Атмосферный воздух как фактор окружающей среды – Лекция 3. Атмосферный воздух как внешняя среда Санитарная охрана атмосферного воздуха как экологическая проблема
Атмосфера как фактор окружающей среды. Ее структура, состав и характеристика. Общая гигиена: конспект лекций
Атмосфера как фактор окружающей среды. Ее структура, состав и характеристика
В результате взаимодействия организмов между собой и окружающей средой в биосфере образуются экосистемы, которые связаны между собой обменом веществ и энергии. Важная роль в этом процессе принадлежит атмосфере, являющейся составной частью экосистем. Атмосферный воздух оказывает постоянное и непрерывное действие на организм. Это воздействие может быть прямым и косвенным. Оно связано со специфическими физическими и химическими свойствами атмосферного воздуха, который является жизненно важной средой.
Атмосфера регулирует климат Земли, в атмосфере происходят многие явления. Атмосфера пропускает тепловое излучение, сохраняет тепло, является источником влаги, средой распространения звука, источником кислородного дыхания. Атмосфера является средой, которая воспринимает газообразные продукты обмена веществ, оказывает влияние на процессы теплообмена и теплорегуляции. Резкое изменение качества воздушной среды может отрицательно сказаться на здоровье населения, заболеваемости, рождаемости, физическом развитии, показателях работоспособности и т. д.
Итак, Земля окружена газовой оболочкой (атмосферой). Говоря о ее структуре, следует обратить внимание на физический подход к оценке строения. Хотя имеют место и другие подходы, например физиологический, но физический универсален. Его мы и рассмотрим. По своему строению атмосфера с учетом удаления от поверхности Земли делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу, экзосферу.
Тропосфера – это наиболее плотные воздушные слои, прилегающие к земной поверхности. Ее толщина над различными широтами земного шара неодинакова: в средних широтах она составляет 10—12 км, на полюсах – 7—10 км и над экватором – 16—18 км.
Тропосфера характеризуется вертикальными конвекционными токами воздуха, относительным постоянством химического состава воздушных масс, неустойчивостью физических свойств: колебанием температуры воздуха, влажности, давления и т. д. Эти явления обусловлены тем, что Солнце нагревает поверхность почвы, от которой нагреваются нижние слои воздуха. Вследствие этого температура воздуха с увеличением высоты снижается, что в свою очередь приводит к вертикальному перемещению воздуха, конденсации водяного пара, образованию облаков и выпадению осадков. С поднятием на высоту температура воздуха снижается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м высоты.
На состоянии тропосферы отражаются все процессы, совершающиеся на земной поверхности. Поэтому в тропосфере постоянно присутствуют пыль, сажа, разнообразные токсические вещества, микроорганизмы, что особенно заметно в крупных промышленных центрах.
Над тропосферой располагается стратосфера. Она характеризуется значительной разреженностью воздуха, ничтожной влажностью, почти полным отсутствием облаков и пыли земного происхождения. Здесь происходит горизонтальное перемещение воздушных масс, и попавшие в стратосферу загрязнения распространяются на громадные расстояния.
В стратосфере под влиянием космического излучения и коротковолнового излучения Солнца молекулы газов воздуха, в том числе и кислорода, ионизируются и образуют молекулы озона. 60 % атмосферного озона расположено в слое от 16 до 32 км, а максимальная его концентрация определена на уровне 25 км.
Воздушные слои, лежащие над стратосферой (80—100 км), составляют мезосферу, которая содержит себе лишь 5 % массы всей атмосферы.
Далее следует ионосфера, верхняя граница которой подвержена колебаниям в зависимости от времени суток и года в пределах 500—1000 км. В ионосфере воздух сильно ионизирован, при этом степень ионизации и температура воздуха повышаются с увеличением высоты.
Слой атмосферы, лежащий выше ионосферы и простирающейся до высоты 3000 км, составляет экзосферу, плотность которой почти не отличается от плотности безвоздушного космического океана. Еще выше разреженность в магнитосфере, в состав которой входят пояса радиации. По последним данным протяженность магнитосферы по высоте составляет от 2000 до 50 000 км, за верхнюю границу земной атмосферы можно принять высоту 50 000 км над поверхностью Земли. Это толщина газовой оболочки, окутывающей нашу планету.
Общая масса атмосферы составляет 5000 трлн т. 80 % этой массы сосредоточено в тропосфере.
