Sử dụng thuật ngữ “nhiễm khuẩn không khí” chỉ dùng trong trường hợp xảy ra sự di chuyển tác nhân gây bệnh bằng các giọt có kích thước đủ nhỏ, có thể dừng lại trong không khí một thời gian ở trạng thái lơ lững.
Từ mặt đất, vi sinh vật phát tán vào không khí. Ở các thành phố, không khí chứa nhiều vi sinh vật hơn không khí ở ngọai ô và nông thôn. Trong 1m3 không khí ở độ cao 4 - 5km chỉ
có vài vi khuẩn, còn ở trên mặt đất có hàng vạn vi khuẩn. Không khí của mặt biển và núi cao có ít bụi và vi khuẩn. Ngòai trời thường chỉ có tạp khuẩn vô hại đối với sức khỏe, ít khi có vi khuẩn gây bệnh. Nếu đôi khi có gặp vi khuẩn trong khí trời thì vi khuẩn này cũng nhanh chóng bị tiêu diệt bởi bức xạ mặt trời và sự khô hanh.
Về bản chất những vi sinh vật trong không khí hầu hết là tạp khuẩn. Các bụi sương vi khuẩn là một hệ thống keo cấu tạo từ không khí trong đó có các giọt nhỏ chất lỏng hoặc chất rắn có chứa vi khuẩn. Độ bền vững pha phân tán của bụi sương vi khuẩn phụ thuộc vào nhiều yếu tố (độ lớn, hình dạng, nồng độ các hạt, các tính chất của bản thân vi khuẩn). Các hạt sương này đều chứa điện tích do chúng hấp thụ các ion trong không khí.
Cuối cùng thì các hạt sương vi khuẩn đều lắng đọng lên các hạt bụi và bị khô lại, tạo ra bụi vi khuẩn.Thời gian tồn tại trong không không khí của các hạt này tùy thuôc vào kích thước của nó, các hạt càng nhỏ thì thời gian tồn tại trong không khí càng lâù .Sự chuyển động của không khí, độ ẩm của không khí cũng liên quan mật thiết tới thời gian tồn tại trong không khí của các hạt đó. Khi giảm nhiệt độ hoặc tăng độ ẩm của không khí thì quá trình ngưng tụ hơi nước lên các hạt bụi sẽ tăng, do đó làm tăng trọng lượng các hạt và quá trình lắng đọng của chúng. Các hạt mang điện tích trái dấu này sẽ hút nhau và dính liền với nhau, do đó kích thước các hạt tăng lên và lắng đọng nhanh hơn. Độ bền vững của các hạt bụi còn tùy thuộc vào thành phần vỏ bao bọc. Hình dạng các hạt bụi càng gần hình cầu thì độ bền vững càng tăng. Độ lớn của đa số vi khuẩn thay đổi từ 0,4μ tới 10μ. Tốc độ bốc hơi tỷ lệ nghịch với kích thước của chúng. Độ ẩm không khí ảnh hưởng rõ rệt đến khả năng tồn tại của vi khuẩn trong các hạt bụi sương. Không khí sẽ là vectơ làm lan truyền mầm bệnh có khả năng lây nhiễm khi có đầy đủ 2 yếu tố cơ bản sau đây kết hợp:
- Các vi sinh vật gây bệnh tồn tại trong không khí với nồng độ đủ cao.
- Người dễ cảm thụ hít phải không khí nhiễm bẩn đó.
Các vi sinh vật gây bệnh của đa số trường hợp nhiễm khuẩn đường hô hấp có thể bảo tồn sự sống và tính độc hại tương đối lâu ở môi trường không khí. Ví dụ: trực khuẩn Bạch hầu sống rất khỏe và rất lâu (30 ngày); ở trong bóng tối, nó sống tới 6 tháng. Song trực khuẩn Ho gà chịu đựng yếu, chết ở 500C và không chịu được ánh sáng. Trực khuẩn lao bị tiêu diệt bởi bức xạ mặt trời ngòai không khi. Cho nên chủ yếu trực khuẩn lao tồn tại ở những nơi tối, ẩm.
