Химический состав воздуха.

Воздух представляет собой механическую смесь газов, состоящую из кислорода (20,95%), азота (78,1%), углекислого газа (0,03-0,04%) и группы инертных газов (около 1%). В атмосферном воздухе происходит постоянный кругооборот газов: человек и животные при дыхании поглощают кислород и выделяют углекислый газ, такие же процессы происходят при любых окислительных процессах (горение, тление, гниение), растительный же покров земли поглощает углекислоту и выделяет кислород. Длительное время эти процессы друг друга уравновешивали, в результате чего сохранялось постоянство состава воздуха, которому способствовало перемещение воздушных масс, обеспечивающее равномерное перемешивание воздуха.

Наиболее важным компонентом в составе воздуха является кислород (О₂) (20,95%). Он необходим для поддержания процессов горения, тления и других окислительных процессов, происходящих в природе, которые обеспечивают существование жизни на земле. Кроме того, все окислительные процессы в самом организме происходят при непосредственном участии кислорода. Поэтому он является жизненно важным компонентом, и при его отсутствии существование организма становится невозможным. Человеку требуется 12-17 л/час кислорода. Колебания содержания кислорода в открытой атмосфере незначительны. Если наиболее чистый воздух у берегов моря содержит до 20,9% кислорода, то даже в наиболее загрязнённом воздухе промышленных центров его имеется не менее 20,6%. Естественно, что какие-то колебания в содержании кислорода в воздухе организмом переносятся довольно безболезненно, т.к. организм обладает мощными компенсаторными возможностями. Опытным путём установлено, что снижение количества кислорода во вдыхаемом воздухе до 16% переносятся организмом довольно безболезненно, хотя компенсаторные механизмы при этом находятся в состоянии напряжения (усиление легочной вентиляции, сердечной деятельности).

Кратковременно человек может просуществовать в атмосфере даже с содержание кислорода около 10%. Естественно, что при этом компенсаторные механизмы организма находятся в крайней степени напряжения. Дальнейшее снижение содержания кислорода приводит к быстрому истощению компенсаторных механизмов организма и его гибели. Особенно чувствительна к недостатку кислорода ЦНС. Вдыхание воздуха с повышенным содержанием кислорода переносится организмом человека хорошо. Вдыхание даже чистого кислорода (при нормальном давлении) не приводит к патологическим изменениям. Лишь при длительном дыхании чистым кислородом отмечается некоторое высушивающее действие его на слизистые оболочки дыхательных путей, что может привести к их раздражению и возникновению воспалительных явлений. Вдыхание же чистого кислорода под повышенным давлением (3-4 атм и более) приводит к патологическим явлениям со стороны ЦНС, проявляющиеся в виде судорог (кислородная интоксикация). При обычных условиях жизни такие явления не встречаются, а могут возникнуть при использовании кислородной аппаратуры в случае её неисправности (подводные погружения).

Важным составным элементом атмосферного воздуха является углекислый газ (СО₂). Это бесцветный газ без запаха. Он не раздражает слизистые оболочки и даже при большом содержании в воздухе не обнаруживается человеком. Углекислого газа в воздухе весьма мало. В атмосферном воздухе всего 0,03 – 0,04 %, в промышленных центрах его содержание возрастает до 0,06% и больше, а в воздухе помещений – до десятых долей процента. Однако он имеет очень большое гигиеническое значение.

В течение длительного времени окислительные и восстановительные процессы происходящие в природе уравновешивали друг друга, в силу чего состав воздуха практически не менялся. Но, в связи с технологическим процессом значительно возросло количество окислительных процессов на земле. В то же время в результате урбанизации уменьшилось количество зелёных насаждений, являющихся основным потребителем углекислоты. Т.е. в последнее время наметился рост концентрации углекислоты а атмосферном воздухе. Это ведёт к возникновению «парникового эффекта», приводящего к повышению среднегодовой температуры атмосферного воздуха, что в свою очередь, приведёт к таянию полярных ледников, повышению уровня мирового океана, а, следовательно, к затоплению значительной части земной поверхности.

Для воздуха помещений содержание углекислого газа имеет санитарно-показательное значение. В помещениях, где находятся люди, в воздух поступают разнообразные продукты жизнедеятельности человеческого организма: выдыхаемый воздух, насыщенный углекислотой и водяными парами; испарения с поверхности кожи и слизистых оболочек дыхательных путей, в составе которых присутствуют продукты разложения слизи, пота, кожного жира. В результате в воздухе увеличивается концентрация углекислоты, появляются аммиак, альдегиды, кетоны, увеличивается влажность, пылевая и микробная загрязнённость воздуха, что в целом характеризуется как душный воздух, оказывающий влияние на самочувствие, работоспособность и здоровье людей. По концентрации углекислоты в таком воздухе можно определить степень общей загрязнённости. Поэтому углекислый газ служит санитарным показателем чистоты воздуха в жилых и общественных помещениях. Воздух считается свежим, если концентрация углекислоты в нём не превышает 0,1%. Это величина и считается предельно допустимой для воздуха в жилых и общественных помещениях.

Углекислый газ тяжелее воздуха и может скапливаться в нижних частях замкнутых пространств. В таких местах концентрация углекислоты может достигать больших величин и представлять опасность для здоровья и существования человека. Если концентрация углекислого газа во вдыхаемом воздухе превышает 3%, то находится в таком помещении, становится опасным для здоровья. Концентрация СО₂ порядка 10% считается опасной для жизни (потеря сознания наступает через несколько минут дыхания таким воздухом). При концентрации 20% происходит паралич дыхательного центра в течение нескольких секунд.

Азот (N₂) по количественному содержанию является наиболее существенной составной частью атмосферного воздуха. Считают что азот индифферентный газ и воздухе играет роль наполнителя. Такое представление правильное лишь при нормальном давлении. При вдыхании воздуха под повышенном давлении азот начинает оказывать наркотическое действие. Наиболее отчётливо это действие проявляется при давлении воздуха 9 и более атмосфер. Это имеет большое значение, т.к. при работе водолазов отмечается беспричинная весёлость, нарушение координации движений, излишняя болтливость и другие проявления эйфории. Это и есть проявление наркотического действия азота. В настоящее время при работах водолазов на больших глубинах для вдыхания пользуются не воздухом, а специально приготовленной гелиево-кислородной смесью, т.е. азот в воздухе заменяют более инертным газом.

Поскольку организм человека тесно соприкасается с воздушной средой, на него воздействуют не только состав воздуха, но и метеорологические факторы, характеризующие физическое состояние атмосферы: температура, влажность и движение воздуха, атмосферное давление, солнечная радиация, пронизывающая атмосферу. Совокупность этих факторов обусловливает погоду и климат в разных местах.