лекции по гигиене. Пивоваров Ю. П. Гигиена и экология человека (Курс лекций)
 Скачать 1.7 Mb.
|
|
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 39 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 40 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): в крупных городах - 29,4 в средних городах - 22,7 в мелких городах - 17,5 в сельской местности - 14,6 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 2 среднесуточная - 0,15 мг/м 2 б) для сажи: максимальная разовая - 0,15 мг/м 2 среднесуточная - 0,05 мг/м 2 в) для сернистого газа: 41 максимальная разовая - 0,5 мг/м 2 среднесуточная - 0,05 мг/м 2 г) для окиси углерода: максимальная разовая - 5,0 мг/м 2 среднесуточная - 3,0 мг/м 2 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/м 2 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 10 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. 42 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 5 санитарно-защитных зон: 1) -1000м 2) -500м 3) -300м 4) - 100м 5) - 50 м 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). 43 Из технологических мероприятий наиболее эффективными и 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). Усовершенствования сгорания топлива можно добиться более 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 44 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. 45 Лекция №4 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 (4х10 26 вт) в виде волнового и корпускулярного излучения. Примерно 400- миллионная доля этой энергии поступает на внешнюю границу атмосферы Земли, создавая облученность на перпендикулярной поверхности около 2 кал/см 2 в минуту или 1396 вт/м 2 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. 46 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 47 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: УФ видимые ИК на границе атмосферы 5% 52% 43% у поверхности Земли 1% 40% 59% 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. ИК- радиация 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. 48 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 массу вызывает помутнение глаз. Это заболевание чаще бывает профессиональным и встречается у стеклодувов, рабочих железопрокатных заводов. Но Гиршберг в 1898 г. высказал предположение о возможности влияния 49 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. |