Vệ sinh không khí

89 VỆ SINH KHÔNG KHÍ Mục tiêu học tập 1.Bàn luận được nguyên nhân, hiện tượng, hậu quả của ” hiệu ứng nhà kính và “Lỗ thủng tầng Ôzôn” 2.Trình bày được sự tác động của các yếu tố khí tượng lên cơ thể con người; 3.Diễn giải được quá trình điều nhiệt của cơ thể liên quan mật thiết với sự thay đổi của các yếu tố khí tượng. I. Những khái niệm chung 1. Các tầng khí quyển Khí quyển được chia thành 3 tầng cơ bản theo độ cao: tầng thứ nhất là tầng đối lưu, tầng thứ hai là tầng bình lưu và tầng thứ ba là tầng điện ly. 1.1. Tầng đối lưu Là lớp khí quyển ở sát mặt đất . Ở xích đạo, đường giới hạn của tầng đối lưu có độ cao 17 -18km, ở Bắc cực 7 -8 km, ở Nam cực là 5 -6 km ở vĩ độ trung bình khoảng 11 km so với mặt biển. Tầng đối lưu chứa 3/4 khối lượng không khí của khí quyển và hầu như toàn bộ hơi nước. Không khí trong tầng đối lưu luôn luôn chuyển động cả theo chiều ngang và chiều thẳng đứng. Đặc tính chủ yếu của tầng đối lưu là áp suất và nhiệt độ giảm theo độ cao, trung bình cứ lên cao 100m thì nhiệt độ hạ xuống 0,6 0 C, và áp suất khí quyển giảm khoảng 10mmHg. Ơ miền vĩ độ trung bình giới hạn trên của tầng đối lưu có nhiệt độ từ -50 đến - 60 0 C. Trong tầng đối lưu hơi nước bốc lên từ mặt đất và trong những điều kiện xác định có thể ngưng kết thành những giọt nước rất nhỏ, tạo thành sương mù, mây, mưa, tuyết hoặc mưa đá. Hiện tương “Hiệu ứng nhà kính” là hiện tượng vốn có, cần thiết với sự sống trên trái đất nhờ có trong tầng này nhiều Khí nhà kính. Nhưng ngày nay nói đến “Hiệu ứng nhà kính” người ta muốn chỉ một hiện tượng là hậu quả của sự Ô nhiễm khí quyển do hoạt động sản xuất của Con người. Bên trên tầng đối lưu là lớp đối lưu hạn. Lớp này có bề dày co giãn từ vài trăm mét đến 1,2km. Đặc điểm của lớp này là nhiêt độ không hạ thấp xuống nữa mà ổn định nhiệt. 1. 2. Tầng bình lưu Tầng bình lưu chia 3 lớp: - Lớp dưới (đẳng nhiệt) từ đối lưu hạn cho tới 30 - 35km nhiệt độ trong lớp này khoảng -55°C. - Đáng chú ý là lớp trung bình (nóng) nhiệt độ bắt đầu tăng và khi lên tới 60km đạt tới 65°C - 75°C, lý do là vì cấu tạo lớp này tập trung chủ yếu Ôzôn (O 3 ) có khả năng hấp thu bức xạ tử ngoại. Mấy chục năm gần đây, mức độ ô nhiễm không khí tăng cao, trong các thành phần gây ô nhiễm không khí có rất nhiều loại khi phá hoại tầng O 3 (đặc biệt là chất clorofluorocacbon-CFC; sản phẩm của công nghiệp chế tạo máy làm lạnh) đã làm mỏng đi tầng O 3 , gây ra “lỗ thủng”, làm cho cường độ các tia tử ngoại tới mặt đất tăng lên gây ra những nguy cơ cho các sinh vật sống trên trái đất, cho sức khỏe con người. - Lớp trên (lạnh) từ 60 - 80km, ở đây nhiệt độ lại giảm đi rất nhanh theo độ cao. Môi trường không khí 90 Không khí ở tầng bình lưu chỉ chuyển động theo chiều ngang và tốc độ chuyển động lớn (đến 100m/s) 1.3. Tầng điện ly Là vùng không khí loãng nằm trên tầng bình lưu. Tầng điện ly chủ yếu là các ion