ГИГИЕНА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ Кафедра гигиены Крас ГМУ 2012

ГИГИЕНА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ Кафедра гигиены Крас. ГМУ 2012 г. Лекция № 2 для студентов 3 курса Педиатрического факультета Подготовила: Д. м. н. , доцент Шевченко И. Ю.

План лекции 1. Атмосферный воздух, его физические и химические свойства. Гигиеническое значение атмосферного воздуха. 2. Источники загрязнения атмосферы населенных мест. Меры профилактики. 3. Анализ и оценка влияния на здоровье населения факторов воздушной среды.

Атмосфера – это газовая оболочка Земли состоит из смеси различных газов толщиной 2 -3 тыс. км, массой 5, 1 -5, 3 х 1015 кг Слои атмосферы: нижний – до 30 км – тропосфера , средний – от 30 до 100 км – стратосфера, мезосфера, верхний – свыше 100 км – ионосфера и термосфера Атмосферный воздух – «жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений» .

Воздушная среда обеспечивает необходимые условия жизнедеятельности человека: 1) связь с окружающей средой посредством передачи зрительных и слуховых сигналов; 2) является поставщиком и разбавителем кислорода; 3) обеспечивает процесс теплоотдачи; 4) является разбавителем продуктов жизнедеятельности (углекислый газ); 5) обеспечивает самоочищение воздуха от антропогенных загрязнителей; - фактор климатообразования

Воздушная среда в гигиеническом аспекте характеризуется тремя группами показателей 1. Физические 2. Химические 3. Микробиологические ПДУ ПДК (мг/м 3) 1. Неионизирующие излучения: у/ф, инфракрасное; 2. Ионизирующие излучения (гамма- рентген- излучение); 3. Атмосферное давление 4. Температура воздуха 5. Скорость движения воздуха 6. Влажность воздуха 7. Шум, ультразвук и др. 1. 2. 3. 4. 5. ПДК (КОЕ/м 3) 1. Общее количество Кислород колонии образующих Углекислый газ микроорганизмов Азот в 1 м 3 воздуха Инертные газы NO, NO 2, CO, SO 2 Все показатели подразделяются на 1) природные и 2) антропогенные

Химические свойства воздуха Кислород необходим практически всем живым существам. Дыхание – это окислительно-восстановительный процесс, где кислород является окислителем. С помощью дыхания живые существа вырабатывают энергию, необходимую для поддержания жизни. Джозеф Пристли (1733 -1804) Высотная болезнь (высотная гипоксия) – болезненное состояние, связанное с кислородным голоданием вследствие понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе Горная болезнь наряду с недостатком кислорода физическое утомление, охлаждение, обезвоживание организма, сильное ультрафиолетовое излучение, тяжелые погодные условия (ураганные ветры и т. п. ), резкие перепады температур в течение дня (от +30 днем до − 20 ночью) и т. д.

Ван Марум Мартин (1750 -1837) • • Кристиан Фридрих Шёнбейн Озоновый слой в стратосфере, защищает растения и животных от жёсткого УФ-излучения Воздействует на органы дыхания раздражая и повреждая ткани Воздействует на холестерин в крови человека с образованием нерастворимых форм - атеросклероз Воздействует на органы размножения у самцов всех видов животных, в том числе и человека (убивает мужские половые клетки и препятствует их образованию)

Даниель Рутерфорд (1749 -1819) Азот – инертный бесцветный газ необходим для существования животных и растений, он входит в состав белков, аминокислот, нуклеиновых кислот, хлорофилла, гемоглобина. Гигиеническое нормирование: азот не нормируется Углекислый газ СО 2 – бесцветный газ, без запаха, со слегка кисловатым вкусом. Свойства диоксид углерода: не токсичен. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье. Недостаток углекислого газа опасен: контролирует скорость биения сердца, регулирует возбудимость нервных клеток, влияет на проницаемость клеточных мембран, процесс связывания кальция и железа, функционирование пищеварительных желез и слизистой желудка, на поступление в ткани О 2. Гигиеническое нормирование: СО 2 не нормируется

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ Параметры Значение Средняя относительная молярная масса 28, 98 г/моль Скорость звука (при н. у. ) 331 м/с (1193 км/ч) Плотность воздуха при 15 °С на уровне моря Атмосферное давление Температура 1, 225 КГ⁄М 3 560 … 816 мм рт. ст. +57, 8 … − 89, 2 ˚С Скорость движения 0… > 113 м/с (408 км/ч) Австралийский остров Барроу, циклон Оливия, 1996 г. Ионизация воздуха 50… 100 000 ион/см 3

