«ГИГИЕНА И ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА (Курс лекций) Рекомендовано центральными координационно-методическими советами Российского государственного медицинского университета и Московского института медико-социальной реабилитологии ...»

Пивоваров Ю.П.

ГИГИЕНА И ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

(Курс лекций)

Рекомендовано центральными координационно-методическими советами

Российского государственного медицинского университета и Московского

института медико-социальной реабилитологии в качестве учебного пособия

для студентов

Издание первое Москва 1999 Курс лекций "Гигиена и экология человека" подготовлен коллективом кафедры гигиены и основ экологии человека Российского государственного медицинского университета и Московского института медико-социальной реабилитологии под общей редакцией заслуженного деятеля науки РФ, академика Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ), член-корр. РАМН, профессора Ю.П.

Пивоварова.

Авторский коллектив: Аль Сабунчи А.А. — канд. мед. наук, ст.

преподаватель; Величко А.А. — канд. мед. наук, доцент; Волкова Р.С. — канд.

мед. наук, доцент; Грачева М.Н. — канд. мед. наук, ст. научный сотрудник;

Дериглазов А.Д. — канд. мед. наук, доцент; Зиневич Л.С. — канд. мед. наук, доцент; Королик В.В. — канд. мед. наук, доцент; Колесникова В.В. — канд.

мед. наук, ст. научный сотрудник; Пивоваров Ю.П. — доктор мед. наук, профессор; Сазонова Л.П. — канд. мед. наук, ст. преподаватель; Шикалов Г.М.

— канд. мед. наук, доцент (сотрудники каф. гигиены и основ экологии человека РГМУ); Алексеев С.В. — доктор мед. наук, профессор кафедры общей гигиены Санкт-Петербургской педиатрической медицинской академии; Иванов Н.Г. — доктор мед. наук, профессор, руководитель лаборатории экологии и токсикологии РГМУ; Пальцев Ю.П. — доктор мед. наук, профессор, гл.

научный сотрудник, руководитель группы НИИ медицины труда РАМН.

Рецензенты: Кафедра общей гигиены Московского медицинского стоматологического института (зав. кафедрой, член-корр. РАЕН, профессор Лакшин А.М.); Кафедра информатики и управления охраной здоровья населения Московской медицинской академии им. Сеченова (зав. кафедрой, профессор Большаков А.М.).

Пивоваров Ю.П. Гигиена и экология человека: Курс лекций. — М.:

ВУНМЦ МЗ РФ, 1999. — 192 с.

ISBN 5-89004-089- Курс лекций содержит материалы основных лекций, читаемых сотрудниками кафедры студентам лечебного, педиатрического и медикобиологического факультетов университета, а также студентам Института медико-социальной реабилитологии. В лекциях нашли отражение основные разделы гигиены: гигиена окружающей среды, гигиена питания, гигиена лечебно-профилактических учреждений, радиационная гигиена, гигиена труда, гигиена детей и подростков, гигиена экстремальных ситуаций и катастроф, а также связанные с этими разделами гигиены вопросы экологии человека.

Лекции составлены с учетом действующих на сегодняшний день официальных нормативных материалов (ГОСТы, СанПиНы, инструкции и др.), в том числе введенных в действие в последние годы.

Данный материал написан в соответствии с действующими типовыми программами соответствующих факультетов и достаточно хорошо иллюстрирован таблицами и другими информационными материалами.

18ВМ 5-89004-089- © Пивоваров Ю.П., © ВУНМЦ МЗ РФ, Лекция № Предмет и методы гигиены. Взаимосвязь гигиены и экологии человека.

История возникновения и развития этих наук. Проблемы охраны окружающей среды в условиях НТР как важнейшие гигиенические и экологические задачи Гигиена — основная профилактическая медицинская дисциплина, ориентированная на сохранение и улучшение здоровья населения.

Термин "гигиена" происходит от древнегреческого слова "higienos", что означает "целебный, приносящий здоровье". Происхождение его связывают также с именем мифической богини здоровья Гигиен, дочери бога медицины Эскулапа, которая изображалась в виде красивой девушки, держащей в руках чашу, обвитую змеей. У древних греков змея олицетворяла символ мудрости, она выпивала яд из чаши жизни и обезвреживала ее. Чаша ее со змеей сохранилась до сих пор как эмблема медицины.

Основной задачей гигиены является изучение влияния окружающей среды на здоровье и трудоспособность населения. При этом под окружающей средой следует понимать весь сложный комплекс природных, социальных, бытовых, производственных и других факторов.

Другой важной задачей гигиены является разработка средств и способов, направленных на повышения сопротивляемости организма к возможным неблагоприятным влияниям окружающей среды, улучшение состояния здоровья физического развития, повышение работоспособности и ускорение восстановительных процессов после тех или иных нагрузок. Этому способствует гигиенический образ жизни, рациональное питание, физические упражнения, закаливание, правильно организованный режим труда и отдыха, соблюдение правил личной гигиены.

бактериологические, физиологические и другие экспериментальные методы исследований, разработанные различными медицинскими и естественными науками. Одни из них используются для гигиенической оценки окружающей среды, другие — для анализа физиологических реакций организма на ее воздействие.

Истоки развития гигиены относятся к глубокой древности. Уже у народов Древней Греции, Рима, Египта, Индии, Китая и др. наблюдались первые попытки создания здоровых условий жизни. Это выражалось в различных мероприятиях, касающихся образа жизни, питания, предупреждения заразных заболеваний и борьбы с ними, физической культуры и т.д.

Наибольшего развития гигиена достигла в Древней Греции. Первое обобщение накопленных эмпирических гигиенических знаний сделано основоположником античной медицины Гиппократом (около 460 -377 гг. до н.э.). В трактате "О воздухах, водах и местностях" Гиппократ дает систематическое описание природных условий, показывает их влияние на здоровье и указывает на значение санитарных мероприятий в предупреждении болезней. Греческие писатели-философы Платон и Аристотель в своих произведениях развивали идею Гиппократа о влиянии внешней среды на здоровье людей. Поэтому в Греция, где в начале обращали главное внимание на индивидуальную гигиену и спартанское воспитание, основанное на физической тренировке, гимнастических играх, закаливании, стали проводить общественные санитарные мероприятия в области водоснабжения, питания, удаления городских нечистот и т.д.

Наследниками культурных богатств греков являлись, как известно, римляне, у которых санитарные мероприятия получили еще большее развитие.

Гордостью Древнего Рима были крупные водопроводы, купальни и бани, но этими благами пользовались далеко не все граждане, так как вода облагалась большим налогом. Памятником городского благоустройства остается система канализации с использованием нечистот для удобрения садов и полей.

Период средних веков (VI-ХIV) характеризуется полным упадком личной и общественной гигиены. Постоянные войны и низкий культурный и материальный уровень населения служили благоприятной почвой для развития эпидемий.

Вспышки оспы, холеры, тифов, массовое распространение проказы, кожных, венерических и глазных болезней были характерным явлением для того времени. Пандемия чумы в XIV в., известная под названием "черной смерти", унесла около 25 млн. человек.

Однако многие средневековые врачи высказывали ценные мысли в отношении гигиены. Мировую известность получило произведение выдающегося таджикского врача и философа Абу Али Ибн Сины (Авиценны) "Канон медицины", изданное в XI в.

Эпоха Возрождения (Х-ХVI в.) характеризуется некоторым оживлением интереса к гигиене, в частности к профессиональной гигиене. Научный трактат итальянского врача Рамаццини о болезнях ремесленников (1700) является первым сочинением в этой области.

Более интенсивно гигиена стала развиваться в ХVII-ХVIII и особенно в XIX вв. Поводом к этому послужили рост крупных промышленных городов и сосредоточение на их территории значительного числа рабочих, не обеспеченных материально, живущих в антисанитарных условиях, вследствие чего намного возросла опасность эпидемических заболеваний.

Огромную роль в развитии гигиенической науки сыграл немецкий ученый Макс Петтенкофер (1818-1901), который по праву считается ее основоположником. Он ввел в гигиену экспериментальный метод, благодаря чему она превратилась в точную науку, располагающую объективными способами исследования. Уделяя окружающей среде первостепенное значение оздоровления. Он обращал также большое внимание на личную гигиену.

Отечественная гигиена в значительной мере развивалась самобытным путем, и многие санитарные мероприятия были осуществлены в России раньше, чем на Западе. Например, общественный водопровод Новгороде существовал в XI в., замощение улиц в Пскове производилось в XII в., тогда как в Западной Европе эти мероприятия были осуществлены на 300 лет позднее.

Последние, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), формируют до 25% патологии человека, а в отдельных странах и отдельных регионах этих стран процент экологически обусловленных заболеваний может быть и существенно выше.

Исследованиями, выполненными в разных странах мира, в том числе и в нашей стране, накоплен большой материал, характеризующий экологические изменения природной среды и их влияние на здоровье человека.

Установлено, что за последнее столетие количество углекислого газа (основного "тепличного газа") в атмосфере планеты увеличилось на 300 млрд.

тонн, что составляет примерно 18% от исходного количества. К основным источникам поступления в атмосферу "тепличных газов" (в том числе СО2, СО, СН) относятся предприятия теплоэнергетического комплекса (ТЭК). Выбросы

СОСТВЕИЛИ

последующие годы, хотя и сократились на 60 млн. тонн, продолжали составлять основную массу загрязнений.

Массивную добавку к загрязнениям атмосферы "тепличными газами" вносит и автотранспорт. Так, автотранспорт США выбрасывает в воздух около 150 млн. тонн различных загрязнений, из которых около половины приходится на СО. Вклад автотранспорта России менее значим и составляет в год около млн. тонн, в том числе около 17 млн. тонн окиси углерода. Особо неблагоприятными в этом смысле являются: Москва — 801 тыс. тонн/год;

Санкт-Петербург — 244 тыс. тонн/год; Краснодар и Омск — около 150 тыс.

тонн/год; Уфа, Волгоград, Самара, Воронеж — 100-120 тыс. тонн/год.

Накопление углекислого и других "тепличных газов" в атмосфере снижает рассеивание тепла в космическое пространство, ведет к повышению среднегодовой температуры примерно на 0,05С/10 лет и достигло в 1993 г. (по отношению к 50-м годам) + 0,6С.

Имеет место и тенденция снижения годовых количеств осадков (по 12мм/10 лет), особенно в летнее время.

На территории России эта тенденция наиболее заметна в азиатской части страны. Так, в Прибайкалье и Забайкалье, Приамурье и Приморье количество осадков в последние годы снизилось на 10% по сравнению с обычной нормой.

В средних и высоких широтах Северного полушария продолжается уменьшение общего содержания озона в атмосфере, составляющее за последние 10 лет 5-6% в зимнее и 2-3% в летнее время. Ученые объясняют это цикличностью колебаний содержания озона, а также воздействием ряда загрязнений, поступающих в атмосферу, таких как, например, фреон.

Перечисленные изменения в атмосфере в настоящее время, вероятнее всего, не оказывают прямого существенного влияния на население или, во всяком случае, такое воздействие практически невозможно установить.