Химический состав воздуха
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.
Важной составной частью атмосферного воздуха является кислород, количество которого 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 ? 10
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
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.
Важным составным элементом атмосферного воздуха является диоксид углерода – 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 СО
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.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
med.wikireading.ru
24. Атмосфера как фактор окружающей среды. Ее структура, состав и характеристика
24. Атмосфера как фактор окружающей среды. Ее структура, состав и характеристика
Химический состав воздуха
Воздушная сфера, составляющая земную атмосферу, представляет собой смесь газов.
Сухой атмосферный воздух содержит 20,95 % кислорода, 78,09 % азота, 0,03 % диоксида углерода.
В атмосферном воздухе содержатся аргон, гелий, неон, криптон, водород, ксенон.
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.
В результате интенсивного перемешивания воздушных масс концентрация кислорода в воздухе остается практически постоянной.
Биологическая активность кислорода зависит от его парциального давления. Благодаря разности парциального давления кислород поступает в организм и транспортируется к клеткам.
Под влиянием коротковолнового УФ-излучения с длиной волны менее 200 нм молекулы кислорода. 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.
Азот по количественному содержанию является наиболее существенной составной частью атмосферного воздуха. Азот воздуха усваивается азотфикси-рующими 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.
Важным составным элементом атмосферного воздуха является диоксид углерода – углекислый газ (СО2). 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.
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.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
med.wikireading.ru
Проблемы гигиены атмосферного воздуха. Структура, химический состав атмосферы
История и современные проблемы гигиены атмосферного воздуха
Гигиена атмосферного воздуха является разделом коммунальной гигиены. Она занимается рассмотрением вопросов о составе земной атмосферы, природных примесях к ней и загрязнениях ее продуктами деятельности человека, о гигиеническом значении каждого из этих элементов, нормативах чистоты воздуха и мерах по его санитарной охране.
Атмосферой называется газовая оболочка земли. Смесь газов, составляющих атмосферу, называется воздухом.
Предметом гигиены атмосферного воздуха является лишь воздух открытых пространств. Вопрос о воздухе жилых и общественных помещений рассматривается в других разделах коммунальной гигиены, а вопрос о воздухе рабочих помещений является одним из предметов промышленной гигиены.
Мысль о том, что воздух имеет существенное значение для жизнедеятельности человека, существовала задолго до возникновения научной медицины и гигиены. Высказывания по этому вопросу мы находим в древнейших сочинениях по медицине, в том числе у Авиценны и Гиппократа. После возникновения научной гигиены, которое относится к половине XIX столетия, вопросы гигиены атмосферного воздуха получили строго научную разработку. Они нашли свое изложение во всех крупнейших руководствах по гигиене, как у нас, так и за рубежом. Этим вопросом большое внимание уделяли такие выдающиеся гигиенисты, как Ф. Ф. Эрисман, Г. В. Хлопин, Pettenkofer.
Нужно сказать, что этот раздел гигиены долгое время имел рудиментарный характер. В нем рассматривался преимущественно вопрос о нормальном составе атмосферы и природных примесях к ней. Быстрое развитие гигиена атмосферного воздуха получила в ХХ в. в связи с растущим загрязнением атмосферы выбросами промышленных предприятий. Проблема дыма стала одной из злободневных проблем гигиены города. Таким образом, атмосфера – это фактор окружающей среды, оказывающий постоянное, прямое и косвенное воздействие на организм человека и условия его жизни.
В настоящее время гигиена атмосферного воздуха определяет ряд актуальных проблем, таких как:
1) гигиена и токсикология природных загрязнений, особенно редких и тяжелых металлов;
2) загрязнение атмосферного воздуха синтетическими продуктами: высокостабильными веществами, такими как дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), производными фтор-, хлорметана — фреонами, хладонами;
3) загрязнение атмосферного воздуха продуктами микробиологического синтеза.
Атмосфера как фактор окружающей среды. Ее структура, состав и характеристика.
В результате взаимодействия организмов между собой и окружающей средой в биосфере образуются экосистемы, которые связаны между собой обменом веществ и энергии. Важная роль в этом процессе принадлежит атмосфере, являющейся составной частью экосистем. Атмосферный воздух оказывает постоянное и непрерывное действие на организм. Это воздействие может быть прямым и косвенным. Оно связано со специфическими физическими и химическими свойствами атмосферного воздуха, который является жизненно важной средой.
