Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
„ Środowisko gazowe człowieka.”
I Wstęp
W skład środowiska człowieka wchodzą wszystkie elementy znajdujące się w
otoczeniu człowieka lub populacji, które wzajemnie na siebie oddziałują.
WyróŜniamy w tym środowisku :
1.
Fizjosferę – część abiotyczną
2.
Biosferę (ekesferę ) – tworzy powłokę biotyczną, na którą składają się
organizmy Ŝywe.
Dla potrzeb tematu mojej pracy będzie nas interesowała fizjosfera, w skład której wchodzą
czynniki abiotyczne.
Czynniki abiotyczne to oddziaływanie nieoŜywionych elementów środowiska na organizmy.
WyróŜniamy następujące czynniki : temperatura, ilość wody, ilość światła, powietrze będące
źródłem tlenu, dwutlenku węgla, azotu i innych gazów, prądy, ciśnienie, ilość składników
pokarmowych ( makro- i mikroelementów), pH ( odczyn ), zasolenie, zawartość substancji
toksycznych.
Warstwę powietrza otaczającą glob ziemski nazywamy atmosferą. Termin ten
pochodzi z greckiego : atmos = duch, para oraz sphaira = kula. Całość powietrznej osłonki
kuli ziemskiej umownie dzielimy na 4 warstwy.
Pierwszą, otaczającą bezpośrednio kulę ziemską, zwiemy troposferą. Sięga ona do wysokości
mniej więcej od 8 do 17 kilometrów w zaleŜności od tego, czy jest to na biegunie (8-9 km),
czy w pasach umiarkowanych ( 11-12 km), czy yeŜ równiku ( 16-17 km ).
Drugą warstwę zwiemy stratosferą. Warstwa ta rozpoczyna się od górnej granicy troposfery i
sięga do wysokości od 80 do 90 km.
Trzecią warstwę stanowi jonosfera rozciągająca się odgórnej granicy stratosfery i sięgająca od
800 do 1000 km.
Czwarta warstwa, zwana strefą rozsiania sięga od górnej granicy jonosfery do wysokości
mniej więcej 28 000 km nad biegunami a 42 000 km nad równikiem. Jest to wysokość, na
której teoretycznie masa ziemi moŜe jeszcze przyciągać poszczególne cząsteczki powietrza,
ale niezaleŜnie od przyciągania z tej właśnie warstwy ulatują one do przestrzeni kosmicznej.
Stosunek wzajemny mas powietrza w wymienionych 4 warstwach utrzymuje się w mniej
więcej stałych granicach, wynosząc w troposferze około 79-80% całości, w stratosferze
około 20%, w jonosferze około 0,5%, a w sferze rozsiania stanowi zupełnie juŜ nikły, nie
dający się uchwycić odsetek.
Charakterystyczną ceche troposfery stanowi jej temperatura, zmniejszającą się stale i
regularnie, w miarę posuwania się do górnych warstw. ObniŜenie wynosi około 6
°
C poniŜej zera, znajdujemy tylko znikome ilości pary wodnej,
natomist znaczne zawartości ozonu. Dalsz cechy tej warstwy to: zupełny brak ruchu
pionowego powietrza, zwiększenie się stopniowe temperatury do 60-70°C powyŜej zera na
odcinku pomiędzy 30 a 60 km, gdzie znajdują się największe ilości ozonu zatrzymującego
C na kaŜdy
kilometr. Do dalszych jej wyłącznych właściwości naleŜy zawartość pary wodnej w składzie
powietrza, duŜe zapylenie od zetknięcia się z ziemią i ruch powietrza w kierunku pionowym.
W przeciwieństwie do troposfery, w stratosferze, której granicę umownie oznaczamy na
wysokości ustania obniŜki temperatury
i ustalenia się jej na około 55
°
2
C poniŜej zera, w warstwie
pomiędzy 60 a 85 km, gdzie znacznie zmniejsza się zawartość ozonu.
Jonosferę charakteryzuje intensywna dysocjacja molekuł tlenu i azotu, znaczne
przewodnictwo elektryczne i niezwykle intensywna jonizacja. Poza tym w tej warstwie
temperatura jest nierównomierna, a w niektórych odcinkach podnosi się do wysokości 600-
700
°
C powyŜej zera ( około 200 km).
W strefie rozsiania powietrza prawie nie ma. Pojedyncze cząstki jego przekraczając granice
przyciągania Ziemi, rozpryskują się w przestrzeni kosmicznej, ginąc na zawsze dla atmosfery.
Omawiając charakterystykę szczegółową troposfery musimy sobie zdac sprawę z jej
właściwości chemicznych i fizycznych, a ponadto z kompleksowego działania czynników
atmosferycznych na organizm człowieka.
Pod względem chemicznym powietrze stanowi mieszaninę zwykłą gazów o róŜnym
stosunku procentowym. W skład tej mieszaniny wchodzą: Azot (N
2
)
78,08%, tlen ( O
2
) 20,95%, szlachetne gazy, jak hel, neon, krypton, ksenon, argon itp. 0,96%
oraz bezwodnik kwasu węglowego, czyli dwutlenek węgla (CO
2
) 0,03%. Ponadto w
troposferze jako stały element, ale o bardzo nierównym odsetku, znajdujemy wodę w stanie
gazowym, czyli parę w ilości zmiennej, przeciętnie jednak około 0,47%.