Người ta cũng còn nhắc đến những lọai Liên cầu khuẩn và Tụ cầu khuẩn làm tan huyết truyền bệnh qua đường không khí. Thời gian tồn tại của một số vi khuẩn gây bệnh trong không khí như sau:
Số liệu về thời gian sống trung bình của một số vi khuẩn
Lọai vi khuẩn Phế cầu
Liên cầu khuẩn tan huyết Tụ cầu vàng
Trực khuẩn dịch hạch Trực khuẩn bạch cầu Trực khuẩn lao
Thời gian 4 - 5 tháng 2,5 - 6 tháng 3 ngày
8 ngày (trong không khí khô hanh)
30 ngày 70 ngày 2. Virus trong không khí
Gồm các lọai như sau: Rhinovirus, ECHO 28, 11, 20, Coxsackie A 21, virus hợp bào đường hô hấp, Adenovirus 1, 2, 3, 5...; Virus cúm là một lọai điển hình gây các bệnh dịch qua đường không khí. Các virus gây bệnh sởi, đậu mùa, quai bị.vv...cũng tồn tại trong không khí
và có khả năng gây nên các vụ dịch. Các lọai virus gây bệnh ở động vật qua đường không khí là các nhóm A (virus đậu của động vật), nhóm B (virus gây bệnh do làm tổn thương thần kinh, virus viêm não do muỗi truyền làm động vật mắc viêm não Saint Louis, viêm não tủy truyền nhiễm của lợn...), nhóm C (virus gây viêm họng hoặc gây bệnh truyền nhiễm chung ở động vật) như virus cúm lợn, virus gây viêm mũi và phổi của ngựa, virus gây bệnh viêm thanh khí quản truyền nhiễm của gia cầm...)
3. Các lọai sinh vật khác trong không khí
Nấm mốc thích nghi với việc lan truyền bào tử trong không khí. Phân tích nấm mốc trong không khí, người ta đã thấy Penicillium và Alternaria quanh năm và Stemphyllium thường trội lên vào mùa Xuân và mùa Thu. Các lọai nấm Alternaria và Hemintosporium gặp nhiều vào mùa Hè và mùa Thu. Điều đó cho thấy có thể có sự đối kháng giữa các tạp khuẩn tỵ hầu và các lọai nấm trong không khí.
Sự phân bố bào tử nấm mốc trong không khí ở nước ta đều có liên quan đến các điều kiện lý học của không khí. Các lọai nấm thường gặp là Penicillium Roqueforti và Aspergillus flavus. Sau đó đến A.Niger và Hormodendrum; Aspergillus được gặp tới 9 nhóm khác nhau, còn nấm Penicillium được gặp tới 11 nhóm khác nhau trong khí quyển ở những vùng được khảo sát.
III. Ô nhiễm không khí về mặt hóa học
Các tác nhân hóa học gây ô nhiễm không khí có mặt ở khắp nơi. Các chất có nguồn gốc tự nhiên gây ô nhiễm không khí hầu như hòan tòan không chịu sự kiểm sóat (do cháy rừng, sấm chớp, núi lửa, phân hủy chất hữu cơ.... ). Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng, nhưng chủ yếu là do các hoạt động công nghiệp, đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và hoạt động của các phương tiện giao thông vân tải.
Người ta đã xác định là sự đốt cháy nhiên liệu trong luyện kim và lò sưởi là nguyên nhân chủ yếu gây tai nạn ô nhiễm không khí ở London năm 1952. Có một điều mà trước đây người ta ít ngờ tới, đó là quá trình chuẩn bị thức ăn, đặc biệt là món ăn rán đòi hỏi nhiệt độ cao, có thể phát sinh những hơi khí độc có hại trong nhà ở.
1. Ô nhiễm không khí gây kích thích
Mức độ phát sinh kích thích của hơi khí đến đường hô hấp trên, một phần phụ thuộc vào sự hòa tan của chúng trong nước. Nếu các hơi khí này hòa tan tốt trong nước, thì khi ta hít vào, chúng sẽ hòa tan trong phần chất lỏng của đường hô hấp trên và gây tác động lên cơ quan này; ở đó biểu mô bền vững đối với tổn thương hơn là những phần nằm ở sâu. Tuy nhiên, tính chất xâm nhập được vào sâu trong khí quản và phế quản lớn lại có thể được hấp thụ bởi các khí dung, nếu đường kính của chúng nhỏ, lúc đó chúng sẽ xâm nhập vào sâu hơn trong phổi đến tận các phế nang.
Thực tế là do nồng độ cao của những chất bẩn khi tác động phối hợp có thể gây ra những biến chuyển sinh lý quan trọng. Do đó người ta đưa ra khái niệm về tác động thấy được của các chất kích ở phổi. Theo sự phát sinh của chúng, tác động này không phải là do nồng độ trung bình hàng ngày mà là do nồng độ cực đại của các hơi khí kích thích. Những nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của các hơi khí kích thích đối với phổi người và động vật đã được chứng minh bằng những hậu quả nghiêm trọng do chúng gây nên. Thực ra hiện nay chúng ta mới chỉ biết được một vài chất có thể coi là nguyên nhân gây kích thích trong vô vàn những chất khác có trong không khí bị ô nhiễm.