Атмосфера регулирует климат Земли, в атмосфере происходят многие явления. Атмосфера пропускает тепловое излучение, сохраняет тепло, является источником влаги, средой распространения звука, источником кислородного дыхания. Атмосфера является средой, которая воспринимает газообразные продукты обмена веществ, оказывает влияние на процессы теплообмена и теплорегуляции. Резкое изменение качества воздушной среды может отрицательно сказаться на здоровье населения, заболеваемости, рождаемости, физическом развитии, показателях работоспособности и т. д.
Итак, Земля окружена газовой оболочкой (атмосферой). Говоря о ее структуре, следует обратить внимание на физический подход к оценке строения. Хотя имеют место и другие подходы, например физиологический, но физический универсален. Его мы и рассмотрим. По своему строению атмосфера с учетом удаления от поверхности Земли делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу, экзосферу.
Тропосфера — это наиболее плотные воздушные слои, прилегающие к земной поверхности. Ее толщина над различными широтами земного шара неодинакова: в средних широтах она составляет 10—12 км, на полюсах — 7—10 км и над экватором — 16—18 км.
Тропосфера характеризуется вертикальными конвекционными токами воздуха, относительным постоянством химического состава воздушных масс, неустойчивостью физических свойств: колебанием температуры воздуха, влажности, давления и т. д. Эти явления обусловлены тем, что Солнце нагревает поверхность почвы, от которой нагреваются нижние слои воздуха. Вследствие этого температура воздуха с увеличением высоты снижается, что в свою очередь приводит к вертикальному перемещению воздуха, конденсации водяного пара, образованию облаков и выпадению осадков. С поднятием на высоту температура воздуха снижается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м высоты.
На состоянии тропосферы отражаются все процессы, совершающиеся на земной поверхности. Поэтому в тропосфере постоянно присутствуют пыль, сажа, разнообразные токсические вещества, микроорганизмы, что особенно заметно в крупных промышленных центрах.
Над тропосферой располагается стратосфера. Она характеризуется значительной разреженностью воздуха, ничтожной влажностью, почти полным отсутствием облаков и пыли земного происхождения. Здесь происходит горизонтальное перемещение воздушных масс, и попавшие в стратосферу загрязнения распространяются на громадные расстояния.
В стратосфере под влиянием космического излучения и коротковолнового излучения Солнца молекулы газов воздуха, в том числе и кислорода, ионизируются и образуют молекулы озона. 60 % атмосферного озона расположено в слое от 16 до 32 км, а максимальная его концентрация определена на уровне 25 км.
Воздушные слои, лежащие над стратосферой (80—100 км), составляют мезосферу, которая содержит себе лишь 5 % массы всей атмосферы.
Далее следует ионосфера, верхняя граница которой подвержена колебаниям в зависимости от времени суток и года в пределах 500—1000 км. В ионосфере воздух сильно ионизирован, при этом степень ионизации и температура воздуха повышаются с увеличением высоты.
Слой атмосферы, лежащий выше ионосферы и простирающейся до высоты 3000 км, составляет экзосферу, плотность которой почти не отличается от плотности безвоздушного космического океана. Еще выше разреженность в магнитосфере, в состав которой входят пояса радиации. По последним данным протяженность магнитосферы по высоте составляет от 2000 до 50 000 км, за верхнюю границу земной атмосферы можно принять высоту 50 000 км над поверхностью Земли. Это толщина газовой оболочки, окутывающей нашу планету.
Общая масса атмосферы составляет 5000 трлн т. 80 % этой массы сосредоточено в тропосфере.
Химический состав воздуха
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.
Важной составной частью атмосферного воздуха является кислород, количество которого 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.
Важным составным элементом атмосферного воздуха является диоксид углерода — 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.
studfiles.net
Гигиена и санэпидконтроль — Атмосфера как фактор окружающей среды. Ее структура, состав и характеристика
Атмосфера как фактор окружающей среды. Ее структура, состав и характеристика
Химический состав воздуха
Воздушная сфера, составляющая земную атмосферу, представляет собой смесь газов.
Сухой атмосферный воздух содержит 20,95 % кислорода, 78,09 % азота, 0,03 % диоксида углерода.
В атмосферном воздухе содержатся аргон, гелий, неон, криптон, водород, ксенон.
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.
В результате интенсивного перемешивания воздушных масс концентрация кислорода в воздухе остается практически постоянной.
