Экологический портал

Главная страница экологического портала Правила карта сайта Обратная связь
Навигация по сайту
Это интересно!
Присоединяйся!
Наш опрос
Как вы связаны экологией ?
Работаю экологом.
Учусь в институте на эколога.
Изучаю экологию в школе.
Участвую в олимпиаде по экологии.
Просто увлекаюсь экологией.
Никак не связан с экологией.

Сейчас на сайте
Сейчас на сайте:
Пользователей: 0
Отсутствуют.
Роботов: 1
Yandex
Гостей: 17
Всех: 18
Именниников сегодня нет

Атмосферные факторы и их влияние на организм человека

 Экологические статьи » Экология человека  3-08-2012, 16:19  Author: dudarev93
Атмосферные факторы и их влияние на организм человека

В процессе своей жизнедеятельности человек постоянно соприка­сается со многими факторами внешней среды, и эти факторы, естес­твенно, оказывают на организм человека определенное влияние. Од­ним из таких факторов является воздушная среда. Воздух играет самую важную роль в повседневном обмене веществ в организме человека. Человек может в течение длительного времени существовать без пищи и воды, но без воздуха может прожить всего несколько минут. Поэтому важнейшим условием здоровой окружающей среды является наличие чистого и комфортного по своим характеристикам воздуха.

Показателями качества воздуха являются: его физические свойс­тва (температура, влажность, скорость движения, барометрическое давление, электрическое состояние и радиоактивность), химический и бактериальный состав. На качество воздуха влияют такие факторы, как высота над уровнем моря, характер подстилающей поверхности, хозяйственная и производственная деятельность человека.

Рассмотрим химический состав атмосферного воздуха и влияние его составных частей на организм человека.
Воздух, составляя земную атмосферу, состоит из смеси газов, во­дяного пара и аэрозолей. В нижней части атмосферы сухой воздух со­держит: азота — 78%; кислорода — 20,9%, аргона — 0,9%, углекислого газа — 0,05%, следы метана, криптона, водорода и др. 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 — 20,9%).

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, т.к. при ра­боте водолазов на больших глубинах воздух им приходится подавать под высоким давлением, иногда превышающим 10 атмосфер. При работе в таких условиях в поведении водолазов отмечается беспричинная веселость, нарушение координации движений, излишняя болтливость и 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 (Пивоваров Ю.П., 1999).

Кислород (О2). Наиболее важным компонентом в составе воздуха является кислород. Кислород необходим для поддержания процессов горения, тления и других окислительных процессов, происходящих в природе, которые обеспечивают существование жизни на Земле. Кис­лород в атмосфере содержится главным образом в молекулярном виде (О2), под влиянием ионизирующего излучения и электрических разря­дов молний в воздухе появляется кислород атомарный (О) и трехатом­ный (О3 — озон). Озоновый слой располагается на высоте 45—50 км от поверхности земли в стратосфере. Он задерживает коротковолновую часть ультрафиолетового спектра (с длиной волны короче 280 нм), предохраняя живые организмы от гибели.

Парциальное давление кислорода составляет 160 мм рт. ст. Из всех химических факторов воздуха абсолютное значение имеет для жизни кислород. Все окислительные процессы в организме происходят при непосредственном участии кислорода. Отклонения в парциальном давлении и количественном отношении кислорода вызывают зна­чительные нарушения окислительно-восстановительных процессов в организме, что наблюдается при различных патологических состоя­ниях. 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 безболез­ненно, т.к. 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 достаточно 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, проявляющимся в виде судорог (кислородная ин­токсикация). При обычных условиях жизни такие явления не встре­чаются, а могут возникнуть только при использовании кислородной аппаратуры в случае ее неисправности (подводные погружения) (Пи­воваров Ю.П., 1999).

Углекислый газ (СO2). Углекислого газа в воздухе весьма мало. В ат­мосферном воздухе его содержится всего 0,04—0,05%, а в воздухе по­мещений — до десятых долей процента. Однако он имеет очень боль­шое значение.

Для воздуха помещений содержание углекислого газа имеет сани- тарно-показательное 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.

Если концентрация углекислого газа во вдыхаемом воздухе превы­шает 3%, то существование в такой атмосфере становится опасным для здоровья. Концентрация СО, 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 (Пивоваров Ю.П., 1999).

Физические свойства воздуха

Атмосферное давление. Атмосферное давление измеряется в мил­либарах (мб) или миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.): 1000 мб = 750,1 мм рт. ст. В средних широтах на уровне моря давление воздуха составляет 760 мм рт. ст. По мере подъема давление снижается на 1 мм рт. ст. на каждые 11 м. Давление воздуха характеризуется сильными пе­риодическими колебаниями, которые связаны с изменениями погоды» при этом колебания давления достигают 10-20 мб. Слабым изменени­ем давления считается понижение или повышение его среднесуточной величины на 1-4 мб, умеренным — 5-8 мб, резким — более 8 мб.