Иное положение сложилось в отношении поступления в атмосферу ряда промышленных загрязнителей. Ежегодная эмиссия в атмосферу таких соединений, как диоксид серы, окись азота, твердых веществ, углеводородов, летучих органические соединений только на территории России составляет более 50 млн. тонн, т. е. около 300 кг на одного жители. Кроме перечисленных, в атмосферу попадают: бензапирен, мышьяк, ртуть, бром, сулема, ванадий, марганец, фтор, цинк (от 10 до 1000 тонн ежегодно). По показателям относительной опасности выоросов на единицу городской площади наиболее неблагоприятное положение сложилось в городах: Норильск, Никель, Новотроицк, Ангарск, Мончегорск, Новокуйбышевск, Магнитогорск, Череповец, Орск, Южно-Сахалинск, Новокузнецк, Н.Тагил, Зима, Заполярный, Стерлитамак, Липецк, Салават. По официальной статистике, только 15% городского населения России проживает на территориях с загрязнением атмосферой не превышающим гигиенические нормативы, а в 84 городах и промышленных центрах регистрируются уровни загрязнений выше 10 ПДК (Липецк, Магнитогорск, Каменск-Уральск, Красноярск, Новокузнецк, Череповец, Братск, Омск, Пермь, Тольятти и др.).

Поступающие в атмосферу загрязнения распространяются на достаточно большие расстояния в концентрациях, значительно превышающих ПДК. В дальнейшем загрязнения частично рассеиваются, частично оседают на почвенный покров и водные пространства.

Загрязнение водоемов усугубляется ростом сброса в них сточных вод. За последние 10 лет количество сточных вод увеличилось почти на 1/3 и составило более 70 км2, из которых почти 20 км2 имеют уровень загрязнения, превышающий ПДК по целому ряду компонентов. Так, только населенные пункты Московской области ежесуточно сбрасывают в р. Москву и ее притоки свыше 150 тыс. м3 сточных вод, из которых 80% не соответствуют санитарным нормам. Ежегодно в водоемы поступает более 30 тыс. тонн нефтепродуктов, почти 60 тыс. тонн фосфора, около 20 тыс. тонн аммонийного азота, 11 тыс.

тонн синтетических поверхностно-активных веществ (СПАЕ), около 50 тыс.

тонн железа, от 0,3 до 2 тыс.. тонн фенолов, соединений меди, цинка.

Интенсивное загрязнение водоемов отрицательно сказывается на качестве водоснабжения населения. Почти 50% из 60 млн. м3 питьевой воды, подаваемой ежесуточно в водопроводы из открытых водоемов, не соответствует гигиеническим нормам. Около трети на населения используют воду из децентрализованых источников (колодцев, родников), качество которой имеет отклонения от нормативов по химическим и микробиологическим;

показателям. Особенно тяжелое положение сложилось в Архангельской, Астраханской, Курской. Ярославской, Калужской, Калининградской областях, Приморском крае, Дагестане и ряде других территорий.

Вокруг больших городов и крупных центров цветной и черной металлургии, химии и нефтехимии интенсивному загрязнению подвергается и почвенный покров. В ряде случаев имеет место образование искусственных биогеохимических провинций. Так, содержание свинца, в 10 и более раз превышающее ПДК, отмечено в городах: Рудин, Пристань, Белово, Дальногорск, Санкт-Петербург, Свирск, Медногорск. Вокруг предприятий черной металлургии (Ижевск, Саранск) содержание марганца до 6 раз превышает ПДК. Отмечено превышение ПДК по ванадию (ПетропавловскКамчатский, Свирск, Самара, Николаев-на-Амуре), меди (Мончегорск, Ижевск, Рязань, Санкт-Петербург), никелю и кобальту (Мончегорск), фтору (Братск, Новокузнецк, Волго-рад, Красноярск). Имеют место интенсивное загрязнение почв пестицидами. Та... в 1999 г. нагрузка на почву в сельскохозяйственном производстве составила 96 тыс. тонн. В отдельных регионах (Иркутская, Волгоградская, Ростовская области, Краснодарский край) большое число проб почвы содержит пестициды в количествах, превышающих ПДК.

Вызывает настороженность рост биологического загрязнения природной среды, обусловленный, с одной стороны, увеличением отходов жизнедеятельности человека и животных, интенсивным развитием промышленности биотехнологии, а с другой — снижением самоочищающей способности почвы и воды, изменением их микробного ценоза. В этом плане особого внимания заслуживает промышленность биотехнологии.

Развитие биотехнологии, использующей редчайшие возможности микроорганизмов, клеток растений и животных, позволит решить многие вопросы народного хозяйства, создать и применить в промышленности биокатализаторы для замены дорогостоящих процессов в химии и нефтехимии, обеспечить переход медицины на принципиально новый уровень профилактики, диагностики и терапии, решить ряд актуальных проблем по охране окружающей среды. Вместе с тем строительство предприятий биотехнологии без учета основных требований гигиенической науки и практики, особенностей биотехнологии и специфических возможностей ее воздействия на здоровье человека привело к ряду негативных проявлений.

Многие предприятия биотехнологии строились в непосредственной близости с предприятиями нефтеперерабатывающей промышленности, ГРЭС и др., выбросы которых являются небезвредными для природы и здоровья человека, а при совместном воздействии усугубляют вредный эффект.

Использование в биотехнологии микроорганизмов-продуцентов, культур клеток, манипуляции с их генным аппаратом создают предпосылки неблагоприятного воздействия биологических агентов на здоровье работающих, особенно при нарушении технологических режимов. Одной из важнейших проблем в плане профессионального риска является воздействие на биотехнологии.

В настоящее время перед гигиенической наукой остро возникла необходимость разработки теории взаимодействия биологических агентов и организма человека, с одной стороны, и влияния этих агентов на экологию региона, с другой стороны.

Серьезного внимания заслуживает радиационная ситуация на планете. В течение почти 40 лет ядерных испытаний на Земле происходило накопление радиоактивности. В биосферу было выброшено 12,5 тонн продуктов деления.

Взрывы изменили равновесное содержание в атмосфере углерода —14 (на 2,6%) и трития (почти в 100 раз). К концу испытания ядерного оружия в атмосфере радиоактивное загрязнение на поверхности земли достигло 2% сверх естественного фона. Еще больше нарастает уровень радиации за счет аварий, Чернобыльской АЭС привела к выбросу в биосферу от 8 до 15 тонн радиоактивных веществ, что равно или даже превышает таковой за все годы испытаний атомного оружия в атмосфере. В результате этой аварии произошло загрязнение территорий Белгородской, Брянской, Воронежской, Калужской, Курской, Орловской, Липецкой, Тамбовской, Тульской и других областей, на которых проживает около 2,5 млн. человек.

В результате аварий на атомных подводных лодках сегодня на дне Мирового океана находится 6АПЛ, 9 атомных реакторов и 50 ядерных боеголовок. С целью захоронения радиоактивных отходов только США в период с 1946 по 1970 гг. сбросили в море более 86 тыс. контейнеров осуществляли Бельгия, Великобритания, Нидерланды, Швейцария, Франция, Италия, Германия, Швеция, СССР. Все это представляет огромную экологическую опасность.

Серьезную тревогу вызывают структура и безопасность питания населения. В последние годы в нашей стране снизилось потребление ряда продуктов животного происхождения, а также фруктов и овощей. Дефицит полноценных белков в рационах питания в среднем по России составил 25%, витамина С — 50%, витаминов группы В и витамина А — 20-30%, пищевых волокон — более 40%.

При этом отмечено существенное снижение качества продуктов. Так, за период с 1988 по 1993 гг. в целом по России от 0,8 до 3,82% изученных проб пищевых продуктов превышали установленные гигиенические регламенты по свинцу, 1,1-1,8% — по кадмию, 0,6-4,7% — по ртути, 6,5-15,9% — по нитратам, 1,7-3,3% — по пестицидам, 0,9-1,4% — по афлотоксину В, 6-1 1,4% — по антибиотикам.

Проблему избыточного содержания нитратов следует рассматривать и с точки зрения возможного оразования из них канцерогенов-нитрозаминов. По данным Института питания РАМН, в 1992-93 гг. все изученные образцы мясной, молочной и рыбной продукции содержали нитрозоамины, при этом 36% мясных и 51% рыбных продуктов содержали его в концентрациях, превышающих установленные гигиенические регламенты.

Неблагоприятное состояние природной среды вызывает большую озабоченность у медиков в силу возможного влияния на здоровье человека.

Исследования в этом направлении проводятся в большинстве развитых стран мира.

Одним из наиболее точных индикаторов экологического неблагополучия в местах проживания населения является репродуктивное здоровье.

Воздействие загрязненной окружающей среды вызывает у беременных женщин и новорожденных нарушение функции эндокринной, иммунной, кроветворной и других систем. С 1981 по 1989 гг. количество гестозов в России выросло на 41%. При этом тяжелые формы гестозов в виде преэклампсий выросли в 4, раза. У беременных женщин в 2,6 раза увеличилась частота анемий, в2 раза— патология почек, на 21,9% выросла частота сердечно-сосудистых заболеваний.

Еще более существенные изменения течения беременности отмечены в городах с развитой нефтехимической (Уфа), металлургической (Каменск-Уральский, Кировоград), целлюлозно-бумажной промышленностью (Братск, Байкальск, Краснокаменск), вблизи алюминиевых заводов (Новокузнецк, Шелехов).

Имеются данные влияния загрязнения окружающей среды на детскую исследования в этом направлении немногочисленны. Несомненно, однако, что показатели младенческой смертности в таких индустриальных территориях, как Московская, Курская, Липецкая, Ростовская, Оренбургская, Новосибирская области, существенно выше в городах, чем в сельской местности.

Отмечено неблагоприятное влияние загрязнений на физическое развитие проживающих в зоне влияния выбросов автозавода им. Лихачева, в среднем на 400 г меньше, чем в Юго-Западной префектуре города. Аналогичные изменения антропометрических данных отмечены в ряде регионов Урала, Оренбургской дошкольного возраста отмечено в Уфе, Екатеринбурге, Нижнем Новгороде, Самаре, некоторых районах Москвы. Чаще всего эти изменения отмечаются в строительных материалов. При этом в "медных" городах Урала отмечено замедление не только физического, но и нервно-психического развития детей.

воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Это обусловлено рядом физиологических особенностей: повышенной проницаемостью кожи, слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей, гематоэнцефалогического барьера, низкой кислотностью желудочного сока, незрелостью ферментных систем печени, низкой величиной клубочковой фильтрации почек, незрелостью системного и местного иммунитета и др.