từ các nguyên tử khí. Tầng này có ý nghĩa lớn trong kỹ thuật vô tuyến viễn thông. Ngoài tầng điện ly là hai vành đai phóng xạ 2. Hoá học bình thường của khí quyển O 2 : Dưỡng khí cần thiết cho các quá trình oxy hóa, cho các hoạt động sống của sinh vật. Giới động vật tiêu thụ rất nhiều O 2 , nhưng được bù lại bởi giới thực vật, cho nên, nói chung nồng độ O 2 trong không khí ngoài trời luôn ổn định. Chỉ có những nơi kín, kém thông thoáng, nồng độ O 2 mới giảm, và thường kèm theo tăng CO 2 . Lên trên cao, không khí loãng dần nên lượng O 2 tuyệt đối cũng giảm. Vi dụ, ở độ cao 3 000 m , nồng độ O 2 còn 15%; 5000 m , nồng độ O 2 còn 11%. CO 2 : Thán khí có nguồn gốc từ khí thở ra của giới động vật, từ sự đốt cháy các loại nhiên liệu, quá trình phân giải thối rửa các chất hữu cơ, bốc lên từ trong lòng đất (từ hầm mỏ, núi lửa, suối khoáng), Và được tiêu thụ bởi giới thực vật. Đại dương có vai trò quan trọng trong việc điều hòa nồng độ CO 2 trong không khí. Khi CO 2 trong không khí tăng, chúng sẽ hòa vào nước biển; khi CO 2 trong không khí giảm, nước biển sẽ nhả CO 2 vào không khí theo phản ứng thuận nghich: CO 2 + . H 2 O H 2 CO 3 Những nơi kín, kém thông thoáng (như dưới các giếng sâu, trong các hầm mỏ, những nơi vừa mới nổ mìn) nồng độ CO 2 có thể tăng cao gây nguy hiểm cho con người. Tại nơi cư ngụ của con người, nhất là khi tập trung đông người trong một không gian hẹp, kém thông thoáng, nồng độ CO 2 có thể tănglên; con người ngoài thải ra CO 2 , còn thải ra các loại hơi khí độc khác, chính các loại hơi khí đi kèm này gây nên sự khó chiu và có thể gây độc cho con ngưòi. Cho nên người ta dùng mức CO 2 (1% 0 ) trong không khí để làm chỉ điểm vệ sinh cho những nơi cư trú của con người, mặc dù ở nồng độ CO 2 1p. 1 000 đó hoàn toàn chưa ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Các thành phần của không khí cùng với các yếu tố của khí tượng là những tác nhân quan trọng của hòan cảnh bên ngòai ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp lên cơ thể con người. Con người sống và làm việc trong môi trường không khí; khi làm một công việc bình thường người ta phải hít một lượng không khí gấp 2 - 3 lần so với lúc nghỉ ngơi. Thể tích hít vào trung bình của một người là 1 -1,5m 3 /1giờ; 20 - 30m 3 /24 giờ; trong một năm là 7.200 - 10.800m 3 . Không khí ngòai trời là một hỗn hợp của nhiều lọai khí như N 2 , O 2 , CO 2 và các khí hiếm như Acgon, Néon, Xénon, Heli (với một tỷ lệ rất nhỏ); ngòai ra còn có hơi nước, bụi và vi sinh vật, và cả các hợp chất không vững bền như O 3 , CO, NH 3 , NO 2 Tỷ lệ O 2 , N 2 , CO 2 trong không khí khá ổn định, tỷ lệ của hơi nước thường xuyên thay đổi. Thành phần của không khí(ngoài trời) và khí thở ra (%thể tích) của một người Lọai khí N 2 O 2 CO 2 Hơi nước Không khí Không khí thở ra 78,97 79,20 20,7 - 20,9 15,4 - 16 0,03 - 0,04 3,4 - 4,7 Thay đổi Bảo hòa Môi trường không