Воздушная среда неоднородна В гигиеническом аспекте различают: 1) атмосферный воздух (природные характеристики), 2) воздух жилых и общественных зданий, 3) воздух промышленных предприятий. На этом основано гигиеническое нормирование параметров воздушной среды, которое заключается в разработке 2 -х нормативов параметров воздушной среды: 1. ПДУ и ПДУ для жилых микрорайонов; 2. ПДК и ПДУ для промышленных предприятий. Причем, для жилых (селитебных) зон установлены более жесткие гигиенические требования

Определение ПДК и ПДУ Гигиенические нормативы (ПДК, ПДУ) концентрации и уровни вредных факторов окружающей среды, не оказывающие по данным современных научных исследований вредного воздействия на жизнь и здоровье настоящего и будущих поколений ПДК и ПДУ имеют законную силу, их устанавливают на основании комплексных исследований, постоянно контролируют надзорными органами, периодически пересматривают и уточняют. В настоящее время в нашей стране действуют более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 – для атмосферного воздуха, и более 130 для почвы.

1. Физические 2. Химические 3. Микробиологические ПДК (мг/м 3) ПДК (КОЕ/м 3)

1. Физические свойства воздушной среды Во многом определяются солнечной радиацией Достигают поверхности земли: Ультрафиолетовое излучение Инфракрасное излучение Гамма-излучение (частично) Рентгеновское излучение (частично) Ультрафиолетовое излучение обладает выраженным бактерицидным действием и биологической активностью (синтез витамина D в коже) Инфракрасное излучение обеспечивает нагревание поверхности и воздуха планеты 70% излучений задерживается атмосферой Земли. Загрязненный парами и аэрозолями воздух способствует задержанию большей части солнечных излучений

Атмосферное давление Атмосферный воздух давит на поверхность Земли с силой 1, 033 кг/см 2. С учетом всей поверхности тела человека это составляет 15 -18 тонн. Человек не испытывает этого давления, поскольку атмосферное давление уравновешивается внутренним давлением газов, находящихся в органах и тканях. Пониженное атмосферное давление воздействует на людей, проживающих в горах (горцы), при подъемах на высоту, во время полетов на самолетах. Действие на организм: развивается гипоксия Адаптация к условиям пониженного атмосферного Давления (парциального давления кислорода): увеличение площади поверхности эритроцитов, повышение концентрации эритроцитов в крови). Профилактика: на высоте 10 км необходимо использовать кислородные приборы. Повышенное атмосферное давление воздействует на человека при работе в кессонах (строительство и ремонт подводных тоннелей, плотин, работа водолазов). Действие на организм: кессонная болезнь. Профилактика кессонной болезни: постепенная нормализация давления газовой смеси до полного выведения азота из крови (барокамера).

Температура воздуха Действию повышенных температур воздуха подвергаются жители экваториальных стран. В условиях производства – рабочие металлургических заводов (сталеплавильные цехи), ряда отраслей пищевой и легкой промышленности. Действие на здоровье: 1. Общее - гипертермия (тепловой удар). 2. Местное – солнечный удар (кора головного мозга); «инфракрасная катаракта» (хрусталик глаза). 3. Обезвоживание организма в связи с потоотделением (сталевар может потерять жидкости до 10 л за смену) Адаптация заключается в эволюционно изменившейся системе потоотделения, особой структуре волос головы у африканских народов Профилактика: на рабочих местах - воздушное душирование охлажденным воздухом, спецодежда (из плотной ткани), защитные очки, шлемы. Для компенсации потери жидкости и солей в горячих цехах устанавливают сатураторные установки с солевыми растворами

Температура воздуха Действию пониженных температур воздуха подвергаются лесорубы, рыбаки, строители, геологи в зимний период, работники пищевой промышленности (молочной, кондитерской). Действие на здоровье: 1. Общее – переохлаждение, возникновение простудных заболеваний, болезней костномышечной системы. 2. Местное воздействие на дистальные отделы конечностей приводит к спазму периферических сосудов, нарушению трофики и даже отмиранию тканей (окопная или траншейная стопа) в ВОВ. Первые признаки профзаболевания: парастезии, потеря чувствительности, побеление Профилактика: механизация, автоматизация производства, особый режим труда, во время отдыха согревание, медицинские осмотры

Движение воздуха В природе обусловлено разностью атмосферного давления в различных участках Земли, а это зависит от разницы температур. Роза ветров – это графическое изображение повторяемости ветров в течение года. Используется в градостроительстве для проектирования населенных пунктов или отдельных объектов (например, ЦРБ с собственной котельной)