Исследования показывают, что по сравнению с контрольными районами уровень заболеваемости верхних дыхательных путей у детей выше: в зоне влияния химических производств — в 1,5-2 раза, около нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводов — в 2-3 раза, около металлургических комбинатов — в 4-5 раз. Отмечен рост числа детей с хроническими заболеваниями, состоящих на диспансерном учете. Количество таких детей с 1980 по 1990 гг. увеличилось в 2 раза, в том числе по хроническому фарингиту, назофарингиту и синуситу — в 2,3 раза, железодефицитной анемии —в 1, раза, бронхиальной астме — в 1,3 раза. Так, в Москве распространенность бронхиальной астмы среди детей в 1981 г. (по сравнению с 1949 г.) возросла в раз.

В серии исследований, выполненных РГМУ в различных регионах России при использовании единых критериев оценки состояния здоровья детей, показано, что число детей, которых можно отнести к группе практически здоровых, не превышает 5-8%, а в некоторых регионах равно 0%. В различных регионах от 1/3 до 2/3 детей имеют осложненное течение внутриутробного развития. При объективном обследовании в 38-61% случаев были зарегистрированы реактивные изменения поджелудочной железы, в 17-50% — патология желчевыводящих путей, в 5-20% — аномалии развития почек, в 17выраженные отклонения на электрокардиограмме. Диагностирована высокая частота ЛОР-патологии — от 30 до 75%, причем в одних регионах доминировали хронические тонзиллиты, в других — аденоиды I-III степени.

Однако среди причин подобных различий в уровне ЛОР-патологии важное место занимает качество специализированной медицинской помощи и профилактических мероприятий в детских дошкольных учреждениях.

На значительные отклонения в состоянии здоровья детей также указывают многочисленные исследования, проведенные в различных экологически неблагоприятных регионах: Уфе, Челябинске, Астрахани, Омске, Санкт-Петербурге, Москве, Новгороде, Алтайском крае, Саратове и т.д.

Описаны новые, не известные ранее, заболевания: сульфитная астма, киришский синдром, респираторный дистресс-синдром взрослого типа, синдром напряженной адаптации, болезнь Минимата, диоксиновый синдром и др.

Загрязнение окружающей среды оказывает влияние и на здоровье взрослого населения, причем это воздействие может усугубляться тем обстоятельством, что в промышленных регионах существенная часть трудоспособного населения подвергается воздействию факторов профессиональной вредности. Отмечено, что в экологически неблагоприятных регионах заболеваемость взрослого населения в 2,5-3 раза выше по хроническим заболеваниям дыхательных путей и легких, в 2-2,5 раза выше по сердечно-сосудистым заболеваниям, в 1,2-1,9 раза выше по заболеваниям нервной системы.

Рост загрязнения окружающей среды химическими (прежде всего канцерогенами) и радиоактивными веществами оказывает влияние на онкологическую заболеваемость. За последние 20 лет количество таких больных среди городского населения выросло в 1,7 раза и проявляет тенденцию к дальнейшему росту.

Таким образом, среди.факторов, формирующих здоровье населения, экологические являются наиболее существенными. В отличие от "экологии человека" гигиена не только фиксирует характер взаимодействия внешней среды и человека и его возможное влияние на здоровье, но и разрабатывает мероприятия, направленные на усиление положительного влияния и снижение вредного воздействия. Именно эти вопросы вы будете изучать на нашей кафедре. Оценкой уровня освоения этих профилактических знаний для вас явится курсовой экзамен по гигиене и основам экологии человека и комплексный государственный экзамен по "Профилактической медицине".

Атмосферный воздух как внешняя среда. Комплексное влияние метеорологических факторов на организм человека. Метеотропные Атмосферный воздух является одним из важнейших компонентов экологии человека. В процессе своей жизнедеятельности человек постоянно соприкасается со многими факторами внешней среды, в которой он живет, и эти факторы, естественно, оказывают на организм человека определенное влияние. Одним из таких факторов, с которыми человек соприкасается наиболее тесным образом, является воздушная среда. Воздух является самым необходимым компонентом для существования организма человека. Без него человек может просуществовать лишь в течение нескольких минут.

В процессе эволюции человек приспособился к существованию в воздушной среде с определенными свойствами, и поэтому вполне понятно, что изменение химического состава этой среды или ее физических свойств сказывается на состоянии здоровья, самочувствии и работоспособности человека.

прослеживается до высоты около 1000 км над поверхностью земли. Свойства атмосферы на различных высотах неодинаковы, поэтому она условно разделяется на несколько слоев: Строение атмосферы:

Первый слой, наиболее близко прилегающий к поверхности земли, называется тропосферой и простирается до высоты 12-14 км. В отличие от других, более высоко расположенных слоев, он характеризуется следующими свойствами:

1. В тропосфере постоянно происходят суточные и сезонные колебания температуры.

2. Тропосфера характеризуется постоянным перемещением воздушных потоков, происходящим в разнообразных направлениях: горизонтальном, вертикальном, турбулентном, вихревом.

3. В тропосфере постоянно присутствует значительное количество водяных паров, обусловливающих образование различного рода конденсатных явлений (облака, туманы, атмосферные осадки).

4. Тропосфера характеризуется наличием довольно значительного количества посторонних примесей (твердые, жидкие и газообразные загрязнения).

Во всех вышележащих слоях атмосферы температура воздуха всегда постоянна и не меняется в зависимости от времени суток или сезона года. В воздухе этих слоев преобладают горизонтальные перемещения воздушных масс, отсутствуют водяные пары, а поэтому и явления, связанные с ними (облака, туманы). В них практически отсутствуют характерные для тропосферы посторонние примеси, за исключением тех незначительных загрязнений, которые поступают на землю из космоса (космическая пыль), а также загрязнений, которые забрасываются в стратосферу с поверхности земли при некоторых чрезвычайных обстоятельствах (при взрывах ядерного оружия и крупных извержениях вулканов). За тропосферой следует слой, называемый стратосферой, которая простирается до высоты около 100 км. В стратосфере в основном происходят горизонтальные перемещения воздушных масс, в силу чего попадающие в стратосферу загрязнения распространяются набольшие расстояния и носят названия глобальных.

Загрязнения, попадающие в стратосферу, имеют ряд особенностей. В силу значительной удаленности от поверхности земли они имеют весьма малый вес, а поэтому скорость оседания их очень незначительна. Горизонтальными потоками воздуха они разносятся на очень большие расстояния и практически распространяются над всей земной поверхностью, что дало основание назвать их "глобальными". Это обстоятельство сыграло существенную роль в процессе заключения соглашения о запрещении испытаний ядерного оружия во внешней среде.

Выше стратосферы расположен слой, называемый ионосферой, который простирается до высоты около 600 км. Кроме тех свойств, которые характерны для стратосферы, этот слой характеризуется значительной степенью ионизации воздуха.

характеризуется сильной степенью разрежения воздуха. Практически до этой высоты удается обнаружить лишь отдельные элементы воздушной среды.

Таким образом, воздушная оболочка имеет наибольшую плотность у поверхности земли и, постепенно разрежаясь, теряется на высоте около км.

Естественно, что для нашей обычной жизни наибольшее значение имеет тропосфера — самый ближний к земле слой атмосферы. С воздухом тропосферы мы наиболее тесно соприкасаемся, и его свойства оказывают на нас самое непосредственное влияние. В настоящее время интенсивно изучаются свойства воздушных масс и других слоев, но непосредственно для человеческого организма они не могут иметь значения, поскольку существование челвека в тех слоях вне аппаратов с искусственными условиями невозможно.

Рассмотрим химический состав атмосферного воздуха и влияние его составных частей на организм человека. Естественно, что мы будем рассматривать состав чистого воздуха, так как вопросам загрязнения воздушной среды и влияния этих загрязнений на человека будет посвящена следующая специальная лекция.

Воздух представляет собой механическую смесь газов, состоящую из кислорода (20,93 %), азота (78,1 %), углекислого газа (0,03-0,04 %) и группы инертных газов (около 1 %). В атмосфере происходит постоянный кругооборот газов: человек и животные при дыхании поглощают кислород и выделяют углекислоту, такие же процессы происходят при любых окислительных процессах (горение, тление, гниение и др.), растительный же покров земной поверхности поглощает углекислоту и выделяет кислород. Длительное время эти процессы друг друга уравновешивали, в результате чего сохранялось постоянство состава воздушной среды, которому способствовало перемещение воздушных масс, обеспечивающее равномерное перемешивание воздуха.

Следует отметить, что химический состав воздуха мало меняется в зависимости от высоты воздушного слоя. Так, на высоте 28 км в воздухе содержится 20,39% кислорода (на уровне моря — 20,93 %).

Кислород (О2). Переходя к рассмотрению отдельных составных частей воздушной среды и их влияния на организм человека, следует отметить, что наиболее важным компонентом в составе воздуха является кислород. Прежде всего он необходим для поддержания процессов горения, тления и других окислительных процессов, происходящих в природе, которые обеспечивают существование жизни на земле. Кроме того, все окислительные процессы в самом организме происходят при непосредственном участии кислорода.

Поэтому он является жизненно важным компонентом, и при его отсутствии существование организма становится невозможным. При этом весьма важно установить, до какой степени возможно снижение количества кислорода в воздухе без нарушения физиологических функций организма. Естественно, что какие-то колебания в содержании кислорода в воздухе организмом переносятся довольно безболезненно, так как организм обладает довольно мощными компенсаторными возможностями. Опытным путем установлено, что снижение количества кислорода во вдыхаемом воздухе до 16 и даже 15 % (при нормальном давлении) переносится организмом довольно безболезненно, хотя компенсаторные механизмы при этом находятся в состоянии напряжения (усиление легочной вентиляции, сердечной деятельности и др.).

Кратковременно человек может просуществовать даже в атмосфере с содержанием кислорода около 10 %, а хорошо тренированные к кислородной недостаточности люди (летчики) — до 8-7 %. Естественно, что при этом компенсаторные механизмы организма находятся в крайней степени напряжения. Дальнейшее снижение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе приводит к быстрому истощению компенсаторных механизмов организма и его гибели. Особенно чувствительна к недостатку кислорода центральная нервная система. Компенсация организмом кислородной недостаточности происходит за счет: усиления легочной вентиляции (учащение и углубление дыхательных движений); усиления циркуляции крови (увеличение систолического объема сердечных сокращений и увеличение их частоты); увеличения количества циркулирующей крови (за счет выхода ее из депо); увеличения количества форменных элементов крови, обеспечивающих функцию транспортировки кислорода (увеличение числа эритроцитов и гемоглобина в крови) и т.д.

Вдыхание воздуха с повышенным содержанием кислорода переносится организмом человека хорошо. Вдыхание даже чистого кислорода (при нормальном давлении) не приводит к возникновению патологических изменений в организме. Лишь при длительном дыхании чистым кислородом отмечается некоторое высушивающее действие его на слизистые оболочки дыхательных путей, что может привести к их раздражению и возникновению воспалительных явлений. Вдыхание же чистого кислорода под повышенным давлением (3-4 атмосферы и более) приводит к патологическим явлениям со стороны центральной нервной системы, проявляющиеся в виде судорог (кислородная интоксикация). При обычных условиях жизни такие явления не встречаются, а могут возникнуть при использовании кислородной аппаратуры в случае ее неисправности (подводные погружения).

