Гигиена атмосферного воздуха

Воздушная среда, составляющая земную атмосферу, представляет собой смесь газов (табл. 3.5). Сухой атмосферный воздух содержит: кислорода 20,95%, азота 78,09%, диоксида углерода 0,03%. 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.

Таблица 3.5

Состав атмосферного воздуха

Газы	Объем, %
АЗОТ КИСЛОРОД АРГОН ДИОКСИД УГЛЕРОДА НЕОН ГЕЛИЙ РАДОН КРИПТОН ВОДОРОД КСЕНОН ОЗОН	78,08 20,95 0,9325 0,03 0,0018 0,0005 6×10-18 0,000108 0,00005 0,000008 0,000001

Ограниченные размеры атмосферы делают ее очень чувствительной к загрязнению. Причины загрязнения обусловлены природными естественными явлениями, а также связаны с деятельностью человека. Природные источники загрязнения атмосферы – это стихийные бедствия (пылевые песчаные бури, извержения вулканов, лесные пожары), а также процессы выветривания, испарения, дыхания. Антропогенные источники загрязнения делятся на стационарные (промышленные и сельскохозяйственные предприятия, жилищно-коммунальные объекты) и подвижные (автомобильные, авиационные, водные виды транспорта). Наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха среди стационарных источников вносят теплоэнергетика, горнодобывающая, металлургическая промышленность, предприятия нефтедобычи и переработки, химическая промышленность.

В крупных городах основным источником загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт и объем его выбросов превышает объем выбросов промышленных предприятий.

Из общего объема 80% составляют выбросы диоксида азота, диоксида серы, оксида углерода и взвешенных веществ. Эти вещества обладают избирательным действием на дыхательную систему. При контакте с влажной поверхностью слизистых верхних дыхательных путей образуются азотная, азотистая, серная, сернистая кислоты, которые оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки. При этом возможно развитие спазма бронхов. При хроническом воздействии развивается хронический бронхит, бронхопневмония и пневмосклероз. Всасываясь в кровь, они соединяются с гемоглобином, образуя метгемоглобин и сульфгемоглобин, блокируя образование оксигемоглобина. В связи с этим нарушается перенос кислорода и возникает кислородная недостаточность всех тканей организма.

Кроме раздражающего действия оксид углерода обладает нейротропным действием. Малые концентрации его вызывает хроническую интоксикацию, ангиоспазм, поражение нервной системы, нарушение психики и снижение работоспособности. В связи с этим появился термин «утомление городом» или «городская астения».

В примагистральной зоне (100-200 м) в больших концентрациях содержатся такие высококанцерогенные вещества, как бенз(а)пирен, нитрозамины, формальдегид, бензол, свинец и полициклические ароматические углеводороды. Содержание их превышает ПДК от 3 до 27 раз. Таким образом, автотранспорт является мощным источником канцерогенной опасности.

Загрязнение атмосферного воздуха промышленных городов оказывает многообразное вредное воздействие; токсичные вещества в атмосферном воздухе приводят к ухудшению здоровья и снижению работоспособности, способствуя ухудшению условий жизни населения на фоне экономического ущерба в результате потери ценного сырья в виде отходов. Малые концентрации токсичных веществ атмосферного воздуха способствуют развитию у населения хронических отравлений. Симптомы отравления часто бывают маловыраженными, субъективные жалобы неопределенны. Часто хроническое воздействие токсичного вещества приводит к снижению защитных сил организма, что проявляется в повышении общей заболеваемости, либо в понижении работоспособности. В связи с загрязнением атмосферного воздуха возрастает частота хронических неспецифических заболеваний бронхолегочной системы, становятся более тяжелыми сердечно-сосудистые заболевания. Под влиянием окиси углерода развивается более выраженный и ранний атеросклероз, изменяется сердечная проводимость. Действие пыли атмосферного возраста на население менее выражено, чем действие пыли на рабочих промышленных предприятий, из-за меньшей концентрации и быстрого разбавления в атмосфере. Однако отмечены случаи развития у населения, проживавших в районах с сильным запылением атмосферного воздуха выбросами ТЭЦ, работающих на многозольном топливе, начальных пневмокониотических изменений в легких. Наиболее выраженные изменения отмечены у детей, стариков, лиц с хроническими заболеваниями бронхолегочной системы. Загрязнение атмосферного воздуха крупнодисперсной пылью способствует глазному травматизму, обращаемость населения за медицинской помощью по поводу инородных тел глаз в промышленных районах в 3-4 раза выше, чем в пригороде. Население, проживающее в районах с сильным загрязнением атмосферного воздуха, в 3-5 раз чаще болеет бронхитом, пневмонией, ангиной, чем население чистых районов. В истории гигиены отмечено множество случаев массовых заболеваний населения в результате загрязнения атмосферного воздуха (табл. 3.6).

