Химический состав природного атмосферного воздуха, физиологическое значение его составных частей.

Воздушная сфера, составляющая земную атмосферу, представляет собой смесь газов.

Сухой атмосферный воздух содержит 20,95 % кислорода, 78,09 % азота, 0,03 % диоксида углерода. Кроме того, в атмосферном воздухе содержатся аргон, гелий, неон, криптон, водород, ксенон и другие газы. В небольшом количестве в атмосферном воздухе присутствуют озон, оксид азота, йод, метан, водяные пары. Кроме постоянных составных частей атмосферы, в ней содержатся разнообразные загрязнения, вносимые в атмосферу производственной деятельностью человека.

Кислород, количество в земной атмосфере составляет около 1,18 × 1015 т. Постоянное содержание кислорода поддерживается за счет непрерывных процессов обмена его в природе. Кислород потребляется при дыхании человека и животных, расходуется на поддержание процессов горения и окисления, а поступает в атмосферу за счет процессов фотосинтеза растений. Наземные растения и фитопланктон океанов полностью восстанавливают естественную убыль кислорода. Они ежегодно выбрасывают в атмосферу 0,5 × 106 млн т кислорода. Источником образования кислорода является также фотохимическое разложение водяных паров в верхних слоях атмосферы под влиянием УФ-излучения Солнца. Этот процесс играл главную роль в генерации кислорода до возникновения жизни на Земле. В дальнейшем основная роль в этом отношении перешла к растениям.

В результате интенсивного перемешивания воздушных масс концентрация кислорода в воздухе промышленных городов и сельских населенных мест остается практически постоянной.

Биологическая активность кислорода зависит от его парциального давления. Благодаря разности парциального давления кислород поступает в организм и транспортируется к клеткам. При падении парциального давления кислорода могут развиваться явления гипоксии, что наблюдается при подъеме на высоту. Критическим уровнем является парциальное давление кислорода ниже 110 мм рт. ст. Падение парциального давления кислорода ниже 50—60 мм рт. ст. обычно несовместимо с жизнью. В то же время повышение парциального давления кислорода до 600 мм рт. ст. (гипероксия) также ведет к развитию патологических процессов в организме, уменьшению жизненной емкости легких, развитию отека легких и пневмонии.

Под влиянием коротковолнового УФ-излучения с длиной волны менее 200 нм молекулы кислорода диссоциируют с образованием атомарного кислорода. Вновь образованные атомы кислорода присоединяются к нейтральной молекуле, образуя озон. Одновременно с образованием озона происходит его распад. Общебиологическое значение озона велико, он поглощает коротковолновое УФ-излучение Солнца, оказывающее губительное действие на биологические объекты. Одновременно озон поглощает длинноволновое ИК-излучение, исходящее от Земли, и тем самым предотвращает чрезмерное охлаждение ее поверхности.

Концентрации озона неравномерно распределяются по высоте. Наибольшее его количество отмечается на уровне 20—30 км от поверхности Земли. С приближением к поверхности Земли концентрации озона уменьшаются вследствие снижения интенсивности УФ-излучения и ослабления процессов синтеза озона. Концентрации озона непостоянны и колеблются от 20 × 10-6 до 60 × 10-6%. Общая масса его в атмосфере составляет 3,5 млрд. т. Отмечено, что весной концентрация озона выше, чем осенью. Озон обладает окислительными способностями, поэтому в загрязненном воздухе городов его концентрации ниже, чем в воздухе сельской местности. В связи с этим озон остается важным показателем чистоты воздуха.

Азот по количественному содержанию является наиболее существенной составной частью атмосферного воздуха. Это инертный газ. В атмосфере азота невозможна жизнь. Азот воздуха усваивается азотфиксирующими бактериями почвы, синезелеными водорослями, под влиянием электрических разрядов превращается в оксиды азота, которые, выпадая с атмосферными осадками, обогащают почву солями азотистой и азотной кислот. Соли азотной кислоты служат для синтеза белка.

Также азот выделяется в атмосферу. Свободный азот образуется при процессах горения древесины, угля, нефти, небольшое количество его образуется при разложении органических соединений.

Таким образом, в природе происходит непрерывный круговорот азота, в результате которого азот атмосферы превращается в органические соединения, восстанавливается и поступает в атмосферу, затем вновь связывается биологическими объектами.

Азот необходим как разбавитель кислорода, поскольку дыхание чистым кислородом приводит к необратимым изменениям в организме. Однако повышение содержания азота во вдыхаемом воздухе способствует наступлению гипоксии вследствие снижения парциального давления кислорода. При увеличении парциального давления азота в воздухе до 93 % наступает смерть.

Углекислый газ (СО2). В природе СО2 находится в свободном и связанном состояниях в количестве 146 млрд т, из них в атмосферном воздухе содержится лишь 1,8 % от его общего количества. Основная масса его (до 70 %) находится в растворенном состоянии в воде морей и океанов. В состав некоторых минеральных соединений, известняков и доломитов входит около 22 % общего количества СО2. Остальное количество приходится на животный и растительный мир, каменный уголь, нефть и гумус.

В природных условиях происходят непрерывные процессы выделения и поглощения СО₂. В атмосферу он выделяется за счет дыхания человека и животных, процессов горения, гниения и брожения, при промышленном обжиге известняков и доломитов. Одновременно в природе идут процессы ассимиляции углекислого газа, который поглощается растениями в процессе фотосинтеза. Процессы образования и ассимиляции СО2 взаимосвязаны, благодаря чему содержание СО₂ в атмосферном воздухе относительно постоянно и составляет 0,03 %.