khí 91 Tỷ lệ O 2 trong khí thở ra của người giảm gần 25%, tỷ lệ của CO 2 tăng 50 - 100 lần, và hơi nước tăng tới bảo hòa. Lúc nghỉ ngơi, 1 người bình thường tiêu thụ 25 lit O 2 và thải ra 22,60 lit CO 2 . II. Những yếu tố khí tượng tác động lên cơ thể 1. Nhiệt độ không khí Lớp không khí ở sát mặt đất liên quan thường xuyên và trực tiếp tới con người; lớp không khí này nhận nhiệt từ mặt đất (mặt trời làm nóng mặt đất, đất truyền nhiệt vào trong không khí, chứ không khí không lấy nhiệt trực tiếp từ bức xạ mặt trời). Nhiệt độ không khí thay đổi tùy thuộc vào cường độ bức xạ của mặt trời, ngày dài hay ngắn, độ trong suốt của bầu khí quyển, vào vị trí địa lý của từng địa phương, và vào thành phần cấu tạo của mặt đất. Nhiệt độ không khí có những ảnh hưởng nhất định lên cơ thê, liên quan đến quá trình phát sinh và phát triển của một số bệnh truyền nhiễm.; nhiều lọai côn trùng tiết túc trung gian truyền bệnh có chu kỳ phát triển liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ không khí. Các lòai vi sinh vật, ký sinh trùng đều có thể tồn tại và phát triển ở những điều kiện nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ không khí còn ảnh hưởng tới tác động của các độc chất có trong không khí; nhiệt độ tăng làm tăng biên độ và tần số hô hấp nên sẽ làm tăng lượng chất độc vào cơ thể theo đường hô hấp. Nhiệt độ không khí liên quan mật thiết tới quá trình điều nhiệt của cơ thể. Sự điều nhiệt của cơ thể con người chỉ có thể thực hiện được trong những điều kiện nhất định, khi vượt ra ngòai giới hạn đó thì cơ thể không còn điều nhiệt được nữa, và sẽ xuất hiện sự thay đổi thân nhiệt (do sự thăng bằng nhiệt bị phá hủy) nóng quá: say nóng; lạnh quá: tê cóng. 2.Độ ẩm của không khí Thành phần của không khí luôn chứa một lượng hơi nước thay đổi; có thể do lượng hơi nước đó bằng áp lực riêng phần của hơi nước (mm thủy ngân, họặc khối lượng hơi nước trong một thể tích không khí (gam hơi nước/1m 3 không khí). 2.1. Các đại lượng biểu thị độ ẩm trong không khí 2.1.1. Độ ẩm tuyệt đối (ĐÂTĐ): là khối lượng hơi nước có trong không khí (đơn vị đo là g/m 3 , mmHg) tại một thời điểm nhất định; 2.1.2. Độ ẩm bão hoà(ĐÂBH): là lượng hơi nước tối đa có trong không khí ở một nhiệt độ nhất định - hay chính là lượng hơi nước tối đa trong không khí ở nhiệt độ đó. Nhiệt độ không khí càng cao thì lượng hơi nước bảo hòa càng tăng. 2.1.3. Độ ẩm tương đối (ĐÂPT): là tỷ lệ % giữa độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tối đa. ĐÂTĐ ĐÂPT = x 100 ĐÂBH Ví dụ: Độ ẩm tương đối là 80%, có nghĩa là tại nhiệt độ đó còn 20% hơi nước nữa là không khí sẽ bảo hòa.(20% gọi là độ thiếu hụt bão hoà) 2.2.