Таблица 3.6

Ориентировочная численность населения, проживающего на территориях с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха некоторыми вредными веществами

Название вещества	Населе-ние, млн. человек	Название вещества	Населе-ние, млн. человек	Название вещества	Населе-ние, млн. человек
Взвешенные вещества Бенз(а)пирен Фенол Диоксид азота Водород фтористый	15,2   13,9 10,4 5,3 5,3	Сероуглерод Формальдегид Оксид углерода Аммиак Стирол	5,1 4,9 4,7 3,7 3,6	Бензол Свинец Оксид азота Сероводород	2,6 2,4 1,5 1,4

В декабре 1930 г. в Бельгии, в долине реки Маас, в течение 5 дней установилась погода с высоким барометрическим давлением, туманом и слабым ветром. В долине была температурная инверсия, т.е. температура верхних слоев воздуха превышала температуру приземных слоев, что ухудшало условия вертикальных конвекционных токов и не способствовало перемешиванию воздуха. Жители долины ощущали резкий запах сернистого газа. Появились жалобы на нарушение функций верхних дыхательных путей и легких. За пять дней переболело несколько сотен человек, из них 60 человек умерли. Особенно пострадали лица, имевшие хронические заболевания сердца и легких. При вскрытии трупов погибших отмечали геморрагические и некротические очаги на слизистых оболочках бронхов и в тканях легких, характерные для отравления сернистым газом. Причиной отравления населения стал токсичный туман, который во влажную безветренную погоду способствовал накоплению в воздухе сернистого газа и аэрозоля серной кислоты. Этот случай не единственный. В последнее время периодически отмечаются случаи появления раздражающих туманов, которые содержат комплексы органических соединений серы.

Известны подъемы заболеваемости населения, связанные с кратковременным увеличением концентрации токсичных веществ в воздухе. Описаны вспышки бронхиальной астмы у лиц, ранее не болевших, связанные с отравлениями выбросами нефтеперерабатывающих заводов или продуктами сжигания мусора. Отмечены аллергические реакции у населения в зоне выбросов заводов микробиологической промышленности.

Постоянное воздействие оксида углерода особенно сказывается на состоянии здоровья милиционеров-регулировщиков на оживленных автомагистралях, в местах массового скопления автотранспорта. В результате длительного вдыхания воздуха с повышенным содержанием оксида углерода у регулировщиков уличного движения развивалось хроническое отравление с увеличением количества карбоксигемоглобина в крови, жалобами на головную боль, головокружение, расстройство сна, сердцебиение и раздражительность. Накопление в крови до 7-9% карбоксигемоглобина у водителей обусловливает замедление психомоторных реакций, снижение цветоощущения, что влияет на профессиональную деятельность. Начальные изменения поведенческих реакций отмечаются у людей при 2,5% карбоксигемоглобина в крови, а увеличение концентрации до 5% провоцирует приступы стенокардии у больных. Уровень карбоксигемоглобина в крови не должен превышать 2%.

Неблагоприятное действие на организм загрязнителей атмосферного воздуха проявляется также в накоплении некоторых веществ (свинец, кадмий и др.) в костях и тканях организма, что может привести к развитию хронических отравлений у людей, проживающих вблизи источников выброса в атмосферу этих соединений. Экспериментально доказано накопление свинца в костях мышей, которые находились в условиях загрязнения атмосферного воздуха выбросами заводов цветной металлургии. Установлена связь между концентрациями свинца в воздухе и количеством свинца, накопленного в костях животных.

