Гигиена и экология человека - читать онлайн

Одним из наиболее значимых факторов окружающей среды является атмосферный воздух, без которого человек может жить лишь несколько минут. Он представляет собой смесь газов, заполняющих атмосферу. К физическим факторам атмосферного воздуха относятся температура, относительная влажность, атмосферное давление, движение, ионизация, электрическое и магнитное поля, солнечная радиация. Химические факторы представлены азотом, кислородом, оксидом углерода (IV) и другими компонентами. Биологическими факторами атмосферного воздуха являются микроорганизмы.

Атмосферный воздух имеет большое значение для человека. Он участвует в дыхании, выделении, теплообмене и других физиологических процессах. Атмосферный воздух также формирует воздушную среду жилых и производственных помещений, является резервуаром накопления вредных веществ, климатообразующим фактором, источником загрязнения воды и почвы.

Многие компоненты воздуха моделируются и применяются в качестве лечебных. В частности, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи используются для лечения воспалительных процессов, низкие температуры – в хирургической практике, гипербарическая оксигенация – в терапии внутренних и нервных болезней. Атмосферный воздух применяется как средство закаливания.

Резкие изменения свойств и состава воздуха, выходящие за пределы приспособительных возможностей человека, являются факторами риска, неблагоприятно отражаются на важнейших функциях организма и приводят к различным заболеваниям.

Воздух, которым человек дышит, должен быть прозрачным, без посторонних запахов, иметь естественный химический состав, не содержать токсических химических веществ, пыли, радионуклидов, патогенных микроорганизмов и других загрязнителей.

Гигиеническое значение физических факторов атмосферного воздуха

На Земле температура колеблется от –94 ^оС до +63 ^оС. Оптимальной для человека является температура воздуха +20 ^оС (+15 … +25 ^оС). При температуре воздуха выше 35 ^оC теплоотдача затрудняется, учащаются дыхание и пульс, снижается артериальное давление, ухудшается координация движений. Длительное воздействие высокой темпера туры может привести к тепловому удару, который протекает с повышением температуры тела, головными болями, рвотой, падением артериального давления, учащением дыхания, потерей сознания.

Под влиянием низких температур теплоотдача организма усиливается, снижается температура кожи, ослабляется болевая чувствительность, появляются адинамия, сонливость. При переохлаждении увеличивается количество простудных заболеваний, возникают отморожения.

Для человека оптимальна относительная влажность 50 % (40–60 %). При влажности ниже 20 % появляется жажда, пересыхают слизистые. Высокая влажность ведет к нарушению терморегуляции. Организм человека сухой воздух переносит легче, чем сырой.

Оптимально для человека атмосферное давление 760 ± 20 мм рт. ст. (1013 ± 26,5 гПа). При снижении атмосферного давления во время подъема в горы развивается высотная болезнь, в основе которой лежат симптомы гипоксии: быстрая усталость, головные боли, тахикардия, изменение состава крови и др.

Повышение атмосферного давления при спуске в подземные пещеры, шахты, под воду обусловливает шум и боль в ушах, снижение остроты слуха, уменьшение частоты пульса и дыхания, снижение систолического и повышение диастолического артериального давления. При резком увеличении атмосферного давления возможен разрыв барабанных перепонок.

Движение воздуха характеризуется направлением и скоростью. Для выявления закономерностей направления движения используется роза ветров, представляющая собой графическое изображение повторяемости ветров. Для построения розы ветров на линиях румбов откладывают отрезки, соответствующие по длине числу ветров определенного направления, выраженные в процентах по отношению к общему их числу. Роза ветров имеет важное значение при проектировании населенных мест, выборе участка для строительства больниц, размещения промышленных предприятий. Во время нахождения на открытом воздухе необходимо учитывать направление ветра, поскольку северные ветры более холодные, а южные более теплые.

Оптимальной для человека является скорость движения 2,5 (1–4) м/с. Сильный ветер резко увеличивает теплоотдачу с поверхности тела, ухудшает нервно-психическое состояние и общее самочувствие, затрудняет выполнение физической работы. Слабый ветер или его отсутствие уменьшает отдачу тепла организмом.

