной атмосферы можно принять высоту 50 000 км от поверхности земли. Эта граница газовой оболочки, которая окружает нашу планету. Важность изучения свойств околоземного космического пространства связана с его активным освоением. В последнее время возникла необходимость изучения многочисленных факторов космического пространства, оказывающих вред-

Гигиена воздушной срелы * 79

ное действие на человека при длительном пребывании на космических станциях, при проведении работ в открытом космосе. Успешное решение гигиенических проблем жизнеобеспечения человека в космических кораблях неотделимо от освоения космоса.