Биологическая активность кислорода зависит от его парциального давления. Благодаря разности парциального давления кислород поступает в организм и транспортируется к клеткам.
Под влиянием коротковолнового УФ-излучения с длиной волны менее 200 нм молекулы кислорода. 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.
Азот по количественному содержанию является наиболее существенной составной частью атмосферного воздуха. Азот воздуха усваивается азотфикси-рующими 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.
Важным составным элементом атмосферного воздуха является диоксид углерода – углекислый газ (СО2). 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.
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.
cribs.me
Атмосфера как фактор окружающей среды. Ее структура, состав и характеристика
Количество просмотров публикации Атмосфера как фактор окружающей среды. Ее структура, состав и характеристика — 92
В результате взаимодействия организмов между собой и окружающей средой в биосфере образуются экосистемы, которые связаны между собой обменом веществ и энергии. Важная роль в данном процессе принадлежит атмосфере, являющейся составной частью экосистем. Атмосферный воздух оказывает постоянное и непрерывное действие на организм. Это воздействие должна быть прямым и косвенным. Оно связано со специфическими физическими и химическими свойствами атмосферного воздуха, который является жизненно важной средой.
Атмосфера регулирует климат Земли, в атмосфере происходят многие явления. Атмосфера пропускает тепловое излучение, сохраняет тепло, является источником влаги, средой распространения звука, источником кислородного дыхания. Атмосфера является средой, которая воспринимает газообразные продукты обмена веществ, оказывает влияние на процессы теплообмена и теплорегуляции. Резкое изменение качества воздушной среды может отрицательно сказаться на здоровье населения, заболеваемости, рождаемости, физическом развитии, показателях работоспособности и т. д.
Итак, Земля окружена газовой оболочкой (атмосферой). Говоря о ее структуре, следует обратить внимание на физический подход к оценке строения. Хотя имеют место и другие подходы, к примеру физиологический, но физический универсален. Его мы и рассмотрим. По своему строению атмосфера с учетом удаления от поверхности Земли делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу, экзосферу.
Тропосфера — ϶ᴛᴏ наиболее плотные воздушные слои, прилегающие к земной поверхности. Ее толщина над различными широтами земного шара неодинакова: в средних широтах она составляет 10—12 км, на полюсах – 7—10 км и над экватором – 16—18 км.
Тропосфера характеризуется вертикальными конвекционными токами воздуха, относительным постоянством химического состава воздушных масс, неустойчивостью физических свойств: колебанием температуры воздуха, влажности, давления и т. д. Эти явления обусловлены тем, что Солнце нагревает поверхность почвы, от которой нагреваются нижние слои воздуха. Вследствие этого температура воздуха с увеличением высоты снижается, что в свою очередь приводит к вертикальному перемещению воздуха, конденсации водяного пара, образованию облаков и выпадению осадков. С поднятием на высоту температура воздуха снижается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м высоты.
На состоянии тропосферы отражаются все процессы, совершающиеся на земной поверхности. По этой причине в тропосфере постоянно присутствуют пыль, сажа, разнообразные токсические вещества, микроорганизмы, что особенно заметно в крупных промышленных центрах.
Над тропосферой располагается стратосфера. Она характеризуется значительной разреженностью воздуха, ничтожной влажностью, почти полным отсутствием облаков и пыли земного происхождения. Здесь происходит горизонтальное перемещение воздушных масс, и попавшие в стратосферу загрязнения распространяются на громадные расстояния.
В стратосфере под влиянием космического излучения и коротковолнового излучения Солнца молекулы газов воздуха, в т.ч. и кислорода, ионизируются и образуют молекулы озона. 60 % атмосферного озона расположено в слое от 16 до 32 км, а максимальная его концентрация определена на уровне 25 км.
Воздушные слои, лежащие над стратосферой (80—100 км), составляют мезосферу, которая содержит себе лишь 5 % массы всей атмосферы.
Далее следует ионосфера, верхняя граница которой подвержена колебаниям исходя из времени суток и года в пределах 500—1000 км. В ионосфере воздух сильно ионизирован, при этом степень ионизации и температура воздуха повышаются с увеличением высоты.
