Гигиеническое значение атмосферного электричества

Электрические свойства атмосферы характеризуются ионизацией воздуха, электрическим и магнитным полем Земли, грозовыми разрядами и рядом других явлений. Одним из первых гигиенистов, указавших на необходимость учитывать электрические свойства воздушной среды при ее гигиенической оценке, был И. П. Скворцов (1847—1921). Современные открытия в области электрометеорологии и биофизики повысили интерес к этому вопросу, тем более, что в настоящее время появились мощные источники антропогенного воздействия на электрическое состояние атмосферы. Источниками электромагнитных полей диапазона радиочастот являются радиостанции, телевизионные центры, радиолокаторы и др. Источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются высоковольтные линии электропередач.

Ионизация воздуха. Основной постоянно действующей причиной ионизации приземных слоев воздуха являются космические лучи и излучения радиоактивных веществ. Но образующиеся из газов воздуха мономолекулярные ионы недолговечны, к ним присоединяется по 10—15 молекул газа и таким образом создаются более стойкие компоненты, несущие элементарный заряд. Это так называемые легкие, или быстрые, ионы с радиусом 7—10 • 10-8 см. Соприкасаясь с взвешенными в воздухе частицами пыли и капельками воды, легкие ионы отдают им свой заряд, в результате чего образуются средние (радиус 80— 250 • 10-8 см) и тяжелые (радиус 250— 550 • 10-8 см) ионы, участие которых в электропроводности воздуха ничтожно. Одновременно с образованием ионов идет процесс их «гибели» вследствие воссоединения разноименных ионов и сорбции их пылью, водяными парами и т. д. Уже одно ' это позволяет предположить, что чем чище воздух, тем более он ионизирован за счет легких электроотрицательных ионов. Исследования подтвердили данную гипотезу.« Если в сельской местности ионизация держится на уровне 1000 легких ионов в 1 мл, а на некоторых горных и морских курортах 2000—3000 ионов и более, то в промышленных центрах с загрязненной атмосферой она снижается до 400—100 ионов, причем преобладают положительные ионы. В закрытых помещениях легкие отрицательные ионы поглощаются в процессе дыхания, пылью, одеждой. Таким образом, степень ионизации воздуха является хорошим санитарным индикатором его чистоты (А. А. Минх). В отношении физиологического действия аэроинов в естественных концентрациях единого мнения нет. В ряде экспериментов дыхание специально деионизированным воздухом ухудшало физиологическое состояние людей и животных.

У людей появлялась сонливость, головная боль, потливость, повышалось артериальное давление, увеличивалось количество недоокисленных соединений в моче. Вдыхание воздуха, обогащенного ионами (1000—2000 в 1 мл), прекращало эти явления. Поэтому было сделано предположение, что освежающие свойства комнатного воздуха в значительной мере зависят от числа легких ионов. В связи с этим в настоящее время иногда применяется обогащение легкими ионами кондиционируемого воздуха в кинотеатрах, больницах, детских и спортивных учреждениях в концентрации порядка 4000—5000 в 1 мл.

Электрическое поле. Земля и атмосфера представляют собой своеобразный конденсатор, в котором Земля несет отрицательный заряд, верхние слои атмосферы положительный, а воздух между ними играет роль плохо проводящей электрический ток прокладки. Обычно градиент потенциала равен 130 В/м, т. е. разница напряженности поля между головой и стопами взрослого человека 225 В. Эта разница потенциалов не оказывает существенного действия на организм, тем более, что тело является относительно хорошим проводником электричества и потенциал его поверхности уравнивается с потенциалом Земли.

В закрытых помещениях (здания, транспорт) электрическое поле отсутствует.

Апериодические колебания электрического поля связаны с влиянием метеорологических условий и атмосферных загрязнений на электропроводность воздуха. Так, при туманах, сильном загрязнении атмосферы напряженность электрического поля возрастает до 500 В/м и более, а при грозах даже до 1 000 000 В/м. О влиянии подобных колебаний напряженности электрического поля на организм человека четких данных нет, вероятно, потому, что колебанию его сопутствуют и другие изменения погоды, которые совместно вызывают метереотропные реакции у чувствительных людей.