Углекислый газ (СО2). Углекислого газа в воздухе весьма мало. В атмосферном воздухе всего 0,03-0,04%, а в воздухе помещений — до десятых долей процента. Однако он имеет очень большое гигиеническое значение.

Прежде всего следует отметить его роль в поддержании экологического равновесия внешней среды в глобальном масштабе.

В течение длительного времени окислительные и восстановительные процессы, происходящие в природе, взаимно друг друга уравновешивали, в силу чего состав воздуха практически не менялся. Однако в связи с техническим прогрессом, резко нарастающим количеством двигателей внутреннего сгорания и других энергетических установок значительно возросло количество окислительных процессов на земном шаре. В то же время в результате урбанизации и развития промышленности в значительной степени уменьшилось количество зеленых насаждений, являющихся основными потребителями углекислоты. Т. е. в последние годы наметился рост концентрации углекислоты в атмосферном воздухе. Ученые считают, что если нарастание количества углекислоты в воздухе будет происходить и далее, то в природе может возникнуть так называемый "парниковый эффект", так как углекислота, находящаяся в атмосфере, задерживает длинноволновую часть инфракрасной радиации, излучаемой земной поверхностью в космос. В результате произойдет повышение среднегодовой температуры атмосферного воздуха, что, в свою очередь, приведет к таянию полярных ледников, повышению уровня мирового океана, а следовательно, к затоплению значительной части земной поверхности.

Для воздуха помещений содержание углекислого газа имеет санитарнопоказательное значение. В помещениях, где находятся люди, в воздух поступают разнообразные продукты жизнедеятельности человеческого организма: выдыхаемый воздух, насыщенный углекислотой и водяными парами; испарения с поверхности кожи и слизистых оболочек дыхательных путей, в составе которых присутствуют продукты разложения слизи, пота, кожного жира и т.д. В результате в воздухе увеличивается концентрация углекислоты, появляются аммиак, альдегиды, кетоны и другие дурно пахнущие газы, увеличивается влажность, пылевая и микробная загрязненность воздуха, что в целом характеризуется как душный (жилой) воздух, оказывающий влияние на самочувствие, работоспособность и здоровье людей. По концентрации углекислоты в таком воздухе можно определить степень общей его загрязненности. Поэтому углекислый газ служит санитарным показателем чистоты воздуха в жилых и общественных помещениях. Воздух считается свежим, если концентрация углекислоты в нем не превышает 0,1%. Эта величина и считается предельно допустимой для воздуха в жилых и общественных помещениях.

Кроме того, следует учитывать тот фактор, что углекислый газ тяжелее воздуха и может скапливаться в нижних частях замкнутых пространств, не подвергающихся интенсивной вентиляции. Наиболее важно это для тех мест, где происходят усиленные окислительные процессы (бродильные чаны, заброшенные шахты или колодцы, на дне которых находятся гниющие или бродящие отбросы и т.д.). В таких местах концентрация углекислоты может достигать больших величин и представлять опасность для здоровья и существования человека. Если концентрация углекислого газа во вдыхаемом воздухе превышает 3%, то существование в такой атмосфере становится опасным для здоровья. Концентрация СО2 порядка 10 % считается опасной для жизни (потеря сознания наступает через несколько минут дыхания таким воздухом). При концентрации 20 % происходит паралич дыхательного центра в течение нескольких секунд.

Азот (N2). Считают, что азот — газ индифферентный и в воздухе играет роль наполнителя. Однако такое представление является правильным лишь при нормальном давлении. При вдыхании воздуха под повышенным давлением азот начинает оказывать наркотическое действие. Наиболее отчетливо это действие проявляется при давлении воздуха 9 и более атмосфер. Это имеет большое значение, так как при работе водолазов на больших глубинах воздух им приходится подавать под высоким давлением, иногда превышающим атмосфер. При работе в таких условиях в поведении водолазов отмечается беспричинная веселость, нарушение координации движений, излишняя болтливостей другие проявления наступившей эйфории. Это и есть проявления наркотического действия азота. В настоящее время при работах водолазов на больших глубинах для дыхания пользуются не воздухом, а специально приготовленной гелиево-кислородной смесью, т.е. азот в воздухе заменяют более инертным газом.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОЗДУХА

1. Атмосферное давление. Как видно из предыдущего изложения материала, слой воздуха над земной поверхностью распространяется до высоты около 1000 км. Этот воздух удерживается у поверхности земли силой земного притяжения, т.е. имеет определенный вес. На поверхность земли и на все предметы, находящиеся у ее поверхности, этот воздух создает давление, равное 1033 г/см2 Следовательно, на всю поверхность тела человека, имеющего площадь 1,6-1,8 м2 этот воздух, соответственно, оказывает давление порядка 16-18 тонн. Обычно мы этого не ощущаем, поскольку под таким же давлением газы растворены в жидкостях и тканях организма и изнутри уравновешивают внешнее давление на поверхность тела. Однако при изменении внешнего атмосферного давления в силу погодных условий для уравновешивания его изнутри требуется некоторое время, необходимое для увеличения или снижения количества газов, растворенных в организме. В течение этого времени человек может ощущать некоторое чувство дискомфорта, поскольку при изменении атмосферного давления всего на несколько мм. рт. столба общее давление на поверхность тела изменяется на десятки килограммов. Особенно отчетливо ощущают эти изменения люди, страдающие хроническими заболеваниями костно-мышечного аппарата, сердечно-сосудистой системы и др.

Кроме того, с изменением барометрического давления человек может встретиться в процессе своей деятельности: при подъеме на высоту, при водолазных, кессонных работах и т.д. Поэтому врачам необходимо знать какое влияние оказывает на организм как понижение, так и повышение атмосферного давления.

С пониженным давлением человек встречается главным образом при подъеме на высоту (при экскурсиях в горы либо при использовании летательных аппаратов). При этом основным фактором, который оказывает влияние на человека, является кислородная недостаточность.

С увеличением высоты атмосферное давление постепенно снижается (примерно на 1 мм. рт. ст. на каждые 10 м высоты). На высоте 6 км атмосферное давление уже вдвое ниже, чем на уровне моря, а на высоте 16 км —в 10 раз.

Хотя процентное содержание кислорода в атмосферном воздухе, как мы отметили ранее, с поднятием на высоту почти не меняется, однако в связи со снижением общего давления снижается и парциальное давление кислорода в нем, т.е. доля давления, которая обеспечивается за счет кислорода в общем давлении.

Оказывается, что именно парциальное давление кислорода обеспечивает переход (диффузию) кислорода из альвеолярного воздуха в венозную кровь.

Вернее этот переход происходит за счет разницы парциального давления кислорода в венозной крови и в альвеолярном воздухе. Эта разница и называется диффузным давлением. При малом диффузном давлении артериализация крови в легких затрудняется, наступает гипоксемия, которая является основным фактором развития высотной и горной болезней.

Симптоматика этих болезней весьма сходна с симптоматикой общей кислородной недостаточности, описанной нами ранее: одышка, сердцебиение, побледнение кожных покровов и акроцианоз, головокружение, слабость, быстрая утомляемость, сонливость, тошнота, рвота, потеря сознания.

Начальные признаки высотной или горной болезней начинают проявляться уже с высоты 3-4 км.

В зависимости от парциального давления кислорода в воздухе на разных высотах различают следующие зоны (по степени влияния на организм человека):

Естественно, что деление на такие зоны является условным, так как разные люди по-разному переносят кислородную недостаточность. Большую роль при этом играет степень тренированности организма. У тренированных людей улучшена деятельность компенсаторных механизмов, увеличено количество циркулирующей крови, гемоглобина и эритроцитов, улучшена тканевая адаптация.

Кроме кислородной недостаточности, снижение барометрического давления при подъеме на высоту приводит и к другим нарушениям состояния организма. Прежде всего это декомпрессионные расстройства, выражающиеся в расширении газов, находящихся в естественных полостях организма (придаточные пазухи носа, среднее ухо, плохо запломбированные зубы, газы в кишечнике и т.д.). При этом могут возникнуть боли, иногда достигающие значительной силы. Особенно опасны эти явления при резком снижении давления (к примеру, разгерметизация кабин самолетов). В таких случаях могут произойти повреждения легких, кишечника, носовые кровотечения и т.д.

Снижение давления до 47 мм рт. ст. и ниже (на высоте 19 км) приводит к тому, что жидкости в организме закипают при температуре тела, так как давление становится ниже давления водяных паров при этой температуре. Это выражается в возникновении так называемой подкожной эмфиземы.

Водолазные и кессонные работы человек вынужден выполнять при повышенном давлении. Переход к повышенному давлению здоровые люди переносят довольно безболезненно. Лишь иногда отмечаются кратковременные неприятные ощущения. При этом происходит уравновешивание давления во всех внутренних полостях организма с наружным давлением, а также растворение азота в жидкостях и тканях организма в соответствии с парциальным давлением его во вдыхаемом воздухе. На каждую добавочную атмосферу давления в организме растворяется дополнительно примерно по литру азота.

Значительно серьезнее обстоит дело при переходе из атмосферы с повышенным давлением к нормальному (при декомпрессии). При этом азот, растворившийся в крови и тканевых жидкостях организма, стремится выделиться во внешнюю атмосферу. Если декомпрессия происходит медленно, то азот постепенно диффундирует через легкие и десатурация происходит нормально. Однако в случае ускорения декомпрессии азот не успевает диффундировать через легочные альвеолы и выделяется в тканевых жидкостях и в крови в газообразном виде (в виде пузырьков), При этом возникают болезненные явления, носящие название кессонной болезни. Выделение азота происходит сначала из тканевых жидкостей, поскольку они имеют наименьший коэффициент перенасыщения азота, а затем может произойти и в кровяном русле (из крови). Кессонная болезнь выражается прежде всего в возникновении резких ломящих болей в мышцах, костях и суставах. В народе это заболевание весьма метко назвали "заломай". В дальнейшем симптоматика развивается в зависимости от локализации сосудистых эмболов (мраморность кожи, парестезии, парезы, параличи, и т.д.).

Декомпрессия является ответственным моментом при таких работах и на нее уходит значительное количество времени. График работы в кессоне при давлении, равном трем добавочным атмосферам (3 АТМ), следующий:

Естественно, что при работе в кессонах с более высоким давлением значительно удлиняется период декомпрессии и, соответственно, сокращается период работы в рабочей камере.

2. Движение воздуха. В результате неравномерного нагревания земной поверхности создаются места с повышенным и пониженным атмосферным давлением, что, в свою очередь, приводит к перемещению воздушных масс.

относительной равномерности воздушной среды (уравновешивание температур, перемешивание газов, разбавление загрязнений), а также способствует отдаче тепла организмом. Особое значение при планировке населенных мест имеет так называемая "роза ветров", представляющая собой графическое изображение повторяемости направления ветров в данной местности за определенный промежуток времени. При планировании территории населенных мест промышленную зону следует располагать с подветренной стороны по отношению к жилой зоне. Скорость движения воздуха в атмосфере может колебаться от полного штиля до ураганов (свыше 29 м/с). В жилых и общественных помещениях скорость движения воздуха нормируется в пределах 0,2-0,4 м/с. Слишком маленькая скорость движения воздуха свидетельствует о плохой вентилируемости помещения, большая (более 0,5 м/с) — создает неприятное ощущение сквозняка.