W otoczeniu człowieka na skutek jego działalności, powietrze moŜe zawierać równieŜ inne
gazy, nie zawsze korzystne lub obojętne dla organizmu. NaleŜą do nich amoniak,
siarkowodór, tlenek węgla, dwutlenek siarki oraz inne rzadsze jak para rtęci, chlor , para
benzyny itp.
Jakość powietrza jest związana przede wszystkim z jego podstawowymi cechami
fizycznymi, chociaŜby takimi jak wilgotność i temperatura czy stopień zanieczyszczenia.
Stopień ten zaleŜy natomiast od rodzajów i ilości substancji wyrzucanych do powietrza i
uznanych za zanieczyszczenia.
Najłatwiej przenikają do organizmu zanieczyszczenia gazowe. Wpływają one zakłócająco na
działalność szeregu podstawowych układów fizjologicznych człowieka, takich jak
oddechowy, krwionośny, limfatyczny, nerwowy i pokarmowy.
Powietrze naleŜy do zasobów odnawialnych przyrody i w warunkach normalnych
zachodzą w biosferze procesy utrzymujące jego stały skład.
Procesy te są jednak obecnie utrudnione z powodu duŜego zuŜycia powietrza przez przemysł i
wzrastającą populację ludzką, przez jego zanieczyszczenie, a takŜe w wyniku masowego
niszczenia lasów, które są podstawowym producentem tlenu i czynnikiem stabilizującym jego
stały skład gazowy a takŜe klimat.
II Gazy odgrywające najwaŜniejszą rolę
dla człowieka.
1. Tlen ( O
2
) jest gazem bezbarwnym, bezwonnym i bez smaku. Został odkryty
przez Priestleya w roku 1771. Rola jego w przyrodzie jest niezwykle waŜna. Wszystkie
procesy przemiany materii odbywają się przy udziale tlenu. Tlen jest niezbędną substancją w
procesach spalania; rozpuszcza się on w bardzo duŜych ilościach w wodzie przyczyniając się
do utleniania substancji organicznych czyli do ich mineralizacji.
Olbrzymie zuŜycie tlenu uzupełniane jest stale, przede wszystkim przez zielone rośliny pod
wpływem promieniowania słonecznego. Łatwa dyfuzja tlenu oraz stały ruch powietrza na
całej kuli ziemskiej niezwykle szybko wyrównują zawartość tlenu w miejscach jego
większego zuŜycia. Brak wyrównania ilości tlenu przy obniŜeniu jego zawartości w powietrzu
przez zuŜycie, moŜe nastąpić tylko w przestrzeniach całkowicie zamkniętych: np. w
niektórych pomieszczeniach pracy człowieka, jak kesony, łodzie podwodne, głębokie sztolnie
krótkie fale oraz ponowne obniŜanie się temperatury do 70-80
°
3
itp. ObniŜenie moŜe dochodzić w tych przypadkach do 13%. Zawartość taka jest juŜ bardzo
niska i odbija się ujemnie na utlenianiu krwi, ale organizm umie się jeszcze dostosować do
tak obniŜonej zawartości tlenu, nie wykazując skutków patologicznych. Kompensacja
utleniania organizmu przy zmniejszonej zawartości tlenu, następuje przez częstsze i głębsze
oddychanie.
Zmniejszenie zawartości tlenu spostrzega się równieŜ na duŜych wysokościach, np. zawartość
tlenu zmniejsza się o połowę (10%) na wysokości 5000m, a takŜe w głębinach, np. w
kopalniach, sztolniach, gdzie zawartość tlenu w powietrzu moŜe obniŜyć się do 18%, a nawet
jeszcze niŜej- do 13%, z powodu trudnego dostępu tlenu z powietrza zewnętrznego.
Zwiększenie procentowej zawartości tlenu w powietrzu nie przynosi szkody.
Doświadczamy tego stale podając chorym tlen w stęŜeniu 35%.
Tlen moŜe występować w atmosferze równieŜ w postaci ozonu (O
3
) pod wpływem
wyładowań elektrycznych. Jednak w warstwie przyziemnej powietrza jest go tak mało, Ŝe
określa się procentowo zaledwie na milionowe części procentu. Nieco więcej jest go w
stratosferze i tam wykonuje on niezwykle poŜyteczną funkcję, zatrzymując śmiercionośne
najkrótsze fale promieniowania słonecznego oraz zatrzymując około 25% promieniowania
ziemskiego.
2. Azot ( N
2
) jest gazem bezbarwnym, bezwonnym, nie posiadającym, smaku. W
ilościowym składzie powietrza odgrywa największą rolę. Dla organizmu ludzkiego jest
gazem nieszkodliwym i w normalnych warunkach otoczenia nie ma bezpośredniego wpływu
na czynności fizjologiczne.W warunkach wysokiego ciśnienia azot moŜe okazywać działanie
narkotyczne. Spostrzega się to u pracowników w kesonach, którzy przy zwiększonym
ciśnieniu do 8-9 atmosfer są nadmiernie pobudzeni, gadatliwi, nie mogą skoncentrować
myśli, dostrzega się u nich luki pamięciowe, a ponadto następują zaburzenia koordynacji
ruchów, halucynacje itp. Zmniejszenie ciśnienia natychmiast usuwa wspomniane objawy. Ta
właściwość azotu jest bardzo waŜna przy nurkowaniu, gdyŜ wskazuje granice
niebezpiecznych głębokości dla nurka.