1.1.SO2
SO2 có trong không khí của nhiều thành phố là do đốt cháy các nhiên liệu có chứa S.
Chất này chiếm một nồng độ cao trong không khí ở mỏ than, đặc biệt các lọai than xấu và lọai dầu mazut. Những thí nghiệm đã chỉ ra là khi hít phải SO2 thậm chí ở cả nồng độ thấp vẫn có thể gây co thắt, gây ra tăng tiết chất nhầy ở thành đường hô hấp trên.
Trong một số trường hợp, liên quan một phần với bức xạ mặt trời, một phần với sự có mặt đồng thời trong không khí của một vài chất xúc tác dưới dạng hợp chất kim lọai, SO2
được oxy hóa thành SO3 tạo ra sương mù có tác động kích thích rất mạnh. Một phần trong hai khí này (SO2 và SO3) với sự có mặt của hơi nước (hay nước) sẽ tạo thành H2SO3 và H2SO4. SO3 cũng được tạo thành khi đốt cháy nhiên liệu cùng với SO2. SO3 cũng là hơi khí kích thích rất mạnh (đặc biệt mạnh hơn so với tác động của SO2; gây ra co thắt phế quản mạnh, có khi chỉ ở nồng độ tương đối thấp). SO2 được coi là chỉ điểm đánh giá ô nhiễm không khí các khu công nghiệp.
1.2. Ozon
Ozon gây tác động kích thích đường hô hấp và xâm nhập sâu hơn vào trong phổi so với SO2. Nguồn gốc của Ozon trong không khí gần mặt đất vẫn có những điểm chưa rõ. Tuy nhiên nó có thể phát sinh do đốt cháy với bức xạ mặt trời. Những thí nghiệm trên động vật cho thấy là khi hít phải Ozon với nồng độ thấp sẽ dẫn đến kết quả là sinh ra sức đề kháng đối với tác động của ozon. Tuy vậy ở những con vật hít phải liều O3 dưới nồng độ gây chết trong 1 tháng, thành phế quản sẽ phát sinh tổ chức xơ. Ở người, khi hít phải O3, có thể gặp vài dấu hiệu trong giai đọan đầu của viêm phế quản mạn tính. Ở nồng độ cao, O3 có thể gây phù phổi cấp.
2. Ô nhiễm không khí không kích thích
Những chất làm ô nhiễm không khí không gây kích thích, thường gây ảnh hưởng đến cơ thể sau khi chúng được hấp thụ và tích trữ ở một nơi nào đó trong cơ thể. Mức độ hấp thụ những chất bẩn không kích thích có thể tăng lên do có mặt đồng thời trong không khí những chất nhiễm bẩn khác có tác động kích thích. Trong trường hợp có mặt những chất gây ung thư trong không khí, tác động lên đường hô hấp, những tác nhân kích thích có thể đủ mạnh để gây tê liệt biểu mô có nhung mao của phế quản, kéo dài thời gian tiếp xúc của các chất gây ô nhiễm (trong đó có nhiều loại là tác nhân gây ung thư) lên lớp biểu mô nhạy cảm với tác động trên hoặc làm cho các tác nhân gây bệnh ung thư tiếp xúc chặt chẽ với những tế bào nằm ở sâu hơn, nhạy cảm với ung thư.
Những phần rắn và lỏng (khí dung) khuyếch tán lơ lững trong một thời gian có thể xâm nhập vào cơ thể cùng với không khí hít vào. Từ trạng thái khí dung này, chỉ có những phần tử có kích thước khỏang ≤ 1μ mới có thể đến phế nang được. Sự giữ lại những phần tử rắn và lỏng của khí dung phụ thuộc một phần vào tần số và biên độ hô hấp cũng như phụ thuộc vào nồng độ tương đối của chất hít vào. Sự hấp thụ những phần tử rắn từ phế nang vào máu tùy thuộc vào tính hòa tan của chúng vào dịch thể tổ chức bề mặt của nhu mô phổi.
3. Ô nhiễm không khí gây tác động chung đến cơ thể
Thuộc nhóm này có nhiều loại, trong số đó thường gặp là : berilli, mangan, oxyd carbon, các chất đồng vị phóng xạ, các chất gây ung thư và thuốc trừ sâu.
3.1.Berilli
Trong 30 năm gần đây, berilli đã được sử dụng khá rộng rãi. Sự nhiễm bẩn không khí của kim lọai này gây ra ở các xí nghiệp liên hợp luyện kim, các xí nghiệp sản xuất đèn điện
hoặc quá trình sản xuất có liên quan tới việc sử dụng năng lượng nguyên tử. Có những hình thức nhiễm độc cấp tính berilli trong vùng gần nguồn thải hoặc có những hình thức nhiễm độc mãn tính.