3. Влажность воздуха. Воздух тропосферы содержит значительное количество водяных паров, которые образуются в результате испарения с поверхности воды, почвы, растительности и т.д. Эти пары переходят из одного агрегатного состояния в другое, влияя на общую влажностную динамику атмосферы. Количество влаги в воздухе с подъемом на высоту быстро уменьшается. Так, на высоте 8 км влажность воздуха составляет всего около 1% от того количества влаги, которое определяется на уровне земли.

Для человека наиболее важное значение имеет относительная влажность воздуха, которая показывает степень насыщения воздуха водяными парами.

Она играет большую роль при осуществлении терморегуляции организма.

Оптимальной величиной относительной влажности воздуха считается 40-60 %, допустимой — 30-70 %• При низкой влажности воздуха (15-10 %) происходит более интенсивное обезвоживание организма. При этом субъективно ощущается повышенная жажда, сухость слизистых оболочек дыхательных путей, появление трещин на них с последующими воспалительными явлениями и т.д. Особенно тягостны эти ощущения у температурящих больных. Поэтому на микроклиматические условия в палатах у таких больных следует обращать особое внимание. Высокая влажность воздуха неблагоприятно сказывается на терморегуляции организма, затрудняя или усиливая теплоотдачу в зависимости от температуры воздуха (см. далее вопросы терморегуляции).

4. Температура воздуха. Человек приспособился к существованию в пределах определенных значений температуры. У поверхности земли температура воздуха в зависимости от широты местности и сезона года колеблется в пределах около 100°С, С подъемом на высоту температура воздуха постепенно снижается (примерно на 0,56°С на каждый 100 м подъема).

Эта величина называется нормальным температурным градиентом. Однако в силу особых сложившихся метеорологических условий (низкая облачность, туман) этот температурный градиент иногда нарушается и наступает так называемая температурная инверсия, когда верхние слои воздуха становятся более теплыми, чем нижние. Это имеет особое значение в решении проблем, связанных с загрязнением атмосферного воздуха.

Возникновение температурной инверсии снижает возможности для разбавления загрязнений, выбрасываемых в воздух, и способствует созданию высоких их концентраций.

Для рассмотрения вопросов влияния температуры воздуха на организм человека необходимо вспомнить основные механизмы терморегуляции.

жизнедеятельности человеческого организма является сохранение постоянства температуры тела. При обычных условиях человек в среднем теряет в сутки около 2400-2700 ккал. Около 90% этого тепла отдается во внешнюю среду через кожные покровы, остальные 10-15 % расходуются на нагревание пищи, питья и вдыхаемого воздуха, а также на испарение с поверхности слизистых оболочек дыхательных путей и т.д. Следовательно, наиболее важным путем теплоотдачи является поверхность тела. С поверхности тела тепло отдается в непосредственного контакта с окружающими предметами и прилегающим к поверхности тела слоем воздуха) и испарения (в виде пота или других жидкостей).

В обычных комфортных условиях (при комнатной температуре в легкой одежде) соотношение степени теплоотдачи этими способами следующее:

Используя эти механизмы теплоотдачи, организм может в значительной степени охранить себя от воздействия высоких температур и предотвратить перегревание. Эти механизмы терморегуляции называются физическими.

Кроме них, существуют еще химические механизмы, которые заключаются в том, что при воздействии низких или высоких температур изменяются процессы обмена веществ в организме, в результате чего происходит увеличение или снижение выработки тепла.

Комплексное воздействие метеорологических факторов на организм.

Перегревание происходит обычно при высокой температуре окружающей среды в сочетании с высокой влажностью. При сухом воздухе высокая температура переносится значительно легче, потому что при этом значительная часть тепла отдается способом испарения. При испарении 1 г пота расходуется около 0,6 ккал. Особенно хорошо теплоотдача происходит, если сопровождается движением воздуха. Тогда испарение происходит наиболее интенсивно. Однако если высокая температура воздуха сопровождается высокой влажностью, то испарение с поверхности тела будет происходить недостаточно интенсивно или вовсе прекратится (воздух насыщен влагой). В этом случае теплоотдача происходить не будет, и тепло начнет накапливаться в организме — произойдет перегревание. Различают два проявления перегревания: гипертермия и судорожная болезнь. При гипертермии различают три степени: а) легкая, б) умеренная, в) тяжелая (тепловой удар). Судорожная болезнь возникает из-за резкого снижения в крови и тканях организма хлоридов, которые теряются при интенсивном потении.

относительной влажностью и малой скоростью движения воздуха переносится человеком довольно хорошо. Однако низкая температура в сочетании с высокой влажностью и скоростью движения воздуха создают возможности для возникновения переохлаждения. В силу большой теплопроводности воды (в раз больше воздуха) и большой ее теплоемкости в условиях сырого воздуха резко повышается отдача тепла способом теплопроведения. Этому способствует повышенная скорость движения воздуха. Переохлаждение может быть общим и местным. Общее переохлаждение способствует возникновению простудных и инфекционных заболеваний вследствие снижения общей резистентности организма. Местное переохлаждение может привести к ознобу и отморожению, причем главным образом при этом страдают конечности ("траншейная стопа"). При местном охлаждении могут иметь место и рефлекторно возникающие реакции в других органах и системах.

Таким образом, становится понятным, что высокая влажность воздуха играет отрицательную роль в вопросах терморегуляции как при высоких, так и при низких температурах, а увеличение скорости движения воздуха, как правило, способствует теплоотдаче. Исключение составляют случаи, когда температура воздуха выше температуры тела, а относительная влажность достигает 100 %.

В этом случае повышение скорости движения воздуха не приведет к увеличению теплоотдачи ни способом испарения (воздух насыщен влагой), ни способом проведения (температура воздуха выше температуры поверхности тела).

Метеотропные реакции. Погодные условия оказывают существенное влияние на течение многих заболеваний. В условиях Подмосковья, например, почти у 70% сердечно-сосудистых больных ухудшение состояния по времени совпадает с периодами значительного изменения метеорологических условий.

Подобная связь отмечена и многими исследованиями, проведенными практически во всех климато-географических регионах как в нашей стране, так и за рубежом. Повышенной чувствительностью к неблагоприятной погоде отличаются также люди, страдающие хроническими неспецифическими заболеваниями легких. Такие больные плохо переносят погоду с высокой влажностью, резкими перепадами температуры, сильным ветром. Весьма выражена связь с погодой течения заболевания бронхиальной астмой. Это находит отражение даже в неравномерности географического распространения данного заболевания, которое чаще встречается в районах с влажным климатом и контрастной сменой погоды. Так, например, в Северных районах, в горной местности и на юге Средней Азии заболеваемость бронхиальной астмой в 2- раза ниже, чем в Прибалтийских странах. Хорошо известна также повышенная чувствительность к погодным условиям и их изменению у больных с ревматическими заболеваниями. Возникновение ревматических болей в суставах, предшествующее или сопутствующее изменению погоды, стало одним из классических примеров метеопатической реакции. Не случайно многих больных ревматизмом образно именуют "живыми барометрами". На изменение погодных условий часто реагируют больные диабетом, нервнопсихическими и другими заболеваниями. Имеются данные о влиянии погодных условий на хирургическую практику. Отмечено, в частности, что при неблагоприятной погоде ухудшается течение и исход послеоперационного периода у сердечно-сосудистых и других больных.

Исходным в обосновании и проведении профилактических мероприятий при метеотропных реакциях является медицинская оценка погоды. Существует несколько видов классификации типов погоды, наиболее простой из которых является классификация по Г.П. Федорову. Согласно этой классификации различают три типа погоды:

1) Оптимальная— межсуточные колебания температуры до 2°С, скорость движения воздуха до 3 м/сек, изменение атмосферного давления до 4 мбар.

2) Раздражающая— колебания температуры до 4°С, скорость движения воздуха до 9 м/сек, изменение атмосферного давления до 8 мбар.

3) Острая — колебания температуры более 4°С, скорость движения воздуха более 9 м/сек, изменение атмосферного давления более 8 мбар.

В медицинской практике желательно производить медицинский прогноз погоды на основании этой классификации и предпринимать соответствующие профилактические меры.

Загрязнение атмосферного воздуха как важная гигиеническая и экологическая проблема. Самоочищение атмосферного воздуха и его В состав воздушной среды постоянно входят разнообразные посторонние включения, попадающие в него из различных источников. С течением времени в результате деятельности человека, направленной на развитие технического прогресса, количество таких посторонних примесей к воздушной среде увеличивается. В настоящее время так называемый чистый воздух в населенных пунктах практически можно показывать лишь в виде экспоната.

Все загрязнения воздушной среды можно разделить на три вида:

1. Твердые (пыль).

2. Жидкие (пары).

3. Газообразные.

Твердые загрязнения (пыль) по происхождению можно разделить на несколько категорий:

а) Почвенная пыль. Поднимается в воздухе поверхности почвы в результате перемещения воздушных масс. Этому особенно способствует движение транспортных средств.

б) Космическая пыль. На землю из космоса оседает некоторое количество твердых частиц, не имеющих практического значения.

в) Морская пыль. Образуется в результате высыхания брызг соленой воды при волнении моря. Также не имеет практического значения.

г) Твердые выбросы в атмосферу из энергетических установок (промышленных предприятий и отопительных систем).

д) Иногда в отдельную категорию выделяют радиоактивную пыль, попадающую в воздух в результате аварийных ситуаций на предприятиях, использующих радионуклиды.

выбрасываемые в воздух энергетическими системами, поскольку количество последних постоянно возрастает. При этом роль промышленных предприятий и домовых отопительных систем может меняться в зависимости от местных условий. В некоторых местах ведущую роль играют промышленные предприятия, в других — домовые отопительные системы. Но в целом промышленные предприятия являются в этом отношении ведущими. По промышленности количество загрязнений, поступающих в воздух, пропорционально увеличивается. Особенно много твердых загрязнений поступает в воздух при сжигании твердого топлива (угля). При этом в воздух выбрасываются: 1) зола, 2) недожог, 3) сажа.

Зола представляет собой негорючие примеси к углю, содержание которых в нем может варьировать от 6-12 % (высокосортные угли) до 30-35 % (низкосортные).

Недожог представляет собой несгоревшие частицы угля, количество которых зависит от степени аэрации энергетической установки.

Сажа — это продукт неполного сгорания угля. Она является наиболее патогенным компонентом из твердых выбросов, так как содержит смолистые вещества, среди которых имеют место и канцерогенные смолы (3,4-бензпирен, 1,2,5,6-дибензантрацен, метил-холантрен и др.).

энергетических установок.

