Текст книги "Общая и военная гигиена"

Борьба с атмосферными загрязнениями ведется по многим направлениям, из которых основными являются инженерно-технические, архитектурно-планировочные, законодательные, контрольные мероприятия, а также использование природных факторов.

К природным факторам относятся разбавление загрязнений в атмосфере, их осаждение, поглощение и сорбция геосферой, химическое превращение и т. п. Эти факторы, особенно разбавление, имеют огромное значение для поддержания экологического равновесия, однако их возможности не безграничны. Следует учитывать, кроме того, что они действуют медленно и многие вещества до конца не обезвреживаются (свинец, ртуть, бериллий, радиоактивные вещества и т. п.). К сожалению, до недавнего времени во всем мире основные надежды возлагались лишь на эти факторы, что привело к существенному загрязнению окружающей среды.

Инженерно-технические мероприятия предусматривают внедрение прогрессивных технологий, создание безотходного или малоотходного производства, в том числе производства по замкнутому циклу, когда все образующиеся отходы перерабатываются или используются на последующих стадиях. Если этого добиться невозможно (что чаще всего и бывает), то производится улавливание конечных продуктов технологического процесса.

Газо-, дымо– и пылеулавливающие установки в настоящее время очень широко применяются как у нас, так и за рубежом. Существует много различных конструкций названных устройств. К ним относятся пылеотстойные камеры, циклоны и мультициклоны (очищают от крупных частиц размером 10 мкг на 40–70 %), жалюзийные золоуловители (эффективность очистки такая же), мокрые инерционные золоуловители или скрубберы (очищают от пыли на 92–98 %), рукавные фильтры, электрофильтры (очистка на 90–95 %) и т. п. При гигиенической оценке всех этих устройств следует иметь в виду, что они не универсальны, плохо задерживают аэрозоли и даже аэросуспензии, состоящие из смолистых веществ. Многие из них сложны в эксплуатации и ненадежны в работе.

Борьба с пылеобразованием путем регулярного полива дорожных покрытий включена в перечень обязательных мероприятий коммунальных служб. Необходимый расход воды на эти цели предусмотрен нормами водоснабжения населенных пунктов.

Архитектурно-планировочные мероприятия при правильном их осуществлении дают значительный эффект защиты людей от действия атмосферных загрязнений. К таким мероприятиям относятся: зонирование территории города с выделением жилых и промышленных районов и устройством санитарно-защитных зон между ними; правильное расположение зон застройки по отношению друг к другу с учетом господствующих ветров и рельефа местности; использование зеленых насаждений; правильная внутриквартальная планировка, обеспечивающая проветривание и защиту от выхлопных газов транспорта; твердые покрытия (асфальтирование и т. п.) улиц и площадей, систематическая их уборка и т. п.

Размеры санитарно-защитных зон определяются характером и степенью опасности производственного процесса, условиями эксплуатации объекта, видом и количеством выделяемых в окружающую среду токсических веществ. Минимальные размеры санитарных промежутков до жилых районов составляют для малоопасных производств (IV–V класса) 50—100 м, для производств II–III класса – 300–500 м, для производств I класса, выбросы которых представляют серьезную опасность для людей, – 1000 м. Санитарно-защитная зона должна быть максимально озеленена: для предприятий IV–V класса – не менее 60 % площади, для предприятий II–III класса – не менее 50 %.

Законодательные мероприятия определяют ответственность организаций за охрану атмосферного воздуха. Первым законодательным актом такого плана, изданным после Великой Отечественной войны, было постановление Совета Министров СССР 1949 г. «О мерах борьбы с загрязнениями атмосферного воздуха и об улучшении санитарно-гигиенических условий населенных мест». Этим постановлением запрещалось вводить в действие новые предприятия и эксплуатировать старые без очистных установок; в штатах санэпидстанций были учреждены должности инспекторов по охране атмосферного воздуха.

В настоящее время вопросы охраны атмосферного воздуха в России регламентируются Федеральными законами «Об охране окружающей среды», «Об охране атмосферного воздуха» и разработанными на их основе санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами. Запрещается ввод в эксплуатацию новых и реконструируемых предприятий, цехов и агрегатов, не обеспеченных устройствами, предотвращающими загрязнение воздушного бассейна.