В результате ионизации образуются легкие и тяжелые отрицательные и положительные ионы. Легкие ионы существуют самостоятельно или присоединяются к нейтральным молекулам кислорода, озона, азота и его оксидов.

В сельской местности содержится в среднем 4000 легких ионов в 1 см³ воздуха, в промышленных городах – от 40 до 400. Отрицательные легкие ионы оказывают тонизирующее действие на организм, стимулируют обмен веществ и деятельность центральной нервной системы. Положительные ионы снижают тонус организма, вызывают сонливость, повышают артериальное давление.

Во время грозы напряженность электрического поля возрастает в сотни тысяч раз. Электрическое поле оказывает влияние на электрофизиологические процессы в организме и самочувствие человека.

Быстрое изменение магнитного поля (магнитная буря) возникает в связи с увеличенным притоком заряженных частиц с поверхности Солнца в период повышения его активности. Во время магнитных бурь усиливаются процессы торможения в центральной нервной системе, возрастает частота обострений нервно-психических заболеваний, ухудшается самочувствие и снижается работоспособность.

Солнечная радиация представляет собой интегральный поток электромагнитных и корпускулярных излучений. В гигиеническом отношении особое внимание придается оптической части солнечного спектра, включающей инфракрасные (2800 – 760 нм), видимые (760–400 нм) и ультрафиолетовые (400–280 нм) лучи.

Гигиеническое значение интегрального потока солнечной радиации заключается в стимуляции физиологических процессов, улучшении самочувствия, повышении общего тонуса и работоспособности. Кроме того, ультрафиолетовые лучи обусловливают пигментацию кожи, обладают общестимулирующим, антирахитическим и бактерицидным эффектами, а инфракрасные лучи прогревают ткани. Видимые лучи раздражают зрительный анализатор, участвуют в образовании суточных ритмов и фотопериодизма, стимулируют физиологические функции, оказывают влияние на эмоции и психику. Так, возбуждение вызывают красно-оранжевые лучи, торможение – сине-фиолетовые, а чувство покоя – желто-зеленые.

При повышенной интенсивности инфракрасные лучи приводят к ожогам, катаракте, угнетению иммунитета. В тяжелых случаях наблюдается солнечный удар, который сопровождается сильным возбуждением, потерей сознания, судорогами. Под влиянием интенсивных ультрафиолетовых лучей отмечаются головная боль, повышение температуры, а в тяжелых случаях – ожоги, дерматиты, фотоофтальмия, злокачественные опухоли. При недостаточной ультрафиолетовой радиации (солнечное голодание) у детей может развиться рахит, у взрослых – остеопороз. При пониженной видимой радиации ухудшаются функции зрения, нарушаются суточные ритмы, при повышенной – может быть ослепление.

Гигиеническое значение погоды и климата

Физические факторы атмосферного воздуха – солнечная радиация, атмосферное давление, влажность, движение воздуха – относятся к метеорологическим и участвуют в формировании погоды. Погода – это состояние атмосферы в данной местности в определенный момент. Умеренные изменения погоды не оказывают существенного влияния на организм, а резкие колебания могут привести к обострению хронических болезней, развитию сезонных заболеваний и метеотропным реакциям. При резких колебаниях погоды обычно обостряются сердечно-сосудистые заболевания. К сезонным относятся простудные болезни, к метеотропным реакциям – ухудшение самочувствия, головные боли и боли в области сердца, шум в ушах. Более чувствительны к изменениям погоды пожилые люди.

Климат – это закономерный многолетний режим погоды для данной местности. По влиянию на человека климат делят на щадящий, раздражающий и тренирующий. Щадящим является мягкий и постоянный климат, раздражающим – прохладный и изменчивый, тренирующим – горный, континентальный. В Беларуси умеренный климат, характеризующийся температурой в январе от –14 ^оС до –4 ^оС, в июне от +14 ^оС до +22 ^оС, небольшими суточными амплитудами температуры, небольшой скоростью ветра. Благоприятное воздействие климата на организм используется в курортологии (климатотерапия).