Ý nghĩa vệ sinh - Cùng với nhiệt độ, độ ẩm không khí liên quan tới sự tồn tại và phát triển của các lọai mầm bệnh, các côn trùng tiết túc trung gian truyền bệnh, cho nên mới có các bệnh nhiễm trùng, ký sinh trùng theo vùng khí hậu - Anh hưởng quan trọng của độ ẩm không khí đối với cơ thể là ảnh hưởng lên quá trình điều nhiệt; độ ẩm không khí quá cao thường có tác động không tốt tới sức khỏe; độ ẩm cao, Môi trường không khí 92 nhiệt độ cao, cơ thể khó mất nhiệt gây cảm giác oi bức khó chịu; độ ẩm cao; nhiệt độ thấp làm cơ thể mất nhiều nhiệt. Khi độ ẩm thấp, không khí trở nên khô hanh gây khát, niêm mạc khô, dễ nứt nẻ, dễ chảy máu. 2.3.Sương mù Hiện tượng nghịch nhiệt làm ô nhiễm không khí nặng hơn Không khí thường xuyên chứa một lượng hơi nước; nhiệt độ càng cao thì lượng hơi nước có trong không khí càng tăng (nên độ ẩm tương đối ít thay đổi). Khi nhiệt độ giảm thì hơi nước trong không khí sẽ ngưng lại tạo thành sương mù, mưa Sương mù có ý nghĩa quan trọng trong vai trò thời tiết với ô nhiễm, sương mù là một điều kiện thuận lợi làm xuất hiện” hiện tương nghịch nhiệt” (hình minh hoạ). Nhờ có mưa, sẽ làm sạch không khí vì nó sẽ mang theo bụi, vi sinh vật và các chất bẩn khác có trong không khí. Mưa còn cung cấp nước cho các nguồn nước và còn cung cấp các hợp chất của N 2 cho cây trồng; mưa điều hòa thời tiết về mùa hè nóng bức. 3. Sự chuyển động của không khí 3.1. Gió và hoa hồng gió Mặt trời sưởi nóng mặt đất không đều nên tạo ra các luồng chuyển động của không khí thường xuyên. Tùy theo từng địa phương và tùy theo từng mùa mà sự chuyển động của không khí sẽ theo những hướng nhất định. Dùng phương pháp vẽ đồ thị để nêu lên tính chất lập lại của gió, chiều dài của đồ thị biểu thị phân xuất của một lượng gió so với tổng số gió quan sát được trong một khoảng thời gian nhất định - làm như vậy ta sẽ có được Hoa hồng gió - Rất cần thiết cho việc quy họach và xây dựng đô thị cũng như vệ sinh nhà ở, trường học, bệnh viện Nhằm lợi dụng được những lọai gió mát, và tránh các loại gió nóng, gió lạnh, tránh các lọai khói bụi, hơi khí độc từ các cơ sở sản xuất. 3.2. Ý nghĩa vệ sinh Sự chuyển động của không khí ảnh hưởng trực tiếp lên sức khỏe của con người, quan trọng là lên quá trình điều nhiệt của cơ thể. Ở nước ta, tùy theo từng mùa và tùy theo từng vùng, sẽ có các loại gió khác nhau, mang các tính chất khác nhau, và sẽ ảnh hưởng khác nhau Môi trường không khí 93 lên quá trình điều nhiệt, và sẽ tạo ra các cảm giác khác nhau cho cơ thể con người. Các loại gió đó là: + Gió nóng: gió Lào, gió Than Uyên, gió Ô Qui hồ + Gió lạnh: gió mùa Đông Bắc. + Gió mát: gió mùa Đông Nam. Tại những nơi đô thị, sự chuyển động của không khí rất quan trọng trong vấn đề phân tán các thành phần gây ô nhiễm không khí. Những ngày ít gió, nồng độ các chất gây ô nhiễm không khí (chủ yếu từ khí thải xe hơi ) không được phát tán, là tác nhân quan trọng trong các bệnh do ô nhiễm không khí gây nên, nhất là các bệnh liên quan tới cơ quan hô hấp 4. Bức xạ mặt trới Mặt trời là nguồn sáng, nguồn sống, nguồn nhiệt của trái đất. Năng lượng bức xạ mặt trời tới trái đất bằng các tia