ВОЗДУХ

ВОЗДУХ — смесь газов, из к-рой состоит газовая оболочка, окружающая земной шар. В составе В. (табл.), кроме постоянных составных частей атмосферы (см.), содержатся различные примеси природного происхождения и загрязнения, вносимые деятельностью человека.

В. является физ. смесью, а не хим. соединением составляющих его газов, в связи с чем при практически постоянном процентном содержании частей В. на разных высотах в результате изменения плотности атмосферы меняются их весовые концентрации и парциальное давление.

Большое значение в поддержании газового состава атмосферы играет биогеоценоз (см.), экологические системы к-рых поддерживают биол, круговорот веществ.

Среди постоянных составных частей В. основное значение имеет кислород, необходимый для дыхания всем живым существам за исключением немногих анаэробных микроорганизмов. В природе постоянно осуществляются процессы потребления и восстановления кислорода (см.). Первое происходит за счет дыхания человека и животных, процессов горения, окисления. Единственным процессом восстановления нормального содержания кислорода является фотосинтез (см.), в результате к-рого из углекислоты, воды и минеральных веществ при использовании энергии солнечного света образуется ежегодно до 10¹¹ т органических веществ при одновременном освобождении примерно такого же количества свободного кислорода.

Переход кислорода из альвеолярного В. в кровь и из крови в тканевую жидкость происходит под влиянием разницы в парциальном давлении (см.). При падении парциального давления кислорода у человека и животных развиваются явления кислородного голодания (см. Гипоксия). Первые признаки кислородной недостаточности отмечаются при снижении парциального давления до 140 мм рт. ст. (соответствует высоте 1000 м над ур. м.); симптомы гипоксии или высотной (горной) болезни проявляются при 110 мм рт. ст. (высота 3000 м над ур. м.), снижение парциального давления до 46—60 мм рт. ст. опасно для жизни. При длительном проживании в высотной местности у людей постепенно развивается привыкание к недостатку кислорода за счет адаптации (см. Адаптация к высоте). Небольшой избыток кислорода переносится человеком без каких-либо последствий. Продолжительное вдыхание чистого кислорода может привести к отеку легких.

Преобладающей составной частью В. является азот (см.). В природе непрерывно идет процесс кругооборота азота, в результате к-рого азот атмосферы превращается в органические соединения за счет биол, фиксации, вновь восстанавливается при их распаде и снова связывается живыми существами.

Азот принадлежит к Декомпрессионная болезнь).

Другие инертные газы (аргон, неон, гелий, криптон, ксенон) по характеру действия на человека аналогичны азоту.

Основными источниками углекислого газа в атмосфере являются вулканические газы, горячие воды, бьющие из земли, дыхание человека, животных, растений, процессы брожения и гниения, а также продукты сгорания природных ископаемых. Атмосфера содержит примерно 2,3×10¹² т углекислого газа (см.).

Углекислый газ ассимилируется растениями в процессе фотосинтеза, при этом углерод используется на построение органических веществ. Большую роль в этом играет фитопланктон морей и океанов. Мощным регулятором содержания углекислого газа в В. является гидросфера земли, с к-рой происходит интенсивный обмен. Примерно 10¹¹ т углекислого газа непрерывно находится в обменном состоянии между атмосферой и океаном. За счет зависимости растворимости углекислого газа от температуры в холодных областях океана происходит преимущественно поглощение углекислого газа, а в тропиках его выделение.

В воздухе приземного слоя атмосферы не происходит существенного накопления углекислого газа, но в ряде промышленных городов отмечено повышение его содержания, особенно в зимнее время за счет сжигания топлива. Наблюдения и теоретические расчеты свидетельствуют и о глобальном накоплении углекислого газа в связи со все увеличивающимися объемами сжигаемого топлива. Количество углекислого газа в атмосфере ежегодно увеличивается. Двуокись углерода интенсивно поглощает инфракрасные лучи солнечного спектра, в связи с чем процессы накопления углекислого газа могут оказать влияние на тепловой баланс планеты.

Накопление углекислого газа может иметь место в В. закрытых помещений, являясь показателем его загрязнения. Углекислый газ играет большую роль в жизнедеятельности человека и животных, являясь возбудителем дыхательного центра. Падение его концентраций в В. не представляет опасности, повышение — небезразлично для человека. В жилых помещениях со дер-якание двуокиси углерода регламентировано и не должно превышать 0,1%.

Из других постоянных компонентов В. представляет интерес озон (см.). Считалось, что озон является природной составляющей В. и заносится в приземный слой атмосферы из стратосферы, где он непрерывно образуется в результате диссоциации кислорода под действием ультрафиолетовой радиации. Присутствие озона, являющегося сильным окислителем, рассматривалось как показатель чистоты В. Исследованиями установлено, что озон является промежуточным продуктом фотохим. реакций, протекающих под воздействием ультрафиолетовой радиации, между двуокисью азота и углеводородами — загрязнителями В. промышленных городов. В связи с этим наличие озона в В. городов можно рассматривать как показатель его загрязнения. Биол, действие озона на человека проявляется при концентрациях выше 0,02 мг/мг.