Podczas przejścia po pracy ze zwiększonego ciśnienia do ciśnienia normalnego azot moŜe się
wydzielać we krwi w postaci pęcherzyków. Jest on wówczas szkodliwy dla zdrowia, a nawet
niebezpieczny dla Ŝycia. Pęcherzyki azotu powodują wystąpienie choroby kesonowej.
3. Dwutlenek węgla ( CO
2
), zwany inaczej bezwodnikiem kwasu węglowego, jest
gazem bezbarwnym i bezwonnym. Gromadzi się w dolnych partiach atmosfery, poniewaŜ jest
gazem cięŜszym od powietrza. Dwutlenek węgla nie pali się i palenia nie podtrzymuje. W
normalnych ilościach spotykanych w powietrzu ( 0,03-0,04%) jest gazem nieszkodliwym dla
organizmu ludzkiego.
Przy zwiększonych stęŜeniach dwutlenku węgla w powietrzu obniŜa się temperatura ciała,
poniewaŜ działa on hamująco na procesy spalania, atym samym na wytwarzanie ciepła. W
czasie przebywania człowieka w atmosferze o nie znacznie zwiększonej ilości dwutlenku
węgla nie stwierdzono w zasadzie szkodliwego działania tego gazu na ustrój . Niewielkie
jednak podwyŜszenie jego ilości prowadzi do zwiększonej liczby oddechów, co związane jest
z pobudzeniem czynności ośrodka oddechowego w rdzeniu przedłuŜonym . W przypadku
gromadzenia się w pomieszczeniu dwutlenku węgla wydychanego przez ludzi, w ilościach
przekraczających normę (0,1%), zachodzi zmiana właściwości fizycznych powietrza. Ilość
pary wodnej zwiększa się i podwyŜsza się temperatura powietrza. Powstają w tedy warunki
nie pomyślne dla czynności fizjologicznych, powodujące wystąpienie złego samopoczucia. Są
to objawy nie dotlenienia czyli anoksii tkankowej.
4
Omówione powyŜej gazy naleŜą do stałych gazów powietrza. O prócz nich występują
gazy zanieczyszczające, które omówię poniŜej.
4.Dwutlenek siarki (SO
2
) jest bezbarwnym, silnie toksycznym
gazem o duszącym zapachu. Wolno rozprzestrzenia się w atmosferze ze względu na duŜy
cięŜar właściwy (2,93kG/m
3
, gęstość względna 2,26). Powstaje między innymi w wyniku
spalania zanieczyszczonych siarką paliw stałych i płynnych (np. węgla, ropy naftowej) w
silnikach spolinowych, w elektrociepłowniach, elektrowniach cieplnych.
Dwutlenek siarki utrzymuje się w powietrzu przez 2-4 dni i w tym czasie moŜe się
przemieścić na bardzo duŜe odległości. W powietrzu SO
2
utlenia się do trójtlenku siarki (SO
3
), a ten z kolei łatwo reaguje z wodą ( z parą wodną
zawartą w powietrzu ) tworząc kwas siarkowy, jeden ze składników kwaśnych deszczów,
które niszczą nasze lasy. Groźba kwaśnych deszczów jest tym większa, Ŝe mogą one padać i
zabijać nawet bardzo daleko od komina, z którego ulatuje dwutlenek siarki.
5. Tlenek węgla ( CO ), w mowie potocznej znany jako czad, jest gazem bezbarwnym,
bezwonnym. Powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla lub jego związków. Głównym
źródłem tego gazu są:
-spaliny z silników pojazdów mechanicznych, w szczególności benzynowych;
-przemysł metalurgiczny, elektromaszynowy i materiałów budowlanych;
-elektrociepłownie, elektrownie cieplne;
-koksownie, gazownie;
-paleniska domowe.
Tlenek węgla jest gazem silnie toksycznym. Ze względu na mały cięŜar właściwy (
1,25kG/m
3
, gęstość względna 0,97 ) łatwo rozprzestrzenia się w powietrzu atmosferycznym.
Tlenek węgla naleŜy do gazów duszących. Jego działanie polega na łączeniu się z
hemoglobiną krwi, z którą tworzy silny związek- hemoglobinę tlenkowęglową. Hemoglobina
tlenkowęglowa traci zdolność łączenia się z tlenem i przenoszenia go do tkanek, upośledzając
tym samym procesy utleniania. Szybko dochodzi do niedotlenienia ( anoksemii ) i
nagromadzenia się w organizmie nie utlenionych produktów przemiany materii. Występują
wówczas przede wszystkim objawy ze strony układu nerwowego jak np. bóle, zawroty głowy,
mdłości, wymioty, zapaść.
6. Związki azotu (tlenek azotu-NO, dwutlenek azotu-NO
2
, amoniak-NH
3
. W
niewielkich ilościach nie są substancjami toksycznymi, jednak ich nadmiar powstający
podczas procesów produkcyjnych ( obróbka wysokotermiczna, komory paleniskowe
elektrowni ) oraz w silnikach spalinowych powoduje, Ŝe stają się one niebezpiecznymi
zanieczyszczeniami atmosfery. W szczególności groźne są bezbarwny i bezwonny tlenek
azotu oraz brunatny o duszącej woni dwutlenek azotu. Mogą się one kolejno utleniać do
pięciotlenku azotu, który w obecności pary wodnej tworzy kwas azotowy, jeden ze
składników kwaśnych deszczów. W gospodarstwach hodowlanych częste są skaŜenia
powietrza amoniakiem uwalnianym w procesach rozkładu szczątków organicznych.