На поверхность земли и на все предметы, находящиеся у ее по­верхности, 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. Меняющееся давление в придаточных полостях черепа способствует кровообращению в мозге. Изменения разности давлений между внешней средой и замкнутыми полостями тела сказываются на состоянии человека. В течение этого времени человек может ощущать некоторое чувство дискомфорта, поскольку при изменении атмосфер­ного давления всего на несколько мм рт. ст. 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. Понижение атмосферного давления действует на симпатическую нервную систему; подавляет настроение, снижает работоспособность, повышает восприимчивость к инфекционным заболеваниям. И на­оборот, его повышение возбуждает в большей степени парасимпати­ческую нервную систему (Алексеев С.В. и др., 2002).

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.

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 (ветру). Ветер характеризуется направлением, силой и скоростью. Направление ветра определяется той стороной света, от­куда он дует. Скорость или сила ветра измеряется узлами, баллами или метрами в секунду.

Причиной ветра является разница в давлении: воздух перемещает­ся из области с высоким давлением в места с низким давлением. Чем больше разница в давлении, тем сильнее ветер. Резкое кратковремен­ное усиление ветра до 20 м/с и выше называется шквалом.
Наибольшим действием на центральную нервную систему обла­дает скорость ветра и парциальное давление. Известно, что усиление ветра может способствовать повышению возбудимости ЦНС, вызы­вать головные боли, ощущение тревоги и страха. Особенно это про­является у лиц с функциональными расстройствами ЦНС (Андроно­ва Т.И. и др., 1982).

При увеличении скорости ветра свыше 8 м/с увеличивается актив­ность сывороточных холинэстераз, падает экскреция с мочой адрена­лина и 17-оксикортикостероидов (Толокнов В.А., 1997).

Однако умеренный ветер (до 4 м/с) оказывает тонизирующее вли­яние. При низких температурах ветер усиливает теплоотдачу, что мо­жет привести к переохлаждению организма.

Чем ниже температура, тем тяжелее переносится ветер. В жаркое время ветер усиливает испарение и улучшает самочувствие.

Влажность воздуха. Влажность воздуха зависит от нахождения в нем воды в молекулярном и аэрозольном состоянии (водяной пар). Мак­симальная плотность водяного пара в данном объеме приданной тем­пературе соответствует абсолютной влажности. Фактическое отклоне­ние содержания водяного пара при данной температуре к возможному максимальному насыщению обозначается как относительная влаж­ность и выражается в процентах. В метеосводках обычно указывается относительная влажность, т.к. ее изменение может непосредственно ощущаться человеком. Воздух считается сухим при влажности до 55%, умеренно сухим — при 56-74%, влажным — при 75-85%, очень влаж­ным — выше 85%.

Влажность воздуха в сочетании с температурой оказывает выра­женное влияние на организм. Наиболее благоприятны для человека условия, при которых относительная влажность равна 55-65%, а тем­пература— 16—18 °С. У человека умеренная влажность способствует увлажнению кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. Сочета­ясь с температурой, влажность воздуха создает условия термического комфорта или нарушает его, способствуя переохлаждению или пере­греванию организма.

Состояние нервной системы находится в зависимости от колеба­ний влажности воздуха. Значительная сухость воздуха вызывает раз­дражение органов дыхания и нервной системы. Имеются данные о том, что снижение относительной влажности воздуха (ниже 50%) способс­твует нарушению ионного равновесия в организме с преобладанием положительно заряженных ионов (Ленихен Дж., Флетчер У., 1979). Катионы вызывают высвобождение из тромбоцитов биологически ак­тивных веществ (серотонин, гепарин), которые могут стать пусковым механизмом различных неблагоприятных состояний: головной боли, депрессии, чрезмерного утомления, раздражительности, и даже рас­стройство психики. Сухой воздух раздражает слизистую бронхолегоч- ных путей, провоцируя выделение вязкой слизи как защитного меха­низма (Хитров Н.К., Салтыков А.Б., 1997).

Значительное повышение относительной влажности воздуха также может привести к неблагоприятным реакциям нервной системы. При повышении влажности воздуха, препятствующей испарению, тяжело переносится жара и усиливается действие холода, способствуя большей потере тепла путем проведения. Холод и жара в сухом климате перено­сятся легче, чем во влажном. При понижении температуры содержаща­яся в воздухе влага конденсируется, образуется туман. Это возможно также при смешении теплою влажного воздуха с холодным и влажным. В промышленных районах туман может поглощать токсические газы, которые, вступая в химическую реакцию с водой, образуют сернистые вещества. Это может привести к массовым отравлениям населения.

Температура воздуха. Температура воздуха определяется преиму­щественно солнечной радиацией. Нагревание воздуха происходит путем передачи ему тепла с земной поверхности, поглощающей солнечные лучи. Слабым похолоданием или потеплением считается из­менение среднесуточной температуры на 1—2 °С, умеренным похо­лоданием или потеплением - на 3-4°С, резким — более 4°С. Зона температурного комфорта для здорового человека в легкой одежде в спокойном состоянии при умеренной влажности и неподвижности воздуха находится в пределах 17-22 °С.