Пыль в В. может иметь природное происхождение и поступать в результате деятельности человека. Роль космической пыли ничтожна, вулканическая пыль вызывает временное загрязнение В. после извержения вулканов. Несколько большую роль играет наземная пыль (почвенная, растительная, от лесных пожаров). Содержание наземной пыли колеблется в зависимости от времени года, наличия растительности и т. д. Растительная пыль (пыльца, споры грибков и других растений) связана с сезоном года; она может быть причиной аллергических заболеваний дыхательных путей. Промышленная пыль характеризуется разнообразием качественного и количественного состава, что определяет ее биол, действие и гиг. значение (см. Пыль).

Кроме постоянных составных частей, в В. обычно содержатся различные газы, поступающие с выбросами промышленных предприятий, электростанций и автомобилей. Из них наиболее часто встречаются сернистый газ, окись углерода, окислы азота, углеводороды, сероводород. Загрязнение атмосферного В. может оказывать неблагоприятное влияние на условия жизни и здоровье населения. В атмосфере происходит постепенное освобождение В. от посторонних примесей, прежде всего за счет биол, круговорота биосферы. Однако в связи со всевозрастающим промышленным производством темпы самоочищения В. отстают от выбросов, что приводит к нарушению природного равновесия. Кроме того, нек-рые промышленные выбросы не используются микроорганизмами и поэтому не утилизируются в биол, круговороте. В СССР большое внимание уделяется разработке и осуществлению на общегосударственной основе мероприятий по санитарной охране атмосферного воздуха (см.).

В воздухе могут содержаться различные микроорганизмы, к-рые в подавляющем большинстве являются сапрофитами и не вызывают заболеваний. В связи с развитием нек-рых отраслей промышленности, в частности микробиологической и мед. препаратов, локальное загрязнение атмосферного воздуха биол, продуктами может оказывать неблагоприятное воздействие на человека. Болезнетворные микроорганизмы встречаются в открытой атмосфере крайне редко, что связывают с губительным действием на них ультрафиолетовых лучей. Источником патогенных микроорганизмов в В. закрытых помещений являются слюна и слизь, выделяемые при разговоре и кашле больными или бактерионосителями.

Большое значение для человека имеют физ. свойства В. — влажность, температура и подвижность.

Количество водяных паров, или влажность В., колеблется, составляя в среднем 0,42% по объему и 0,2% по весу. Содержание водяных паров падает с высотой; летом оно выше, чем зимой; наиболее влажен В. в экваториальных зонах (см. Влажность).

Для человека, одетого легко и находящегося в покое, наиболее благоприятной считается температура В. 18—20°. Более низкие температуры необходимы для сохранения теплового равновесия при выполнении тяжелой работы. Высокая влажность при низких температурах вызывает переохлаждение тела в связи с большей теплопроводностью влажного В.; при высоких температурах возможен перегрев из-за затруднения испарения пота.

Подвижность В. может менять теплоотдачу организма и тем самым влиять на тепловой баланс человека.

В СССР загрязнение и физ. свойства В. регламентируются специальными нормативами. Для атмосферного В. населенных мест и В. производственных помещений установлены ПДК вредных веществ, на основе к-рых разрабатываются и внедряются оздоровительные мероприятия.

Для поддержания благоприятного микроклимата в производственных помещениях установлены нормы, учитывающие период года и характер выполняемой работы. Нормы температуры в жилых зданиях изложены в строительных нормах и правилах; они учитывают характер использования помещений. Мероприятия по борьбе с загрязнением атмосферного В. включают технологические, планировочные и другие меры, направленные на соблюдение установленных ПДК. Рациональные системы вентиляции, кондиционирования и очистки В. (см. Кондиционирование воздуха) обеспечивают здоровые условия труда в рабочих помещениях.

Атмосферный воздух также содержит следовые количества радиоактивных продуктов распада урана и тория. Одним из них является радон, постоянно диффундирующий из почвы, и продукты его распада, представляющие собой радиоактивные аэрозоли (см.). Определенное значение имеют содержащиеся в атмосферном В. другие изотопы ряда урана. Концентрация естественных радиоактивных веществ в атмосферном В. неодинакова, так, напр., содержание радона-222 над океаном равно 10^-15 кюри/л, а над сушей— 5×10^-13 кюри/л; уровни торона над землей колеблются в пределах от 2×10^-15 до 5×10^-14 кюри/л.

Загрязнение атмосферного В. радиоактивными веществами происходит гл. обр. за счет искусственных радиоизотопов, поступающих в атмосферу в виде газов, аэрозолей или паров.

Причинами загрязнения атмосферы искусственными радиоактивными изотопами являются поступления в В. продуктов ядерных (и термоядерных) взрывов, проводимых с целью испытания ядерного оружия, или промышленных ядерных взрывов с экскавацией грунта, а также выбросы радиоактивных отходов (см.).