Существует два способа сжигания угля: послойный и пылевидный. При первом способе уголь набрасывают в топку слоями, при втором — предварительно измельчают и вводят в топку в виде пыли. При этом коэффициент полезного действия значительно возрастает.

эффективным, в воздух (через трубу) выбрасывается около 80% образующейся золы. Поэтому при сжигании угля, содержащего 30% золы (к примеру, подмосковный уголь), в воздух поступает около 240 кг золы на каждую тонну сжигаемого топлива (в одной тонне содержится 300 кг золы, 80% от которых составит 240 кг). Таким образом, крупная ТЭЦ, потребляющая около 1000 тонн угля в сутки, выбрасывает около 240 тонн золы. Для наглядности можно представить себе, что это 80 трехтонных грузовиков. К этому следует добавить еще недожог и сажу. Кроме того, некоторые промышленные предприятия выбрасывают в воздух специфические продукты, загрязняющие атмосферу (к примеру, цементные заводы). В результате в городах с развитой промышленностью в воздухе витает огромное количество пыли. В частности, установлено, что в крупных городах с развитой промышленностью на каждый квадратный километр поверхности из воздуха оседает пыль, измеряемая тысячами тонн в год. Например, в Луганске — около 1300 т/км2, в Днепропетровске — около т/км2 и т.д., причем в этих данных отчетливо проявляется влияние развития промышленности, оказываемое на степень загрязнения воздуха. Например, в Остраве в 1954 г. на каждый километр поверхности оседало 557 тонн пыли, а 1958 г, с развитием промышленности — 1018 тонн. Такие же примеры можно привести и по другим городам.

разделяют на следующие категории:

а) собственно пыль (оседает с ускорением, величина частиц 100-10 микрон);

б) облака или туманы (оседает с постоянной скоростью, величина частиц 10-0,1 микрон);

в) дым (не оседает, а находится постоянно в состоянии броуновского движения, величина частиц менее 0,1 микрона).

Степень дисперсности пылевых частиц имеет также значение с точки зрения проникновения их в дыхательные пути. Самая крупная пыль (величина частиц более 10 микрон) в основном задерживается в верхних дыхательных путях и выводится с секретом слизистых оболочек. Более глубоко проникает пыль с величиной частиц от 5 до 10 микрон. Наиболее опасной считается пыль с величиной частиц менее 5 микрон, которая проникает в альвеолы.

Источниками газообразных загрязнений воздуха являются в основном промышленные предприятия и отопительные системы, в которых сгорает уголь, однако в качестве источников газообразных загрязнений следует назвать также транспорт, использующий двигатели внутреннего сгорания. Уголь содержит в себе в качестве постоянной примеси серу, которая при сгорании угля окисляется до сернистого газа. Этот газ является основным компонентом газообразных загрязнений, выбрасываемых в воздух энергетическими установками.

Каждая крупная ТЭЦ дополнительно к пыли выбрасывает в сутки около 300 тонн сернистого газа, а также окись углерода, двуокись углерода, окислы азота и др. Кроме того, многие промышленные предприятия выбрасывают в воздух значительное количество специфических газообразных примесей. В частности, химические предприятия выбрасывают в воздух огромное количество разнообразных токсических компонентов.

Автомобильный транспорт, широко распространенный в современных городах, является основным источником загрязнения воздуха окисью углерода.

Кроме этого, транспорт выбрасывает в воздух разнообразные окислы азота, двуокись углерода, недосгоревшие углеводороды, озон и др. газы. Дизельные двигатели выбрасывают в воздух также сажу, а двигатели, использующие в качестве топлива этилированный бензин, — значительное количество свинца.

Каждый работающий двигатель легкового автомобиля обычно выбрасывает в воздух около 3 м3 чистой окиси углерода в час, а грузовые — вдвое больше.

Число автомобильного транспорта постоянно растет, и в настоящее время количество автомобилей в мире сопоставимо с количеством населения.

В результате этого в воздухе крупных городов с интенсивным автомобильным движением концентрация окиси углерода значительно превышает предельно допустимые нормы.

Жидкие загрязнения образуются в воздухе главным образом за счет взаимодействия газообразных загрязнений с атмосферной влагой. В результате, например, из сернистого газа, выбрасываемого в воздух энергетическими системами, образуются кислоты, содержащие серу, и т.д., которые затем выпадают из атмосферы в виде так называемых кислотных дождей.

В настоящее время все вместе взятые загрязнения воздушной среды достигают во многих случаях таких высоких концентраций, которые представляют опасность для здоровья и жизни людей. Высокие степени загрязнения атмосферы принято называть сейчас токсическими туманами или смогами. Такие смоги в прежние времена случались довольно редко и лишь в некоторых городах, отличающихся характерными погодными условиями. Дело в том, что погодные условия играют существенную роль в возникновении таких токсических туманов. Последние образуются обычно при некотором сочетании метеорологических факторов: при низкой облачности, наличии температурной инверсии (см. предыдущую лекцию), полном штиле. Именно при таком стечении метеорологических условий загрязнения, выбрасываемые в воздух, не разносятся ветром, т. е. не разбавляются и концентрируются у поверхности земли. Раньше классическим городом, где возникали эти туманы, был Лондон, однако в последние годы география их возникновения резко расширилась. Они стали появляться практически во всех городах мира, даже в Японии, где смог называют "когай". В связи с этим во многих городах вынуждены предпринимать чрезвычайные меры по защите людей от вредного влияния этих смогов. Так, в Лос-Анджелесе при достижении определенных концентраций токсических веществ в воздухе объявляются тревоги номер 1, 2, 3. В соответствии с объявлением этих тревог предпринимаются меры по снижению концентрации этих загрязнений: приостанавливается деятельность некоторых предприятий, выбрасывающих в воздух особенно большое количество токсических веществ, перекрываются для движения некоторые транспортные магистрали. Известно, например, что турецкие власти при достижении высоких концентраций загрязнения воздуха прекращают деятельность некоторых школ, не рекомендуют людям выходить на улицу и т.д. Особенно это касается детей и лиц пожилого возраста. В Германии и Японии при таких обстоятельствах людям рекомендуют пользоваться приспособлениями для защиты органов дыхания (респираторами, противогазами).

Степень загрязненности воздуха в значительной степени зависит от разнообразных условий:

а) от времени года (зимой больше, чем летом, потому что включаются отопительные системы);

б) от времени суток (максимальное — утром, минимальное — ночью);

в) от силы и направления ветра (разбавление); г) от вертикального градиента температуры (температурной инверсии);

д) от степени влажности воздуха (туманы способствуют концентрации загрязнений);

е) от частоты и количества атмосферных осадков;

ж) от расстояния по отношению к источникам выбросов.

Наибольшее количество пыли оседает вблизи места выброса. Так, вокруг ТЭЦ с количеством выбросов 200 тонн/сутки концентрация пыли достигает:

на расстоянии 0,5 км на расстоянии 1 км на расстоянии 2 км на расстоянии 3 км

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ

1. Экономический ущерб. При выбросах загрязнений в атмосферу происходит значительная потеря топлива, продукции и других ценных компонентов (недожога, продуктов неполного сгорания, цемента, сернистого газа, окиси углерода и т.д.). Известны случаи, когда доходы от утилизации выбрасываемых в воздух загрязнений превышали общий доход предприятия от выпуска своей основной продукции. По имеющимся данным, количество цемента, выбрасываемого цементными заводами в атмосферу, измеряется сотнями тонн в год. Весьма ценным продуктом является и сернистый газ, который при утилизации может быть переработан в сернистую, серную и другие кислоты, на производство которых затрачиваются немалые средства. С большим экономическим эффектом может быть использован и угарный газ, который является недоокисленным продуктом горения, а следовательно, может быть подвергнут доокислению, то есть является горючим газом. При сжигании его может быть получено значительное количество дополнительной энергии.

Выбрасываемые продукты часто являются агрессивными и способствуют более быстрому разрушению строительных конструкций. При этом происходит повреждение растительности. Особенно чувствительными породами деревьев являются хвойные и фруктовые, а также некоторые мхи. Польские ученые предлагали использовать чувствительность некоторых лишайников для определения степени загрязнения воздушной среды. Страдает не только растительный, но и животный мир. В сфере интенсивного задымления выбросами от предприятий химической промышленности, а также металлургии (особенно цветной) исчезают звери, птицы, пчелы.

2. Влияние на микроклимат населенных мест. Так как пылевые частицы в воздухе являются ядрами конденсации влаги, при увеличении количества выбрасываемых загрязнений увеличивается число туманов, снижается интенсивность солнечной радиации и особенно ультрафиолетовой (наиболее ценной) части ее. В результате снижается биологическое влияние солнечной радиации, общая резистентность организма, а также степень освещенности, что влияет на функцию зрения, а косвенным образом также увеличивает экономический ущерб (приходится больше пользоваться искусственными источниками света).

3. Влияние на санитарно-гигиеническое состояние населения.

Загрязнения атмосферы увеличивают загрязнение окон, квартир, одежды, белья и т.д., что в конечном счете также сказывается на состоянии здоровья людей.

4. Самое важное — это непосредственное влияние на состояние здоровья человека. Согласно данным многих исследований, установлено, что загрязнения атмосферы оказывают и непосредственное влияние на здоровье людей. Увеличивается число кожных заболеваний, заболеваний слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, злокачественных новообразований в легких, резко обостряются различные хронические заболевания и т.д. Рост атмосферных загрязнений снижает также общую резистентность организма.

Влияние атмосферных загрязнений на состояние здоровья населения подтверждается многочисленными статистическими данными, полученными при возникновении токсических туманов (смогов) и при других ситуациях. В частности, исследования, проведенные в Германии, показали, что смертность от заболеваний дыхательных путей находится в прямой зависимости от степени развития промышленности. Согласно этим данным смертность составляет (на 100 тысяч жителей):

Для общей ориентировки и проведения гигиенических мероприятий по снижению загрязненности атмосферного воздуха разработаны и законодательно установлены предельно допустимые концентрации загрязняющих компонентов в воздушной среде (ПДК). ПДК — это концентрации, которые не оказывают на человека ни прямого, ни косвенного вредного и неприятного действия, не снижают его трудоспособности, не влияют отрицательно на его самочувствие и настроение. Существуют две категории ПДК: максимально разовые и среднесуточные.

В настоящее время установлены следующие величины ПДК:

а) для нетоксической пыли:

максимальная разовая - 0,5 мг/м среднесуточная максимальная разовая - 0,15 мг/м среднесуточная в) для сернистого газа:

максимальная разовая - 0,5 мг/м среднесуточная г) для окиси углерода:

максимальная разовая - 5,0 мг/м среднесуточная В большинстве населенных мест с развитой промышленностью и автотранспортом концентрации загрязняющих воздух компонентов значительно превышают допустимые пределы. К примеру, в крупных городах с развитым автотранспортом (как за рубежом, так и в нашей стране) концентрация окиси углерода достигает иногда 100 мг/м2.

