Атмосфера являє собою повітряну оболонку земної поверхні, що складається з суміші газів, що має на різних висотах різну щільність. Ця обставина зумовлено земним притяганням. З віддаленням від поверхні землі щільність повітряної оболонки зменшується і в кінцевому рахунку зрівнюється з щільністю міжзоряного простору.
У складі повітряної оболонки найбільше азоту, за ним слід кисень, далі вуглекислий газ і цілий ряд так званих нейтральних газів (аргон, неон, гелій і ін). У повітрі завжди знаходяться також різні кількості водяних парів. Нарешті, іноді зовнішнє повітря містить озон і перекис водню, що є, однак, тимчасовими домішками газового складу повітря. Про склад вдихуваного (атмосферного) та видихуваного повітря можна судити з рис. 1.
Рис. 1. Хімічний склад вдихуваного і видихуваного повітря.
З діаграми видно, що склад видихуваного повітря значно відрізняється від складу вдихуваного повітря. Якщо кількість кисню у вдихуваному повітрі становить 20,94%, то у видихуваному повітрі його залишається приблизно 15-16%, отже, зменшення становить близько 25%. Кількісні співвідношення азоту залишаються приблизно однаковими. Найбільш помітні зміни зазнає вуглекислий газ, кількість якого з 0,03-0,04% у вдихуваному повітрі зростає до 4% у видихуваному повітрі, тобто збільшується в 100 разів. Видихуване повітря відрізняється і по своїм фізичним властивостям: температура його значно зростає (до 38°), а відносна вологість наближається до 100%. Зі сказаного випливає, що видихуване повітря має несприятливий хімічний склад і фізичні властивості, а оскільки легені при посиленій роботі пропускають від 350-450 до 3800 л/год повітря, стає зрозумілим, чому таке повітря (якщо немає притоку свіжого повітря) може викликати порушення самопочуття людини і надати несприятливий вплив на його здоров'я.
Зупинимося докладніше на фізіолого-гігієнічне значення окремих інгредієнтів газового складу повітряної суміші.
Кисню належить суттєва роль у життєдіяльності організму. Недостатнє забезпечення тканин киснем викликає порушення життєдіяльності організму, які проявляються при зниженні вмісту кисню у вдихуваному повітрі до 7-8%. Подальше зменшення призводить до більш тяжких наслідків, а при різко вираженому кисневому голодуванні до смертельного результату внаслідок ураження особливо потребує постійного постачання киснем центральної нервової системи (зокрема, в результаті паралічу дихального центру).
У повітряному середовищі весь час відбувається кругообіг кисню. Величезні кількості цього газу витрачаються на дихання людей і тварин, згоряння палива, окислення органічних речовин та ін Відновлення цього постійного витрати кисню відбувається переважно за рахунок виділення його зеленими хлорофильными частинами рослин, які під впливом сонячної радіації засвоюють знаходиться в повітрі двоокис вуглецю в присутності вологи розкладають її з утворенням кисню. Завдяки вказаним балансу концентрація кисню в атмосферному повітрі майже не змінюється (зміни досягають лише 0,1-0,2%). Цим і пояснюється той факт, що практично в звичайних умовах життя людини не існує недостатності кисню. Винятком є лише такі умови, коли доступ кисню обмежений (наприклад, в шахтах глибокого закладення, підводних човнах тощо), а також коли в силу природних умов парціальний тиск кисню в повітрі значно зменшено (на гірських висотах понад 2000 м над рівнем; моря, при польотах на великій висоті). Однак у цих випадках організм людини, використовуючи компенсаторні механізми (збільшення об'єму легеневої вентиляції, зростання кількості червоних кров'яних кульок), у змозі пристосуватися до такого зниження парціального тиску кисню, звичайно, в певних межах.
