Учебное пособие Факторы среды обитания. Факторы среды обитания. ред.20.12.2013. Сарычев А. С., Гудков А. Б., Попова О. Н., Бузинов Р. В. Факторы среды обитания
 Скачать 3.07 Mb.
|
|
Переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и из крови в тканевую жидкость происходит под влиянием разницы в парциальном давлении. При падении парциального давления кислорода у человека и животных развиваются гипоксическая гипоксия. Первые признаки кислородной недостаточности отмечаются при снижении парциального давления до 140 мм рт. ст. (соответствует высоте 1000 м над ур. м.); симптомы гипоксии или высотной (горной) болезни проявляются при 110 мм рт. ст. (высота 3000 м над ур. м.), снижение парциального давления до 46—60 мм рт. ст. опасно для жизни. При длительном проживании в высотной местности у людей постепенно развивается устойчивость к недостатку кислорода в силу развития адаптации. Небольшой избыток кислорода переносится человеком без каких-либо последствий. Продолжительное вдыхание чистого кислорода может привести к отеку легких, развитию нейротоксического действия. Больше всего в кислороде нуждаются: -дети, им требуется его в два раза больше, чем взрослым; -беременные женщины, которые расходуют кислород на себя и на будущего ребенка; -пожилые люди, и люди с ослабленным здоровьем, поскольку им необходим кислород для улучшения самочувствия, предотвращения обострения болезней; -спортсменам нужен кислород для усиления физической активности, ускорения восстановления мышц после спортивных нагрузок; -школьникам, студентам, всем, кто занимается умственным трудом для усиления концентрации внимания, снижения утомляемости. Преобладающей составной частью воздуха является азот. Азот принадлежит к инертным газам. Значительное увеличение содержания азота в воздухе может сопровождаться явлениями гипоксии и асфиксии вследствие снижения парциального давления кислорода. При дыхании атмосферным воздухом такие явления не наблюдаются, поскольку колебания в содержании азота незначительны. Азот насыщает кровь пропорционально его парциальному давлению и при быстром переходе от высокого давления к низкому газ не успевающий выводиться легкими выделяется из крови в виде пузырьков газа, вызывая кессонную (декомпрессионную) болезнь. Другие инертные газы (аргон, неон, гелий, криптон, ксенон) по характеру действия на человека аналогичны азоту. Основными источниками углекислого газа в атмосфере являются вулканические газы, горячие воды бьющие из земли, дыхание человека, животных, растений, процессы брожения и гниения, а также продукты сгорания природных ископаемых. Атмосфера содержит примерно 2,3×1012 т углекислого газа. Мощным регулятором содержания углекислого газа в воздухе является гидросфера земли. Примерно 1×1011 т углекислого газа непрерывно находится в обменном состоянии между атмосферой и океаном. Учитывая тот факт, что растворимость углекислого газа зависит от температуры среды, в холодных областях океана происходит преимущественно поглощение углекислого газа, а в тропиках его выделение. Наблюдения и теоретические расчеты свидетельствуют и о глобальном накоплении углекислого газа в связи с постоянно растущими объемами сжигаемого топлива. Двуокись углерода интенсивно поглощает инфракрасные лучи солнечного спектра, в связи с чем процессы накопления углекислого газа могут оказать влияние на тепловой баланс планеты. Углекислый газ играет большую роль в жизнедеятельности человека и животных, являясь возбудителем дыхательного центра. Падение его концентраций в воздухе не представляет опасности, повышение — небезразлично для человека. В жилых помещениях содержание двуокиси углерода регламентировано и не должно превышать 0,1%. Из других постоянных компонентов воздуха интерес представляет озон. Считалось, что озон является природной составляющей воздуха и заносится в приземный слой атмосферы из стратосферы, где он непрерывно образуется в результате диссоциации кислорода под действием ультрафиолетовой радиации. Присутствие озона, являющегося сильным окислителем, рассматривалось как показатель чистоты воздуха. Исследованиями установлено, что озон является промежуточным продуктом фотохимических реакций, протекающих под воздействием ультрафиолетовой радиации, между двуокисью азота и углеводородами — загрязнителями воздуха промышленных городов. В связи с этим наличие озона в воздухе городов можно рассматривать как показатель его загрязнения. Биологическое действие озона на человека проявляется при концентрациях выше 0,02 мг/м3. Пыль в воздухе может иметь природное происхождение и поступать в результате деятельности человека. Роль Космической пыли ничтожна, вулканическая пыль вызывает хотя и интенсивное, но в большей степени локальное и