Человек, переехавший в новый климатический район, приспосабливается к новым климатическим условиям, т. е. акклиматизируется. Акклиматизация к холодному климату сопровождается повышением обмена веществ, увеличением теплопродукции, снижением содержания витаминов С, В и D, а к жаркому – уменьшением частоты пульса, артериального давления, температуры, обмена веществ. В целом адаптация к жаркому климату идет сложнее, чем к холодному.

В процессе акклиматизации велика роль благоприятных условий труда, быта, питания, одежды и обуви, личной гигиены, закаливания и тренировки.

Климат ограниченной территории или пространства определяется как микроклимат. Показателями микроклимата помещений являются температура, относительная влажность и скорость движения воздуха.

Для профилактики неблагоприятного влияния физических факторов на человека следует соблюдать рациональный питьевой режим, носить соответствующую сезону одежду и головные уборы, проводить закаливание, тренировки, применять специфические и неспецифические лекарственные препараты. С целью предупреждения вредного влияния интенсивной солнечной радиации необходимо защищать глаза, голову и кожу, не подвергаться длительному облучению. При солнечном голодании применяют искусственные источники ультрафиолетового излучения.

Гигиеническое значение химического состава воздуха

Атмосферный воздух состоит из азота, кислорода, оксида углерода (IV) и других газов (табл. 1.1). В атмосферном воздухе имеется также 3–5 мкг/м³ аммиака и до 4 % влаги.

Кислород принимает участие в дыхании и процессах энергетического обмена. Снижение содержания кислорода в воздухе до 17 % приводит к учащению пульса и дыхания, до 11 % – снижению работоспособности, до 7–8 % – к смерти. Особенно чувствительна к гипоксии центральная нервная система.

Таблица 1.1. Состав атмосферного воздуха

Для человека важно абсолютное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, т. е. его парциальное давление. При нормальных условиях парциальное давление кислорода составляет 159 мм рт. ст. С подъемом на высоту парциальное давление снижается, и в организме развивается гипоксия.

Вдыхание воздуха с большим парциальным давлением кислорода при 4 атм приводит к поражению тканей легких, функциональным нарушениям центральной нервной системы, развитию пневмонии и отеку легких. Однако при содержании кислорода 40–60 % и давлении 3 атм в барокамере отмечается нормализация нарушенных функций организма человека.

Оксид углерода (IV), или углекислый газ, возбуждает дыхательный центр. Уменьшение его содержания во вдыхаемом воздухе обусловливает остановку дыхания. Увеличение оксида углерода (IV) во вдыхаемом воздухе до 0,1 % приводит к дискомфорту, до 3 % – к головной боли, одышке, снижению работоспособности. При содержании в воздухе 4–5 % углекислого газа отмечаются покраснение лица, головная боль, шум в ушах, повышение артериального давления, сердцебиение, возбуждение. Повышение концентрации углекислого газа до 8 – 10 % обусловливает образование в крови карбгемоглобина, быструю потерю сознания и смерть.

Азот разбавляет кислород при вдыхании атмосферного воздуха. При повышении атмосферного давления азот может оказать наркотическое действие, сопровождающееся головокружением, возбуждением, зрительными и слуховыми галлюцинациями. При быстрой декомпрессии азот вызывает газовую эмболию, обусловливающую кессонную болезнь и инфаркты органов.

Озон при повышенных концентрациях вызывает раздражение слизистых верхних дыхательных путей, головокружение, повышение уровня адреналина, отек легких.

В атмосферном воздухе могут присутствовать аммиак, пыль, дым, бактерии, плесневые и дрожжевые грибы, одноклеточные водоросли, споры и пыльца растений и другие примеси природного происхождения, значение которых невелико из-за незначительных количеств и способности воздуха к самоочищению.

Загрязнение атмосферного воздуха и его гигиеническое значение

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленные предприятия, транспорт, сельскохозяйственное производство и коммунально-бытовые объекты, осуществляющие выбросы загрязнителей в атмосферу.

