Наша планета окружена воздушной оболочкой – атмосферой, которая распространяется над Землей на 1500 – 2000 км. Однако эта граница условна, поскольку следы атмосферного воздуха обнаружены и на высоте 20000 км.

Наличие атмосферы – необходимое условие существования жизни на Земле, поскольку атмосфера регулирует климат Земли, а также сглаживает суточные колебания температур на планете. В настоящее время средняя температура поверхности Земли равна 140С. Атмосфера пропускает излучение Солнца и пропускает тепло. В ней образуются облака, дождь, снег, ветер. Она является переносчиком влаги на Земле и средой, в которой распространяется звук.

Атмосфера служит источником кислородного дыхания, вместилищем газообразных продуктов обмена веществ, оказывает влияние на теплообмен и другие функции живых организмов. Основное значение для жизнедеятельности организма имеют кислород и азот, содержание которых в атмосферном воздухе соответственно равно 21 и 78%.

Кислород необходим для дыхания большинства живых существ (исключение составляет лишь небольшое количество анаэробных микроорганизмов). Азот входит в состав белков и азотистых соединений. Углекислый газ – источник углерода органических веществ – важнейшего компонента этих соединений.

За сутки человек вдыхает около 12 – 15 м3 кислорода, а выделяет приблизительно 580 л углекислого газа. Поэтому атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды. Необходимо отметить, что в удалении от источников загрязнения химический состав атмосферы достаточно стабилен. Однако в результате хозяйственной деятельности человека появились очаги выраженного загрязнения воздушного бассейна в тех районах, где размещены крупные промышленные центры. Здесь в атмосфере отмечается наличие твердых и газообразных веществ, оказывающих неблагоприятное воздействие на условия жизни и здоровья населения.

К настоящему времени накопилось много научных данных о том, что загрязненность атмосферы, особенно в крупных городах, достигла опасных для здоровья людей размеров. Известно немало случаев заболеваний и даже смерти жителей городов индустриальных центров в результате выбросов токсичных веществ промышленными предприятиями и транспортом при определенных метеорологических условиях.

Двуокись кремния и свободный кремний, содержащийся в летучей золе, является причиной тяжелого заболевания легких – силикоза, развивающего у рабочих «пыльных» профессий, например у горняков, работников коксохимических, угольных, цементных и ряда других предприятий. Ткань легких занимается соединительной тканью, и эти участки перестают функционировать. У детей, проживающих вблизи мощных электростанций, не оборудованных пылеуловителями, обнаруживают изменения в легких, сходные с формами силикоза. Большая загрязненность воздуха дымом и копотью, продолжающаяся в течение нескольких дней, может вызвать отравления людей со смертельными исходами.

Особенно губительно действует на человека загрязнение атмосферы в тех случаях, когда метеорологические условия способствуют застою воздуха над городом. Содержащиеся в атмосфере вредные вещества воздействуют на человеческий организм при контакте с поверхностью кожи или слизистыми оболочками. Наряду с органами дыхания загрязнители поражают органы зрения и обоняния, а, воздействуя на слизистую оболочку гортани, могут вызывать спазмы голосовых связок. Вдыхаемые твердые и жидкие частицы размерами 0,6 – 1,0 мкм достигают альвеол и абсорбируются в крови, некоторые накапливаются в лимфатических узлах.

Загрязненный воздух раздражает большей частью дыхательные пути, вызывая бронхит, эмфизему, астму. К раздражителям, вызывающим эти болезни, относятся сернистый (SO2) и серный (SO3) ангидриды, окислы азота, хлороводород (HCl), сероводород (H2S), фосфор и его соединения.

Признаки и последствия действий загрязнителей воздуха на организм человека проявляются большей частью в ухудшении общего состояния здоровья: появляются головные боли, тошнота, чувство слабости, снижается или теряется трудоспособность. Отдельные загрязняющие вещества вызывают специфические симптомы отравления. Например, хроническое отравление фосфором сопровождается болями в желудочно-кишечном тракте и пожелтением кожного покрова. Эти симптомы сопряжены с потерей аппетита и замедлением обмена веществ. В дальнейшем отравление фосфором приводит к деформации костей, которые становятся все более хрупкими. Снижается сопротивляемость организма в целом.

Оксид углерода (II), (CO) – бесцветный и не имеющий запаха газ – воздействует на нервную и сердечно-сосудистую системы, вызывая удушье. Первичные симптомы отравления угарным газом (появление головной боли) возникают у человека через 2 – 3 часа его пребывания в атмосфере, содержащей 200 – 220 мг/м3 CO. При более высоких концентрациях угарного газа появляются ощущение пульсации крови в висках, головокружение. Токсичность угарного газа возрастает при наличии в воздухе азота, в этом случае концентрацию CO в воздухе необходимо снижать в 1,5 раза.

Оксиды азота (NO, N2O3, NO2, N2O). В атмосферу выбрасываются в основном диоксид азота NO2 – бесцветный, не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. Особенно опасны оксиды азота в городах, где они взаимодействуют с углеводородами выхлопных газов и образуют фотохимический туман – смог. Первые симптом отравления оксидами азота – легкий кашель. При повышении концентрации NO2 возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью слизистых оболочек оксиды азота образуют азотную и азотистую кислоты (HNO3 и HNO2), что приводит к отеку легких.

Сернистый ангидрид (SO2) – бесцветный газ с острым запахом – уже в малых концентрациях (20 – 30 мг/м3) создает неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. Вдыхание SO2 вызывает болезненные явления в легких и дыхательных путях, иногда приводящие к отеку легких, глотки и параличу дыхания.

Углеводороды (пары бензина, метана и т. д.) обладают наркотическим действиям, в малых концентрациях вызывает головную боль, головокружение и т. д. Так, при вдыхании в течение 8 часов паров бензина в концентрации 600 мг/м3 возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле. Особенно опасны полициклические ароматические углеводороды типа 3, 4 – бензопирена (C20H12), образующиеся при неполном сгорании топлива. По данным ряда ученых, они обладают канцерогенными свойствами.

Альдегиды. При длительном воздействии альдегиды вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при повышении концентрации – головную боль, слабость, потерю аппетита, бессонницу.

Соединение свинца. В организм через органы дыхания поступает примерно 50% соединений свинца. Воздействие свинца нарушает синтез гемоглобина, приводит к заболеванию дыхательных путей, мочеполовых органов, нервной системы. Особенно опасны соединения свинца для детей младшего возраста. В крупных городах содержание свинца в атмосфере достигает 5 – 38 мг/м3, что превышает естественный фон в 10000 раз.

Дисперсный состав пыли и туманов определяет общую проникающую способность в организм человека вредных веществ. Особую опасность представляют токсичные тонкодисперсные пылинки с размером частиц 0,5 – 1,0 мкм, которые легко проникают в органы дыхания.

Наконец, различные проявления дискомфорта в связи с загрязнением воздуха – неприятные запахи, снижение освещенности и др. – психологически действуют на людей.

Находящиеся в атмосфере и выпадающие вредные вещества поражают и животных. Они накапливаются в тканях животных и могут стать источником отравлений, если мясо этих животных используется в качестве пищевых продуктов.