временное загрязнение воздушной среды. Несколько большую роль играет наземная пыль (почвенная, растительная, от лесных пожаров). Содержание наземной пыли колеблется в зависимости от времени года, наличия растительности т. д. Растительная пыль (пыльца, споры грибков и других растений) связана с сезоном года; она может быть причиной аллергических заболеваний дыхательных путей. Промышленная пыль характеризуется разнообразием качественного и количественного состава, что определяет ее биологическое действие и гигиеническое значение, речь об этом пойдет позднее (см. главу II). Кроме постоянных компонентов в воздухе обычно содержатся различные газы, поступающие с выбросами промышленных предприятий, электростанций, образующиеся при работе транспорта. Из них наиболее часто встречаются сернистый газ, окись углерода, окислы азота, углеводороды, сероводород, Загрязнение атмосферного воздуха может называть неблагоприятное влияние на условия жизни и здоровье населения. В атмосфере происходит постепенное освобождение воздуха от посторонних примесей, прежде всего за счет биологического круговорота в биосфере. Однако в связи с ростом промышленного производства темпы самоочищения воздуха отстают от роста объема выбросов, что приводит к нарушению природного равновесия. Кроме того, некоторые промышленные выбросы не используются микроорганизмами и поэтому не утилизируются в биологическом круговороте, а следовательно длительно персистируют в окружающей среде. Методы измерения основных параметров воздушной среды Для определения температуры воздуха можно пользоваться термометрами разного назначения: измеряющими и фиксирующими (максимальными и минимальными). Измеряющие термометры могут быть ртутными, спиртовыми и электрическими. Наиболее часто в гигиенических исследованиях для определения температуры используется сухой термометр аспирационного психрометра. Максимальные термометры обычно бывают ртутные, а минимальные - спиртовые. Для записи колебаний температуры воздуха за определенный отрезок времени применяется самопишущий прибор - термограф, воспринимающей частью которого является биметаллическая пластина, а регистрирующей - лента вращающегося барабана. Температура воздуха, как правило, измеряется в градусах Цельсия (°С). Токсический эффект ядов, изучавшийся в различных температурных условиях, в общем случае проявляется по-разному. Тем не менее, для большинства веществ в определенной зоне он оказывался наименьшим и усиливался как при повышении, так и при понижении окружающей температуры. Следует отметить также, что воздействие измененной температуры внешней среды на теплокровных животных и человека почти всегда оказывается вторичным. Первичным является изменение функционального состояния - нарушение терморегуляции, потеря воды, изменение дыхания и кровообращения и т.п. Измерение напряжения лучистой энергии производится с помощью актинометра, который показывает напряжение радиации в малых калориях, получаемых в течение минуты на 1 см2 поверхности, расположенной перпендикулярно к источнику лучей. Прибор состоит из гальванометра и приемника тепловой радиации, в качестве последнего применяется термобатарея - алюминиевая пластина. Шкала гальванометра градуирована в малых калориях на 1 см2 в минуту. Для характеристики влажности воздуха используют следующие величины: абсолютную, максимальную и относительную влажность, дефицит насыщения и точку росы. Абсолютной влажностью называется количество водяных паров в граммах, содержащееся в данное время и при данной температуре в 1 м3 воздуха. Максимальной влажностью называется количество (упругость) водяных паров в граммах, которое содержится в 1 м3 воздуха в состоянии полного насыщения. Относительной влажностью называется отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах. Дефицитом насыщения (физический дефицит влажности) называется разность между максимальной и абсолютной влажностью в момент наблюдения. Физиологический дефицит влажности - разница между максимальной влажностью при 37°С, равная 47,067 мм рт.