Niewielkie ilości tego gazu w powietrzu wywołują bardzo szybko działanie draŜniące, np.
podraŜnienie spojówek oczu i następowe łzawienie oraz podraŜnienie gardła i przykry kaszel
przy stęŜeniach juŜ około 0,1 promila.
7. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) pojawiają się w powietrzu
w wyniku parowania lub spalania paliw, głównie węgla, ropy naftowej i ropopochodnych.
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne powstają takŜe podczas palenia tytoniu.
Jednym z bardziej niebezpiecznych węglowodorów jest 3,4-benzopiren, będący substancją
5
rakotwórczą. Największy udział w wytwarzaniu 3,4-benzopirenu (ok. 70%) ma transport
samochodowy.
III Człowiek na duŜych wysokościach.
W prawidłowych warunkach ustrój poddany jest stałemu działaniu ciśnienia
atmosferycznego, wyraŜającego się cięŜarem słupa rtęci 760 mm ( = 101 kPa). Przez ciśnienie
atmosferyczne określa się ciśnienie, jakie wywiera słup atmosfery na powierzchnię ziemi
skutkiem przyciągania ziemskiego. Na poziomie morza, średnio na 1 cm
2
wynosi to 1,033 kg,
co stanowi dla powierzchni ciała człowieka ciśnienie z siłą 15-18 ton. To bardzo wielkie
ciśnienie równowaŜy się jednak ciśnieniem wewnętrznym i dlatego go nie odczuwamy, tak
samo jak nie wyczuwamy zman ciśnienia dobowego i sezonowego, które wynoszą do 20-30
mm Hg.
W zaleŜności od wznoszenia się nad poziom morza lub schodzenia poniŜej tego poziomu
ciśnienie atmosferyczne ulega zmniejszeniu lub zwiększeniu, będąc źródłem szeregu
zaburzeń. W ramach fizjologicznej adaptacji ustrój moŜe się w szerokim zakresie
przystosować do zmian ciśnienia atmosferycznego, co w granicach moŜliwości adaptacyjnych
umoŜliwia przebywanie na duŜych wysokościach ( w górach lub przy wzlotach samolotów)
lub głębokościach poniŜej poziomu wody.
Ze względu na ciśnienie górskie rozróŜniamy:
1)
strefę obojętną na wysokości 1,5-2 km;
2)
na wysokości 2 km znajduje się próg reakcji i do 4 km mamy tzw. Strefę kompensacji, tj.
moŜemy obserwować początkowo zmiany i zaburzenia w pracy sercowo-naczyniowej i
oddechowej, czucia itp., ale kompensują się one szybko przez wysiłek organizmu;
3)
na wysokości 4 km przekraczamy próg zaburzeń i wkraczamy w sferę niepełnej
kompensacji (4-6 km), przy ogólnym obniŜeniu samopoczucia;
4)
strefa krytyczna znajduje się na wysokości od 6 do 8 km – tu zachodzą juŜ powaŜne
zaburzenia, a nawet moŜe nastąpić zejście śmiertelne;
5)
strefa śmiertelna znajduje się na wysokości ponad 8 km, gdzie organizm pokonuje
trudności istnienia bardzo krótki okres czasu i umiera, zaleŜnie od wysokości w ciągu od
kilku minut (3 minuty na wysokości 8 km) do kilku sekund (9 sekund-16 km).
Zaburzenia wywołane zmniejszonym ciśnieniem atmosferycznym występują tym
gwałtowniej, im szybciej wystąpił spadek ciśnienia atmosferycznego, czyli im mniej było
warunków na wystąpienie adaptacji. Poza tym duŜe znaczenie ma pokonywanie znacznych
wysiłków fizycznych. Przyczyna leŜy w tym, Ŝe jednym z głównych czynników
chorobotwórczych obniŜonego ciśnienia atmosferycznego jest niedobór tlenu. Skoro więc
dodatkowo jeszcze zachodzi zwiększone zapotrzebowanie na tlen wskutek pracy fizycznej, to
objawy głodu tlenowego występują gwałtowniej i szybciej.
Niedotlenienie wysokościowe wynika z gorszego utlenowania krwi tętniczej, czyli
hipoksemii, co jest przyczyna hipoksji niedoboru tlenu w tkankach. Człowiek nie odczuwa
wyraźnego niedotlenienia do wysokości około 2-2,5 km. Reakcje organizmu uwidaczniają się
wzmoŜoną wentylacją płuc i częstością skurczów serca. Wskutek obniŜenia ciśnienia
następuje przede wszystkim rozpręŜenie gazów zawartych w jamach ciała, które , zwiększając
swoją objętość, powodują ucisk na narządy aŜ do pęknięcia włącznie. Przy znacznym
obniŜeniu ciśnienia występują z kolei wybroczyny krwotoczne wskutek pękania naczyń
krwionośnych.
Zaburzenia pojawiają się na wysokościach ok. 4-5 km i dotyczą ośrodkowego układu
nerwowego, wentylacji płuc i krąŜenia. Wzrasta zapotrzebowanie organizmu na witaminy
grupy B oraz witaminę E. Niedotlenienie pogarsza funkcje mózgu, powodując zaburzenia
psychiczne ( pierwszym objawem stan bezkrytyczności, przypominający upojenie
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl hannaeva.xlx.pl
I Wstęp
W skład środowiska człowieka wchodzą wszystkie elementy znajdujące się w
otoczeniu człowieka lub populacji, które wzajemnie na siebie oddziałują.