К наиболее распространенным загрязнителям химической природы относят оксиды углерода, азота, серы, физической – электромагнитное и ионизирующее излучение, шум, пыль, биологической – патогенные микроорганизмы (бактерии туберкулеза, дифтерии, вирусы кори, гриппа и др.).

Котельные и теплоэлектроцентрали при сжигании каменного угля, нефти, газа загрязняют атмосферный воздух оксидами углерода и серы, автомобильный транспорт – оксидами углерода, углеводородами. Большое количество химических веществ выбрасывают в воздух предприятия черной и цветной металлургии, химической и фармацевтической промышленности. Сельскохозяйственные объекты загрязняют воздух микроорганизмами и пылью.

Атмосферный воздух способен избавляться от загрязнителей путем самоочищения, однако при сильном загрязнении процессы самоочищения в воздухе замедляются.

В Беларуси общие выбросы в атмосферу составляют примерно 3,3 млн т в год. Главными загрязнителями являются пыль, оксиды углерода, серы, азота. Сильное загрязнение воздуха пылью отмечается в городах Орше, оксидами азота – в Могилеве, аммиаком – в Витебске, Новополоцке, Полоцке, Гродно, сероводородом – в Могилеве, Полоцке, Новополоцке, Мозыре. Одним из наиболее загрязненных является атмосферный воздух Новополоцка.

Загрязнение атмосферного воздуха может обусловить патологию, в первую очередь со стороны органов дыхания. Так, оксид серы (IV) обладает выраженным раздражающим действием, вызывает заболевания верхних дыхательных путей. В высоких концентрациях он приводит к развитию бронхита, эмфиземы легких и смерти. Оксид серы является одним из компонентов токсического смога. Для оксидов азота характерно раздражающее действие на органы дыхания. Большие концентрации их могут привести к наркотическому эффекту и отеку легких. Оксиды азота участвуют в образовании фотохимического смога. Вдыхание оксида углерода (II) вызывает головные боли, головокружение, слабость в конечностях, сердцебиение, расстройство сна. В тяжелых случаях отравление заканчивается смертью.

Охрана атмосферного воздуха от загрязнения

Важное значение в охране атмосферного воздуха от загрязнения принадлежит санитарным нормам, правилам и гигиеническим нормативам «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных пунктов и мест отдыха населения», утвержденным постановлением Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 30 июня 2009 г. № 77. Разработаны «Нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и нормативы ориентировочно безопасных уровней воздействия загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов и мест массового отдыха населения», утвержденные постановлением Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 30 декабря 2010 г. № 186, с дополнениями № 38, № 71 (табл. 1.2).

Таблица 1.2. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест

На промышленных предприятиях для ограничения выбросов вредных веществ в атмосферу создаются замкнутые технологические циклы, производится замена вредных веществ менее вредными, сырье очищается от примесей и др. Организуется сменная работа технологического оборудования, вредные вещества выбрасываются в разное время суток. Выбросы в атмосферу предварительно очищаются с помощью фильтров, циклонов и других очистных сооружений.

В населенных пунктах зонируется территория, проводится озеленение населенных мест, организуются санитарно-защитные зоны промышленных предприятий.

Контрольные вопросы и задания

1. Что изучает гигиена окружающей среды?

2. Как факторы окружающей среды воздействуют на человека?

3. Укажите важнейшую проблему окружающей среды сегодняшнего дня?

4. Перечислите физические факторы атмосферного воздуха.

5. Укажите гигиеническое значение физических факторов атмосферного воздуха.

6. Дайте определение погоде, климату. В чем их гигиеническое значение?

7. Как предупредить неблагоприятное действие физических факторов на организм человека?

8. Перечислите химические факторы атмосферного воздуха.

9. В чем заключается гигиеническое значение химического состава атмосферного воздуха?

10. Перечислите биологические факторы атмосферного воздуха.

11. Укажите гигиеническое значение биологических компонентов атмосферного воздуха.

12. Дайте определение загрязнению окружающей среды.