Длительное действие малых концентраций токсичных веществ может провоцировать обострения хронических заболеваний бронхолегочной системы, укорачивать ремиссии, повышать частоту осложнений. Все больше случаев специфических заболеваний, связанных с загрязнением атмосферного воздуха, отмечается у людей, не имевших профессионального контакта с конкретным токсичным веществом. Это касается фтора, бериллия, кадмия, марганца, асбеста.

Загрязнение атмосферного воздуха способствует снижению иммунобиологической резистентности организма, ухудшению показателей физического развития детей, повышению общей заболеваемости населения.

В настоящее время нельзя не считаться с вредным воздействием канцерогенных веществ окружающей среды на организм человека. Если в 1940 г. рак бронхолегочной системы занимал 12-е место среди всех форм рака, то в 1960 г. – уже 5-е место, а в конце 20-го века – 2-е место. Это связывают с увеличением в воздухе городов канцерогенов и коканцерогенов.

Развитие рака бронхолегочной системы связано и с табакокурением. Подсчитано, что при выкуривании 40 сигарет в день человек вдыхает 150 мг бенз(а)пирена дополнительно к бенз(а)пирену атмосферного происхождения.

Загрязнение атмосферного воздуха ухудшает условия жизни населения, что проявляется в снижении прозрачности атмосферы, уменьшении естественной освещенности, туманообразовании. Частота туманов в крупных промышленных городах увеличивается из года в год. Туманообразование связано с конденсацией паров влаги на взвешенных частицах пыли с формированием устойчивой токсичной пылегазовой смеси. Такие туманы длительно сохраняются, способствуют ухудшению здоровья и работоспособности населения, увеличению числа уличных травм, угнетают самочувствие людей.

Климатологи отмечают, что в связи с увеличением количества взвешенных частиц в воздухе городов облачность повышается на 5-10%, туманообразование летом увеличивается на 30%, а число дней с осадками на 5-10% больше, чем в сельской местности. Туманообразование ведет к уменьшению естественной освещенности до 40-50%, что требует дополнительных расходов на освещение улиц. Запыленность воздуха снижает солнечную радиацию на 15-20%, причем ультрафиолетовая радиация летом снижается на 5%, зимой – на 30%, а в условиях тумана эти потери достигают 90%.

Загрязнение атмосферного воздуха неблагоприятно влияет и на растительность. Пыль закупоривает поры листьев, затрудняет процесс фотосинтеза. Листья желтеют, покрываются пятнами, задерживается рост деревьев, они легко погибают от вредителей и болезней. Наиболее губительно действует на зеленые насаждения сернистый газ, который нарушает фотосинтез и приносит растениям видимый вред. Наиболее чувствительны к загрязнению атмосферного воздуха хвойные и плодовые деревья, более устойчивы липа, ясень, тополь.

Вокруг промышленных предприятий, выделяющих вредные выбросы в атмосферу, растительность намного беднее, чем в районах с незагрязненным воздухом. Часто вредное влияние выбросов на растительность проявляется на значительном расстоянии от завода. С гибелью зеленых насаждений перестает действовать фильтр, очищающий воздух, так как на листьях и стволах осаждаются взвешенные частицы и газообразные примеси. Снижается роль зеленых насаждений как источника кислорода и фитонцидов, ослабляется их ветрозащитное действие. В пригородных хозяйствах крупных промышленных центров урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность животноводства снижены.

Гибель растений приносит ощутимый экономический ущерб, он усугубляется потерей с выбросами ценных веществ, разрушений бетонных конструкций, ускорением коррозии металлических покрытий и ограждений. Загрязнение воздуха оказывает неблагоприятное эстетическое воздействие, население жалуется на быстрое загрязнение стекол, мебели, разрушение занавесок, гибель комнатных растений, неприятные запахи, невозможность проветривания жилищ и т.д. Таким образом, загрязнение атмосферного воздуха стало проблемой века, и только проведение квалифицированных санитарно-гигиенических и законодательных мероприятий сможет освободить человечество от вредного воздействия загрязнения атмосферного воздуха.