WyróŜniamy w tym środowisku :
1.
Fizjosferę – część abiotyczną
2.
Biosferę (ekesferę ) – tworzy powłokę biotyczną, na którą składają się
organizmy Ŝywe.
Dla potrzeb tematu mojej pracy będzie nas interesowała fizjosfera, w skład której wchodzą
czynniki abiotyczne.
Czynniki abiotyczne to oddziaływanie nieoŜywionych elementów środowiska na organizmy.
WyróŜniamy następujące czynniki : temperatura, ilość wody, ilość światła, powietrze będące
źródłem tlenu, dwutlenku węgla, azotu i innych gazów, prądy, ciśnienie, ilość składników
pokarmowych ( makro- i mikroelementów), pH ( odczyn ), zasolenie, zawartość substancji
toksycznych.
Warstwę powietrza otaczającą glob ziemski nazywamy atmosferą. Termin ten
pochodzi z greckiego : atmos = duch, para oraz sphaira = kula. Całość powietrznej osłonki
kuli ziemskiej umownie dzielimy na 4 warstwy.
Pierwszą, otaczającą bezpośrednio kulę ziemską, zwiemy troposferą. Sięga ona do wysokości
mniej więcej od 8 do 17 kilometrów w zaleŜności od tego, czy jest to na biegunie (8-9 km),
czy w pasach umiarkowanych ( 11-12 km), czy yeŜ równiku ( 16-17 km ).
Drugą warstwę zwiemy stratosferą. Warstwa ta rozpoczyna się od górnej granicy troposfery i
sięga do wysokości od 80 do 90 km.
Trzecią warstwę stanowi jonosfera rozciągająca się odgórnej granicy stratosfery i sięgająca od
800 do 1000 km.
Czwarta warstwa, zwana strefą rozsiania sięga od górnej granicy jonosfery do wysokości
mniej więcej 28 000 km nad biegunami a 42 000 km nad równikiem. Jest to wysokość, na
której teoretycznie masa ziemi moŜe jeszcze przyciągać poszczególne cząsteczki powietrza,
ale niezaleŜnie od przyciągania z tej właśnie warstwy ulatują one do przestrzeni kosmicznej.
Stosunek wzajemny mas powietrza w wymienionych 4 warstwach utrzymuje się w mniej
więcej stałych granicach, wynosząc w troposferze około 79-80% całości, w stratosferze
około 20%, w jonosferze około 0,5%, a w sferze rozsiania stanowi zupełnie juŜ nikły, nie
dający się uchwycić odsetek.
Charakterystyczną ceche troposfery stanowi jej temperatura, zmniejszającą się stale i
regularnie, w miarę posuwania się do górnych warstw. ObniŜenie wynosi około 6
°
C poniŜej zera, znajdujemy tylko znikome ilości pary wodnej,
natomist znaczne zawartości ozonu. Dalsz cechy tej warstwy to: zupełny brak ruchu
pionowego powietrza, zwiększenie się stopniowe temperatury do 60-70°C powyŜej zera na
odcinku pomiędzy 30 a 60 km, gdzie znajdują się największe ilości ozonu zatrzymującego
C na kaŜdy
kilometr. Do dalszych jej wyłącznych właściwości naleŜy zawartość pary wodnej w składzie
powietrza, duŜe zapylenie od zetknięcia się z ziemią i ruch powietrza w kierunku pionowym.
W przeciwieństwie do troposfery, w stratosferze, której granicę umownie oznaczamy na
wysokości ustania obniŜki temperatury
i ustalenia się jej na około 55
°
2
C poniŜej zera, w warstwie
pomiędzy 60 a 85 km, gdzie znacznie zmniejsza się zawartość ozonu.
Jonosferę charakteryzuje intensywna dysocjacja molekuł tlenu i azotu, znaczne
przewodnictwo elektryczne i niezwykle intensywna jonizacja. Poza tym w tej warstwie
temperatura jest nierównomierna, a w niektórych odcinkach podnosi się do wysokości 600-
700
°
C powyŜej zera ( około 200 km).
W strefie rozsiania powietrza prawie nie ma. Pojedyncze cząstki jego przekraczając granice
przyciągania Ziemi, rozpryskują się w przestrzeni kosmicznej, ginąc na zawsze dla atmosfery.
Omawiając charakterystykę szczegółową troposfery musimy sobie zdac sprawę z jej
właściwości chemicznych i fizycznych, a ponadto z kompleksowego działania czynników
atmosferycznych na organizm człowieka.
Pod względem chemicznym powietrze stanowi mieszaninę zwykłą gazów o róŜnym
stosunku procentowym. W skład tej mieszaniny wchodzą: Azot (N
2
)
78,08%, tlen ( O
2
) 20,95%, szlachetne gazy, jak hel, neon, krypton, ksenon, argon itp. 0,96%
oraz bezwodnik kwasu węglowego, czyli dwutlenek węgla (CO
2
) 0,03%. Ponadto w
troposferze jako stały element, ale o bardzo nierównym odsetku, znajdujemy wodę w stanie
gazowym, czyli parę w ilości zmiennej, przeciętnie jednak około 0,47%.