САМООЧИЩЕНИЕ ВОЗДУХА

В природе происходит самоочищение воздушной среды за счет следующих факторов:

1 ) разбавление (прямо пропорционально квадрату расстояния);

2) седиментация (крупные частицы оседают ближе, мелкие — дальше от источника выбросов);

3) извлечение атмосферными осадками;

4) извлечение зелеными насаждениями;

5) химические процессы нейтрализации. Седиментации подвергаются главным образом твердые загрязнения.

Для разбавления и седиментации большое значение имеют скорость и направление ветра, а также величина взвешенных частиц. Так, при скорости ветра 2 м/с и при выбросах из трубы высотой 45 м частицы величиной микрон оседают в радиусе 10 км, а величиной 2 микрона — в радиусе 300 км.

Атмосферные осадки играют большую роль в извлечении загрязнений из воздуха. Они вымывают из воздуха не только твердые частицы, но и значительную часть газообразных. Известно, что после сильного дождя первоначальные концентрации загрязнений в воздухе восстанавливаются лишь через 12 часов.

Большую роль в самоочищении воздушной среды играют зеленые насаждения. Они не только механически задерживают пыль, но и поглощают некоторые газообразные примеси.

Однако процессы самоочищения протекают сравнительно медленно и при современном интенсивном загрязнении не могут обеспечить достаточную эффективность. Поэтому требуются дополнительные меры по охране чистоты атмосферного воздуха. Эти меры можно разделить на следующие группы:

1. Планировочные.

2. Технологические.

3. Санитарно-технические.

Планировочные мероприятия включают в себя борьбу с почвенной пылью (благоустройство дорог, озеленение, обводнение), правильную планировку городов (с учетом "розы ветров"), соблюдение санитарно-защитных зон. В зависимости от количества и степени вредности выбросов в атмосферу все предприятия разделяют на 5 классов. В соответствии с этим существует санитарно-защитных зон:

К планировочным мероприятиям следует отнести также ликвидацию домовых котельных, а также укрупнение отопительных систем и вывод энергетических установок, обслуживающих их, за пределы жилой зоны, увеличение количества зеленых насаждений.

В качестве технологических мероприятий следует назвать:

1) усовершенствование сгорания топлива;

2) обогащение углей;

3) замена одного вида топлива другим (газификация, электрификация);

4) увеличение эффективности разбавления (высокие трубы).

перспективными следует считать замену одного вида топлива на другой, а также изменение энергетических установок. В частности, наиболее эффективными, с экологической точки зрения, являются электрические двигатели. Однако на пути эффективного и массового их использования стоят некоторые технические трудности, пока не позволяющие широко использовать такие двигатели (например, в автомобилестроении).

интенсивной аэрацией энергетических установок, а также большей степенью дисперсности топлива. При этом достигается более хороший контакт топлива с кислородом воздуха.

К санитарно-техническим устройствам относят устройство различных пыле-, золо-, газоулавливателей. К таким очистным устройствам, устанавливаемым обычно в трубах на пути выбросов в атмосферу, относят следующие:

— циклоны (улавливают до 50 % пыли);

— мультициклоны (улавливают до 65-70 % пыли);

— мокрые скрубберы (улавливают до 90 % пыли и до 30% газов);

— тканевые фильтры;

—электрические фильтры (улавливают до 96-98 % пыли).

Комбинированными методами удается задержать на пути выбросов до 99% пылевых загрязнений.

Для уменьшения загрязнения воздуха выбросами автомобильного транспорта рекомендуется строительство подземных (или надземных) пешеходных переходов, разноуровневых транспортных развязок и т.д.

Благодаря благоустройству дорог повысится скорость движения автомобилей и уменьшится необходимость их остановки. А это, в свою очередь, приведет к уменьшению количества выхлопных газов, так как наибольшее количество газов выбрасывается автомобилями в момент наибольшей нагрузки двигателя (т.е. в тот период, когда автомобиль трогается с места). Кроме того, в настоящее время созданы и интенсивно внедряются в практику каталитические нейтрализаторы токсических компонентов в автомобильных выбросах. В частности, такие нейтрализаторы производят досжигание окиси углерода в выхлопных газах до менее токсичной двуокиси углерода. Естественно, что проводится интенсивная работа по переводу двигателей внутреннего сгорания на более чистые энергетические установки (с экологической точки зрения).

Наибольший экологический эффект будет получен при переводе автомобилей на электрические двигатели — создание электромобилей. В этом отношении имеются определенные успехи: опытные образцы электромобилей уже созданы и проходят испытания. Однако до массового их производства в промышленном масштабе еще далеко.

Как видно из вышеизложенного, эффективность мероприятий по охране атмосферного воздуха от загрязнений довольно велика. Проблема заключается в том, что осуществление этих мероприятий требует значительных капиталовложений. В частности, устройство и обслуживание наиболее эффективных из очистных сооружений — электрических фильтров — стоит очень дорого. Несмотря на это, многие мероприятия осуществляются, они жизненно важны и закреплены государственными законодательными актами. В соответствии с этими законодательными актами производится строительство заводов, выпускающих очистные сооружения, разрешается или запрещается строительство и эксплуатация производств, оказывающих влияние на состояние атмосферы, устанавливаются нормативные ограничения в планировочном аспекте и т.д.

В частности, в нашей стране существует Закон об охране атмосферного воздуха, согласно которому регламентируются правила планировки и строительства населенных мест и промышленных предприятий, установка очистных сооружений, контроль за выполнением охранных мероприятий, финансирование этих вопросов и законодательная ответственность за нарушение правил и мер по охране чистоты атмосферного воздуха.

Солнечная радиация и причины ее изменений. Биологическое действие солнечной радиации на окружающую среду и здоровье человека.

Применение ультрафиолетового излучения в профилактических целях Солнце — самая близкая к нам звезда — центральное тело нашей системы. Астрономы считают солнце красной карликовой звездой пятой величины. Тем не менее, условия жизни на Земле определяются исключительно энергией, получаемой от Солнца.

Диаметр Солнца составляет 1390000 км, т.е. в 109 раз больше Земли.

Площадь поверхности Солнца в 12000 раз больше площади Земли. Среднее расстояние Земли от Солнца немного меньше 150 млн. км. Давление в центре Солнца достигает 10 млрд. атмосфер, а температура — 26 млн. градусов С.

Солнце излучает в мировое пространство огромное количество энергии (4х1026 вт) в виде волнового и корпускулярного излучения. Примерно 400миллионная доля этой энергии поступает на внешнюю границу атмосферы Земли, создавая облученность на перпендикулярной поверхности около 2 кал/см2 в минуту или 1396 вт/м2.

Все оптическое излучение Солнца состоит из ультрафиолетовой (УФ), видимой и инфракрасной (ИК) области спектра.

Как передается и преобразуется солнечная энергия, попавшая в верхнюю часть атмосферы?

В среднем около 30% этого излучения рассеивается частицами атмосферы или непосредственно отражается облаками и поверхностью Земли.

Около 50% солнечного излучения достигает суши или океана и поглощается в форме тепла.

Остальные 20% солнечного излучения могут поглощаться, проходя через атмосферу.

Видимое излучение, на которое приходится основная часть потока солнечной энергии, в безоблачную погоду может достигать поверхности Земли без потерь.

От 1 до 3% падающего ультрафиолетового излучения поглощается в верхних слоях атмосферы. Интенсивность солнечного излучения зависит от:

1. Высоты стояния Солнца над горизонтом. Высота стояния Солнца над горизонтом зависит от географического расположения населенного пункта, времени года и суток. Так, при высоте 30° путь лучей в 2 раза длиннее, чем при 90°, а при закате — в 30 раз. Кроме того, солнечный поток падает на большую площадь.

2. Прозрачности атмосферы. Лучи с разной длиной волны по-разному проходят через атмосферу при наличии облаков. Ультрафиолетовые лучи рассеиваются, а инфракрасные — поглощаются. Озоновый слой в атмосфере резко сокращает количество коротких ультрафиолетовых лучей.

В городах интенсивность солнечной энергии в среднем ниже на 10-30% (в зимние месяцы на 60%), чем в прилегающих сельских районах, особенно коротковолновой части солнечного спектра (на 40-50%). Солнечный поток достигает Земли в виде прямой и рассеянной радиации. Чем ниже высота стояния Солнца, тем относительно больше доля рассеянной радиации.

Пример. Для бухты Тихой, где максимальное стояние Солнца 33°, рассеянная радиация составляет 70%, а прямая — 30%, в то время как для Ташкента с максимальным стоянием Солнца в 70° характерно обратное соотношение (рассеянная — 30%, прямая - 70%).

Определенное значение имеет и отраженная радиация. Альбедо ( от лат.

"белизна") показывает, какую часть падающей энергии отражает данная поверхность. Альбедо свежего снега— 81 %, воды — 20 %, а черной влажной земли — 3%.

Давно уже признано важное гигиеническое значение солнечного света, ограничение или лишение которого приводит к нарушению физиологического равновесия в организме. Так, еще Гиппократ (400 г. до н. э.) рекомендовал принимать с лечебной целью солнечные ванны.

Первая научная работа по изучению влияния солнечной радиации опубликована в 1799 г. Бертраном в Париже.

ГРАНИЦЫ СОЛНЕЧНОГО СПЕКТРА Спектр Солнца, достигающий границ земной атмосферы, —от 0,1 до 60 мк. При наличии водяных паров в атмосфере он укорачивается до 2,2 мк.

1) Инфракрасные лучи (ИК) — от 0,76 до 60 мк (в этой области принято измерение в микронах);

2) Видимые лучи — 400-760 нм;

3) Ультрафиолетовые лучи (УФ) — 10-400 нм.

Характеристика потока различна по составу:

Биологическое действие солнечной радиации на организм слагается из совокупного воздействия всех областей оптического излучения: инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой. Остановимся на разборе всех видов излучений.

ИНФРАКРАСНАЯ РАДИАЦИЯ

Инфракрасные лучи были открыты Гершелем в 1800 г. Основное действие — тепловое. Жизнь на Земле! Доля инфракрасной радиации в общем потоке Солнца увеличивается при уменьшении высоты его над горизонтом.

Так, на экваторе при 90°— 48,8% от общего потока, а при 50° — до 67,9%. При подъеме на высоту интенсивность интегрального потока резко возрастает. ИКрадиация состоит из короткой (до 1,5 мк) и длинной (>1,5 мк) частей.

Длинные ИК-лучи задерживаются главным образом в эпидермисе кожи и вызывают нагревание ее поверхности, раздражают рецепторы (жжение).

Инфракрасная эритема образуется за счет расширения капилляров кожи, разлитая, без четких границ.

Короткие ИК-лучи проникают на глубину 2,5-4 см, вызывают глубокое прогревание, причем субъективные ощущения значительно меньше.

В настоящее время большинство исследователей признает не только тепловое, но и фотохимическое действие ИК-лучей на организм. Отмечается поглощение ИК-лучей белками крови и активация ферментных процессов.