13. Укажите основные источники загрязнения атмосферного воздуха.

14. Перечислите основные загрязнители атмосферного воздуха.

15. В чем заключается гигиеническое значение загрязнения атмосферного воздуха?

16. Укажите ПДК среднесуточные и ПДК максимально разовые для оксидов углерода, серы, азота.

17. Перечислите мероприятия по охране атмосферного воздуха от загрязнения.

18. Какие мероприятия для ограничения выбросов вредных веществ в атмосферу проводятся на промышленных предприятиях и в населенных пунктах?

Вода – самое распространенное вещество в биосфере. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и атома кислорода, дипольна по структуре. Вода может находиться в жидком, твердом и газообразном состоянии. В жизни человека вода имеет огромное значение, в частности, в обеспечении нормального течения физиологических процессов в организме (пищеварения, выделения, дыхания, зрения, терморегуляции). Вода является универсальным растворителем, средой и участником биохимических реакций, участвует и способствует сохранению коллоидного состояния плазмы крови. Вода нужна для поддержания чистоты тела, жилищ, общественных зданий, улиц и площадей, организации отопления и удаления нечистот, мытья посуды, кухонного инвентаря, сырых овощей, ягод и фруктов, кулинарной обработки пищи. Широко используется вода минеральных подземных источников в качестве лечебного средства при многих заболеваниях. Издавна воду применяли для закаливания организма.

Однако вода может играть и отрицательную роль, являясь одним из путей передачи возбудителей инфекционных болезней, фактором риска при избыточном или недостаточном солевом составе.

В соответствии с гигиеническими требованиями питьевая вода должна быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, безвредной по химическому составу, обладать благоприятными органолептическими свойствами.

Потребность в воде определяется ее количеством, необходимым для удовлетворения физиологических, хозяйственно-бытовых, санитарно-гигиенических и производственных нужд. В населенных пунктах, не имеющих внутренних водопровода и канализации и пользующихся водой из водозаборных колонок, потребление воды составляет в среднем 30–60 дм³ в сутки на одного человека. В городах с водопроводом, канализацией, ваннами, централизованным горячим водоснабжением водопотребление достигает 250–350 дм³ в сутки на человека.

Гигиеническое значение органолептических свойств воды

Свойства воды, которые можно определить при помощи органов чувств, называют органолептическими. К органолептическим свойствам воды относятся запах, вкус, цветность, прозрачность, мутность, температура. Органолептические свойства могут изменяться под влиянием химического и микробного загрязнения.

Значение органолептических свойств заключается в том, что они обусловливают внешний вид воды, а также могут указывать на ее загрязнение. Кроме того, мутная, непрозрачная, окрашенная в какой-либо цвет, теплая, имеющая неприятный запах и вкус, вода отрицательно сказывается на водно-питьевом режиме, угнетает секреторную деятельность желудка, приводит к отказу от потребления воды.

Гигиеническое значение химического состава воды

Проблемы с качеством питьевой воды могут быть обусловлены природными факторами (свойства водоносных горизонтов) и антропогенным влиянием (загрязнение в результате деятельности человека).

Наиболее важными химическими компонентами воды являются кальций, магний, калий, натрий, хлориды, сульфаты и сульфиты, фосфаты, карбонаты и гидрокарбонаты, йод, железо, цинк, молибден, марганец, кобальт, фтор, водород, кислород и др.

Разносторонне влияние на организм человека может оказать степень содержания минеральных веществ. В зависимости от количества минеральных солей различают воды пресные (до 1 г/дм³), солоноватые (1–2,5 г/дм³) и соленые (выше 2,5 г/дм³ минеральных веществ). Высокая общая минерализация питьевой воды при постоянном употреблении приводит к расстройству пищеварения, снижению аппетита, потере трудоспособности, обострению хронических заболеваний желудочно-кишечного тракта. Соленая вода обусловливает обезвоживание организма, нарушает кислотно-щелочное равновесие, приводит к ослаблению сердечной деятельности и смерти.

