Природный состав атмосферного воздуха и гигиеническое значение отдельных компонентов

Атмосферный воздух представляет собой физическую смесь азота, кислорода, углекислого газа, аргона и других инертных газов в соотношениях. Состав воздуха при подъеме даже на несколько десятков километров меняется мало. Но ввиду того, что с высотой воздух разрежается, содержание каждого газа в единице объема уменьшается (падает парциальное давление). К примесям принадлежат: озон, выделяемые растительностью фитонциды, газообразные вещества, образующиеся в результате биохимических процессов и радиоактивного распада в почве, и др.

Воздух, которым мы с вами дышим,  представляет собой физическую смесь газов, образующую земную атмосферу. Химический состав атмосферного воздуха, при условии его чистоты, является везде одинаковым. В лесу или в поле, на море или на суше, все основные газы, такие как азот и кислород,  входят в него в абсолютно одинаковых объемных соотношениях. Однако сегодня мало где можно найти такой чистый воздух

Кислород (20,94%) парциальное давление около 21,3 кПа)—важнейший компонент воздуха. Колебания содержания кислорода в открытой атмосфере незначительны. Если наиболее чистый воздух у берегов моря содержит до 20,99% кислорода, то даже в наиболее загрязненном воздухе промышленных центров его имеется не менее 20,5%. Подобные колебания содержания кислорода в воздухе не оказывают заметного влияния на человеческий организм.

При повышении температуры воздуха до 35—40° С и большой влажности парциальное давление кислорода может снизиться до 18 кПа, что может оказать негативное влияние на больных с явлениями гипоксии. Физиологические сдвиги у здоровых людей наблюдаются в том случае, если содержание кислорода падает до 16—17% (парциальное давление 16 кПа); при 11—13% (парциальное давление 12 кПа) отмечается выраженная гипоксия.

Кислородное голодание из-за снижения парциального давления кислорода может иметь место при полетах (высотная болезнь) и при восхождении на горы (горная болезнь, начинающаяся на высоте 2,5—3,0 км).

Низкая концентрация кислорода может создаваться в воздухе замкнутых и герметически закрытых пространств, например в подводных лодках при аварии, а также в рудниках, шахтах, заброшенных колодцах, где кислород может быть вытеснен другими газами. Предупредить действие недостатка кислорода при полетах можно с помощью индивидуальных кислородных приборов, скафандров или герметизацией кабин самолетов. В систему жизнеобеспечения космических кораблей или подводных лодок входит аппаратура, поглощающая из воздуха углекислый газ, водяные пары и другие примеси и добавляющая к нему кислород.

Для предупреждения горной болезни большое значение имеет постепенная акклиматизация (приспособление) на промежуточных станциях к условиям разреженной атмосферы. При пребывании в горах в крови увеличивается количество гемоглобина и эритроцитов, а окислительные процессы в тканях за счет усиления синтеза некоторых ферментов протекают более полно, что позволяет человеку приспосабливаться к жизни на все больших высотах. Имеются горные селения, расположенные на высоте 3—5 км над уровнем моря (Тибет), особо тренированным альпинистам удавалось совершать восхождения на горы высотой 8 км и более без использования кислородных приборов.

Для врача большой практический интерес представляют особенности физиологического действия повышенных концентраций кислорода.

Еще Пристли, открывший кислород (1772), обнаружил, что в чистом виде последний обладает токсическим действием. В настоящее время считают, что в механизме токсического действия высоких концентраций кислорода ключевое место занимает окисление (самим кислородом или образованными в тканях свободными радикалами) ферментов или коферментов, содержащих БН-группы. С этим связывают повреждение клеточных мембран при гипероксии. При дыхании чистым кислородом у животных через 1—2 ч обнаруживаются ателектазы в легких (из-за закупорки слизью мелких бронхов), через 3—6 ч. — нарушение проницаемости капилляров легких, через 24 ч — явления отека легких. Еще быстрее развивается гипероксия в кислородной среде с повышенным давлением (гипербарическая гипероксия). У людей через 3—6 ч появляются загрудинная боль или ощущение «загрудинного дискомфорта» вследствие спазма бронхов и ателектазов.