Движение воздуха Движущийся воздух действует на организм человека охлаждающе и способствует более быстрому переохлаждению при пониженной температуре воздуха, Но снижает риск перегревания при повышенной температуре воздуха, что используется при организации воздушного душирования рабочих мест с нагревающим микроклиматом

Термоанемометр

Влажность воздуха – это содержание водяных паров в воздухе Источники: испарения с поверхности водоёмов, почвы, растений; В жилище – результат жизнедеятельности человека (стирка, уборка, приготовление пищи) Влажность воздуха может повышаться в результате хозяйственной деятельности человека при работе промпредприятий

Абсолютная влажность – это количество водяных паров, находящихся в воздухе в данный момент (мг/м 3) Максимальная влажность – предельное количество водяных паров, которое могло бы находиться в воздухе, если бы он был насыщен до 100% при данной температуре (мг/м 3) Относительная влажность – это отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в %. В гигиене нормируется только относительная влажность ВЛАЖНЫЙ ВОЗДУХ УСУГУБЛЯЕТ ДЕЙСТВИЕ ВЫСОКИХ И НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР ВОЗДУХА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА: Высокая влажность при высокой температуре воздуха затрудняет теплоотдачу (блокируется отдача тепла испарением) – риск перегревания. Высокая влажность при низкой температуре – усиливает теплоотдачу воздуха, так как влажный воздух обладает большей теплопроводностью - риск переохлаждения. Чрезмерно сухой воздух также вреден: сухость кожи, слизистых, конъюнктив ведет к потере бактерицидных свойств, наслоению инфекции.

Механизмы терморегуляции Физические - теплоотдача Химические - теплопродукция Механизмы отдачи тепла излучение 1. проведение испарение Излучение тепла телом человека (подобное инфракрасному излучению). 2. Проведение - отдача тепла путем соприкосновения тела человека с более холодным окружающим воздухом (конвекция) или поверхностями (кондукция); 3. Испарение – отдача тепла путем испарения влаги с поверхности кожи и слизистых оболочек.

Совокупность физических показателей воздушной среды закрытых помещений называется 1. 2. 3. 4. Микроклиматом помещений Температура воздуха Относительная влажность воздуха Скорость движения воздуха Температура поверхностей На рисунке: прибор для измерения температуры и влажности воздуха

Нормирование параметров микроклимата производится для создания оптимальных микроклиматических условий, обеспечивающих оптимальное тепловое и функциональное состояние человека, ощущение теплового комфорта в течение всего рабочего времени при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, с целью предупреждения отклонений в состоянии здоровья, создания предпосылок для высокого уровня работоспособности. Сан. Пи. Н 2. 2. 4. 548 -96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» Нормирование параметров микроклимата производится с учетом интенсивности энерготрат работающих

Гигиенические нормативы оптимальных микроклиматических условий значительно отличаются в зависимости от категорий выполняемой работы Всего выделено 5 категорий работ по интенсивности энерготрат 1. К категории Iа относятся работы с интенсивностью энерготрат до 120 ккал/час, производимые сидя, сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (в т. ч. студенты и преподаватели). 2. К категории Iб относятся работы с интенсивностью энерготрат до 150 ккал/час, производимые сидя, стоя, связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением. 3. К категории IIа относятся работы с интенсивностью энерготрат до 200 ккал/час, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий и предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения. 4. К категории IIб относятся работы с интенсивностью энерготрат до 250 ккал/час, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением. 5. К категории III относятся работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал/час, связанные с постоянным перемещением и переноской тяжестей более 10 кг и требующие больших физических усилий.

Оптимальные величины показателей микроклимата в помещениях на рабочих местах Период года Категория работ по уровню энерготрат Температура воздуха, град. С Холодный Iа 22 -24 21 -25 60 -40 0, 1 Iб 21 -23 20 -24 60 -40 0, 1 IIа 19 -21 18 -22 60 -40 0, 2 IIб 17 -19 16 -20 60 -40 0, 2 III 16 -18 15 -19 60 -40 0, 3 Iа 23 -25 22 -26 60 -40 0, 1 Iб 22 -24 21 -25 60 -40 0, 1 IIа 20 -22 19 -23 60 -40 0, 2 IIб 19 -21 18 -22 60 -40 0, 2 III 18 -20 17 -21 60 -40 0, 3 Теплый Температура Относиповерхностей, тельная град. С влажность воздуха, % Скорость движения воздуха м/сек

Обеспечивают нормируемые параметры системы отопления и вентиляции Системы отопления: централизованное и местное • Теплоснабжение зданий обеспечивается от ТЭЦ, районных или местных котельных. • Теплоноситель – вода. Паровое отопление не используется. • В качестве нагревательных приборов могут применяться радиаторы, трубчатые нагревательные элементы, встроенные в бетонные панели, а также допускается использование конвекторов. Отопительные приборы должны иметь регуляторы температуры.