trực tiếp hay khuếch tán qua không khí và mây. Thành phần của BXMT tới trái đất có 3 loại tia: - Tia Hồng ngoại, có bước sóng λ = 2 000 - 760 mμ ; - Tia Sáng, có bước sóng λ = 760 - 400 mμ; - Tia Tử ngoại, có bước sóng λ = 400 - 280 mμ; Thành phần quang phổ của BXMT đến trái đất thay đổi tùy thuộc vào độ cao của mặt trời, độ mây, thành phần của không khí và sẽ ảnh hưởng khác nhau lên mọi sinh vật sống trên trái đất, trong đó có con người. BXMT ảnh hưởng lên mọi cơ quan , hệ thống của cơ thể, lên sự tổng hợp và phân giải các chất trong cơ thể, làm tăng tuần hoàn, kích thích tăng sinh tổ chức hạt, làm vết thương chóng lành. BXMT liên quan tới quá trình chuyển hóa khí, muối, nước trong cơ thể, làm tăng quá trình miễn dịch, tăng sức đề kháng chống lại bệnh tật, như bệnh còi xương, lao xương Tia Hồng ngoại có bước sóng 600 - 1 000 mμ có sức đâm xuyên lớn, có thể xuyên qua xương sọ, làm tăng nhiệt độ của tổ chức não hoặc rối loạn trung tâm điều nhiệt nằm ở vùng Dưới đồi (Hypothalamus) gây say nắng; Tia Sáng tác động chủ yếu đến cơ quan thị giác; Tia tử ngoại có tác dụng diệt khuẩn tốt. 5. Áp lực không khí ALKK thay đổi tùy theo độ cao so vơi mặt đất. Càng lên cao, áp lực không khí càng giảm, áp lực riêng phần của oxy cũng giảm, gây khó thở, thiếu oxy. Khi xuống thấp, trong các giếng chìm (thợ lặn) , ALKK tăng, N 2 trong không khí sẽ hòa tan nhiều vào máu; lúc trở lại môi trường có ALKK bình thường, N 2 hòa tan đó sẽ thải không kịp (qua đường hô hấp), và sẽ tạo thành các bọt khí trong lòng mach, làm tắc mạch (ở bất kỳ cơ quan nào của cơ thể nhất là các mạch máu trong xương ). ALKK thay đổi đột ngột thường gặp trong thời tiết trước cơn bão, hoặc trước đợt gió mùa Đông -Bắc gây nên trạng thái thần kinh kích thích , kém ăn, mất ngủ. Đặc biệt gây thay đổi huyết áp đột ngột là tác nhân các cơn đột quỵ, hoặc Tai biến mạch máu não III. Thân nhiệt và sự điều nhiệt 1. Thân nhiệt Thân nhiệt hằng định đảm bảo duy trì chuyển hóa các chất , duy trì sự phát triển bình thường của cơ thể. Thân nhiệt bình thường của người khỏe mạnh là 36,5 - 37,5 o C. Để hằng Môi trường không khí 94 định được thân nhiệt, cơ thể phải điều hòa thân nhiệt bằng cách cân bằng lượng nhiệt mất đi và lượng nhiệt sản ra. Nguồn nhiệt của cơ thể : Cơ thể có các nguồn nhiệt sau: - Nhận trực tiếp từ BXMT (không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí); - Từ đất, đá, đồ vật xung quanh; - Từ không khí (khi nhiệt độ không khí > 33 o C : là nhiệt độ bình thường của bề mặt da); - Chuyển hoá các chất sinh năng lượng trong cơ thể. Sự mất nhiệt của cơ thể : bằng các cách sau: - Dẫn nhiệt: truyền nhiệt từ vật nóng sang vật lạnh; - Đối lưu: thông qua sự chuyển động của không khí; - Bức xa nhiệt : mọi vật khi có nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh đều là nguồn Bức xạ nhiệt, nhiệt độ càng cao thì sự Bức xạ nhiệt càng mạnh. 2. Sự điều