Слой атмосферы, лежащий выше ионосферы и простирающейся до высоты 3000 км, составляет экзосферу, плотность которой почти не отличается от плотности безвоздушного космического океана. Еще выше разреженность в магнитосфере, в состав которой входят пояса радиации. По последним данным протяженность магнитосферы по высоте составляет от 2000 до 50 000 км, за верхнюю границу земной атмосферы можно принять высоту 50 000 км над поверхностью Земли. Это толщина газовой оболочки, окутывающей нашу планету.
Общая масса атмосферы составляет 5000 трлн т. 80 % этой массы сосредоточено в тропосфере.
referatwork.ru
Атмосферный воздух как окружающая среда — Мегаобучалка
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МИКРОКЛИМАТА
ЛЕЧЕБНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ
Учебно-методическое пособие для студентов
лечебного факультета
Казань, 2008
Печатается по решению Центрального координационно-методического совета Казанского государственного медицинского университета
Составители:
Профессор кафедры общей гигиены с курсом радиационной гигиены КГМУ, д.м.н. Галлямов А.Б.
Старший преподаватель кафедры общей гигиены с курсом радиационной гигиены КГМУ, к.м.н. Растатурина Л.Н.
Старший преподаватель кафедры общей гигиены с курсом радиационной гигиены КГМУ, к.м.н. Габидуллина С.Н.
Старший преподаватель кафедры общей гигиены с курсом радиационной гигиены КГМУ, к.м.н. Идиятуллина Ф.К.
Рецензенты:
Профессор кафедры гигиены, медицины труда с курсом медэкологии КГМУ, д.м.н. Мингазова Э.Н.
Доцент кафедры гигиены, медицины труда с курсом медэкологии КГМУ, к.м.н. Тафеева Е.А.
Гигиеническая оценка микроклимата лечебных учреждений /А.Б. Галлямов, Л.Н. Растатурина, С.Н. Габидуллина, Ф.К.Идиятуллина. – Казань: КГМУ, 2008. – 22 с.
Учебно-методическое пособие предназначено студентам лечебного факультета для изучения гигиенических требований к микроклимату помещений различного назначения в ЛПУ. Представлены методы исследования и оценки температурного режима, влажности и подвижности воздуха.
© Казанский государственный медицинский университет, 2008
Введение
Воздух является одним из важнейших элементов среды, окружающей человека. Воздушная среда необходима для дыхания человека, животных, растений. Она является также резервуаром, принимающим газообразные продукты обмена веществ.
При гигиенической оценке воздуха учитывают физические свойства: температуру, влажность, скорость движения, барометрическое давление, электрическое состояние, радиоактивность, напряженность солнечной радиации; химический состав — содержание нормальных составных частей и посторонних примесей, механические примеси — содержание пыли, дыма; микроорганизмы — число бактерий, их патогенность. Каждый из перечисленных факторов способен оказать непосредственное влияние на организм, однако в природе они действуют одновременно и можно говорить лишь о преимущественном значении одного из них.
Цель занятия:ознакомить студентов с воздействием на организм человека воздушной среды и принципами нормирования отдельных ее параметров.
Студент должен знать: влияние микроклиматических условий на организм человека, критерии гигиенической оценки параметров микроклимата, устройство и порядок работы приборов для определения атмосферного давления, температуры, влажности и подвижности воздуха.
Студент должен уметь: определять основные параметры состояния воздушной среды, давать гигиеническую оценку и разрабатывать профилактические мероприятия.
Вопросы для самоконтроля
1. Строение атмосферы.
2. Виды терморегуляции.
3. Пути теплоотдачи.
4. Понятие об акклиматизации.
5. Какие показатели являются сезонными?
6. Понятие о погоде.
7. Климат и климатообразующие факторы.
8. Перечислите физические показатели воздуха.
9. Какими приборами измеряется температура воздуха?
10. Понятие о влажности воздуха.
11. Какими приборами измеряется влажность воздуха?
12. Какими приборами измеряется подвижность воздуха на улице и в помещениях?
13. Какими приборами измеряется атмосферное давление?
Атмосферный воздух как окружающая среда
Физические свойства атмосферного воздуха связаны с климатическими особенностями географического региона. Газообразные и пылеобразные примеси воздушной среды зависят от характера, источника их поступления, условий разбавления и процессов самоочищения в атмосфере.
