Глава 2. Состав окружающей среды

Антропогенное влияние на показатели окружающей среды возможно оценить при знании исходных данных состава её природной среды, т.е. атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, верхнего плодородного слоя земли (грунтовой почвы, растительности), т.е. при знании биосанитарной емкости среды.

2.1 Состав атмосферного воздуха,

влияние антропогенной деятельности

Воздушная газообразная оболочка Земли делится на 4 слоя: тропосферу до высоты 12 км, стратосферу до высоты 60 км, мезосферу до высоты 82 км и ионосферу выше 82 км, где микроорганизмы уже не обнаруживаются.

На высоте от 20 км находится озоновый слой, защищающий живые организмы на Земле от ультрафиолетового излучения Солнца [27]. За 20 лет наблюдения общее содержание озона уменьшилось в среднем на 10 %.

Снижение содержания озона в озоновом слое увеличивает ультрафиолетовые потоки к Земле, частоту электромагнитных волн и приводит к увеличению болезней, т.к. человек биологически связан с космосом, с его лучами и электромагнитными полями.

При этом активизируется возникновение таких болезней, как ветряная оспа, малярия, грибковые заболевания, туберкулез и в наибольшей степени рак кожи. Происходит и мутация ДНК. Эти болезни возникают постепенно по мере получения дозы облучения. По статистике у белых людей рак кожи может возникнуть после 50 000 часов пребывания под воздействием лучей Солнца, у темнокожих после ‑ 150 000 часов. К сорокалетнему возрасту человек от воздействия лучей Солнца может выглядеть как шестидесятилетний. По данным Управления по защите окружающей среды США [32], на 1 % уменьшения озонового слоя число случаев возникновения катаракты от влияния солнечных лучей увеличивается на 0,5 %. У человека со светлой кожей и рыжими волосами рак кожи при длительном влиянии солнечных лучей может возникнуть к 25 – 35 годам, у темнокожих - значительно позже.

В тропосфере при подъеме на высоту h =100 м от поверхности Земли температура падает на 0,6 ^о С, что способствует диффузии вредных веществ в верхние слои атмосферы. На высоте 30 км температура снижается до -30 ^оС, затем на высоте 60 км растет до +80 ^оС, а затем снова падает до -75 ^оС.

Если бы не было атмосферы Земли, то её поверхность днем нагревалась бы до +100 ^оС, а ночью охлаждалась до -100 ^оС.

Состав природного атмосферного воздуха приведен в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Наименование газов	Содержание по объему, %	Относительная молекулярная масса, кг/моль
Азот	78,084	28
Кислород	20,95	32
Аргон	0,93	39
Углекислый газ	0,032	44
Неон	1,8∙10 - 3	20
Гелий	5,2∙10 - 4	4
Криптон	1∙10 - 4	83
Ксенон	8∙10 - 6	131
Водород	5∙10 -5	2
Озон	5∙10 - 5	48
Водяной пар	3 - 2∙10 -5	-
Легкие отрицательные аэроионы	> 3000 1/см3	-
Окись азота	2∙10 - 6	30
Диоксид серы	1∙10 - 4	64
Метан	2∙10 - 4	16
Пыль ( до высоты 2 км)	0,002 – 0,02г/м3	-

Примечание. В соответствии с санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.2.542-96 в жилых и общественных зданиях содержание легких отрицательных аэроионов в 1см³ воздуха должно быть не менее 3000, которые благотворно влияют на самочувствие человека, положительно заряженных аэроионов должно быть не более 3000 1/см³, отрицательно влияющих на его самочувствие.

Нижнее предельно допустимое содержание кислорода в воздухе соответствует его среднему парциальному давлению 158 мм рт. ст., и предельное верхнее содержание ‑ не более 320 мм рт. ст.

При приближении содержания водяных паров в воздухе к верхнему показателю, приведенному в табл. 2.1, влияние на человека ультрафиолетовой радиации снижается, незначительно увеличивается скорость движения газовоздушного потока в верхние слои атмосферы, т.к. в реальных условиях плотность влажного воздуха меньше плотности сухого воздуха не более чем на 1 %.

Содержанию кислорода в воздухе 20,95 % объема соответствует его парциальному давлению 159 мм рт. ст. Его снижение до 157 мм рт. ст. вызывает состояние дискомфорта у человека. При наличии людей в помещении содержание кислорода может уменьшаться при недостаточной вентиляции в нем.

Допустимые колебания состава кислорода не должны превышать ± 1 %.

Всякое отклонение от указанных параметров атмосферного воздуха способствует нарушению установившегося равновесия в природе.

При возникновении в атмосфере теплового инверсионного явления, т.е. когда с ростом высоты температура воздуха повышается, а не снижается, удаления вредных веществ в верхние слои не происходит и наступает их накопление в приземных слоях атмосферы с возможным возникновением смога.

Земля обладает отрицательным потенциалом, а атмосферный воздух положительным. Для человека ростом 170 см разность потенциалов составляет 250 В (на высоте 1м эта разность составляет 150 В). При изменении погодных условий существенно изменяется и разность потенциалов, которая влияет на нервную систему человека. При загрязнении атмосферы усиливается её ионизация, вызывающая усиление электромагнитных волн, что приводит к нарушению установившегося электрического потенциала человека.

Периодически возникающая солнечная активность, и следовательно электромагнитная, негативно влияет на больных людей с патологией органов кровообращения, на увеличение дорожно-транспортных происшествий, на вспышки эпидемий гриппа, особенно при образовании "темных пятен" на Солнце длительностью до 27 дней с периодичностью 11 лет и 22 года (по данным Чижевского А.Л.). Установлено, что больше летальных исходов происходит у людей с нервным заболеваниями, отмечаются они с периодичностью 27 дней.

За сутки человек пропускает через легкие 11 м³ воздуха, и при изменении его количества и качества могут происходить изменения в организме человека. При снижении барометрического давления воздуха до 500 мм рт. ст. наступает кислородное голодание. Во вдыхаемом атмосферном воздухе содержится 0,033 % объема углекислого газа, а в выдыхаемом воздухе человека его содержится 3,95 %, поэтому помещения с значительным содержанием людей должны вентилироваться.

Углекислый газ не относится к категории вредных веществ, но при повышении парциального давления в атмосферном воздухе с 1 мм рт. ст. до 8 мм рт. ст. ухудшается дыхание человека.

Повышение содержания пыли в атмосферном воздухе выше 0,008 г/м³ вызывает снижение солнечной радиации на 1 %, что понижает температуру у поверхности Земли и фотосинтез продуцирования кислорода зелеными растениями.

У поверхности Земли плотность сухого воздух составляет ρ_o = 1,293 кг/м³, с подъемом до высоты h = 10 км плотность падает до ρ_h = 0,4 кг/м³ и до высоты 20 км ‑ до 0,09 кг/м³. Разность плотностей воздуха, как известно, создает силу движения газовоздушной смеси, равную перепаду давления: ∆Р = g∙h∙(ρ_h – ρ_o), Па.

Если принять загрязненность атмосферного воздуха над поверхностью океанов за единицу, то в сельской местности она равна 10, а в городской среде 150. Несмотря на то, что города занимают до 10 % всей суши Земли, равной 148 млн км² [26], в настоящее время повышенная концентрация вредных веществ в воздухе во многих городах приводит к превышению предела биосанитарной емкости окружающей среды и она не в состоянии нейтрализовать влияние загрязнителей. К примеру, выбросы в городах США, приходящиеся на одного человека, составляют в среднем 1,3 кг/сутки и аналогичны Российским. В Германии эта величина в 4 раза меньше.