Общее действие ИК-лучей — нагревание с образованием выраженной разлитой эритемы, с выделением ряда физиологически активных веществ (например, ацетилхолина), которые поступают в общий круг кровообращения и вызывают усиление обменных процессов в отдаленных от мест облучения тканях и органах. Общая реакция организма выражается в перераспределении крови в сосудах, повышении числа эозинофилов в периферической крови, повышении общей сопротивляемости организма.

Действие на центральную нервную систему (ЦНС), особенно на вегетативную НС. Наблюдается снижение тонуса симпатической НС и, соответственно, ваготония.

Действие на сердечно-сосудистую систему и другие органы. Под действием инфракрасных лучей наблюдается: перераспределение крови, учащение пульса, повышение максимального и понижение минимального АД, повышение температуры тела, усиление потоотделения. Рефлекторно увеличивается теплообразование в других органах, стимулируется функция почек, расслабляется мускулатура. В результате наблюдается ускорение регенеративных процессов, уменьшение болевых ощущений, Действие на орган зрения. Экспериментально установлено, что через глаз проходит 27% общего потока лучистой энергии. Наиболее частым поражением является катаракта (помутнение хрусталика). Еще в 1701 г. Рамаццини отметил, что постоянное "смотрение" на огонь и расплавленную жидкую стеклянную профессиональным и встречается у стеклодувов, рабочих железопрокатных заводов.

Но Гиршберг в 1898 г. высказал предположение о возможности влияния интенсивного солнечного света на возникновение катаракты. Так, в больницах Калькутты и Бомбея ему приходилось оперировать индусов по поводу катаракты в более молодом возрасте, чем европейцев.

Особая роль ИК в теплообмене. Следует помнить, что человек сам является излучателем ИК- лучей (5-15 мк). Человек теряет в процессе теплоизлучения примерно 45% тепла. С одной стороны, при переохлаждении кожных покровов, когда организм испускает ИК-лучи, создаются условия для возникновения заболеваний (фурункулезы, ревматизм, простудные заболевания). С другой стороны, возможно перегревание организма, солнечный удар, ожоги.

Умеренное использование ИК-лучей солнечной радиации тренирует терморегуляционные механизмы.

ИСКУССТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ

ВИДИМЫЕ ЛУЧИ

Занимая промежуточное положение между УФ и ИК, видимые лучи обладают специфическим действием на орган зрения, для которого они являются адекватным раздражителем, фоточувствительные клетки глаза воспринимают и преобразуют энергию света, в результате чего организм получает необходимую информацию о состоянии окружающей среды. Кроме того, они оказывают тепловое (более мягкая энергия) и общебиологическое действие на кожу.

Общеизвестно, что наблюдается определенное соотношение биологических ритмов организма и ритмов солнечного излучения: органы живут согласно "внутренним часам", т.е. у человека вырабатывается четкий динамический стереотип. Ломка его происходит, когда человек за несколько часов переносится на расстояние в тысячи километров. В настоящее время изучением этих вопросов занимается хронобиология.

Пример. После перелета Париж - Нью-Йорк человеку требуется несколько дней для восстановления ритма "сон - бодрствование", неделя — для восстановления температурного ритма, несколько недель для того, чтобы началось нормальное функционирование желез внутренней секреции (Конгресс Юнеско "Солнце на службе человека", Париж, 1973 г.).

Кроме того, хронобиология изучает изменения в восприимчивости человеческого организма к лекарствам и вредным веществам в различное время суток.

Пример. Смертность крыс, которым сделали инъекции никотина, колебалась в зависимости от времени суток: в 18.00 —83%, в 13.00 — 8%.

Инъекции пенициллина наиболее благоприятно делать в период: с 19. до 4.00.

Видимые лучи действуют тонизирующе на весь организм. Следует выделить влияние на организм в зависимости от длины волны.

Красные лучи приближаются по своему действию к ИК, производя тепловой эффект. Они повышают возбудимость нервной системы, стимулируют деятельность гипофиза и других желез внутренней секреции. Так, Жак Бенуа доказал, что красные и оранжевые лучи солнечного света стимулируют половые железы, вызывая ускоренное созревание гонад.

Фиолетовые лучи обладают выраженным фотохимическим действием (образуют загар). Для получения от видимых лучей загарного эффекта нужна большая энергия, чем от Уф-лучей.

Наиболее нейтральным цветом является зеленый (человек в течение многовекового эволюционного развития был окружен зеленой растительностью). Другие цвета будут возбуждать или угнетать нервную систему.

Красно-желтые цвета оказывают бодрящее действие и производят впечатление теплых тонов.

Сине-фиолетовые цвета оказывают успокаивающее действие и производят впечатление холодных тонов.

Душевное настроение меланхоликов улучшается при помещении их в комнату с красным освещением. Для неуравновешенных людей желательно синее освещение.

Бехтерев В.М. рекомендовал лиц с психическим возбуждением помещать в палаты голубого цвета, а с психическим угнетением — в палаты с розовыми стенами.

В настоящее время установлено, что окраска стен и станков существенно влияет на работоспособность людей. Поэтому рекомендуются светло-желтые, зеленые, оранжевые станки, кабины.

Ультрафиолетовая радиация (0-400 нм). В зависимости от длины волны ультрафиолетовое излучение делят на ближний диапазон с длиной волн 200- нм и дальний или вакуумный — с длиной волн 10-200 нм.

Ультрафиолетовые лучи впервые открыл К1{{ег в 1801 г. Они обладают наибольшей биологической активностью и требуют к себе особого внимания, т.к. при ограничении или лишении ультрафиолетового облучения развиваются патологические процессы, получившие название "светового голодания" или ультрафиолетовой недостаточности. В естественных условиях основным источником УФ-излучения является Солнце, в спектре которого до поверхности Земли доходят только волны ближнего диапазона, что связано с поглощением волн дальнего диапазона озоном и кислородом в атмосфере.

Кванты УФ-излучения разных диапазонов несут различную энергию, которая определяет характер их биологического действия.

Условно весь ультрафиолетовый спектр, достигающий поверхности планеты или излучаемый искусственными источниками, делят на 3 области:

А — 400-320 нм (преимущественное эритемное и загарное действие);

В — 320-280 нм (преимущественное антирахитическое действие);

С — 280-200 нм (преимущественное бактерицидное действие).

Механизмы действия Уф на организм:

1. Непосредственное.

4. Витаминизирующее.

1. Непосредственное действие УФ-излучения на клетки живого организма связано со сложными фотохимическими процессами и, в первую очередь, с повреждающим действием на живую клетку и денатурацией белков.

В результате такого физического воздействия Уф-лучей в коже происходит:

а) расшатывание белковых связей в клетке и появление осколков белковых молекул;

б) клеточные ферменты, включаясь, ликвидируют поврежденные белковые вещества;

в) накапливаются продукты клеточного распада с последующим выходом гистамина и гистаминоподобных веществ;

г) развивается местная реакция — УФ-эритема — асептическое воспаление со всеми признаками, характеризующими любой воспалительный процесс: покраснение, боль, припухлость и даже нарушение функций и повышение температуры.

Процесс возникновения эритемы сложен. Несмотря на то, что это местная реакция, ее возникновение невозможно без участия нервной системы. Был проведен эксперимент: подопытному была сделана новокаиновая блокада, Гистологическая картина: Через 1-2-3 часа период, необходимый для накопления вышеперечисленных веществ, в коже:

1) набухание клеток;

2) небольшое увеличение просвета сосудов;

3) количество слоев эпидермиса не увеличено;

4) ядра клеток без изменения.

1) эпидермис утолщен (набухание клеток и увеличение слоев);

2) появляются отек и инфильтрация лейкоцитами кожи.

Через 24 часа:

1) эпидермис значительно утолщен (6-7 слоев);

2) утолщение рогового слоя;

кариорексисом;

4) резко увеличивается число лейкоцитоз. Это острый период развития эритемы. Деятельность организма направлена на преодоление повреждающего действия УФ-излучения.

Через 72 часа:

1) клетки принимают нормальный вид;

2) эпидермис утолщен;

3) появляется пигментация.

приспособления к действию Уф-лучей.

2. Гуморальное воздействие связано с появлением гистамина и гиетаминоподобных веществ, Появление легкой эритемы сопровождается разрушением 12 млн. клеток, при этом разрушение 1 мг белка сопровождается выходом 1 мкг гистамина.

Гистамин является физиологическим антагонистом адреналина и норадреналина. Поэтому становится понятным значение гистамина как стимулятора симпатико-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем, играющих большую роль в приспособительных и компенсаторных реакциях организма.

3. Рефлекторное действие. Эритема— мощный источник раздражения, автоматически включающий вегетативные защитные реакции преодоления и приспособления. Известно использование рефлекторного действия УФизлучения с целью повышения тонуса центральной нервной системы, а также для активация физиологических процессов в отдаленных органах и системах.

симпатическую нервную систему, что может приводить к усилению выведения холестерина из организма. Кроме того, УФ-лучи изменяют прямую и непрямую возбудимость поперечно-полосатой и гладкой мускулатуры. Так, наблюдается усиление моторики кишечника, спазм бронхов, сужение просвета сосудов. УФоблучение влияет на физическую выносливость, изменяя возбудимость поперечно-полосатых мышц, увеличивая скорость мышечных реакций.

недостаточно для развития ее вне зоны облучения, а защитная реакция симпато-адреналовой системы, препятствующей распространению этих продуктов, приводит к сужению капилляров вокруг.

4. Витаминизирующее действие. 250 тысяч сальных желез кожи ежедневно выделяют около 20 г жировой смазки. В ней содержится 7,8дегидрохолес-терин-провитамин Д. Под действием Уф-лучей (главным образом 290-313 нм) происходит разрыв кольца и превращение провитамина в витамин Д3.

При гиповитаминозе Д происходит нарушение фосфорно-кальциевого обмена. В анализах крови наблюдаются биохимические сдвиги:

1) гипофосфатемия — снижение неорганического фосфора до 3-1,5мг%;

2) не изменяется или наблюдается очень небольшое снижение (до 8, мг%) кальция в крови. При 6-7 мг% Са в крови — тетания, при 4-5 мг% — кома и смерть. Поэтому, несмотря на снижение усвоения кальция, паращитовидные железы поддерживают его минимальную концентрацию в крови за счет вымывания из костей;

3) повышение активности щелочной фосфатазы (до 30-60 вместо максимальных 15 единиц по Боданскому или 1,5-2,0 вместо 0,5 единиц по Кею).

Следует отметить, что затрудняется усвоение кальция и фосфора из пищи.

Обычно из желудочно-кишечного тракта неусвоенными выводятся 20кальция и 15% фосфора. При авитаминозе Д кальций не усваивается до 90и до 70% — фосфор.

Проявления гиповитаминоза Д могут быть самыми разнообразными:

1. Рахит, остеопороз, остеомаляция.

2. Увеличение склонности к простудным, инфекционным заболеваниям.

3. Замедление заживления ран и переломов. Статистические данные показывают, что в северных широтах — 64,7 койко-дня и 44,7 — при УФоблучении.