Давно известна связь ряда электрометеорологических факторов с определенными изменениями в организме человека. Полагают, что наиболее важное биологическое значение по постоянству действия принадлежит ионизации воздуха. Это процесс расщепления газовых молекул и атомов под влиянием ионизаторов на электроны и остатки, заряженные равным количеством положительного электричества. Таким образом, появляется пара противоположно заряженных первичных легких атмосферных ионов, которые затем превращаются в тяжелые, участие которых в электропроводности воздуха ничтожно. Повышенная концентрация легких ионов, особенно отрицательных, может иметь оздоровительное и терапевтическое значение.
Источником радиоактивности воздушной среды являются космические лучи и излучения, возникающие при радиоактивном распаде естественных и искусственных радиоактивных элементов.
Источниками загрязнения атмосферного воздуха являются автотранспорт, промышленные предприятия и в сельской местности ядохимикаты.
Погода — это состояние физических процессов, происходящих в атмосфере в данный момент времени на ограниченном участке земной поверхности. Важнейшими элементами метеорологического комплекса, составляющего погоду, является солнечная радиация, температура, влажность, атмосферные осадки и ряд оптических и электрических явлений в атмосфере.
Существуют периодические и апериодические изменения погоды. Периодические изменения погоды происходят постепенно в течение дня или года. Апериодические изменения погоды связаны с течением воздушных масс.
Смена погоды обусловлена заменой воздушной массы над той или иной территорией. В зависимости от происхождения воздушные массы делятся на арктический воздух, воздух средних широт, тропический воздух. Наиболее резкие изменения погоды отмечают при прохождении над территорией так называемого фронта, т.е. пограничного слоя между двумя разными по своим особенностям воздушными массами. В участках с пониженным атмосферным давлением возникают циклоны. Антициклоны образуются в участках с повышенным атмосферным давлением.
Различают несколько типов погоды: жаркая, сухая, теплая, облачная, дождливая. Выделено 4 климатических района по признаку средних температур января и июля: холодный, умеренный, теплый и жаркий.
Климат— это многолетний режим погоды, обусловленный климатообразующими факторами или обычное, ежегодно повторяющееся состояние погоды в данной местности. Климатообразующими факторами являются: географическая широта и долгота, характер подстилающей поверхности, рельеф местности, деятельность человека.
Установлена определенная связь между резкими изменениями погоды и состоянием здоровья определенных больных. Значительное понижение давления часто с одновременным выпадением осадков, повышением влажности и подъемом температуры воздуха оказывают неблагоприятное влияние на лиц, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, особенно гипертонической болезнью, вызывая у них приступы стенокардии, одышку, головную боль. Отмечена зависимость сосудистых кризов при гипертонической болезни от изменения геомагнитного поля и перемен в ионизационном состоянии атмосферы. Низкие температуры воздуха, высокая влажность, колебания барометрического давления и электрического потенциала атмосферы рассматриваются как факторы, вызывающие приступы бронхиальной астмы. С резкими изменениями погоды связывают также появление спастических приступов боли у больных язвенной, желчно-каменной и почечно-каменной болезнями.
В период резких колебаний метеофакторов возникают «сезонные заболевания». К сезонным относятся такие простудные заболевания как грипп, катар верхних дыхательных путей, ангина и другие.
Неблагоприятные реакции организма, связанные с изменениями погодных условий называют метеотропными. Эти реакции возникают у людей определенной предрасположенности, метеолабильность которых зависит от состояния их физиологических систем.
Акклиматизация — процесс активного приспособления организма к непривычным для него климатическим условиям. При акклиматизации привычный уровень равновесия организма с внешней средой перестраивается и постепенно, в различные сроки, вновь устанавливается более или менее устойчивое равновесие.
В физиологическом отношении акклиматизация есть способность организма осуществлять для себя наиболее выгодные соотношения с новыми климатическими условиями, связанные с образованием нового динамического стереотипа, который возникает путем установления временных и постоянных рефлекторных связей с внешней средой через ЦНС.
Основными адаптивными реакциями на севере являются увеличение теплопродукции, возрастание размеров грудной клетки, увеличение гемоглобина в крови. Относительное увеличение гамма-глобулинов и уровня минерализации скелета также можно рассматривать как факторы, повышающие выносливость организма в условиях низких температур.
Акклиматизация на Севере проходит в три фазы (по Данишевскому Г.М.): 1)начальная, для которой характерны физиологические сдвиги; 2) перестройка динамического стереотипа, реализующаяся по благоприятному и неблагоприятному вариантам; 3) стойкая акклиматизация.