Температура оказывает существенное влияние на состояние орга­низма человека. Известно, что особенностью действия низких темпе­ратур (от +8 °С) на организм в покое является торможение терморегулирующих реакций, что проявляется уменьшением чувствительности холодовых рецепторов, повышением порога холодового ощущения, су­жением кожных сосудов, уменьшением кровоснабжения кожи, умень­шением частоты пульса и лабильности кожных сосудов. При этом кожа охлаждается, разница между ее температурой и температурой окружающей среды сокращается, что уменьшает теплоотдачу. Мест­ная и общая гипотермия способны вызвать воспаление стенок сосудов и нервных стволов, а также отморожение тканей, а при значительном охлаждении крови — замерзание. Общее переохлаждение способству­ет возникновению простудных и инфекционных заболеваний вследс­твие снижения общей резистентности организма. При раздражающем действии холода возможно временное расширение кожных сосудов.

Возбудимость нервной системы и выделение гормонов надпочеч­ников значительно повышаются. Основной обмен и выработка тепла организмом увеличивается.

При воздействии высоких температур воздуха на организм наблю­дается расширение периферических сосудов, что увеличивает кровос­набжение кожи, происходит увеличение потоотделения, учащение дыхания (т.е. включаются механизмы теплоотдачи). Кроме этого, при значительном увеличении температуры (30—35 °С) будет иметь место некоторое снижение обмена веществ в тканях (снижение теплообра­зования).

Когда температура внешней среды достигает температуры крови (37-38 °С), возникают критические условия терморегуляции. При этом теплоотдача осуществляется только за счет потения. Если поте­ние затруднено, например при высокой влажности окружающей сре­ды, то происходит перегревание организма (гипертермия).

Выделяют два вида 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.

Атмосферное электричество. Электрическое состояние атмосферы определяется напряженностью электрического поля, электропровод­ностью воздуха, ионизацией и электрическими разрядами в атмос­фере. Электропроводность воздуха обусловлена содержанием в нем положительно и отрицательно заряженных аэроионов (АИ). Средняя концентрация аэроионов колеблется от 100 до 1000 в 1 см3 воздуха, до­стигая в горах нескольких тысяч в 1 см3.

Более или менее закономерно на протяжении суток изменяются градиент потенциала атмосферного электричества и ионизации возду­ха. Поданным В.Ф. Овчаровой и И. В. Бутьевой (1985), максимальные значения потенциала атмосферного электричества наблюдаются в ут­ренние (8-10) и вечерние часы (19-23). Минимумы его приходятся на ночные (2-5) и дневные часы (16-18). Суточная концентрация аэро­ионов имеет вид двугорбой кривой с наибольшими значениями в ноч­ное время и двумя спадами в 7-12 и 18-19 часов.

Однако нужно заметить, что прохождение атмосферных фронтов может существенно изменить динамику этих факторов, их амплитуду, сместить их максимумы.

Установлено, что отрицательные АИ кислорода создают бодрый психологический статус, воздействуют на состояние нервной систе­мы, повышая ее возбудимость, уменьшая усталость и увеличивая ра­ботоспособность. Отрицательные ЛИ оказывают снотворное и десен­сибилизирующее действие, повышают выносливость к кислородному голоданию, устойчивость к охлаждению, бактериальной и химической интоксикации. Воздух с избытком АИ кислорода стабилизирует АД (снижает его при гипертонии и повышает при гипотонии). Отрица­тельные АИ оптимизируют дыхание за счет его урежения и углубле­ния. Наряду с этим они стимулируют тканевое дыхание, оптимизиру­ют уровень обмена веществ и температуру тела. Аэроионы кислорода влияют на физико-химические свойства крови: соотношение белковых фракций плазмы, количество и качество эритроцитов и лейкоцитов, скорость оседания эритроцитов (СОЭ), рН, концентрацию холесте­рина (увеличение его содержания рассматривают как одну из причин развития атеросклероза), на величину электрического заряда формен­ных элементов крови и плазмы.

М.С. Мачабели и соавт. (1992-1995) предполагают, что организм получает отрицательные ионы кислорода не только из воздуха, но и генерирует их в своих структурах. По этой гипотезе биокаталитичес­кая вспышка отрицательного заряда происходит в протеогликановом слое сурфактанта легких при электрообмене между каталитически вырабатываемыми здесь отрицательными зарядами и положительными, которые приносятся в легкие кровью с углекислым газом, азотом и водой. За счет этих эндогенных отрицательных зарядов происходит активация вдыхаемого кислорода с превращением его в соединение, подобное отрицательным АИ. По такому же типу вспышки, но уже с другими видами сурфактанта осуществляется внутренний тканевый электрообмен во всем организме, необходимый для оптимального протекания внутриклеточного метаболизма.
загрузка...