Гигиена, санология, экология - Коллектив авторов

Мощным аккумулятором CO2 являются моря и океаны. При уменьшении парциального давления CO2 в атмосферном воздухе поверхность морей и океанов выделяет диоксид углерода. При избыточном же содержании углекислого газа в атмосфере он активно поглощается морской поверхностью. Диффузия газов и постоянные ветры равномерно распределяют его в атмосферном воздухе.

Значительная часть CO2 поглощается из воздуха зелеными растениями при действии дневного света в процессе фотосинтеза. Процессы образования и ассимиляции углерода взаимосвязаны, благодаря чему содержание его в атмосферном воздухе постоянно и составляет 0,03 %. За последнее время наблюдается увеличение его концентрации в воздухе промышленных городов за счет интенсивного загрязнения продуктами сгорания топлива. Кроме того, на планете активно вырубаются большие зеленые массивы – основные потребители диоксида углерода. В связи с этим обсуждается возможность возникновения так называемого «парникового эффекта» атмосферы, так как углекислота активно задерживает инфракрасную радиацию Земли и не дает ей уходить в космическое пространство. В результате происходит повышение среднегодовой температуры атмосферного воздуха, что способствует изменению климата на значительных пространствах Земного шара.

Диоксид углерода играет большую роль в жизнедеятельности животных и человека, так как является основным регулятором дыхания; участвует во многих буферных системах; поддерживает гомеостаз; регулирует рН биологических сред. За сутки в организме человека образуется до 500 л CO2.

Избыток CO2 ведет к появлению целого ряда нарушений в организме, так как способствует повышению кислотности тканей (тканевой аноксии).

Уже при концентрации CO2 во вдыхаемом воздухе на уровне 3 % появляется одышка, дыхание углубляется и учащается. При концентрации углекислоты во вдыхаемом воздухе до 4 % у человека появляются ощущение сдавления головы, головная боль, возбуждение, сердцебиение; повышение кровяного давления; обмороки, гипоксия. Содержание углекислоты 8 – 10 % сопровождается потерей сознания, наступает смерть от остановки дыхания. Если человек попадает в атмосферу углекислоты (20 %), это вызывает мгновенную гибель от паралича мозговых центров.

В обычных условиях человек не сталкивается с такими концентрациями CO2. Это может иметь место в производственных условиях (бродильные цеха – пивоваренное производство); в герметически замкнутых помещениях (убежище, шлем водолаза, подводная лодка – в аварийных ситуациях, на военных объектах). Первые клинические симптомы отравления углекислотой (одышка) появляются при ее содержании во вдыхаемом воздухе на уровне 3 %. В гигиеническом отношении содержание диоксида углерода является важным показателем, по которому судят о степени загрязнения воздуха в жилых и общественных зданиях. Основной источник загрязнения этих помещений – человек, в результате жизнедеятельности которого активно выделяются антропотоксины (более 100 химических соединений). Многие из этих соединений более токсичны, чем диоксид углерода. С чем же связано то, что в качестве показателя загрязнения выбран диоксид углерода? На это есть вполне объективные причины.

Во-первых, СО2, постоянно выделяясь при дыхании, лучше всего характеризует человека как источник загрязнения воздушной среды жилища. Закономерности обмена и элиминации диоксида углерода из организма человека изучены с учетом пола, возраста, нагрузки, в то время как механизмы образования и выделения антропотоксинов установлены недостаточно.

Во-вторых, исследователями, еще со времен М. Петтенкофера, отмечена тесная корреляция между накоплением CO2 в воздухе жилища и денатурацией воздушной среды, а именно, изменением ее химических свойств (накоплением антропотоксинов) и физических параметров (повышением температуры; влажности; изменением подвижности воздуха; увеличением количества тяжелых ионов; бактериальной обсемененности и т. д.). Кроме того, диоксид углерода гораздо легче определить, чем очень малые концентрации антропотоксинов (аммиака, меркаптанов и других соединений).

Долгое время СО2 рассматривали как косвенный показатель. Считалось, что токсическое действие диоксида углерода начинается с 2 – 3 %, с чем в условиях современного жилища человек никогда дела не имеет.

Даже в старых ночлежных домах концентрация CO2 не превышала 1 % (10 O). Поэтому считалось, что диоксид углерода сам, не оказывая токсического действия на организм человека, хорошо отражает денатурацию воздушной среды помещения. Душный застойный воздух помещения оказывает неблагоприятное действие всем комплексом измененных свойств.

