Основы экологии

1. Климат и здоровье человека

Палеоклиматология и русские летописи рассказывают нам о климате России в прошлом, современная климатология помогает понять климат сегодняшнего дня. Перед этой отраслью современной географии стоят две важнейшие задачи: первая — оценка и прогноз климатических условий развития территории; вторая — разработка конструктивных предложений по преодолению неблагоприятного влияния климатических процессов на жизнь и хозяйственную деятельность человека и промышленного производства на климат.

Знания о современном климате очень важны. Верный прогноз помогают составить космические спутники и метеорологические ракеты, специально оборудованные морские суда. Главные пункты наблюдения за «кухней» погоды — метеостанции, разбросанные по всей стране, от полярных льдин в Арктике до высокогорий. Они есть даже в далекой от России Антарктиде.

Каждый день прогноз погоды слушают специалисты разных отраслей: транспорта и энергетики, строительства и сельского хозяйства. Чем же так важны для них знания о современном состоянии погоды и климата?

Климат зонален, и каждая территория, благодаря воздействию зональных и зональных факторов, сугубо индивидуальна по своим климатическим характеристикам. Но по ряду климатических показателей ученые выделяют обширные по площади климатические зоны, в зависимости от целей районирования предлагаются агроклиматические зоны для сельского хозяйства, градостроительно-климатические, а также зонирование климатических условий жизни человека.

Климат сыграл, пожалуй, решающую роль в последовательности освоения и заселения обширной территории России.

Рис. 1. Степень благоприятности природных условий для жизни населения (по О. Назаревскому) С точки зрения природно-климатических условий на территории России выделяется пять зон: от крайне неблагоприятной до наиболее благоприятной (Рис. 1).

С климатическим фактором сообразуется дисперсная форма расселения. Так, на огромных пространствах тундры, пустынь и полупустынь поселения животноводов носят временный характер. Они отстоят друг от друга на значительном расстоянии. В ресурсных районах Севера широкое распространение получила «вахтовая» форма поселений.

В групповых формах расселения в о городах, поселках городского типа и селах проживает основная часть населения страны, так как они размещены в наиболее благоприятных климатических зонах, где системы расселения складывались исторически. Относительную молодость систем населенных мест имеют города Севера, Сибири и Дальнего Востока; созданные в экстремальных природно-климатических условиях.

Городская среда обладает рядом специфических свойств, оказывающих влияние на формирование метеорологического режима в приземном слое воздуха, т. е. сама создает свой микроклимат.

Городская среда — эффективная система нагрева солнечным теплом больших масс воздуха при соответствующих метеоусловиях (штиль, низкий расход тепла на испарение). Это способствует образованию особой городской циркуляции и «теплового колпака», усиливающего загрязнение воздушного бассейна (Рис. 2).

Рис. 2. Образование «теплового колпака» и циркуляция воздуха в условиях городской среды Поглощение радиации различными городскими поверхностями приводит к нагреву и увеличению температуры в приземном слое воздуха. Температурные различия между городом и сельской местностью могут достигать 8С, при среднем 1−4С.

Под погодой понимают физическое состояние нижнего слоя атмосферы, характеризуемое комплексом метеорологических элементов. Погода формируется под влиянием солнечной радиации, циркуляторных процессов атмосферы, местных свойств подстилающей поверхности. Многолетний режим погоды, т. е. климат местности, определяется закономерной последовательностью метеорологических элементов и характеризует средние показатели метеорологического состояния данной местности, полученные в результате длительных наблюдений.

С точки зрения медицины влияние на человека каждого из факторов (атмосферное давление, температура и влажность воздуха, осадки, скорости движения и направления ветра, солнечная радиация и т. д.), образующих погоду, имеет свои особенности.

Считается, что в общем комплексном воздействии климата на организм существенная роль принадлежит изменчивости погоды. Организму человека опасны не вообще колебания погоды, к особенностям которой он хорошо приспособился, а колебания резкие, нетипичные для данных климатических условий.

Изменение климата (потепление) — научно установленный факт, и оно представляет реальную опасность для здоровья населения. В России в наибольшей степени эти изменения затрагивают территории Восточной и Западной Сибири, Приамурья, Приморского края, Якутии, севера европейской части, и всего арктического побережья. Температура воздуха выше 39 °C является уже обычным явлением для жителей Астраханской, Белгородской, Волгоградской, Воронежской, Омской, Оренбургской, Ростовской, Самарской, Саратовской областей, в Ставропольском и Краснодарском краях, Калмыкии, Башкортостане, республиках Северного Кавказа. На этих территориях проживает более 40 млн. человек, т. е. каждый третий житель страны.

Высокие температуры воздуха являются дополнительным фактором смертности населения. Например, в г. Москве в период с 01.06. по 09.09. 2002 г. от воздействия высокой температуры и повышенного в десятки раз уровня взвешенных веществ в атмосфере города погибло более 100 человек. В 2003 г. в Европе в результате экстремальной жары умерло 25,5 тыс. человек. Наиболее тяжело переносят жару лица пожилого, дети младшего возраста и инвалиды. Учитывая, что население России быстро стареет (например, в Санкт-Петербурге доля лиц старше 60 лет увеличится с 21% в 2000 г. до 28% в 2025 г.), потепление климата будет оказывать негативное влияние на все большее количество людей.