3.2. Mangan
Chính chất thải của xí nghiệp công nghiệp (sản xuất sắt thép, nấu sắt, mangan, làm pin khô, sản xuất hóa chất ....) là nguồn ô nhiễm không khí. Ngòai ra mangan còn được đưa vào không khí do đốt than và các sản phẩm dầu hỏa. Phụ gia của nhiên liệu dùng làm chất chống nổ và các chất làm giảm khói cũng là những nguồn phụ đưa mangan vào khí quyển. Khi làm ô nhiễm không khí, mangan đã gây ra tỷ lệ mắc bệnh viêm phổi cao trong dân cư vùng công nghiệp.
3.3. Oxyd carbon
Oxyd carbon không kích thích và không gây thương tổn niêm mạc, do đó giác quan ít phát hiện ra khí này. Nó gây độc bằng cách tạo nên một hợp chất bền vững với hemoglobin.
Sự kết hợp chặt chẽ của CO với một số lượng lớn Hb (có khả năng kết hợp với oxy) dẫn đến làm giảm Hb và từ đó làm giảm cung cấp O2 cho tổ chức của cơ thể.Ngoài ra, CO khi vào cơ thể , còn có khả năng gây bất hoạt các coenzym có Fe++.Nồng độ tối đa cho phép của CO là 100ppm
Khi nói tới sự nguy hiểm của CO về nhiễm bẩn không khí điểm dân cư cũng như về giao thông vận tải (nguồn gốc chủ yếu sinh ra CO) , ta không thể không nói tới sự nguy hiểm của nhiễm độc chì do khí đốt cháy các lọai xăng có chì vào không khí (chứa 0,8 ml/l tetraetyl). Từ năm 2001, Việt nam đã nhập và cho áp dụng rộng rãi sử dụng xăng không pha chì là một cố gắng trong việc phòng chống ô nhiễm không khí.
3.4. Hợp chất fluor
Nguồn đưa fluor vào khí quyển là quá trình đốt nhiên liệu, thí dụ hàm lượng fluor trong than Ân độ là 10 - 20g/ tấn.
Người ta thông báo về những trường hợp có vết đen ở men răng và tỷ lệ thấp những người mắc bệnh sâu răng trong một số vùng có chất thải của xí nghiệp nhôm Các hợp chất của fluor có phản ứng cao, có thể gây tổn thương phần hở của cơ thể (da và một số niêm mạc) nếu nồng độ của nó trong không khí đủ lớn.
3.5. Các thuốc trừ sâu diệt cỏ
Các điều kiện khí tượng có ảnh hưởng quan trọng tới sự phân bố nồng độ các chất này trong không khí. Các yếu tố như: khoảng cách tới nơi sử dụng, thời gian sử dụng, khối lượng sử dụng.... liên quan mật thiết tới nồng độ của các chất TSDC. Không khí có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển các chất TSDC từ vùng này sang vùng khác trên phạm vi rộng lớn.
3.6. Hydrocarbua thơm đa vòng
Các hợp chất hữu cơ đa vòng 3,4 benzopiren, là tác nhân gây ung thư trên động vật thực nghiệm và được coi là tiêu chuẩn để so sánh tính gây ung thư của các tác nhân hóa học khác mà người ta tìm thấy trong không khí của nhiều vùng dân cư.
Trong không khí còn tìm thấy những hợp chất hữu cơ khác có tính gây ung thư. Thực nghiệm cho thấy là một lượng lớn chất 3,4 benzopiren và những hợp chất đa vòng tương tự,
được tạo thành khi đốt cháy không hòan tòan những hydrocarbua đơn giản và những mạch ngắn không chia nhánh.
3.7. Chất đồng vị phóng xạ
Khi thảo luận về vấn đề ô nhiễm phóng xạ không khí, ta chỉ giới hạn trên những chất phóng xạ có thể có trong không khí dưới dạng khí và khí dung, hạt α, β, tia γ, trung điện tử và các lượng tử khác có năng lượng lớn.
Sau đây là một vài nguồn ô nhiễm phóng xạ không khí:
- Lấy đi rất nhiều các lớp đất bên trên và các lớp bao phủ các quặng tự nhiên (các chất phóng xạ).
- Các khí dung phóng xạ rơi xuống từ các lớp trên của khí quyển do các vụ nổ của vũ khí hạt nhân (mưa phóng xạ)
- Sử dụng đồng vị phóng xạ vào mục đích điều trị và các mục đích nghiên cứu khoa học.
- Sử dụng đồng vị phóng xạ làm nguyên tử đánh dấu trong nông nghiệp và công nghiệp.