ст. и абсолютной влажностью в момент наблюдения. Точка росы - температура, при которой величина абсолютной влажности равна максимальной. При охлаждении ниже точки росы начинается конденсация паров: образование тумана, выпадение росы, запотевание стекол. При оценке влажности воздуха наибольшее значение имеет величина относительной влажности. Приборы для определения влажности - психрометры и гигрометры. Для регистрации изменений влажности в динамике используется прибор гигрограф. Психрометры показывают температуру сухого и влажного термометров, по показаниям которых рассчитывается абсолютная влажность воздуха. Для определения влажности воздуха пользуются двумя видами психрометров: станционным (Августа) и аспирационным (Ассмана). Принцип заключается в определении показаний двух термометров, шарик одного из которых увлажнен. Влага, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха, отнимает тепло от термометра, поэтому показания влажного термометра будут ниже, чем показания сухого. На основании показаний двух термометров вычисляют относительную влажность воздуха расчетным методом и по таблицам. Установлено, что при температурах 18-20 ºС и скорости движения воздуха 0,1-0,3 м/с наиболее оптимальной для организма человека является относительная влажность в диапазоне от 40 до 60%. При высоких значениях температуры и относительной влажности затрудняется отдача тепла за счет испарения, при этом может наступить перегревание организма, сопровождающееся ухудшением самочувствия и снижением работоспособности. Сочетание высокой температуры воздуха и низкой относительной влажности вызывает сухость слизистых оболочек и появление микротрещин на кожных покровах. Сочетание низкой температуры и высокой влажности воздуха вызывает усиление теплоотдачи и тем самым способствует развитию переохлаждения организма. Следовательно, высокую влажность воздуха при высоких и низких температурах следует расценивать как неблагоприятных фактор окружающей среды, т.к. она способствует развитию как переохлаждения, так и перегревания. Атмосферный воздух находится в состоянии постоянного движения. Причина этого явления - разное давление воздуха в различных районах суши и моря, обусловленное, в свою очередь, различием теплового баланса в этих регионах. Направление движения воздуха вне помещения определяется флюгером, а в помещении - по отклонению облачка хлористого аммония. Движение воздуха характеризуется скоростью (м/с) и направлением ветра, определяемым по сторонам горизонта, откуда он дует: северный (норд), южный (зюйд), восточный (ост), западный (вест). Для любого географического района характерна определенная повторяемость ветров - роза ветров. Большие скорости воздушных масс на открытом пространстве (до 50 м/сек) определяют с помощью анемометров (прямой способ), а в помещении, где, как правило, подвижность воздуха незначительная (до 1-2 м/сек) - кататермометром (косвенный способ). Различают два типа анемометров: чашечные - для регистрации больших подвижностей воздуха (от 1 до 50 м/сек) и крыльчатые - для регистрации небольших скоростей движения воздушных потоков (от 0,5 до 15 м/сек). Гигиеническое значение движения воздуха определяется прежде всего тем, что оно усиливает эффект теплоотдачи. При высоких температурах воздуха его движение увеличивает теплоотдачу с поверхности тела и предупреждает тем самым перегревание организма, при низких - способствует переохлаждению организма. Нормальным атмосферным давлением называется такое давление, которое способно при температуре 0°С на уровне моря, при географической широте 45° уравновесить столб ртути высотой 760 мм, что соответствует 1013,25 гектопаскалям (гПа). 1 гПа - это давление, которое оказывает тело массой около 1 г на 1 см2 поверхности; 1 гПа равен 0,7501 мм рт.ст. Для пересчета величины давления, выраженной в мм рт.ст. в гектопаскали надо полученную величину умножить на 4/3. Обычные колебания атмосферного давления находятся в пределах 760±20 мм рт.ст., или 1013±26,5 гПа. Величину атмосферного давления определяют с помощью ртутных (чашечного и сифонного) барометров или металлических (барометров-анероидов). Для длительной регистрации атмосферного давления применяют барографы. Барометр-анероид. Данным прибором давление определяется за счет того, что происходит изменение формы упругих твердых тел. Это изменение при помощи рычажной и зубчатой системы передаете стрелкой на заранее градуированный циферблат. Стрелка прямо указывает барометрическое давление в сотнях и десятках; единицы ж отсчитываются по шкале. В практической деятельности чащ используются барометры-анероиды. Барограф - это самопишущий прибор, применяемый дл систематических наблюдений за ходом барометрического давления течение определенного промежутка времени, на который рассчитан часовой механизм прибора. Принцип его устройства основан на том, что пишущее перо, скользящее по особо разграфленной бумаге соединено с металлическим барометром-анероидом в результате можно зафиксировать колебания давления во времени. Исследования по оценке влияния измененного атмосферного давления на свойства промышленных токсикантов находятся на начальном этапе. Примеров влияния повышенного барометрического давления на действие токсических агентов пока неизвестно, хотя, несомненно, гипербария, вызывающая изменения многих физиологических функций, не может не влиять на эффект взаимодействия яда и организма. Суточные колебания