Гигиеническая характеристика воздушной среды жилых и общественных зданий

По оценкам экспертов ВОЗ, в помещениях непроизводственного характера человек проводит более 80% своего времени. Поэтому качество внутренней среды жилых помещений оказывает влияние на состояние здоровья человека совокупностью факторов физической, химической и биологической природы (табл. 3.7). Внутренняя среда жилища находится в тесной связи с окружающей средой, которая так же оказывает свое влияние на человека.

«Здоровая жилая среда» и, в первую очередь, «здоровое жилище» должно отвечать следующим трем основным требованиям:

· Удовлетворение всех основных физиологических потребностей человека.

· Удовлетворение психологических потребностей человека.

· Защита от физико-химических факторов риска, инфекций и от несчастных случаев в быту.

Выполнение этих требований достигается соблюдением условий комфортного, теплового и светового режимов в помещении, химически и бактериологически чистым воздухом внутри жилища, использованием таких строительных и отделочных материалов, которые не выделяют токсические вещества, защищают от шума, вибрации, инфразвука, электромагнитных излучений; обеспечение централизованными системами водоснабжения, канализации, теплоснабжения; защита от радиации и накопления радона.

Таблица 3.7

Факторы риска здоровью внутренней среды помещений

Факторы риска	Влияние на организм и жилую среду
1. Химические загрязнения внутренней воздушной среды	Разнообразные эффекты, обусловленные химической структурой загрязнителей и экспозицией, приоритетны раздражающее, токсическое и аллергенное действие на организм
2. Физические факторы риска 2.1. Микроклимат     2.2. Освещенность     2.3. Шумовой дискомфорт     2.4. Радиация   2.5. Электромагнитное излучение	Пониженная температура – простудные заболевания; повышенная – чувство сухоты, утомляемость. Повышенная влажность – грибковые поражения стен; пониженная - сухость слизистых верхних дыхательных путей, простудные заболевания   Психологический дискомфорт и негативное влияние на зрительную функцию   Учащение хронических заболеваний сердечно­сосудистой и нервной систем, органов пищеварения, слуха, увеличение общей смертности и снижение возраста смерти.   Новообразования, нарушения репродуктивного здоровья Вегетативные и эндокринные расстройства: астенический, астеновегетативный и гипоталамический эффекты, ранний атеросклероз, ИБС, гипертензивный синдром
3. Биологический фактор риска 3.1.Антигены домашних животных 3.2. Микотоксины плесневых грибов   3.3. Бактериологические агенты	Аллергические реакции   Симптомы поражения дыхательной, иммунной системы, кожи, органов пищеварения. Повреждение интерьеров помещений. Инфекционные заболевания
4. Архитектурно-планировочные характеристики помещений	Могут существенно усиливать влияние на здоровье всех факторов

Факторы риска жилой среды способны чаще вызывать донозологические неспецифические изменения в организме. В реальных условиях это проявляется чаще всего в повышении общей заболеваемости, развитии донозологических изменений, которые оказывают существенное влияние на общее самочувствие человека, его работоспособность, снижение иммунитета и т.д.

Основными источниками загрязнения воздушной среды жилых помещений являются:

1. Вещества, выделяемые строительными и отделочными материалами (80%).

2. Вещества, поступающие в помещение с загрязненным атмосферным воздухом.

3. Антропотоксины.

4. Продукты cгорания бытового газа и бытовой деятельности человека.

Химическое загрязнение. Токсические примеси поступают в воздух жилищ вместе с атмосферным воздухом через оконные и дверные проемы, неплотности строительных конструкций, поры материалов стен и через системы приточной вентиляции, поэтому химический состав воздуха жилища повторяет в своей основе состав атмосферного воздуха той территории, на которой расположено жилище. Однако, в большей степени состав воздуха жилища зависит от антропогенных факторов внутри жилища. Влияние этих факторов на самочувствие человека было установлено еще в середине XIX века. М. Петтенкофер установил, что содержание углекислоты в воздухе жилых помещений выше 0,07% неприятно действует на самочувствие людей. Он предложил считать мерилом чистоты воздуха жилища — содержание углекислоты и в качестве норматива – концентрацию 0,1%. Это был первый в мире показатель чистоты воздуха в жилище. Это не ПДК самого углекислого газа, а комплексный показатель вредности воздуха накопившихся параллельно с диоксидом углерода, многочисленных метаболитов человеческого организма. Впоследствии было предложено считать санитарным показателем антропогенного загрязнения воздуха жилища содержание аммиака – так же постоянного метаболита организма человека. В дальнейшем сюда же отнесли и величину окисляемости воздуха как интегрального показателя органического загрязнения воздушной среды. Чистым принято считать воздух жилых помещений, имеющий окисляемость – до 6 мг/м³, умеренно загрязненным – до 10мг/м³, загрязненным – 12 мг/м³ и выше.