Системы отопления А) централизованное Б) местное Источник тепла 2. Теплоноситель С системой трубопроводов 3. Отопительные приборы Централизованное теплоснабжение зданий обеспечивается от ТЭЦ, районных или местн ых котельных (бойлерных).

Теплоноситель – вода, подается через систему трубопроводов

Нагревательные (отопительные) приборы: радиаторы, конвекторы, трубчатые нагревательные элементы, встроенные в бетонные панели. Отопительные приборы должны иметь регуляторы температуры.

Вентиляция

Воздухообмен Системы вентиляции создают необходимый воздухообмен в помещениях и обеспечивают совместно с системой отопления нормируемые параметры микроклимата в помещениях

КЛАСС ЧИСТОТЫ, РЕКОМЕНДУЕМЫЙ ВОЗДУХООБМЕН, ДОПУСТИМАЯ И РАСЧЕТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА

ПДК = 0, 1%

Загрязнение атмосферного воздуха Виды загрязнений : химическое, бактериологическое, физическое, механическое, радиационное

Основные поллютанты: оксиды серы, азота, углерода, оксиданты и пыль разного состава

Источники: 2 1 2. Промышленность 1. Транспорт 3 3. ТЭЦ

Так, если в 1900 г. имелось всего 11 тыс. автомобилей, то ныне только ежегодный их выпуск составляет около 50 млн. Таблица Увеличение численности машин за XX век Год 1900 1914 1921 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Кол-во автомоб, млн. 0, 011 1, 826 10, 927 46, 057 70, 388 126, 00 0 230, 000 362, 000 550, 000 700, 000

И такой процесс невозможно ни затормозить, ни остановить, поскольку он обеспечивает ряд удобств, ускоряет развитие экономики, облегчает перевозки людей и грузов. Таблица Соотношение количества транспорта с численностью населения в разных странах Страна США Франция Англия Германия Япония Россия Китай Индия Страны Африки Число атомобилей на 1000 жителей, шт. 750 500 490 380 90 8 5 1

Наибольшую опасность для здоровья человека представляют вредные микрочастицы диаметром до 2. 5 микрометров (так называемые частицы PM 2. 5), которые образуются при работе автомобилей. Таблица Состав выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания Карбюраторн ые двигатели, % Дизельные двигатели, % Азот 74 -77 76 - 78 Кислород 0, 3 - 5 2 -8 Двуокись углерода 5 - 12 1 - 10 Окись углерода 1 - 10 0, 01 - 0, 5 Пары воды 3 - 5, 5 0, 5 - 4 Окислы азота 0 - 0, 8 0, 001 - 0, 4 Углеводороды 0, 2 - 3 0, 01 - 0, 1 Альдегиды 0 - 0, 2 0 - 0, 002 Компоненты

Таблица Влияние некоторых тяжелых металлов на организм человека Тяжёлые металлы Пути поступления в организм Поражение органов и тканей человека Свинец (Pb) Дыхательная и пищеварительная система Нервная ткань, нарушение памяти, распад личности Кадмий (Cd) Дыхательная и пищеварительная система Болезни органов дыхания, пищеварительной и нервной системы, все формы рака Ванадий (V) Дыхательная система Аллергия, экзема, астма, заболевание крови, нарушение психики Бериллий (Be) Дыхательная и пищеварительная система Аллергия, поражение кожи и слизистой Хром (Cr) Дыхательная и пищеварительная система Болезни кожных покровов, дыхательных путей, органов зрения и нервной системы

В таком большом городе, как Красноярск, остро стоит проблема охраны воздушной среды.

Динамика выбросов в атмосферу загрязняющих веществ по Красноярскому краю(тыс. тонн в год) Годы Суммарные В т. ч. от От авто выбросы стационарных транспорта источников 2002 2783, 9 2617, 1 166, 8 2003 2818, 7 2644, 2 174, 5 2004 2832, 4 2640, 4 192, 0

• Резкие изменения физических и химических свойств воздушной среды, загрязнение токсичными веществами и патогенными микроорганизмами могут способствовать развитию в организменений, приводящих к нарушению здоровья и снижению работоспособности и смертности.

