Глава 3. Воздушная среда и здоровье человека

Воздушная среда (атмосфера) — газообразная оболочка земного шара, необходимое условие поддержания жизни на Земле. Без воздуха немыслимо сколько-нибудь продолжительное сохранение жизненных функций организма. Верхнюю границу атмосферы условно проводят на высотах 150–200 км. Нижняя граница — поверхность Земли.

Воздух бесцветен, цвет неба объясняется особенностями рассеивания световых волн. Атмосферный воздух представляет собой смесь газов. Бо́льшая часть его объема в приземном слое воздуха приходится на азот (78%) и кислород (21%). Кроме того, в воздухе содержатся инертные газы (аргон, гелий, неон и др.), углекислый газ, водяной пар и различные твердые частицы (пыль, сажа, кристаллы солей).

Атмосфера состоит из нескольких слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Строение атмосферы

Нижний, приземный слой воздуха называется тропосферой, он повторяет форму планеты и участвует вместе с Землей в осевом вращении. На различных широтах толщина его неодинакова: в средних широтах — 10–12 км над уровнем моря, на полюсах — 7–10 км, над экватором — 16–18 км. Тропосфера характеризуется максимальной плотностью воздуха, в ней сосредоточено 4/5 массы атмосферы. Тропосфера определяет погодные условия: здесь формируются различные воздушные массы, образуются облака и осадки, происходит интенсивное горизонтальное и вертикальное движение воздуха.

Над тропосферой, до высоты 50 км, располагается стратосфера. Она характеризуется меньшей плотностью воздуха, в ней отсутствует водяной пар. В нижней части стратосферы, на высоте около 25 км, расположен озоновый экран — слой атмосферы с повышенной концентрацией озона, поглощающий ультрафиолетовое (УФ) излучение, гибельное для организмов.

На высоте от 50 до 80‒90 км простирается мезосфера, которая содержит лишь 5% атмосферы. Термосфера располагается на высоте от 80–90 до 800 км. Плотность воздуха здесь минимальная, а степень его ионизации очень велика. В связи с большим количеством заряженных частиц здесь наблюдаются полярные сияния и магнитные бури.

Экзосфера — внешний слой земной атмосферы, который находится выше 700–800 км. Он представляет собой смесь, состоящую из сильно разреженного воздуха и частиц межпланетного газа.

Среди всех элементов, составляющих среду обитания и деятельности человека, воздушная среда является важнейшей. Она непосредственно окружает человеческий организм (за исключением случаев неестественного для человека нахождения под водой). Человеческий организм нуждается в кислороде воздуха постоянно и на протяжении всей своей жизни, которая просто невозможна без дыхания. Потребность в воздухе составляет: в состоянии покоя — 5–10 л/мин, при усилиях — около 30 л/мин, при больших усилиях — до 100 л/мин. Большая поверхность легких (до 90 м²) позволяет осуществлять газообмен — поглощение кислорода и выделение углекислого газа.

Природный воздух представляет собой сложную динамическую систему, которую образуют различные газы (и пары) и находящиеся во взвешенном состоянии мельчайшие твердые и жидкие частицы — аэрозоли (пыль, дым, туман, вирусы, бактерии, споры, пыльца).

Влияние воздушной среды на здоровье человека

Воздух необходим для дыхания человека, животных и растений. Кислород, входящий в состав воздуха, обеспечивает биохимические процессы и обмен веществ в организме. Одновременно воздушная среда является резервуаром, принимающим газообразные продукты обмена веществ организма. Воздушная среда регулирует процессы теплообмена человека, теплозащитные свойства одежды, обуви, жилища. Воздух — важнейший фактор закаливания организма.

Состояние воздушной среды определяет количество и качество солнечной радиации у поверхности Земли. Изменение физических показателей воздушной среды (температуры, влажности, подвижности, атмосферного давления) приводит к изменению климата.

Воздушная среда способствует круговороту воды, кислорода, углекислого газа и азота в природе. Воздух помогает человеку ориентироваться в окружающем мире, так как служит средой распространения звука. Кроме того, с помощью воздуха химические факторы воздействуют на рецепторы органа обоняния, а физические — на терморецепторы.

Воздушные массы оказывают воздействие на электрические, энергетические, гидрологические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли.

Воздух следует рассматривать в качестве носителя и среды распространения инфекционного начала и токсичных примесей, нарушающих здоровье и работоспособность человека. Воздух может оказывать отрицательное действие на организм человека за счет неблагоприятных физических свойств и попадающих в него химических веществ с токсическими свойствами антропогенного происхождения.

С точки зрения особенностей свойств воздуха и характера его воздействия на организм человека следует различать 3 категории воздушной среды.

Воздух открытой атмосферы характеризуется большой вариабельностью физических свойств, связанных с сезонными колебаниями и особенностями погодных условий. На естественный химический состав атмосферного воздуха влияет большое количество разнообразных вредных примесей в виде газов, органических соединений, пыли. Вследствие интенсивных перемещений и перемешивания воздушных масс концентрации этих вредных веществ относительно невысокие и оказывают преимущественно хроническое воздействие на организм. Возможно появление высоких, пиковых концентраций загрязнений в момент выбросов промышленными предприятиями в атмосферу вредных примесей.