Основой регулирования качества атмосферного воздуха населенных мест являются гигиенические нормативы – предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе, соблюдение которых обеспечивает отсутствие прямого или косвенного влияния на здоровье населения и условия его проживания. Для каждого вещества, загрязняющего атмосферный воздух, устанавливают два норматива: максимально разовую и среднесуточную ПДК.

Максимально разовая ПДК разрабатывается для предупреждения рефлекторных реакций у человека при кратковременном воздействии атмосферных загрязнений, а среднесуточная – с целью предупреждения их резорбтивного (общетоксического, канцерогенного, мутагенного и др.) влияния. Для отдельных веществ допускается использование ориентировочных безопасных уровней воздействия, для которых устанавливаются сроки их действия. Санитарными правилами оговаривается, что в местах массового отдыха населения, на территории размещения лечебно-профилактических учреждений и центров реабилитации содержание вредных веществ не должно превышать 0,8 ПДК.

К настоящему времени для атмосферного воздуха установлено более 330 ПДК и эта работа продолжается. Нормативы некоторых веществ, которые могут встретиться в практике врача, приведены в табл. 2.3.

Контрольные мероприятия основываются на санитарном законодательстве и предусматривают надзор и контроль выполнения мероприятий по охране окружающей среды.

Они включают:

– надзор за проектированием, строительством и реконструкцией промышленных объектов, организацией санитарно-защитных зон;

– контроль расчетов предельно допустимых сбросов в атмосферу вредных газообразных продуктов и аэрозолей;

– надзор за планировкой населенных мест, их благоустройством и озеленением;

– учет, паспортизацию и обследование предприятий, работа которых может приводить к загрязнению воздуха;

– санитарно-эпидемиологический мониторинг воздуха и почвы на содержание загрязняющих веществ;

– изучение влияния атмосферных загрязнений на состояние здоровья населения.

Таблица 2.3

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест

Среди факторов окружающей среды, влияющих на здоровье человека, весьма существенными являются физические свойства воздуха. К ним относят: барометрическое давление, температуру, влажность и скорость движения воздуха, его ионизацию, атмосферное электричество. Большинство из названных свойств являются определяющими для формирования климатических и погодных условий, микроклимата помещений и в конечном счете – теплового состояния человека.

Барометрическое давление

Воздушная оболочка, окружающая Землю (атмосфера), имеет определенную массу. Благодаря этому она оказывает на земную поверхность давление, равное на уровне моря 1,033 кг на 1 см² (при температуре воздуха 0 °C и на географической широте 45°). Это давление соответствует давлению ртутного столба высотой 760 мм/см² при температуре 0 °C или 10,3 м вод. ст. и называется нормальным атмосферным давлением. Колебания барометрического давления на земной поверхности незначительны и обычно в течение суток не превышают 5–6 мм, а по временам года – 20–30 мм.

Небольшие суточные и годовые колебания не оказывают заметного влияния на организм. Все же такое влияние отмечается, особенно у больных и пожилых людей, у которых перед плохой погодой обостряются многие болезни, начинают ныть старые раны, появляются невралгии, возникает подавленность настроения и пр.

Более существенные изменения барометрического давления связаны с высотой местности над уровнем моря, например при восхождениях в горы и спусках, при полетах на летательных аппаратах, прыжках с парашютом и пр. С колебаниями давления встречаются водолазы, кессонные рабочие[1]1
  Кессоны – сооружения, которые возводятся при постройке мостов, туннелей и других объектов для защиты от проникновения воды с помощью создания избыточного давления воздуха.


[Закрыть], подводники, танкисты при подводном вождении танков. Кратковременное (мгновенное), но очень значительное избыточное давление имеет место при выстрелах и разрывах снарядов, мин, бомб, запусках ракет (дульная и взрывная волна, волна газопламенной струи и т. д.).

Значительное понижение атмосферного давления при преодолении горных перевалов и соответственное снижение парциального давления кислорода нередко вызывает у неподготовленных людей горную болезнь. Она характеризуется сильной усталостью, одышкой, головными болями, цианозом слизистых оболочек, пульсацией артерий (сонной, височной) и другими признаками гипоксемии и гипоксии, усиливающимися при физическом напряжении.