Токсические примеси в воздухе жилищ формируются также в результате миграции из строительных, особенно полимерных, материалов. За последние десятилетия, ассортимент их значительно расширился (клеи, лаки, мастики, краски, синтетические покрытия для полов, стен и др.). В воздух жилых помещений мигрируют их компоненты, часто обладающие большой биологической активностью.

Большой перечень химических веществ поступает в воздух жилых помещений из товаров бытовой химии. Различные чистящие и моющие средства содержат высокотоксичные, канцерогенные (табл. 3.8), мутагенные и аллергенные вещества.

Антропогенные примеси (антропотоксины) – газообразные метаболиты организма человека, относящиеся к 22 классам органических соединений. В зависимости от путей выделения из организма газообразные метаболиты можно условно разделить на три группы: выделяемые с выдыхаемым воздухом; выделяемые с секретами сальных и потовых желез; выделяемые с кишечными газами. Количество выделяемых веществ зависит от многих факторов, как внутренней среды организма, так и среды обитания.

Третий источник токсичных примесей – кухонные газовые плиты и газообразные продукты, выделяющиеся при приготовлении пищи. При часовом горении бытового газа в помещении кухни концентрации продуктов сгорания в воздухе составляют: оксида углерода – 15 мг/м³, формальдегида – 0,037 мг/м³, оксидов азота – более 1,0 мг/м³. Высокие концентрации этих веществ регистрируются в это же время и в других помещениях квартиры. После прекращения работы горелок через 1,5-2,5 часа к исходным величинам состав воздуха не возвращается. При жарении мясных и рыбных продуктов в воздух кухни выделяются продукты термической деструкции, такие как высококанцерогенные нитрозамины и др.

Таблица 3.8

Некоторые канцерогенные вещества в воздухе жилой среды

Канцерогенные вещества	Потенциальные канцерогенные вещества
Радон Асбест Бензол Винилхлорид Кадмий и его соединения Сажа	Бенз(а)пирен Ацетальдегид N - нитрозодиметиламин Полихлоиррованные бифенины Стирол Дихлорэтан Формальдегид Хлороформ Полициклические ароматические Углеводороды

В воздухе жилища присутствуют многие сотни биологически активных химических веществ в самых разных концентрациях, к тому же постоянно меняющихся. В связи с этим, нет возможности и необходимости идентифицировать каждое вещество в отдельности. Существуют интегральные показатели загрязнения воздуха жилых помещений. Однако, ряд веществ, наиболее часто, можно сказать, постоянно, присутствуют в воздухе жилищ и являются достаточно опасными для здоровья.

К таким веществам в первую очередь относится формальдегид (альдегид муравьиной кислоты). Источниками его поступления в воздух современного жилища являются фенолформальдегидные и мочевиноформальдегидные смолы, которые широко применяются в строительной индустрии и производстве мебели в качестве вяжущих веществ при изготовлении древесноволокнистых плит, пластических покрытий полов и стен, различных мастик, клеев и т.д. Кроме того, формальдегид поступает с атмосферным воздухом, с табачным дымом. Он так же является одним из метаболитов организма человека и продуктом сгорания бытового газа. Содержание его в воздухе жилых помещений колеблется в широких диапазонах, составляя в целом 1-2 мг/м³.

Меньшее значение имеют другие альдегиды: акролеин – продукт термической деструкции пищевых жиров и ацетальдегид, который используется как растворитель синтетических смол и лаков.