атмосферного давления обычно не превышает 5-8 гПа, сезонные - не более 40 гПа и не оказывает существенного влияния на организм человека здорового. Однако пожилые и больные люди, у которых снижены функциональные возможности организма, в особенности те кто страдает гипертонической болезнью, очень чувствительны к перепадам атмосферного давления, что связывается с соответствующими изменениями парциального давления кислорода. При быстром подъеме на высоту более 2500 м возникают явления высотной, или горной болезни, связанные с резким понижением атмосферного давления. Для неё характерны: слабость, сонливость, головокружение, одышка, цианоз слизистых оболочек. По мере увеличения времени пребывания на высоте и развития адаптации к пониженному парциальному давлению кислорода во вдыхаемом воздухе указанные симптомы постепенно проходят. Гигиеническая оценка микроклимата по отдельным показателям (tº, влажность, подвижность воздуха и лучистое тепло) не всегда дает полное представление о возможном тепловом воздействии окружающей среды на организм человека, так как они, как правило, оказывают влияние не раздельно, а совместно. Известно также, что одинаковое субъективное восприятие окружающей среды может наблюдаться при различных значениях и сочетаниях параметров отдельных метеорологических показателей. Поэтому для гигиенической оценки микроклимата, оценки физических условий теплообмена и тепловой нагрузки на человека были предложены комплексные показатели. Теоретическое обоснование их заключается в разной степени уточнениях основного уравнения теплового баланса. В основном уравнении теплового баланса учтены главные факторы, оказывающие влияние на изменение содержания тепла в организме человека: Q = M +C +R +E (1) где Q - тепловая нагрузка на организм; М - метаболическое тепло, составляющее 67-75% от уровня энергозатарат, С - конвекционный теплообмен организма с окружающей средой, Е - отдача тепла организма с испаряемым потом. Следовательно, тепловая нагрузка определяется уровнем метаболизма, интенсивностью потоотделения и метеорологическими условиями, от которых, в свою очередь, зависят характер и степень функциональных сдвигов, предпатологических и патологических изменений в организме. Тепловой комфорт организма в обычных условиях соответствует нулевому значению Q. Положительная тепловая нагрузка (+Q) ведет к развитию теплового напряжения, физиологическим пределом накопления тепла в организме является 600 кДж; отрицательная - (-Q) к переохлаждению организма - теплоотдача свыше 5000 кДж приводит к замерзанию организма. В комплексе показателей оценки микроклимата учтены в той или иной мере коэффициенты основного уравнения теплового баланса (М, С, R, Е), а так же факторы, прямо или косвенно их отражающие (температура воздуха, температура влажного термометра, средняя радиационная температура, характер одежды и работы, температура кожи и др.). В настоящее время известно более 50 показателей суммарной оценки тепловой нагрузки на организм человека. Это свидетельствует о продолжающихся поисках универсального критерия. Для гигиенического нормирования микроклимата помещений нужно учитывать следующее: - условия деятельности людей (назначение помещений); - сезонное различие параметров микроклимата (отдельного для теплого и холодного периодов года); - необходимость создания узкого диапазона нормируемых параметров микроклимата. При температуре 40-50ºС и относительной влажности 70-80% темп выполнения умственной работы сокращается в два раза, резко падает сосредоточенность внимания с увеличением количества ошибок в 5-6 раз, при дальнейшем повышении температуры воздуха нарушается координация движений. Физическая работоспособность в условиях высоких температур воздуха снижается позже. Таким образом, воздушная среда играет исключительную роль в профилактике донозологических состояний и многих болезней человека. Прежде всего, это справедливо для лиц, работающих с вредными веществами. Важной характеристикой является время воздействия токсиканта.Одно и то же вредное вещество в одной и той же дозе может быть введено в организм быстро и медленно, в полной дозе и дробно. Во всех случаях токсический эффект часто оказывается различным. Первым количественным обобщением в этом вопросе применительно к веществам, поступающим через дыхательные пути, является зависимость установленная Габером: ω=С×τ (2) где ω- уровень токсического эффекта; С - концентрация яда; τ - время его воздействия. Известно, однако, что эта формула справедлива лишь для некоторых веществ (в частности, ароматических углеводородов) и только в определенных пределах, когда время и концентрация не слишком велики и не слишком малы. Хьюбнер (Heubner) разделил все вещества на две группы: |