Для предупреждения горной болезни или ослабления ее проявлений необходима акклиматизация. Она осуществляется за счет действия ряда регуляторных механизмов, включающихся в определенной последовательности. В первые дни пребывания на высотах приспособление организма осуществляется за счет увеличения глубины и частоты дыхания (что приводит к обогащению альвеолярного воздуха и крови кислородом), учащения сердечных сокращений, увеличения минутного объема крови, ускорения кровотока, повышения артериального давления, увеличения количества эритроцитов в крови за счет выхода крови из депо. Все это обеспечивает более быструю и компенсированную в количественном отношении доставку кислорода тканям. Наряду с этим улучшается распределение крови, в частности, увеличивается кровоснабжение мозга и сердца за счет расширения их кровеносных сосудов и сужения сосудов кожи, мышц и некоторых внутренних органов. Учащение дыхания ведет к уменьшению содержания углекислоты в крови и тканях и к нарушению кислотно-щелочного равновесия. Для восстановления последнего увеличивается выведение с мочой оснований, т. е. включается компенсаторная функция выделительной системы.

При более длительном пребывании в горах частота сердечных сокращений и артериальное давление восстанавливаются, уменьшается частота дыхания. Одновременно усиливается репродуктивная способность костного мозга, повышаются количество эритроцитов и содержание гемоглобина в крови, увеличивается кислородная емкость крови, что облегчает диффузию кислорода из крови в ткани. Наконец, изменяются окислительно-восстановительные обменные процессы в тканях, т. е. происходит перестройка их на новый уровень. Эти изменения характеризуют собой наиболее полную степень акклиматизации к высоте.

Скорость и степень акклиматизации зависят от физической подготовленности, адекватности питания, состояния высшей нервной деятельности человека, его морального состояния, настойчивости в достижении поставленной цели и пр. Акклиматизация к высоте происходит намного быстрее, если пребывание в горах сочетается с дозированной физической нагрузкой. Сотрудниками Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова на основе экспериментальных исследований разработаны и предложены специальные режимы ускоренной адаптации к экстремальным условиям боевой деятельности, в том числе к высокогорью.

Более значительное и быстрое падение давления, помимо указанных нарушений, может сопровождаться явлениями декомпрессии, связанными с выделением (десатурацией) газов (главным образом, азота) из крови и тканевых жидкостей. Возникающие при этом боли в мышцах, суставах, придаточных полостях, среднем ухе и другие обусловлены нарушением кровоснабжения вследствие закупорки капилляров. Наиболее опасным последствием декомпрессии является воздушная эмболия крупных сосудов. Явления декомпрессии отмечаются не только при низком барометрическом давлении (ниже нормального), но и при быстром переходе от повышенного давления к обычному атмосферному, например при кессонной болезни, возникающей у водолазов и кессонных рабочих при нарушении режима подъема с глубины.

Температура воздуха

Среди физических свойств воздуха температура является наиболее важным фактором, определяющим, как правило, тепловое состояние окружающей среды и человека. Она влияет на приток и отдачу тепла человеком путем конвекции и опосредованно, через температуру окружающих предметов, путем проведения и теплового излучения, поскольку интенсивность этих процессов прямо пропорциональна разнице температур поверхности тела человека и воздуха.

Температура воздуха не только оказывает непосредственное влияние на человека. От нее в значительной мере зависят характер и степень влияния прочих факторов погоды и микроклимата помещений. Температура воздуха определяет охлаждающую силу ветра, максимальную влажность воздуха и, следовательно, возможность поглощения водяных паров, что в конечном счете влияет на теплопотери организма испарением. Таким образом, между температурой воздуха и другими его физическими свойствами устанавливаются сложные соотношения, которые в конечном итоге и определяют результат действия суммы названных теплофизических элементов на организм человека.

Влияние неблагоприятной температуры воздуха на организм наиболее выражено в производственных условиях, где возможны очень высокие или очень низкие температуры воздуха. Кроме того, воздействию неблагоприятной температуры воздуха подвергается большая группа людей, работающих вне помещения. Длительное пребывание человека в условиях воздействия высоких или низких температур воздуха вызывает напряжение механизмов терморегуляции, что расценивается как стрессовый фактор, снижающий иммунобиологическую активность, способствующий повышению общей заболеваемости.