Воздействие формальдегида на организм человека проявляется, прежде всего, в раздражении конъюнктивы глаз и слизистой оболочки верхних дыхательных путей. У 10% населения формальдегид вызывает аллергические реакции. Кроме того, он относится к потенциально канцерогенным веществам. Для формальдегида установлена ПДК для воздуха жилища 0,01 мг/м³, тогда как для атмосферного воздуха она равна – максимальная разовая 0,035 мг/м³, среднесуточная 0,003 мг/м³. Все остальные вещества оцениваются по ПДК атмосферного воздуха.

Пылевое загрязнение. Состав пыли в жилище крайне разнообразен как по химическому, так и по морфологическому строению и размеру пылинок (волокна, шарообразные частицы, капли слизи, бактерии и др.). Пылевые частицы образуются при истирании одежды, постельного белья, покрытий стен, полов, мебели, являются продуктами неполного сгорания бытового газа, проникают в жилище с атмосферным воздухом.

Количество пылевых частиц в жилых помещения колеблется в широких пределах и зависит от времени года, района размещения дома, но в большой мере от правильности и тщательности уборки квартир.

Частицы пыли органического происхождения, оседая на поверхности приборов отопления, подвергаются термической деструкции и загрязняют воздух летучими веществами, изменяющими органолептические свойства воздуха.

В свою очередь частицы пыли способны адсорбировать на себе любые вещества, такие как БП, диоксид серы, вещества, выделяющиеся при деструкции синтетических полимеров (бензол, ацетон, метилметакрилат, и др.). Концентрации этих веществ, депонированных на частицах пыли, превышают таковые в воздухе жилых помещений.

Низкое качество воздуха жилой среды не только ухудшает самочувствие и снижает работоспособность человека, но и обуславливает рост аллергизации населения. Причинами аллергизации являются домашняя пыль, содержащая пылевые клещи и химические токсические вещества; грибковый аэрозоль; комплекс химических веществ, содержащихся в воздухе жилой среды. Факторами, способствующими аллергизации населения, являются: атмосферный воздух, загрязненный аллергенами; высокая насыщенность помещения полимерными материалами и мебелью; наличие в квартире газовых приборов.

Велика роль и домашней пыли в возникновении аллергических заболеваний. Аллергенами являются плесневые грибы. Чаще всего родов Penicillinum и Mucor, а так же продукты метаболизма клещей домашней пыли. Установлено, что уровень аллергозов грибковой и клещевой этиологии выше среди населения, проживающего в жилищах с высоким уровнем химического загрязнения воздуха. Ксенобиотики снижают показатели неспецифической резистентности, чем усиливают анафилактические реакции на домашнюю пыль.

Биологические факторы риска. Жилище является для этой экологической системы биотопом для микрофлоры дыхательных путей (бактерии, вирусы) и кожи, микроскопических клещей, спор дрожжевых и плесневых грибов.

Для домашней пыли характерен высокий уровень грибкового загрязнения от 2,2×10³ до 7,3×10⁷ жизнеспособных спор в 1г пыли. Количество клещей домашней пыли может достигать десятков особей, а в пыли из постели – сотен особей в 1г пыли.

Микробы и грибы, в том числе и патогенные, попадают в воздух со слущивающимся эпителием кожи, с пылью постельного белья, с воздухом, который выдыхает больной человек или бактерионоситель. Продукты деструкции кожных и слизистых оболочек, выпавшие волосы составляют большую часть органической пыли, за сутки человек теряет около 75 мг этой субстанции. Много микроорганизмов выделяется при разговоре, кашле, чихании. Мелкие частицы долго находятся в воздухе во взвешенном состоянии и представляют наибольшую опасность для заражения, т.к. могут проникать глубоко в дыхательные пути. Более 20 наименований болезней передаются воздушно-капельным путем (грипп, корь, скарлатина, дифтерия, ветряная оспа, ангина, эпидемический паротит и др.).

Аэрозольный путь передачи характерен для легионеллеза. Возбудителем заболевания является Legionella pneumophila, резервуаром которой являются системы кондиционирования воздуха, где создаются благоприятные условия для ее существования.

Санитарно-показательными микроорганизмами в воздухе закрытых помещений являются стафилококки, зеленящие стрептококки, показатели прямой эпидемиологической опасности - гемолитические стрептококки и стафилококки. Нормативов содержания микроорганизмов в воздухе жилища нет.