Предельно допустимой концентрацией диоксида углерода в воздухе жилых, детских и лечебных учреждений следует считать 0,07 %, в воздухе общественных зданий – 0,1 %. Последняя величина принята в качестве расчетной при определении эффективности вентиляции в жилых и общественных зданиях.

3.3. ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

К физическим свойствам воздуха относятся: температура, влажность, подвижность, атмосферное давление, электрическое состояние атмосферы.

Физические свойства воздуха связаны с климатическими особенностями определенных географических регионов.

Влияние на организм атмосферного давления. Слой воздуха над земной поверхностью распространяется до высоты около 1000 км. Этот воздух удерживается у поверхности Земли силой земного притяжения. На поверхность Земли и на все предметы, находящиеся у ее поверхности, этот воздух создает давление, равное 1033 г/см2. Следовательно, на всю поверхность тела человека, имеющего площадь 1,6 – 1,8 м2, этот воздух соответственно оказывает давление порядка 16 – 18 т. Обычно это не ощущается, поскольку под таким же давлением газы растворены в жидкостях и тканях организма и изнутри уравновешивают внешнее давление на поверхность тела. Однако при изменении внешнего атмосферного давления в силу погодных условий для уравновешивания его изнутри требуется некоторое время, необходимое для увеличения или снижения количества газов, растворенных в организме. В течение этого времени человек может ощущать некоторое чувство дискомфорта, поскольку при изменении атмосферного давления всего на несколько миллиметров ртутного столба общее давление на поверхность тела изменяется на десятки килограммов. Особенно отчетливо ощущают эти изменения люди, страдающие хроническими заболеваниями костно-мышечного аппарата, сердечно-сосудистой системы и др.

Кроме того, с изменением барометрического давления человек может встретиться в процессе своей деятельности: при подъеме на высоту, при водолазных, кессонных работах и т. д. Поэтому врачам необходимо знать, какое влияние оказывает на организм как понижение, так и повышение атмосферного давления.

С пониженным давлением человек встречается главным образом при подъеме на высоту (при экскурсиях в горы либо при использовании летательных аппаратов).

Основным фактором, который оказывает влияние на человека, является кислородная недостаточность.

С увеличением высоты атмосферное давление постепенно снижается (примерно на 1 мм рт. ст. на каждые 10 м высоты). На высоте 6 км атмосферное давление уже вдвое ниже, чем на уровне моря, а на высоте 16 км – в10раз. Со снижением общего давления снижается и парциальное давление кислорода, что нарушает процесс диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в венозную кровь. Так, если напряжение кислорода в альвеолярном воздухе при нормальном атмосферном давлении (на уровне моря) составляет 100 мм рт. ст., то на высоте 2000 м оно снижается до 70 мм рт. ст., на высоте 4000 – 4500 м – до 50 – 66 мм рт. ст.

По мере падения парциального давления кислорода уменьшается насыщенность им гемоглобина, что приводит к гипоксемии, развитию высотной или горной болезни. Первые симптомы кислородной недостаточности определяются при подъеме на высоту 3000 м без кислородного прибора.

В зависимости от парциального давления кислорода в воздухе на разных высотах различают следующие зоны (по степени влияния на организм человека):

1. Индифферентная зона – до 2 км.

2. Зона полной компенсации – 2 – 4 км.

3. Зона неполной компенсации – 4 – 6 км.

4. Критическая зона – 6 – 8 км.

5. Смертельная зона – выше 8 км.

Естественно, что деление на такие зоны является условным, так как разные люди по-разному переносят кислородную недостаточность. Большую роль при этом играет степень тренированности организма. У тренированных людей улучшена деятельность компенсаторных механизмов, увеличено количество циркулирующей крови, гемоглобина и эритроцитов, улучшена тканевая адаптация.

С повышенным атмосферным давлением человек сталкивается при строительстве подводных тоннелей, метро, при выполнении водолазных работ, при работе в кессоне. При опускании на каждые 10 м давление повышается на 1 атм сверх обычного атмосферного. В производственных условиях в зависимости от заглубления кессона добавочное давление составляет от 0,2 до 4 атм. При работе в кессонах отмечают три периода, характеризующие воздействие повышенного давления: 1) период компрессии, т. е. период опускания в кессон, когда происходит нарастание давления сверх обычного; 2) период работы в кессоне в условиях повышенного давления; 3) период декомпрессии, когда происходит подъем рабочих на поверхность земли, т. е. постепенный выход из зоны повышенного давления в зону нормального давления. Периоды компрессии и работы в кессоне, как правило, при соблюдении техники безопасности переносятся без каких-либо неприятных ощущений.