В гигиенической практике, физиологии и метеорологии температуру измеряют в градусах шкалы Цельсия (t °С), основными отправными точками которой являются температура таяния льда (0 °C) и кипения воды (100 °C). В физике оперируют понятием абсолютной, или термодинамической, температуры (Т). За единицу абсолютной температуры в системе СИ принят градус Кельвина (°К). Значения абсолютной температуры и температуры по шкале Цельсия связаны соотношением: T = t + 273,15. Абсолютному нулю соответствует температура –273,15 °C. В ряде англоязычных стран используется температурная шкала Фаренгейта (°F), отправными точками которой являются 32 °F (таяние льда) и 212 °F (кипение воды).

Характеристика теплового состояния среды по одной температуре воздуха не всегда отражает фактическое влияние этой среды на теплообмен человека. Однако для ориентировочного суждения в повседневной практике такая характеристика может быть достаточной. Считается, что комфортное тепловое состояние среды и человека имеет место при температуре воздуха 17–22 °C; предельно допустимое – при верхней границе 25 °C и нижней 14 °C; предельно переносимое, соответственно, при 35 и 10 °C. За пределами этих значений тепловое состояние среды характеризуется как экстремальное. Верхняя граница, при которой человек еще может дышать, равняется 116 °C, нижняя от –70 до –80 °C.

Самая высокая температура воздуха на Земле 57,8 °C зарегистрирована в сентябре 1922 г. в местечке Эль-Азизия в Ливии, самая низкая –89,2 °C – на станции «Восток» в Антарктиде в июле 1983 г.

Влажность воздуха

Влажность воздуха, т. е. наличие в нем водяных паров, характеризуется несколькими понятиями.

Абсолютная влажность (е) означает фактическое содержание водяных паров в воздухе в данных конкретных условиях. Существует два способа ее выражения:

а) указывается масса паров воды в единице объема воздуха (г/м³);

б) указывается упругость (парциальное давление) водяных паров (мм рт. ст., бар, Н/м²).

Численные значения двух этих единиц весьма близки, что позволяет использовать их наравне друг с другом (табл. 2.4).

Упругость водяного пара в состоянии насыщения им воздуха называется максимальной влажностью, или упругостью насыщения (Е). Каждой температуре воздуха соответствует определенный максимум количества водяных паров (табл. 2.5), больше которого воздух не может поглотить. Превышение этого предела вызывает конденсацию и выпадение из воздуха капельно-жидкой воды.

Таблица 2.4

Соотношение значений упругости и массы водяных паров в воздухе (Эрисман Ф. Ф., 1903)

Таблица 2.5

Упругость водяных паров, насыщающих воздух

Относительная влажность (r) представляет собой отношение фактической упругости водяного пара в воздухе (е) к упругости насыщения при данной температуре (Е), выраженное в процентах:

r = (e / E) · 100.

Дефицит насыщения – это разница между упругостью насыщения (Е) и фактической упругостью пара (е) в воздухе, или между максимальной и абсолютной влажностью.

Точка росы – температура, при которой имеющаяся (фактическая) абсолютная влажность воздуха достигает насыщения, т. е. становится максимальной.

Физиологическая относительная влажность – отношение количества фактически содержащихся водяных паров в воздухе к их максимальному количеству при температуре поверхности тела человека и легких, т. е. соответственно при 34 и 37 °C (выражается также в процентах). Испарение с поверхности тела и дыхательных путей при температурах, указанных ниже, будет возможным, даже если воздух будет полностью насыщен, так как, нагреваясь в дыхательных путях и у поверхности тела до 34 и 37 °C, он становится более влагоемким.

Водяные пары являются одним из самых непостоянных компонентов воздуха. Количество их колеблется в крайне широких пределах в зависимости от температуры, характера ветров и наличия источников воды. Наибольшая величина абсолютной влажности на Земле (31,9 мм рт. ст.) наблюдалась в Аравии, наименьшая – в Восточной Сибири зимой (менее 0,1 мм рт. ст.), а также на больших высотах.

Влажность воздуха влияет на отдачу тепла испарением пота. Количество тепла, удаляемого этим путем, может быть весьма значительным, так как на испарение 1 г воды при температуре кожи 34 °C расходуется 580 кал (0,58 ккал), а суммарное количество теряемого пота нередко достигает нескольких литров (4–5 л и более) за один день.