К жаркому климату человек приспосабливается тяжелее. Процесс адаптации протекает также в три фазы:
1) подготовительная (предохранительная) — происходит соответствующее распределение воды и солей в организме для обеспечения потребностей в терморегуляции;
2) напряжения – данная фаза характеризуется сгущением крови, увеличением ее вязкости, количества эритроцитов и содержанием гемоглобина;
3) восстановительно-адаптационная — характеризуется восстановлением или приближением к исходным величинам некоторых показателей крови и ряда других функций организма.
В процессе акклиматизации к жаркому климату наблюдаются реакции со стороны сердечно-сосудистой, дыхательной и выделительной систем (урежение пульса, снижение уровня артериального давления на 15-25 мм рт. ст., уменьшение частоты дыхательных движений, более равномерное распределение по поверхности тела кожного сала, более интенсивное и равномерное испарение пота). Процесс адаптации облегчается при рациональной одежде, жилье, питании, питье.
Организм человека обладает совершенными механизмами терморегуляции – физической и химической, которые позволяют ему приспосабливаться к различным температурным условиям и кратковременно переносить без ущерба для здоровья значительные колебания температуры. В соответствии с внешней температурой вступает в действие, как механизм выработки тепла, так и механизм, регулирующий его потерю.
Химическая терморегуляция —выработка тепла организмом за счет окислительных процессов. При высокой температуре воздуха окислительные процессы снижаются, и теплообразование уменьшается, при низкой – происходит обратное. Температура тела человека при этом остается постоянной.
Физическая терморегуляция обеспечивает увеличение или уменьшение теплоотдачи. При высокой внешней температуре кожные сосуды расширяются, увеличивается выделение воды потовыми железами, повышается температура кожи и в результате этого отдача тепла с поверхности тела возрастает; при низкой температуре кожные сосуды сужаются, кровь перемещается к внутренним органам, кожа охлаждается и поэтому разница между температурой кожи и воздуха становится меньше, отдача тепла уменьшается.
Пути теплоотдачи. Физическая терморегуляция осуществляется следующими путями:
1) радиация — излучение тепла в сторону более холодных предметов и поверхностей;
2) испарение влаги путем потоотделения;
3) конвекция — нагревание прилегающего к поверхности тела слоя воздуха с последующим его смещением;
4) кондукция – теплопроведение за счет разности температуры поверхности тела и соприкасающихся с ним поверхностей.
Вместе с тем лишь испарение может рассматриваться как теплоотдача в чистом виде, в то время как другие пути могут явиться и путями накопления тепла в организме. Если температура среды будет выше температуры поверхности тела, пути конвекции, радиации и проведения превращаются в факторы тепловой нагрузки.
Однако, возможности терморегуляции не безграничны и нарушение теплового равновесия может стать причиной глубоких патологических сдвигов. При особо неблагоприятных условиях может наступить тепловой удар (высокая температура и влажность, безветрие), а при действии прямых солнечных лучей на открытую голову возникает солнечный удар. В условиях низкой температуры воздуха возникает опасность переохлаждения организма вследствие усиленной теплоотдачи.
megaobuchalka.ru
Лекция 3. Атмосферный воздух как внешняя среда Санитарная охрана атмосферного воздуха как экологическая проблема
Под загрязнением атмосферного воздуха понимаются примеси к атмосферному воздуху, которые образуются вследствии антропогенной деятельности
Источниками загрязнения являются
— выбросы промышленных предприятий(черной и цветной металлургии) — выбросы автотранспорта
— лесные пожары
— крупные теплоэлектростанции и электростанции работающие на низкосортном пылевидном топливе
Со сгоранием топлива в воздух выбрасывается сажа, разнообразные газообразные продукты, летучая зола содержит кремний, кальций, магний, алюминий, железо, калий, титан и серу.
Каменно-угольный дым содержит смолистые канцерогенные вещества
(бенза-а-пирен(канцероген)), из газообразных продуктов бОльшая доля приходится на сернистый газ
Предприятия черной и цветной металлургии выбрасывают в атмосферу пыль меди, оксиды железа, свинца и ряд других микроэлементов, сероводород и меркаптан присутствуют в выбросах предприятий, перерабатывающих нефть; оксиды азота, сероуглерод дают ряд отраслей химической промышленности
Выбросы автотранспорта содержат оксиды углерода, оксиданты как продукты трансформации оксида азота, УВ, свинец и сажу
Сернистый газ, окисляясь в триоксид серы, образует с влагой воздуха аэрозоль серной кислоты, накопление которой приводит к образованию кислотных дождей
Под парниковым эффектом понимают возможное повышение глобальной температуры планеты в результате изменения теплового баланса, обусловленного постепенным накоплением парниковых газов в атмосфере (диоксид углерода, метан, оксид азота, фреоны).