Оптимальное парциальное давление кислорода находится в пределах 20...26,7 кПа, в условиях, когда требуется увеличить работоспособность человека при большой физической нагрузке (горноспасатели) или при лечении больных с гипоксией,— до 42,7 кПа (до 40% кислорода).

Если в барокамере повысить давление до 303,9 кПа, то парциальное давление кислорода возрастет до 64 кПа. При пребывании человека в подобных условиях больше кислорода растворяется в крови (даже в плазме) и переносится к тканям. Улучшение кислородного режима в тканях лиц, находившихся в состоянии гипоксии, нормализует их жизнедеятельность. Этот

метод лечения называют гипербарической оксигенацией. Гипербарическая оксигенация используется в настоящее время в хирургии (операции на сердце, магистральных сосудах и др.), неотложной помощи и терапии (большие кровопотери, отравление угарным газом и другими ядами, инфаркты, инсульты). Для этого в больницах сооружаются палаты-барокамеры, барооперационные, в некоторых городах автомашины скорой помощи оборудуются барокамерами на одного человека. В этих условиях очень важны профилактические меры по предупреждению гипероксии и декомпрессионных нарушений.

Азот (78,08% ,, парциальное давление около 80 кПа) и другие инертные газы при нормальном давлении физиологически не деятельны, их значение заключается в разбавлении кислорода. Присутствие азота в известной мере уменьшает токсическое действие избыточного парциального давления кислорода.

Углекислый газ (0,03—0,04%, парциальное давление — 0,03 кПа) — бесцветный газ без запаха, он не раздражает слизистые оболочки и даже при большом содержании в воздухе не обнаруживается человеком. Углекислый газ я 1,5 раза тяжелее воздуха и поэтому может накапливаться в нижней части замкнутых пространств. Эти свойства углекислого газа могут способствовать отравлениям.

Вне населенных пунктов в атмосферном воздухе имеется 0,03—0,04% углекислого газа; в промышленных центрах содержание его возрастает до 0,06%, а вблизи предприятий черной металлургии — до 1%.

Увеличение концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе приводит к развитию. ацидоза, тканевой аноксии, угнетению клеточного метаболизма, расширению периферических сосудов, учащению дыхания и тахикардии.

При камеральных исследованиях действия различных концентраций углекислого газа на людей установлено следующее. Физиологическая реакция (незначительное расширение периферических сосудов) начинает обнаруживаться при концентрации 0,1%. При 0,5% углекислого газа физиологическая реакция усиливается (обнаруживаются изменения в электроэнцефалограмме), возрастает глубина дыхания, однако физическая и умственная работоспособность не страдают.

При увеличении содержания углекислого газа до 1 % работоспособность не снижается, но обнаруживается начинающийся ацидоз. При 1 — 2% углекислого газа работоспособность снижается, у части людей появляются признаки токсического действия. Если концентрация более 2—3%, то явления интоксикации более выражены. При «свободном выборе» газовой среды люди начинают избегать углекислого газа лишь тогда, когда его концентрация достигает 3%. При 10—12 % наступают быстрая потеря сознания и смерть.

Описаны случаи тяжелых отравлений углекислым газом в замкнутых или герметически закрытых помещениях (шахты, рудники, подводные лодки), а также в ограниченных пространствах, где имело место интенсивное разложение органических веществ (глубокие колодцы, силосные ямы, бродильные чаны на пивоваренных заводах, канализационные колодцы и т. п.).

Учитывая приведенные данные считают, что на производствах, где имеются источники углекислого газа, в космических кораблях, на подводных лодках его концентрация Не должна превышать 0,5—1 %. В бомбо - и газоубежищах, а также в других критических условиях можно допустить, концентрацию углекислого газа до 2%.