Интенсивность испарения пота зависит от температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха. Чем больше дефицит насыщения и выше скорость движения воздуха, тем интенсивнее идет испарение пота. При этом теряется такое количество тепла, что движущийся воздух (ветер) оказывает благоприятное действие даже при температурах, значительно превышающих температуру тела. Установлено, что ветер ухудшает самочувствие и уменьшает работоспособность при температуре воздуха 37 °C только в случае его 100 %-го насыщения водяными парами. При относительной влажности воздуха 60 % ветер перестает оказывать благоприятное действие только при температуре свыше 43,3 °C, а при влажности 30 % – выше 60 °C.

Выполнение значительной физической нагрузки в жарких пустынных районах становится возможным именно потому, что воздух там отличается сухостью и большой влагоемкостью. Однако следует иметь в виду, что воздух с очень низкой относительной влажностью может оказывать отрицательное действие на слизистые оболочки рта и дыхательных путей, вызывая их высыхание, растрескивание, а в последующем – кровотечение, инфицирование и воспаление.

При низких температурах воздуха его влажность мало влияет на теплоотдачу с поверхности тела в связи с тем, что в морозном воздухе из-за небольшой его влагоемкости даже при полном насыщении содержится незначительное количество водяных паров. Например, при температуре –40 °C в воздухе содержится всего 0,09 г/м³ водяных паров. При таких величинах абсолютной влажности воздуха изменения его относительной влажности от 0 до 100 % не могут существенно изменить теплопроводность или теплоемкость воздуха.

Ошибочное представление о большой охлаждающей способности влажного воздуха связано с неверным пониманием свойств двух агрегатных состояний воды. Влажность воздуха, т. е. наличие в нем паров, отождествляется с капельно-жидкой водой, с сыростью воздуха. Физические же свойства воды резко отличны от свойств водяного пара. Так, теплопроводность воды почти в 30 раз, а теплоемкость – в 3000 раз больше, чем у водяного пара. Соответственно возрастают теплопроводность и теплоемкость воздуха, а также одежды и обуви, содержащих капельно-жидкую воду. Кроме того, влажная одежда излучает на 35–50 % больше тепла, чем сухая.

Низкая влажность воздуха способствует интенсивному испарению влаги с дыхательных путей, что особенно следует учитывать при низких температурах и при подъеме в горы. Потери тепла при дыхании в сухом морозном воздухе достигают 10–15 % от общих теплопотерь, вызывая интенсивное охлаждение легких. Это объясняется тем, что морозный воздух, поступая в легкие, нагревается и насыщается водяными парами, причем на это расходуется большое количество тепла, поскольку влагоемкость его после нагревания резко возрастает. В этих условиях создается реальная опасность ознобления дыхательных путей. В горах по этой же причине происходит значительная потеря влаги организмом. Обследование участников английской гималайской экспедиции при восхождении на Эверест показало, что на высотах более 5000 м альпинисты при дыхании теряли более 2 кг жидкости, что составляло почти половину суточных влагопотерь.

Рис. 2.2. Роза ветров

В гигиенической практике принято нормировать относительную влажность, в связи с тем что по ее величине удобнее судить о влиянии влажности, а также иных факторов среды на теплообмен человека. Считается, что оптимальная величина относительной влажности находится в пределах 40–60 %; приемлемая нижняя величина составляет 30 %, верхняя – 70 %.

Движение воздуха

Основным фактором, обусловливающим движение воздуха (ветер), является разница давлений и температур. Движение воздуха характеризуется скоростью, направлением, формой (ламинарное, турбулентное) и продолжительностью. Направление различается по сторонам горизонта, откуда дует ветер[2]2
  В авианавигации принято противоположное обозначение, а именно: указывается, куда дует ветер.


[Закрыть] и обозначается румбами: се, верный (N), южный (S), восточный (O) и западный (W), а также всеми промежуточными направлениями (NO, NW, SW, SO). Скорость ветра выражается в метрах за 1 с. Во всех географических районах наблюдается известная повторяемость ветров, для обозначения которой применяется графический метод с нанесением на чертеж так называемой розы ветров (рис. 2.2). Для того чтобы составить ее, необходимо на определенных румбах отложить линии, по длине соответствующие числу и времени наблюдавшихся ветров в процентах к общему числу и времени всех ветров за определенный срок (месяц, год). По полученному изображению судят о том, какие ветры преобладают в данной местности.