При ядерных взрывах в атмосферный В. поступают осколочные продукты деления, радиоактивные продукты активации («наведенная активность») и часть непрореагировавшего ядерного горючего. Возникающие при взрывах радиоактивные газы (аргон-41, ксенон-135, криптон-85 и др.) под воздействием метеорологических факторов быстро рассеиваются в атмосфере. радиоактивных осадков (см.). Период полу-очищения атмосферы от данных радиоактивных изотопов составляет ок. 1 года.

Источником локального загрязнения атмосферного В. могут быть радиоактивные отходы, удаляемые в атмосферу. В зависимости от характера источников, где образуются указанные отходы, системы обезвреживания и удаления отходы могут содержать радиоактивные газы и аэрозоли. Основным источником инертных радиоактивных газов (аргон-41, криптон-85 и др.) обычно являются нек-рые типы атомных реакторов.

Загрязнение атмосферного В. радиоактивными веществами естественного происхождения происходит в результате поступления вулканической пыли, а также дымов и золы от сжигания каменного угля, в к-ром обычно содержатся следовые количества радия (от 0,001 до 1,3 нкюри/кг), цементной пыли, также содержащей радий, пыли минеральных (калийных) удобрений и др.

Поскольку указанные радиоактивные вещества содержатся в твердых частицах, их поведение в атмосфере подчинено тем же закономерностям, что и обычных аэрозолей. Абсолютные уровни подобных загрязнений зависят от содержания естественных радиоактивных веществ в топливе или исходном сырье (каменном угле, горных породах), однако подобные загрязнения атмосферного В. не велики и практически не изменяют естественного радиоактивного фона данной местности. Местные загрязнения атмосферы естественными радиоактивными газами, в частности радоном, возможны в зоне вентиляционных выбросов из различных рудников. Однако сфера загрязнения приземного слоя атмосферного В. радоном даже при неблагоприятных ситуациях ограничена.

Концентрации радиоактивных веществ в атмосферном В. регламентируются в нашей стране сан. законодательством, принятым в соответствии с рекомендациями Международной комиссии по радиационной защите и нормами Международного агентства но атомной энергии (МАГАТЭ). Для целей оперативного контроля в нормативах предусмотрены величины среднегодовых допустимых концентраций для каждого радиоактивного изотопа в атмосферном В.

В зависимости от свойств радиоактивных изотопов, поступающих в атмосферный В., пути воздействия их на организм человека могут быть различны. Так, инертные радиоактивные газы, являющиеся гамма-излучателями, при попадании в атмосферный В. в составе радиоактивного облака (при ядерных взрывах) или в виде факела из труб реакторов могут явиться источником внешнего облучения людей, находящихся под факелом или под облаком в момент его прохождения. Другие радиоактивные изотопы, поступающие в атмосферу в виде аэрозолей и обладающие бета- и особенно альфа-излучением, могут оказывать воздействие лишь при непосредственном контакте с организмом. В зависимости от свойств радиоизотопа, степени его растворимости, способности мигрировать по биол, системам и т. д. в одних случаях доминирующую роль играет ингаляционный путь поступления из атмосферы, в других — пероральный.

В реальных условиях при длительном загрязнении атмосферного В. радиоактивными веществами пути воздействия их на человека различны, причем, в отличие от токсических веществ, ингаляционный путь занимает далеко не первое место.

Загрязнение приземного слоя атмосферного В. радиоактивными веществами обычно невелико, что исключает необходимость применения населением средств индивидуальной защиты.

Основные защитные мероприятия сводятся к профилактике загрязнений: прекращение ядерных взрывов, связанных с поступлением в атмосферу радиоактивных веществ, рациональное решение технол. процессов в Дезактивация) и т. п. Проверка выполнения этих мероприятий осуществляется в процессе предупредительного сан. надзора на стадии проектирования и путем текущего санитарнодозиметрического контроля в соответствующих учреждениях, а также на предприятиях атомной промышленности и атомной энергетики.

См. также Атмосфера.

Библиогр.: Вернадский В. И. Биосфера, ч. 1—2, Л., 1926; он же, Биогеохимические очерки (1922—1932), М.—Л., 1940; Воробьев А. М. Методы определения радиоактивных веществ в воздухе, М., 1974, библиогр.; Нормы радиационной безопасности (НРБ—69), М., 1972; Основные нормы безопасности при защите от излучения, Международн. агентство по атомной энергии, Вена, 1968; Рязанов В. А. Состав атмосферного воздуха и гигиеническое значение основных его ингредиентов, Руководство по коммунальной гигиене, под ред. Ф. Г. Кроткова, т. 1, с. 137, М., 1961; Соловьева Т. В. и Хруста лева В. А. Руководство по методам определения вредных веществ в атмосферном воздухе, М., 1974; Текущий контроль за содержанием радиоактивных изотопов в воздухе и воде, пер. с англ., М.* ВОЗ, 197и, библиогр.; X о л э й д и Д. А. и др. Проблема радона в урановых рудниках, пер. с англ., М., 1961.

К. А. Буштуева; А. Н. Марей (рад.).