За последнее время отмечается увеличение его концентраций в воздухе промышленных городов в результате интенсивности загрязнения продуктами сгорания топлива. Поэтому среднегодовое содержание СО2 в воздухе городов может повышаться до 0,037 %. В литературе обсуждается вопрос о роли СО₂ в создании парникового эффекта, приводящего к повышению температуры приземного воздуха.

СО2 играет существенную роль в жизнедеятельности человека и животных, являясь физиологическим возбудителем дыхательного центра. При вдыхании СО2 в больших концентрациях происходит нарушение окислительно-восстановительных процессов в организме. При увеличении его содержания во вдыхаемом воздухе до 4 % отмечаются головная боль, шум в ушах, сердцебиение, возбужденное состояние, при 8 % наступает смерть.

12) Физиолого-гигиеническое значение влажности воздуха. Ее роль в формировании микроклимата. Виды влажности, методы определения, принципы нормирования.

Влажность воздуха имеет большое значение, поскольку влияет на теплообмен организма с окружающей средой.

Абсолютная влажность воздуха дает представление об абсолютном содержании водяных паров в граммах в 1 м³ воздуха, но не показывает степень насыщения воздуха парами. Например, при одной и той же абсолютной влажности насыщение воздуха водяными парами будет различным при разной температуре воздуха. Чем ниже температура воздуха, тем меньше водяных паров необходимо для его максимального насыщения, и наоборот, для максимального насыщения воздуха при высокой температуре абсолютная влажность должна иметь большое значение.

В гигиенической практике учитывают относительную влажность воздуха и дефицит его насыщения, т.е. разность максимальной и абсолютной влажности воздуха. Эти величины влияют на процессы теплоотдачи человека путем потоиспарения. Чем больше дефицит влажности, тем суше воздух, тем больше водяных паров он может воспринимать, следовательно, тем интенсивнее может быть отдача тепла потоиспарением. Высокая температура переносится легче, если воздух сухой. При температуре воздуха, близкой к температуре кожи, теплоотдача излучением и конвекцией резко снижена, но возможна теплоотдача через потоиспарение.

 

13) Физиолого-гигиеническое значение подвижности воздуха. Ее роль роль в формировании микроклимата, влияние на организм и методы определения.

Скорость движения воздуха определяется расстоянием, которое проходит воздух в единицу времени, и выражается в метрах в секундах. Движение воздуха способствует отдаче тепла путем проведения и конвекции при низкой температуре воздуха и путем испарения при высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха. Усиление отдачи тепла зимой способствует охлаждению организма человека, а летом в жаркую погоду, наоборот, освобождает его от излишков тепла и тем самым улучшает самочувствие.

В помещениях при закрытых форточках и дверях скорость движения воздуха обычно не превышает 0,05-0,2 М/С. Скорость движения воздуха как правило не должна превышать 0,4м/с, так большие скорости вызывают неприятное ощущение сквозняка.

Для определения скорости воздуха применяют динамические анемометры, основанные на вращении током воздуха легких лопастей, обороты которых передаются счетному механизму с циферблатом и указательной стрелкой. ЧАШЕЧНЫЙ анемометр предназначается для наблюдения в открытой атмосфере (измеряет скорость движения воздуха в пределах 1-50м/с). В Верхней части прибор имеет 4 полых полушария, которые вращаются вокруг вертикальной оси. Нижний конец оси соединен со стрелками на циферблате, которые, передвигаясь по шкале указывают число делений. Перед началом измерения при выключенном счетчике записывают показания всех стрелок. Прибор устанавливают перпендикулярно воздушному потоку и дают чашечкам некоторое время работать вращаться вхолостую. затем одновременно включают счетчик анемометра и секундомер. наблюдение продолжается 5-10 мин, после чего записываются новые показания. По разнице в показаниях счетчика определяют число делений в секунду. Затем определяют скорость движения воздуха, пользуясь прилагаемым к прибору графиком.

КРЫЛЬЧАТЫЙ анемометр. Воспринимающая часть - легкие алюминиевые крылья, огражденные широким металлическим кольцом. Измеряет скорость от 0,5 до 15 м/с. Продолжительность наблюдения 3-4 мин, показание и расчет скорости так же. как и с чашечным анемометром.

Кататермометр представляет собой спиртовой термометр с цилиндрическим или шаровым резервуаром. Для определения скорости движения воздуха, резервуар погружают в горячую воду (80 градусов) и держат его в ней до тех пор, пока спирт не заполнит примерно половину верхнего расширения капилляра. После этого резервуар насухо вытирают и подвешивают там, где необходимо провести исследование. Нагретый резервуар будет постепенно отдавать тепло путем излучения, проведения и конвекции и спирт из верхнего расширения будет переходить в резервуар. По секундомеру определяется время, в течение которого столбик спирта опустится либо с 38С до 35С (исследование повторяют 2-3 раза и находят среднее арифметическое).

Каждый кататермометр за время опускания столбика с 38С до 35С теряет с 1 см2 поверхности резервуара определенное, постоянное количество тепла - это фактор и обозначается F. Время в течение которого кататермометр потеряет это количество тепла, будет различно в зависимости от температуры и скорости движения воздуха (охлаждающая способность воздуха), которую и определяют по формуле: H=F/T, где F - фактор прибора; Н - охлаждающая способность воздуха; Т - время в секундах.

Затем вычисляют скорость движения воздуха по формуле:

V={(H/Q-0.20)/0.40}²

где V - скорость движения воздуха;

Н - охлаждающая способность водуха;

Q - разность между средней температурой(36,5С) и температурой окружающего воздуха;

0,20 и 0,40 - эмпирические коэффициенты.

 

 

14)

...