W otoczeniu człowieka na skutek jego działalności, powietrze moŜe zawierać równieŜ inne
gazy, nie zawsze korzystne lub obojętne dla organizmu. NaleŜą do nich amoniak,
siarkowodór, tlenek węgla, dwutlenek siarki oraz inne rzadsze jak para rtęci, chlor , para
benzyny itp.
Jakość powietrza jest związana przede wszystkim z jego podstawowymi cechami
fizycznymi, chociaŜby takimi jak wilgotność i temperatura czy stopień zanieczyszczenia.
Stopień ten zaleŜy natomiast od rodzajów i ilości substancji wyrzucanych do powietrza i
uznanych za zanieczyszczenia.
Najłatwiej przenikają do organizmu zanieczyszczenia gazowe. Wpływają one zakłócająco na
działalność szeregu podstawowych układów fizjologicznych człowieka, takich jak
oddechowy, krwionośny, limfatyczny, nerwowy i pokarmowy.
Powietrze naleŜy do zasobów odnawialnych przyrody i w warunkach normalnych
zachodzą w biosferze procesy utrzymujące jego stały skład.
Procesy te są jednak obecnie utrudnione z powodu duŜego zuŜycia powietrza przez przemysł i
wzrastającą populację ludzką, przez jego zanieczyszczenie, a takŜe w wyniku masowego
niszczenia lasów, które są podstawowym producentem tlenu i czynnikiem stabilizującym jego
stały skład gazowy a takŜe klimat.
II Gazy odgrywające najwaŜniejszą rolę
dla człowieka.
1. Tlen ( O
2
) jest gazem bezbarwnym, bezwonnym i bez smaku. Został odkryty
przez Priestleya w roku 1771. Rola jego w przyrodzie jest niezwykle waŜna. Wszystkie
procesy przemiany materii odbywają się przy udziale tlenu. Tlen jest niezbędną substancją w
procesach spalania; rozpuszcza się on w bardzo duŜych ilościach w wodzie przyczyniając się
do utleniania substancji organicznych czyli do ich mineralizacji.
Olbrzymie zuŜycie tlenu uzupełniane jest stale, przede wszystkim przez zielone rośliny pod
wpływem promieniowania słonecznego. Łatwa dyfuzja tlenu oraz stały ruch powietrza na
całej kuli ziemskiej niezwykle szybko wyrównują zawartość tlenu w miejscach jego
większego zuŜycia. Brak wyrównania ilości tlenu przy obniŜeniu jego zawartości w powietrzu
przez zuŜycie, moŜe nastąpić tylko w przestrzeniach całkowicie zamkniętych: np. w
niektórych pomieszczeniach pracy człowieka, jak kesony, łodzie podwodne, głębokie sztolnie
krótkie fale oraz ponowne obniŜanie się temperatury do 70-80
°
3
itp. ObniŜenie moŜe dochodzić w tych przypadkach do 13%. Zawartość taka jest juŜ bardzo
niska i odbija się ujemnie na utlenianiu krwi, ale organizm umie się jeszcze dostosować do
tak obniŜonej zawartości tlenu, nie wykazując skutków patologicznych. Kompensacja
utleniania organizmu przy zmniejszonej zawartości tlenu, następuje przez częstsze i głębsze
oddychanie.
Zmniejszenie zawartości tlenu spostrzega się równieŜ na duŜych wysokościach, np. zawartość
tlenu zmniejsza się o połowę (10%) na wysokości 5000m, a takŜe w głębinach, np. w
kopalniach, sztolniach, gdzie zawartość tlenu w powietrzu moŜe obniŜyć się do 18%, a nawet
jeszcze niŜej- do 13%, z powodu trudnego dostępu tlenu z powietrza zewnętrznego.
Zwiększenie procentowej zawartości tlenu w powietrzu nie przynosi szkody.
Doświadczamy tego stale podając chorym tlen w stęŜeniu 35%.
Tlen moŜe występować w atmosferze równieŜ w postaci ozonu (O
3
) pod wpływem
wyładowań elektrycznych. Jednak w warstwie przyziemnej powietrza jest go tak mało, Ŝe
określa się procentowo zaledwie na milionowe części procentu. Nieco więcej jest go w
stratosferze i tam wykonuje on niezwykle poŜyteczną funkcję, zatrzymując śmiercionośne
najkrótsze fale promieniowania słonecznego oraz zatrzymując około 25% promieniowania
ziemskiego.
2. Azot ( N
2
) jest gazem bezbarwnym, bezwonnym, nie posiadającym, smaku. W
ilościowym składzie powietrza odgrywa największą rolę. Dla organizmu ludzkiego jest
gazem nieszkodliwym i w normalnych warunkach otoczenia nie ma bezpośredniego wpływu
na czynności fizjologiczne.W warunkach wysokiego ciśnienia azot moŜe okazywać działanie
narkotyczne. Spostrzega się to u pracowników w kesonach, którzy przy zwiększonym
ciśnieniu do 8-9 atmosfer są nadmiernie pobudzeni, gadatliwi, nie mogą skoncentrować
myśli, dostrzega się u nich luki pamięciowe, a ponadto następują zaburzenia koordynacji
ruchów, halucynacje itp. Zmniejszenie ciśnienia natychmiast usuwa wspomniane objawy. Ta
właściwość azotu jest bardzo waŜna przy nurkowaniu, gdyŜ wskazuje granice
niebezpiecznych głębokości dla nurka.