Таблица 2.6

Зависимость теплоотдачи от скорости ветра

Наиболее сильные ветры на Земле отмечены в Антарктике, где они могут достигать 45 м/с (162 км/ч). Среднегодовые скорости ветра здесь превышают 15 м/с. На территории России значительные по силе и продолжительности ветры наблюдаются в Арктике, на юге – в районе Новороссийска, а также в Восточной Сибири и Центральной Азии, где скорость их может доходить до 25–30 м/с (90—108 км/ч).

Движущийся воздух в очень большой мере влияет на величину переноса тепла конвекцией. Под конвекцией понимают перенос тепла движущимися молекулами воздуха (и жидкостей) в среде с нарушенным тепловым равновесием. Количество теряемого этим путем тепла (Q) зависит от разности температур поверхности тела (t_т) и воздуха (t_в), от скорости движения последнего (V), от поверхности тела человека (S) и может быть выражено следующей формулой:

где К – коэффициент теплопередачи одежды.

Зависимость теплоотдачи от скорости движения воздуха при одной и той же температуре воздуха приводится в табл. 2.6.

Охлаждающее действие ветра резко увеличивается при отрицательных температурах воздуха. Скорость движения его порядка сотых долей метра в секунду уже ощущается человеком. Следует заметить, что ветер, оказывая давление на поверхность одежды, облегчает проникновение холодного воздуха в пододежное пространство и ускоряет общее охлаждение организма.

По мере повышения температуры окружающего воздуха и уменьшения температурного градиента теплопотеря конвекцией снижается. Если температура воздуха становится равной температуре кожи (34 °C), теплоотдача этим путем прекращается вовсе; если превышает ее, то устанавливается обратный поток тепла от воздуха к телу (конвекционное нагревание).

Однако согревающее действие движущегося воздуха имеет место лишь в том случае, если оно превышает количество тепла, теряемого за счет испарения пота. Это наблюдается или при очень высокой температуре воздуха (свыше 60 °C), или при его 100 % относительной влажности, когда испарение пота прекращается. Во всех других случаях (т. е. при влажности менее 100 % и температуре воздуха ниже 60 °C) движущийся воздух оказывает охлаждающее действие.

Охлаждающее действие подвижного воздуха используется для улучшения условий обитаемости в танках и других объектах, имеющих источники тепловых излучений. Движение воздуха снимает излишек тепла, падающего па поверхность тела, благодаря чему становится возможной работа при величинах радиации, превосходящих предельно переносимые.

При обычной температуре воздуха в помещении (от 18 до 20 °C) оптимальной считается скорость движения воздуха 0,05—0,25 м/с, допустимой – 0,3 м/с. По мере повышения температуры воздуха (23–24 °C) значение оптимальной скорости его движения увеличивается до 0,5 м/с. Дальнейшее его увеличение в помещении нецелесообразно, поскольку оно создает ощущение сквозняка, что чревато простудными заболеваниями.

Ионизация воздуха

В воздухе содержится то или иное количество частиц газов, заряженных положительным или отрицательным электричеством, которые носят название аэроионов. Помимо этого в нем могут содержаться заряженные аэродисперсии (туман, дым, пыль).

Ионизация воздуха происходит под влиянием излучений радиоактивных веществ, содержащихся в почве, воде и в самом воздухе (радон, торон, дочерние продукты их распада и др.), ультрафиолетовой радиации, рентгеновских и космических лучей. Из ионообразующих факторов следует отметить пламя и нагретые поверхности (термоионизация), электрические разряды в атмосфере, а также в лабораторных и производственных условиях; процессы, связанные с трением, дроблением (дезинтеграцией) веществ, с распылением воды у водопадов и горных речек. Источником образования ионов могут служить также растения (фотоэффект Столетова – Гальвакса).