Некоторые сведения о действии электрического поля на человека получены в связи с изучением статического электричества. Под статическим электричеством понимают неподвижные заряды постоянного знака и связанное с ними электрическое поле, которые возникают при трении между диэлектриками. В производственных условиях подобное наблюдают при разматывании рулонов бумаги, в производстве синтетических волокон и т. п. В быту это связано с использованием синтетических полимерных материалов для белья, одежды, отделки полов и т. п., эксплуатация которых часто сопровождается образованием и накоплением на их поверхности электростатических зарядов. В производственных условиях напряженность поля статического электричества достигает миллионов, а на электризующейся одежде до сотен тысяч В/м. При достаточной изоляции тело человека может накопить значительный заряд, который при контакте, например, пальцев руки с заземленным предметом вызывает искровой разряд, болевое ощущение, иногда электротравму, взрыв и пожары при наличии в воздухе воспламеняющихся паров. Поскольку электрические заряды локализуются на поверхности тела, то кожу рассматривают как критический (наиболее повреждаемый) орган при действии статического электричества. Электрические заряды поляризуют клеточные элементы, изменяют ионные соотношения, действуют на рецепторы кожи, из-за чего ухудшается их способность воспринимать информацию об окружающей среде, изменяется поток афферентных импульсов, идущих с экстерорецепторов кожи в соответствующие структуры мозга, что в порядке обратной связи приводит к неадекватным вегетативным реакциям.

У людей, подвергающихся действию электрического поля в производственных условиях, наблюдали астеновегетативный синдром, сдвиги в кожно-вегетативных реакциях и иммунологической реактивности, повышение заболеваемости (за счет болезней органов кровообращения, нервной системы и т. д.).

Эксперименты на животных, которых помещали в электрическое поле конденсатора, показали, что функциональные нарушения со стороны вегетативной нервной системы начинают обнаруживаться лишь в том случае, если напряженность электрического поля достигает 150—200 В/см. Исследования на людях дали примерно аналогичный результат: пороговая величина оказалась порядка 500 В/см. При ней отмечаются изменения болевой и осязательной чувствительности, изменения в просвете капилляров, температуры кожи и др. Падение бактерицидности кожи наблюдается при напряженности электрического поля 1000 В/см и более. Поэтому ведутся работы, чтобы с помощью соответствующей технологии снизить электрозаряженность синтетических тканей до 250— 300 В/см.

Геомагнигное поле Земли. Геомагнигное поле зависит от солнечной радиации и поэтому периодически изменяется. Резкие, апериодические изменения его называются геомагнитными бурями. Причиной возникновения геомагнитных бурь являются крупные вспышки в хромосфере Солнца (солнечная активность), вслед за которыми (через 26 ч) начинается деформация магнитного поля Земли и изменения в ионосфере. Этим путем опосредуется влияние солнечной активности на биосферу нашей планеты. После крупной хромосфер - ной вспышки нарушается радио - и телефонная связь, появляются полярные сияния, часто наблюдаются бури, смерчи, тайфуны, провоцируются землетрясения. Тридцатилетние исследования Пиккарди показали, что при геомагнитных бурях изменяется скорость некоторых химических реакций. Накоплено много данных о влиянии солнечной активности на жизнедеятельность микроорганизмов (изменяются скорость размножения и вирулентность) растений и животных. Изучение этих явлений является предметом относительно молодой науки гелиобиологии. Медицинская гелиобиология изучает влияние солнечной активности и, следовательно, геомагнитных бурь на здоровье человека. Многочисленными работами показано, что через 2...3 дня после крупной хромосферной вспышки уменьшается количество эритроцитов и лейкоцитов в крови, повышается ее свертываемость, учащаются гипертонические кризы, инсульты, инфаркты миокарда, обострения у больных некоторыми психическими болезнями и др. Установлено, что на людей влияет не столько абсолютная величина изменения напряженности геомагнитного поля, сколько скорость его изменения, причем биологически активно как повышение, так и понижение напряженности (В. Г. Бардов).

Удаление антропогенных источников электромагнитных полей (радиостанций и т. п.) должно быть таким, чтобы уровень напряжения поля не превышал в зоне жилой застройки при средневолновом диапазоне 10 В/м, коротковолновом—4 В/м, ультракоротковолновом — 2 В/м, а при сверхвысокочастотном — 1 мкВт/см2. Более высокий уровень напряжения поля оказывает прежде всего неблагоприятное влияние на функциональное состояние центральной нервной системы жителей. Высота подвеса высоковольтных линий электропередач и их расположение по отношению к местам проведения полевых или других работ должно быть таким, чтобы человек не подвергался воздействию электрического поля с напряженностью более 5 кВ/м при кратковременном и 0,5 кВ/м при длительном воздействии (Ю. Д. Думанский).