Podczas przejścia po pracy ze zwiększonego ciśnienia do ciśnienia normalnego azot moŜe się
wydzielać we krwi w postaci pęcherzyków. Jest on wówczas szkodliwy dla zdrowia, a nawet
niebezpieczny dla Ŝycia. Pęcherzyki azotu powodują wystąpienie choroby kesonowej.
3. Dwutlenek węgla ( CO
2
), zwany inaczej bezwodnikiem kwasu węglowego, jest
gazem bezbarwnym i bezwonnym. Gromadzi się w dolnych partiach atmosfery, poniewaŜ jest
gazem cięŜszym od powietrza. Dwutlenek węgla nie pali się i palenia nie podtrzymuje. W
normalnych ilościach spotykanych w powietrzu ( 0,03-0,04%) jest gazem nieszkodliwym dla
organizmu ludzkiego.
Przy zwiększonych stęŜeniach dwutlenku węgla w powietrzu obniŜa się temperatura ciała,
poniewaŜ działa on hamująco na procesy spalania, atym samym na wytwarzanie ciepła. W
czasie przebywania człowieka w atmosferze o nie znacznie zwiększonej ilości dwutlenku
węgla nie stwierdzono w zasadzie szkodliwego działania tego gazu na ustrój . Niewielkie
jednak podwyŜszenie jego ilości prowadzi do zwiększonej liczby oddechów, co związane jest
z pobudzeniem czynności ośrodka oddechowego w rdzeniu przedłuŜonym . W przypadku
gromadzenia się w pomieszczeniu dwutlenku węgla wydychanego przez ludzi, w ilościach
przekraczających normę (0,1%), zachodzi zmiana właściwości fizycznych powietrza. Ilość
pary wodnej zwiększa się i podwyŜsza się temperatura powietrza. Powstają w tedy warunki
nie pomyślne dla czynności fizjologicznych, powodujące wystąpienie złego samopoczucia. Są
to objawy nie dotlenienia czyli anoksii tkankowej.
4
Omówione powyŜej gazy naleŜą do stałych gazów powietrza. O prócz nich występują
gazy zanieczyszczające, które omówię poniŜej.
4.Dwutlenek siarki (SO
2
) jest bezbarwnym, silnie toksycznym
gazem o duszącym zapachu. Wolno rozprzestrzenia się w atmosferze ze względu na duŜy
cięŜar właściwy (2,93kG/m
3
, gęstość względna 2,26). Powstaje między innymi w wyniku
spalania zanieczyszczonych siarką paliw stałych i płynnych (np. węgla, ropy naftowej) w
silnikach spolinowych, w elektrociepłowniach, elektrowniach cieplnych.
Dwutlenek siarki utrzymuje się w powietrzu przez 2-4 dni i w tym czasie moŜe się
przemieścić na bardzo duŜe odległości. W powietrzu SO
2
utlenia się do trójtlenku siarki (SO
3
), a ten z kolei łatwo reaguje z wodą ( z parą wodną
zawartą w powietrzu ) tworząc kwas siarkowy, jeden ze składników kwaśnych deszczów,
które niszczą nasze lasy. Groźba kwaśnych deszczów jest tym większa, Ŝe mogą one padać i
zabijać nawet bardzo daleko od komina, z którego ulatuje dwutlenek siarki.
5. Tlenek węgla ( CO ), w mowie potocznej znany jako czad, jest gazem bezbarwnym,
bezwonnym. Powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla lub jego związków. Głównym
źródłem tego gazu są:
-spaliny z silników pojazdów mechanicznych, w szczególności benzynowych;
-przemysł metalurgiczny, elektromaszynowy i materiałów budowlanych;
-elektrociepłownie, elektrownie cieplne;
-koksownie, gazownie;
-paleniska domowe.
Tlenek węgla jest gazem silnie toksycznym. Ze względu na mały cięŜar właściwy (
1,25kG/m
3
, gęstość względna 0,97 ) łatwo rozprzestrzenia się w powietrzu atmosferycznym.
Tlenek węgla naleŜy do gazów duszących. Jego działanie polega na łączeniu się z
hemoglobiną krwi, z którą tworzy silny związek- hemoglobinę tlenkowęglową. Hemoglobina
tlenkowęglowa traci zdolność łączenia się z tlenem i przenoszenia go do tkanek, upośledzając
tym samym procesy utleniania. Szybko dochodzi do niedotlenienia ( anoksemii ) i
nagromadzenia się w organizmie nie utlenionych produktów przemiany materii. Występują
wówczas przede wszystkim objawy ze strony układu nerwowego jak np. bóle, zawroty głowy,
mdłości, wymioty, zapaść.
6. Związki azotu (tlenek azotu-NO, dwutlenek azotu-NO
2
, amoniak-NH
3
. W
niewielkich ilościach nie są substancjami toksycznymi, jednak ich nadmiar powstający
podczas procesów produkcyjnych ( obróbka wysokotermiczna, komory paleniskowe
elektrowni ) oraz w silnikach spalinowych powoduje, Ŝe stają się one niebezpiecznymi
zanieczyszczeniami atmosfery. W szczególności groźne są bezbarwny i bezwonny tlenek
azotu oraz brunatny o duszącej woni dwutlenek azotu. Mogą się one kolejno utleniać do
pięciotlenku azotu, który w obecności pary wodnej tworzy kwas azotowy, jeden ze
składników kwaśnych deszczów. W gospodarstwach hodowlanych częste są skaŜenia
powietrza amoniakiem uwalnianym w procesach rozkładu szczątków organicznych.