Истощение озонового слоя
Степень загрязнения воздуха зависит от разнообразных условий, а именно от времени года(зимой больше), от времени суток(утром больше), от силы и направления ветра, от вертикального градиента температуры, от степени влажности воздуха, от частоты и количества атмосферных осадков и по расстоянию от источника выброса.
Гигиеническое значение загрязнений атмосферы:
Экономический ущерб
Влияние на микроклимат населенных мест
Влияние на санитарно-гигиеническое состояние населения
Непосредственное влияние на состояние здоровья населения
Одним из наиболее точных индиаторов экологического неблагополучия в местах проживания населения является репродуктивное здоровье; воздействие загрязненной окружающей среды вызывает у беременных женщин и новорожденных нарушение функций эндокринной, имунной и кроветворной систем, у беременных в 2,6 раза чаще регистрируются анемии, в 2 раза чаще -патологии почек и на 22 % больше — ссс заболевания
Более существенные изменения течения беременности отмечены в городах с нефтехимической, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленностью, отмечено неблагоприятное влияние загрязнения на детей и подростков
Выбросы оказывают влияние на нервнопсихическое развитие детей, заболевания верхних дыхательных путей, рост хронических заболеваний, распространенность бронхиальной астмы.
Удельный вес детей с первой группой здоровья 5-8% а в некоторых регионах 0%
Удельный вес ЛОР-патологий 30-75%, хронические отравления чаще регистрируются среди детского населения, имеется зависимость загрязнения атмосферы и развития эмфиземы легких, острых респираторных вирусных заболеваний и гриппа
Отмечаются заболевания кожи, злокачественные новообразования.
Опасность для здоровья населения обусловлена возможностью массированного воздействия, так как акт дыхания является беспрерывным, за счет значительной площади легких, за счет разнообразия загрязнения, трудностью защиты от ксенобиотиков
Оксид азота: головная боль, бессонница, хр. бронхиты, эмфизема, гипотония, брадикардия, гастрит, нарушения функции печени, разрушение эмали, нарушение кроветворения.
В природе происходит самоочищение воздушной среды
1)разбавлением
2)седиментацией
3) излечение атмосферными осадками, зелеными насаждениями и хим. процессы нейтрализации
Законодательные и организационные мероприятия
Санитарное законодательство РФ
Введение предельнодопустимых концентраций
Нормативы предельно допустимых выбросов загрязненных веществ
Нормы пдд(пред допуст) утверждаются по каждому стационарному и передвижному источнику загрязнений
Выбросы загрязненных веществ в атмосферу стационарными источниками допускаются на основании специального разрешения
Органы сан эпид надзора осуществляют сан. контроль за проведением мероприятий по предупреждению и ликвидации загрязнения воздуха промышл выбросами и хоз отходами
В составе ВОЗ КОМприроды РФ действует гос инспеция по охране атмосферного воздуха; в соответствии с законом РФ «об охране атмосферного воздуха» запрещен ввод в эксплуатацию новых и реконструированных предприятий, не обеспечивающих эффективной очистки; охрана окружающей среды от влияния автотранспорта осуществляется ГИБДД
Планировочные мерориятия, технологические, сан-технические
Технологические:
Создание замкнутых технологических процессов
Использование принципа рационального использования природных ресурсов
Использование отходов различных отраслей промышленнгости
Бездоменное получение стали
Частные приемы:
Замена вредных безвредными
Очистка мазута
Замена сухих способов мокрыми
Очистка сырья от вредных примесей
Замена пламенного нагрева электрическим
Герметизация процесса
Использование гидро и пневмотранспорта
Замена прерывистых процессов непрерывными
Планировочные мероприятия:
Зонирование города
Борьба с природной запыленностью
Организация санитарно-защитных зон
Планировка жилых районов и озеленение населенных пунктов
Специальные меры санитарно=технического направления:
Установка сухих мехаических пылеулавливателей
Использование аппаратов фильтрации
Электростатические фильтры
Аппараты мокрой очистки
Процессы адсобрции и абсорбции
16.03.12
studfiles.net