Природный хим состав атмосферного воздуха

6) Химический состав атмосферного воздуха, физиолого-гигиеническое значение его составных частей

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.

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.

Кислород — важнейшая составная часть атмосферного воздуха (примерно 21%). Организм человека очень чувствителен к недостатку кислорода. Уменьшение его содержания в воздухе до 17% приводит к учащению пульса, дыхания. При концентрации кислорода 11-13% отмечается выраженная кислородная недостаточность, ведущая к резкому снижению работоспособности. Содержание в воздухе 7—8% кислорода несовместимо с жизнью.

Азот — главная составная часть атмосферного воздуха, составля­ющая примерно 78% его объема. Он играет важную биологическую роль, участвуя в круговороте азотистых веществ, Кроме того, азот служит разбавителем кислорода, так как жизнь в чистом кислороде невозможна.

Углекислый газ, или диокись углерода, присутствует в атмосфер­ном воздухе в небольшом количестве(0,03%). Процессы жизнедеятельности живых организмов, процессы горения, гниения, брожения сопро­вождаются его выделением. Однако, несмотря на многочисленные источники образования углекислого газа, значительного его увеличе­ния в атмосферном воздухе не происходит. Это объясняется тем, что углекислый газ усваивается растениями, причем углерод участвует в построении органических веществ, а кислород снова поступает в атмосферу В воздухе промышленных городов содержание углекис­лого газа несколько больше, чем в воздухе загородной местности, что объясняется поступлением его с дымовыми газами промышленных предприятий и коммунальных объектов, с выхлопными газами авто­транспорта и т.п. Углекислый газ является физиологическим возбу­дителем дыхательного центра, поэтому увеличение его содержания (свыше 4%) вызывает учащение дыхания. Другие инертные газы не участвуют ни в каких реакциях и в тех концентрациях, в которых их обнаруживают в атмосфере, не оказы­вают неблагоприятного действия на человека.

В числе непостоянных природных примесей к атмосферному воз­духу — аммиак, который поступает в воздух в результате процессов распада азотистых органических веществ, и сероводород, попада­ющий в воздух в результате гниения белковых веществ, в состав кото­рых входит сера, а также водяные пары и пыль.

Важной составной частью атмосферного воздуха является кислород, количество которого в земной атмосфере составляет около 1,18 × 10 15 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 6 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.

ИЗА — комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей, представляющий собой сумму концентраций выбранных загрязняющих веществ в долях ПДК (в соответствии с РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы).

В зависимости от значения ИЗА уровень загрязнения воздуха определяется следующим образом:

Уровень загрязнения атмосферного воздуха

Источник

2. Природный химический состав атмосферного воздуха, его гигиеническое значение.

У поверхности Земли в атмосферном воздухе содержится, %: кислорода — 20,93; азота — 78,1; углекислого газа — 0,03 — 0,04; инертных газов — от 10~ 3 до 10~ 6 %.

Кислород (О₂) необходим для окислительных процессов и находится в крови, в основном, в связанном состоянии — в виде оксигемоглобина, который переносится эритроцитами к клеткам организма.

Переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь происхо­дит благодаря разности парциального давления в альвеолярном воздухе и венозной крови. В силу этой же причины осуществляется поступление кислорода из артериальной крови в межтканевую жидкость и далее — в клетки.

В природе кислород расходуется, в основном, на окисление органических веществ, содержащихся в воздухе, воде, почве, и на процессы горения

Углекислый газ, или диоксид углерода, в при­роде находится в свободном и связанном состоянии. До 70 % угле­кислого газа растворено в воде морей и океанов, в состав некото­рых минеральных соединений (известняков и доломитов) входит около 22 % общего количества диоксида углерода. Остальное ко­личество приходится на животный и растительный мир.

Диоксид углерода является физиологическим возбудителем дыхательного центра. Его парциальное давление в крови обеспе­чивается регулированием кислотно-щелочного равновесия. В орга­низме он находится в связанном состоянии в виде двууглекислых солей натрия в плазме и эритроцитах крови. При вдыхании боль­ших концентраций диоксида углерода нарушаются окислительно- восстановительные процессы. Чем больше диоксида углерода во вдыхаемом воздухе, тем меньше его может выделить организм. Накопление диоксида углерода в крови и тканях ведет к развитию тканевой аноксии. При увеличении содержания диоксида углеро­да во вдыхаемом воздухе до 3 — 4 % отмечаются симптомы инток­сикации, при 8 % возникает тяжелое отравление и наступает смерть. По содержанию диоксида углерода судят о чистоте воздуха в жи­лых и общественных зданиях. Значительное накопление этого со­единения в воздухе закрытых помещений указывает на санитар­ное неблагополучие помещения (скученность людей, плохая вен­тиляция). Предельно-допустимая концентрация (ПДК) диоксида углерода в воздухе лечебных учреждений равна 0,07 %, в воздухе жилых и общественных зданий — 0,1 %. Последняя величина при­нята в качестве расчетной при определении эффективности вен­тиляции жилых и общественных зданий.

Азот. Наряду с кислородом и углекислым газом в состав атмо­сферного воздуха входит азот, который по количественному со­держанию является наиболее существенной частью атмосферного воздуха.

Азот принадлежит к инертным газам, он не поддерживает ды­хание и горение. В атмосфере азота жизнь невозможна. Азот является разбавителем кислорода, выполняя в связи с этим жизненно важную функцию, так как дыхание чистым кислоро­дом приводит к необратимым изменениям в организме. При изу­чении действия на организм различных концентраций азота от­мечено, что его повышенное содержание во вдыхаемом воздухе способствует наступлению гипоксии и асфиксии вследствие сни­жения парциального давления кислорода. При увеличении содер­жания азота до 93 % наступает смерть.

Наиболее выраженные неблагоприятные свойства азот прояв­ляет в условиях повышенного давления, что связано с его нарко­тическим действием. Известна также роль азота в происхождении кессонной болезни.

Источник