Niewielkie ilości tego gazu w powietrzu wywołują bardzo szybko działanie draŜniące, np.
podraŜnienie spojówek oczu i następowe łzawienie oraz podraŜnienie gardła i przykry kaszel
przy stęŜeniach juŜ około 0,1 promila.
7. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) pojawiają się w powietrzu
w wyniku parowania lub spalania paliw, głównie węgla, ropy naftowej i ropopochodnych.
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne powstają takŜe podczas palenia tytoniu.
Jednym z bardziej niebezpiecznych węglowodorów jest 3,4-benzopiren, będący substancją
5
rakotwórczą. Największy udział w wytwarzaniu 3,4-benzopirenu (ok. 70%) ma transport
samochodowy.
III Człowiek na duŜych wysokościach.
W prawidłowych warunkach ustrój poddany jest stałemu działaniu ciśnienia
atmosferycznego, wyraŜającego się cięŜarem słupa rtęci 760 mm ( = 101 kPa). Przez ciśnienie
atmosferyczne określa się ciśnienie, jakie wywiera słup atmosfery na powierzchnię ziemi
skutkiem przyciągania ziemskiego. Na poziomie morza, średnio na 1 cm
2
wynosi to 1,033 kg,
co stanowi dla powierzchni ciała człowieka ciśnienie z siłą 15-18 ton. To bardzo wielkie
ciśnienie równowaŜy się jednak ciśnieniem wewnętrznym i dlatego go nie odczuwamy, tak
samo jak nie wyczuwamy zman ciśnienia dobowego i sezonowego, które wynoszą do 20-30
mm Hg.
W zaleŜności od wznoszenia się nad poziom morza lub schodzenia poniŜej tego poziomu
ciśnienie atmosferyczne ulega zmniejszeniu lub zwiększeniu, będąc źródłem szeregu
zaburzeń. W ramach fizjologicznej adaptacji ustrój moŜe się w szerokim zakresie
przystosować do zmian ciśnienia atmosferycznego, co w granicach moŜliwości adaptacyjnych
umoŜliwia przebywanie na duŜych wysokościach ( w górach lub przy wzlotach samolotów)
lub głębokościach poniŜej poziomu wody.
Ze względu na ciśnienie górskie rozróŜniamy:
1)
strefę obojętną na wysokości 1,5-2 km;
2)
na wysokości 2 km znajduje się próg reakcji i do 4 km mamy tzw. Strefę kompensacji, tj.
moŜemy obserwować początkowo zmiany i zaburzenia w pracy sercowo-naczyniowej i
oddechowej, czucia itp., ale kompensują się one szybko przez wysiłek organizmu;
3)
na wysokości 4 km przekraczamy próg zaburzeń i wkraczamy w sferę niepełnej
kompensacji (4-6 km), przy ogólnym obniŜeniu samopoczucia;
4)
strefa krytyczna znajduje się na wysokości od 6 do 8 km – tu zachodzą juŜ powaŜne
zaburzenia, a nawet moŜe nastąpić zejście śmiertelne;
5)
strefa śmiertelna znajduje się na wysokości ponad 8 km, gdzie organizm pokonuje
trudności istnienia bardzo krótki okres czasu i umiera, zaleŜnie od wysokości w ciągu od
kilku minut (3 minuty na wysokości 8 km) do kilku sekund (9 sekund-16 km).
Zaburzenia wywołane zmniejszonym ciśnieniem atmosferycznym występują tym
gwałtowniej, im szybciej wystąpił spadek ciśnienia atmosferycznego, czyli im mniej było
warunków na wystąpienie adaptacji. Poza tym duŜe znaczenie ma pokonywanie znacznych
wysiłków fizycznych. Przyczyna leŜy w tym, Ŝe jednym z głównych czynników
chorobotwórczych obniŜonego ciśnienia atmosferycznego jest niedobór tlenu. Skoro więc
dodatkowo jeszcze zachodzi zwiększone zapotrzebowanie na tlen wskutek pracy fizycznej, to
objawy głodu tlenowego występują gwałtowniej i szybciej.
Niedotlenienie wysokościowe wynika z gorszego utlenowania krwi tętniczej, czyli
hipoksemii, co jest przyczyna hipoksji niedoboru tlenu w tkankach. Człowiek nie odczuwa
wyraźnego niedotlenienia do wysokości około 2-2,5 km. Reakcje organizmu uwidaczniają się
wzmoŜoną wentylacją płuc i częstością skurczów serca. Wskutek obniŜenia ciśnienia
następuje przede wszystkim rozpręŜenie gazów zawartych w jamach ciała, które , zwiększając
swoją objętość, powodują ucisk na narządy aŜ do pęknięcia włącznie. Przy znacznym
obniŜeniu ciśnienia występują z kolei wybroczyny krwotoczne wskutek pękania naczyń
krwionośnych.
Zaburzenia pojawiają się na wysokościach ok. 4-5 km i dotyczą ośrodkowego układu
nerwowego, wentylacji płuc i krąŜenia. Wzrasta zapotrzebowanie organizmu na witaminy
grupy B oraz witaminę E. Niedotlenienie pogarsza funkcje mózgu, powodując zaburzenia
psychiczne ( pierwszym objawem stan bezkrytyczności, przypominający upojenie