nhiệt của cơ thể có 2 cơ chế điều nhiệt: Cơ chế “ hóa học” : Tăng hoặc giảm quá trình phân giải các chất sinh năng lượng trong cơ thể Cơ chế “ lý học” : Co hoặc giãn nở mạch ngoại vi, toát và bay hơi mồ hôi. Tần số mạch tăng khi chống nóng Người thấy dễ chịu khi nhiệt độ ngoài mặt cơ thể (bề mặt da) < 33 o C. 2.1. Mất nhiệt trong điều kiện gần vùng dễ chịu Khi nhiệt độ không khí < nhiệt độ bề mặt da; nghĩa là cơ thể thu nhiệt từ bên trong nhiều hơn thu nhiệt từ bên ngoài, khi đó cơ thể sẽ truyền nhiệt ra môi trường xung quanh. Thường vùng dễ chịu với người Việt nam khi không khí có nhiệt đô : 26 ± 2 o C; Độ ẩm tương đối của không khí : 79 ± 5% ; Sự chuyển động của không khí: 0,3 - 0,5 m/s. 2.2. Mất nhiệt trong điều kiện quá nóng Khi nhiệt độ không khí > 33 o C thì sự mất nhiệt của cơ thể chủ yếu bằng cách toát và bay hơi mồ hôi (1g nước bay hơi hoàn toàn thu 580 Calo nhiệt). Sự bay hơi mồ hôi phụ thuộc vào độ ẩm của không khí và sự chuyển động của không khí. Quân áo với vải thoáng khí, thấm nước tốt, sẽ thấm mồ hôi, mồ hôi từ quần áo bay hơi sẽ làm lạnh quần áo và làm lạnh da. Sự chuyển động của không khí sẽ đẩy đi lớp không khí xung quanh da chứa nhiều hơi nước, và thay vào đó lớp không khí mới, ít hơi nước hơn, và sẽ làm tăng quá trình bay hơi mồ hôi. Trong trường hợp quá nóng, sự chuyển động của không khí là yếu tố quan trọng làm giảm tác động không tốt của nhiệt độ cao lên cơ thể. 2.3. Mất nhiệt trong điều kiện lạnh Khi nhiệt độ không khí < 15 o C, sự mất nhiệt của cơ thể sẽ tăng do tăng quá trình đối lưu và phát nhiệt. Sự chuyển động của không khí tăng và độ ẩm khônhg khí cao càng làm tăng sự mất nhiệt của cơ thể. Nếu quần áo thích hợp (cách nhiệt tốt) và ăn uống đầy đủ thì cơ thể sẽ chống rét tốt. Chuyển biến của quá trình điều nhiệt: Các yếu tố: nhiệt độ, độ ẩm của không khí, bức xạ mặt trời, sự chuyển động của không khí đều góp phần tác động lên cơ thể; cơ thể tìm mọi Môi trường không khí 95 cách điều nhiệt để hằng định thân nhiệt, nhưng sự điều nhiệt của cơ thể chỉ có thể thực hiện được trong những điều kiện nhất định của môi trường bên ngoài và môi trường bên trong, khi cơ thể không thể điều nhiệt được nữa thì thân nhiệt sẽ bị thay đổi: tăng hoặc giảm, và sẽ rối loạn chuyển hóa, rối loạn chức năng Môi trường không khí . trong không khí khá ổn định, tỷ lệ của hơi nước thường xuyên thay đổi. Thành phần của không khí( ngoài trời) và khí thở ra (%thể tích) của một người Lọai khí N 2 O 2 CO 2 Hơi nước Không khí Không. điều hòa nồng độ CO 2 trong không khí. Khi CO 2 trong không khí tăng, chúng sẽ hòa vào nước biển; khi CO 2 trong không khí giảm, nước biển sẽ nhả CO 2 vào không khí theo phản ứng thuận nghich:. trong không khí, chứ không khí không lấy nhiệt trực tiếp từ bức xạ mặt trời). Nhiệt độ không khí thay đổi tùy thuộc vào cường độ bức xạ của mặt trời, ngày dài hay ngắn, độ trong suốt của bầu khí