Действие перечисленных факторов приводит к отщеплению от молекул отрицательно заряженных электронов, вследствие чего оставшаяся часть молекулы приобретает положительный заряд. Ионы, существующие самостоятельно или присоединившиеся к небольшому числу (10–15) нейтральных молекул кислорода, углекислоты, озона, азота и его окислов, принято называть «легкими» или нормальными ионами (n⁺, n^-). Если же ионы присоединяются к частицам тумана, дыма, пылинкам и др., то они называются «тяжелыми» или ионами Ланжевена (N⁺, N^-). В 1 см³ воздуха образуется 2—10 пар в секунду легких ионов. Однако вследствие большой подвижности они быстро отдают свой заряд и, соединяясь с ионами противоположного знака, нейтрализуются (рекомбинируют). Благодаря этому количество ионов в воздухе находится в подвижном равновесии. Вблизи земной поверхности количество легких положительных аэроионов (n⁺), как правило, больше, чем отрицательных (коэффициент униполярности составляет 1,1–1,3)[3]3
  Коэффициентом униполярности называется отношение количества положительных аэроионов к количеству отрицательных.


[Закрыть].

Содержание ионов в воздухе – количество легких и тяжелых ионов, соотношение их зарядов – может колебаться в широких пределах в зависимости от характера почвы и растительности, излучений и ветров, влажности воздуха, наличия источников его загрязнения и пр. Так, на многих курортах и в сельских местностях нередко насчитывается 2–3 тыс. пар легких ионов в 1 см³ воздуха, в то время как в городах эта величина редко достигает 1 тыс. В крупных городах содержится только 200–400 легких ионов в 1 см³, а в пригородах – 800—1500. Причиной малого содержания легких ионов в атмосфере городов является ее загрязненность.

Как упоминалось выше, тяжелые ионы чаще всего представлены заряженными аэродисперсиями (туманы, дымы, пылевые частицы и т. п.), вследствие чего их количество в воздухе можно использовать для его санитарной оценки по коэффициенту загрязнения (Кз)[4]4
  Кз – соотношение между суммарным количеством тяжелых аэроионов (N^±) и легких аэроионов одного знака; Кз = N^±/n^±.


[Закрыть]. Для очень чистого (горного) воздуха этот коэффициент равен 10, для воздуха лабораторий – 20; предельной величиной для жилых помещений считается 50. Этот показатель может служить критерием при оценке плотности размещения людей в жилищах, убежищах и прочих объектах.

При установлении оптимальных концентраций легких ионов в воздухе помещений можно ориентироваться на ионный состав чистого атмосферного воздуха (1000–3000 пар в 1 см³). На берегах горных рек, на берегу моря во время прибоя, вблизи водопадов и фонтанов вследствие ионизации частичек распыляемой воды (гидроаэроионизация) в воздухе, как правило, увеличивается содержание легких (до 5—40 тыс. в 1 см³), преимущественно отрицательно заряженных ионов.

Количество аэроионов в производственных помещениях зависит от наличия и вида источника ионизации. Так, при электросварке число ионов повышается до 6600—10 700 с коэффициентом униполярности 0,03—0,25. Наибольшего ионизирующего действия можно ожидать при работе с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений. В жилых, а также производственных помещениях и подземных сооружениях воздух деионизируется за счет дыхания и в случае прохождения через фильтры.

Установлено, что аэроионы оказывают рефлекторное влияние на организм через верхние дыхательные пути, причем большие дозы аэроионов (до 60–70 тыс. в 1 см³) оказывают лечебное действие. Однако превышение этих количеств отрицательно влияет на здоровых людей.

Наличие заряда облегчает сорбцию аэроионов поверхностями вообще и поверхностью легких в частности. Так, например, считается, что заряженные молекулы кислорода лучше утилизируются в процессе дыхания по сравнению с обычными. Увеличение задержки заряженных частиц в легких используется в лечебной практике для повышения эффективности действия лекарственных средств (гидроаэроионизация, вдыхание природных и искусственных лекарственных средств в виде заряженных аэродисперсий и др.), в электрофильтрах, предназначенных для очистки выбросов промышленных предприятий, а также в средствах индивидуальной защиты дыхательных путей. Однако это свойство аэроионов может играть и отрицательную роль, например при наличии токсических свойств химического носителя. В частности, из практики пылевой патологии известно, что заряженные частички, образующиеся при дезинтеграции (дроблении) твердых веществ, полнее задерживаются в дыхательных путях по сравнению с электронейтральными и в связи с этим оказывают более выраженное токсическое действие. Отсюда следует, что в помещениях, воздух которых загрязнен, рекомендовать его ионизацию не следует, так как это повлечет за собой увеличение задержки вредных веществ.