Избыточное поступление в организм с питьевой водой хлоридов вызывает угнетение желудочной секреции, уменьшение диуреза, повышение артериального давления, сульфатов – нарушение водно-солевого обмена и диспептические явления.

Существенное влияние на организм оказывают соли кальция и магния, обусловливающие природную жесткость воды. В жесткой воде плохо развариваются овощи и мясо, настаивается чай, мылится мыло. Жесткость определяет отложение накипи на посуде. У лиц с чувствительной тонкой кожей жесткая вода приводит к закупорке протоков сальных желез и вызывает болезненную сухость и раздражение. При систематическом употреблении воды с высокой жесткостью (выше 10 мг·экв/л) у человека повышается риск развития мочекаменной болезни. Оптимальная жесткость питьевой воды составляет 1,5–7 мг·экв/л.

В воде могут также содержаться химические соединения, обладающие токсичными для организма человека свойствами. Так, повышенное количество нитратов в питьевой воде может вызвать у детей водно-нитратную метгемоглобинемию.

Качество воды очень зависит от того, из каких источников она взята. Вода подземных источников имеет высокие вкусовые качества за счет наличия определенных солей, которых нет в воде поверхностной. Однако в воде из подземных источников зачастую содержится железо в повышенных количествах. Высокое содержание железа – это природное свойство белорусской подземной воды. Превышение гигиенического норматива железа характерно для половины артезианских скважин на территории Республики Беларусь, а на Полесье доля таких скважин доходит до 90–95 %.

Содержание железа в питьевой воде выше 0,3 мг/л нежелательно по эстетическим и бытовым соображениям, поскольку она приобретает мутность, желто-бурую окраску, горьковатый металлический вкус, оставляет пятна на белье и санитарно-технических изделиях.

Поверхностные воды менее защищены, поэтому должны подвергаться более тщательной очистке по сравнению с подземными.

Районы, где создается избыток или недостаток микроэлементов в воде, почве и растениях, называются биогеохимическими провинциями, а связанные с ними заболевания – эндемическими. К эндемическим заболеваниям, обусловленным водой, относится флюороз, кариес, «стронциевый» рахит и др. Флюороз развивается при избыточном поступлении фтора, кариес – при дефиците фтора в организме, «стронциевый» рахит – при избытке стронция.

Профилактика эндемических заболеваний включает внесение необходимых химических элементов в воду и пищу, создание специальных минеральных препаратов (фторирование воды, применение зубных паст с фтором), обработку воды с целью удаления избытка микроэлементов.

Гигиеническое значение биологических свойств воды

Вода содержит большое количество свободно живущих бактерий, одноклеточных водорослей, грибов и простейших, а также многоклеточных организмов. В природной воде обитают в незначительном количестве патогенные микроорганизмы, одни из которых быстро погибают, а другие могут сохранять жизнеспособность до года и более (например, брюшнотифозная палочка и холерный вибрион). Через воду могут передаваться возбудители холеры, брюшного тифа, вирусного гепатита А, энтеровирусной инфекции, дизентерии и других кишечных инфекций.

Для человека определенную опасность представляют некоторые моллюски и ракообразные, которые являются промежуточными хозяевами широкого лентеца, кошачьего и легочного сосальщиков и других гельминтов.

Присутствие большого количества микроорганизмов может ухудшать органолептические свойства воды.

Гигиеническая характеристика источников водоснабжения

Для своих нужд человек использует в основном только пресную воду из поверхностных и подземных источников.

Поверхностные источники, или наземные воды, делят на естественные и искусственные. Естественные открытые источники включают реки, озера и пруды, искусственные – водохранилища.

Реки представляют собой естественные стоки родников, болот, озер, ледников. Их воды характеризуются большим количеством взвешенных веществ, низкой прозрачностью и большой микробной обсемененностью.

Озера и пруды – это различной величины и формы углубления суши, пополняющиеся водой преимущественно за счет атмосферных осадков и родников. Они обладают слабо выраженной способностью к самоочищению и могут быть значительно загрязнены химическими, физическими и биологическими агентами.