Химический состав атмосферы и его воздействие на организм человека

Как полагают специалисты, впервые образовавшаяся Земля не имела атмосферы в современном ее понимании, хотя некоторые газы в каких-то количествах могли присутствовать. Формировалась атмосфера из зародившейся литосферы под воздействием на горные породы геохимических и геологических (вулканизм) процессов, а с возникновением жизни — и под влиянием растительных организмов.

Возникнув, атмосфера стала оказывать существенное влияние на породившую ее литосферу.

Атмосфера стала средой жизни всех наземных организмов, воздействующей на них через химический состав, плотность, давление, температуру, осадки, ветер и другие свойства, влияние которых на организмы изучено мало.

Быстрое загрязнение атмосферы началось в ХIХ в. в связи с ростом, как уже отмечалось выше, потребления всех видов топлива.

Воздействовать на природу и общество атмосфера может всей совокупностью измененных свойств и каждым измененным свойством в отдельности. Рассмотрим сначала действие отдельных измененных свойств.

Прозрачность, уменьшающаяся при запылении различными частицами (почва, цемент, дым, сажа, копоть и т.д.), сокращает продолжительность дня, вызывая необходимость удлинения периода освещения и дополнительные расходы на оплату электроэнергии. Состав атмосферы уже претерпел глобальные изменения по некоторым компонентам (кислород, углекислый газ), в ней появились совершенно новые компоненты (ядохимикаты, сотни тысяч других синтетических веществ). Новый, обусловленный деятельностью общества, состав атмосферы полностью нигде не описан, не выяснены все последствия этого для самой атмосферы, а также для природы и общества.

Обобщая имеющиеся многочисленные факты, можно отметить, что в значительно больших количествах, чем прежде, в ней присутствуют радиоактивные вещества, тяжелые металлы (свинец, ртуть и т. д.), соединения серы и азота, различные углеводороды. Распределены они в атмосфере планеты неравномерно, что зависит от расположения производящих их источников. Часть из этих веществ широко разносится по планете воздушными потоками и оседает постепенно на поверхности земли и водоемов, вызывая их загрязнение, попадая с воздухом в организмы растений и животных, человека.

Измененными компонентами атмосфера оказывает на организмы токсическое, мутагенное, канцерогенное и аллергенное действие, обусловливая у них ухудшение состояния здоровья, сокращая продолжительность жизни, снижая биологическую продуктивность, ухудшая наследственность, вызывая нарушение развития и гибель.

Изменения в компонентах атмосферы влияют на людей, вызывая у них различные заболевания, снижение работоспособности, нарушение нервной деятельности, ухудшение потомства (влияние мутагенов) и другие нарушения в их функциях. Кроме того эти изменения в атмосфере в некоторых случаях ухудшают технологию, ведут к сокращению срока службы сооружений, к дополнительным затратам на строительство очистных сооружений и ликвидацию последствий вредного влияния загрязнителей.

Облачность (и туманы), усиливающаяся под воздействием аэрозольных загрязнений, оказывает на природу и общество влияние через уменьшение освещенности (снижение фотосинтеза) и сокращение светового дня (дополнительные затраты на электрическое освещение). При образовании антропогенных туманов усложняется работа воздушного транспорта. Уменьшение числа ясных дней отрицательно сказывается на самочувствии и даже здоровье людей (уменьшается доза ультрафиолетового облучения).

Осадки (снег, роса, дождь, град) в ХХ в. во все большей степени стали зависеть от антропогенных воздействий самого различного характера (изменения подстилающей поверхности, загрязнение атмосферы). Сейчас констатированы региональные изменения объема, места и времени осадков, но не исключено, что они уже перерастают в глобальные.

Известно, например, что увеличились осадки в зонах крупных водохранилищ, что в некоторых случаях мешает уборке. Обусловленное уменьшением площади северной части Каспия снижение величины осадков привело к некоторому иссушению местности, так же, как и в зоне Аральского моря, уровень которого непрерывно падает.

Задымление воздуха ведет к ухудшению микроклимата города:

Утром 26 октября 1948 г. густой туман—смог—окутал г. Донора (штат Пенсильвания, США). Из смеси тумана с дымом и копотью начала выпадать сажа, покрывшая дома, тротуары и мостовые черным покрывалом. Двое суток видимость была настолько плохой, что жители е трудом находили дорогу домой. Вскоре врачей стали осаждать кашляющие и задыхающиеся пациенты, жаловавшиеся на нехватку воздуха, насморк, резь в глазах, боль в горле и тошноту. В течение следующих четырех дней, пока не начался сильный дождь, заболело 5910 человек из 14 тыс. жителей города. Двадцать человек умерло. Погибло много собак, кошек и птиц.

Наиболее опасны для здоровья человека аэрозольные частицы. В их состав входит элементарный углерод (в виде сажи или графита), углеводороды, кислородосодержащие органические соединения (обычно ароматические углеводороды, олифатические олефины и циклоолефины).

В результате атмосферных реакций оксидов азота образуется газообразная азотная кислота, которая нейтрализуется и переходит в нитраты. В конечном итоге они адсорбируются аэрозольными частицами или растворяются в каплях влаги. Вредность аэрозоля определяется количеством адсорбированных сульфатов или кислот.

Диоксид серы через стадию образования кислоты переходит в аммонийную соль — нейтральный сульфат аммония или бисульфит аммония. Анализ кислотных аэрозолей показал, что сульфат аммония составляет около 40%, серная кислота — 60%. В городах с повышенным загрязнением диоксидом азота в аэрозолях преобладает азотная кислота, при избытке аммиака в атмосфере она отсутствует.

При растворении газообразных кислот в каплях воды образуются кислотные туманы. Они насыщены диоксидом углерода (рН 5,6) и имеют капли размером (2—5,0) •10-3 мм.