Мероприятия по охране атмосферного воздуха • 1. Планировочные – размещение населенного пункта и его зонирование с учетом «Розы ветров» . • 2. Технологические – изменение технологий производства для устранения или уменьшения воздействия неблагоприятных факторов. • 3. Санитарно-технические – устройство газопылезолоуловителей. • 4. Законодательные • 5. Медицинские - мониторинг экологически обусловленной заболеваемости

РОЗА ВЕТРОВ Жилая зона

1. Высокой концентрацией промышленных зон и предприят 2. Значительной концентрацией предприятий в сложившихс промзонах и их экологически опасное отраслевое сочетани 3. Непосредственной близостью промышленных зон и селитебных территорий. 4. Наличием предприятий 2 – 4 класса санитарной вредност в жилой застройке. 5. Отсутствием организованных санитарно – защитных зон промышленных узлов и предприятий. 6. Пересеченностью селитебных территорий автодорогами

Планировочные мероприятия • Между жилой и промышленной зоной разрыв – санитарно защитная зона. Ширина этой зоны зависит от вредности предприятия Ø 1. класс - макс. вредность – 1 км. Ø 2. класс – 500 м. Ø 3. класс – 300 м. Ø 4. класс – – 100 м. Ø 5. класс – – 50 м.

Архитектурные приемы. • Там где проходят крупные автомагистрали градостроители проводят многорядную планировку. Ø 1 ряд – коммунальные учреждения ( прачечные , склады. ) Ø 2 ряд – малоэтажная застройка. Ø 3 ряд – многоэтажная застройка. Ø 4 ряд – детские учреждения , больницы.

• Озеленение Садовопарковые зоны Посадка деревьевсанитаров

Таблица Средняя масса пыли, собираемая листовой поверхностью одного взрослого дерева за летний период Вид Масса пыли, кг Вяз шершавый 23 Ива 38 Клён 33 Тополь 34 Ясень 28 Деревья обладают избирательной способностью по отношению к вредным примесям в воздухе и различной устойчивостью к ним. Хорошими поглотителями свинца по обочинам дорог являются береза, липа, акация желтая. Дуб хорошо улавливает пыль; клен, осина и ольха – сернистый газ; вяз обыкновенный – сернистый газ и пыль.

Технологические мероприятия (Примеры: Италия, Япония) Ø 1. Все химическое сырье подлежит гигиенической стандартизации. Ø 2. Очистка сырья от вредных примесей. Ø 3. Замена сухих способов переработки пылящих материалов – мокрыми (горнодобывающая промышленность. ) Ø 4. Замена пламенного нагрева электрическим. Ø 5. Герметизация производства. Ø 6. Замена прерывистых процессов непрерывными, что исключает внезапные выбросы.

Санитарно-технические мероприятия. • Циклон – железобетонное сооружение. В него поступает воздух и под влиянием лопастей приобретает вращательные движения , на пылинки действуют центробежные силы и они отбрасываются на стенки бункера. Хорошо задерживаются крупные пылевые частицы. Эффект очистки – 60%.

ØМультициклон – состоит из нескольких циклонов с одним бункером. Эффективность – 80%. Задерживает крупнодисперсную пыль. ØФильтры. Фильтрующий материал – обыкновенная ткань. Очень эффективны, но не для горячих выбросов ØЭлектрофильтры. Создают поле высокого напряжения. Пылинки электризуются и прилипают на электроды. Стряхиваются в бункер.

• Скруббер мокрый циклон. Как циклон, но по стенкам сбегает вода и увлекает пыль за собой. • Строительство высоких труб. • Для городов -не менее 320 м.

Законодательные мероприятия Ø Впервые в 1949 году принят закон о том, что все строящиеся предприятия должны иметь очистительные сооружения. Ø В 1960 году принят закон об охране природы. Ø В 1969 году – законодательство о здравоохранении СССР. В нем говорится об охране атмосферного воздуха. Ø В 1972 году постановление ЦК об усилении охраны атмосферного воздуха. Ø С 1979 году все ПДК вредных веществ воздуха были приведены в ГОСТ.

• Вывод: • Резкие изменения физических и химических свойств воздушной среды, загрязнение токсичными веществами и патогенными микроорганизмами могут способствовать развитию в организменений, приводящих к нарушению здоровья и снижению работоспособности. • ГИГИЕНА призвана разработать мероприятия по оздоровлению воздушной среды с целью защиты организма от нарушений и изменений, связанных с неблагоприятным состоянием воздушной среды.

Тест по итогам лекции Назовите один правильный ответ Вопрос: Нормирование параметров микроклимата на рабочих местах производится в зависимости от: 1. Энерготрат работающих 2. Климата и погоды 3. Загрязненности воздушной среды 4. Степени механизации труда 5. Наличия или отсутствия спецодежды