В результате изменения климата происходит расширение территорий распространения ряда инфекционных заболеваний с юга на север, и растет заболеваемость малярией, клещевым энцефалитом и другими трансмиссивными заболеваниями. Малярия, практически ликвидированная в СССР, вновь регистрируется в России. Ежегодно выявляется до 1.000 случаев. Это связано не только с «привозными» случаями. Местная передача возбудителя выявляется в Астраханской, Белгородской, Волгоградской, Кемеровской, Липецкой, Московской, Пермской, Рязанской и других областях, в Татарстане, Башкортостане и даже в Северной Якутии. Наихудшая ситуация складывается в сельской местности. Это связано с недостаточным финансированием работ по борьбе с переносчиками заболеваний.

Растет количество больных клещевым энцефалитом, которым в год заболевает от 5.000 до 10.000 человек, причем на 1 клинический случай приходится до 60 бессимптомных. В последние годы это заболевание регистрируется даже в тех регионах европейской части России, где его ранее не наблюдали. Наибольшая заболеваемость характерна для Томской, Пермской и Иркутской областей, Удмуртии, Хакасии, Красноярского края, Тувы, Бурятии, Алтая и Уральского региона, то есть там, где происходит наибольшее потепление. К росту заболеваемости клещевым энцефалитом приводит практически полное прекращение обработки лесов против клещей.

В связи с аномально высокими температурами, наряду с влиянием других факторов, связаны вспышки ряда инфекционных заболеваний, ранее практически не встречавшихся на территории России и СССР. Например, в 1999 г. произошла вспышка лихорадки Западного Нила в Астраханской и Волгоградской областях, в Краснодарском крае. В Волгоградской области было зарегистрировано 400 заболевших, причем каждый десятый случай закончился смертью. На 1 выявленный случай приходилось 100 бессимптомных или стертых форм заболеваний, то есть реально пострадали десятки тысяч человек. Возрастает риск возникновения эпидемий чумы, которая в основном распространена в природных очагах на Северном Кавказе, в Прикаспии, в нижнем течении рек Волги и Урала, Горном Алтае, Забайкалье.

По-прежнему высок уровень заболеваемости холерой. Эпидемии холеры регистрировались в Дагестане в 1994 г., на Сахалине и в Приморье в 1999 г., в Казани в 2001 г., отдельные случаи заболевания выявлялись в Москве и Челябинске. Несмотря на сравнительно локальный характер, нельзя исключить возможность распространения холеры по территории страны в условиях экстремально жаркого лета последних лет и нехватку доброкачественной питьевой воды в ряде территорий. Риск возникновения холеры увеличивается в связи с изменением свойств возбудителя холеры и повышения его способности выживать в зимний период года и, соответственно, продвигаться на север. Этому способствует загрязнение водоемов хозяйственными и бытовыми сточными водами, а также круглогодичное повышение температуры воды, связанное с промышленными стоками металлургических, химических предприятий и гидроэлектростанций. Безусловно, все эти явления нельзя связывать только с климатическими изменениями. Одной из причин неблагополучного санитарно-эпидемиологического состояния является катастрофическое сокращение расходов на противоэпидемические мероприятия, слабая профилактическая работа санитарно-эпидемиологической службы.

Для оценки негативного влияния климатических изменений на здоровье населения необходима консолидация усилий медиков, экологов, климатологов, метеорологов, гидрологов, специалистов в области моделирования и прогнозирования.

2. Солнечная радиация и ее гигиеническое значение

Под солнечной радиацией мы понимаем весь испускаемый Солнцем поток радиации, который представляет собой электромагнитные колебания различной длины волны. В гигиеническом отношении особый интерес представляет оптическая часть солнечного света, которая занимает диапазон от 280−2800 нм. Более длинные волны — радиоволны, более короткие — гамма-лучи, не доходят до поверхности Земли, потому что задерживаются в верхних слоях атмосферы, в озоновом слое в частности. Озон распространен в всей атмосфере, но на высоте около 35 км формирует озоновый слой.

Интенсивность солнечной радиации зависит в первую очередь от высоты стояния солнца над горизонтом. Если солнце находится в зените, то путь который проходит солнечные лучи будет значительно короче, чем их путь если солнце находится у горизонта. За счет увеличения пути интенсивность солнечной радиации меняется. Интенсивность солнечной радиации зависит также от того под каким углом падают солнечные лучи, от этого зависит и освещаемая территория (при увеличении угла падения площадь освещения увеличивается). Таким образом, та же солнечная радиация приходится на большую поверхность, поэтому интенсивность уменьшается. Интенсивность солнечной радиации зависит от массы воздуха через который проходит солнечные лучи. Интенсивность солнечной радиации в горах будет выше чем над уровнем моря, потому что слой воздуха через который проходят солнечные лучи будет меньше чем над уровнем моря. Особое значение представляет влияние на интенсивность солнечной радиации состояние атмосферы, ее загрязнение. Если атмосфера загрязнена, то интенсивность солнечной радиации снижается (в городе интенсивность солнечной радиации в среднем на 12% меньше чем в сельской местности). Напряжение солнечной радиации имеет суточный и годовой фон, то есть напряжение солнечной радиации меняется в течении суток, и зависит также от времени года. Наибольшая интенсивность солнечной радиации отмечается летом, меньшая — зимой. По своему биологическому действию солнечная радиация неоднородна: оказывается каждая длина волны оказывает различное действие на организм человека. В связи с этим солнечный спектр условно разделен на 3 участка:

— ультрафиолетовые лучи, от 280 до 400 нм

— видимый спектр от 400 до 760 нм

— инфракрасные лучи от 760 до 2800 нм.

При суточном и годовом годе солнечной радиации состав и интенсивность отдельных спектров подвергается изменениям. Наибольшим изменениям подвергаются лучи УФ спектра.

Интенсивность солнечной радиации мы оцениваем исходя из так называемой солнечной постоянной. Солнечная постоянная — это количество солнечной энергии поступающей в единицу времени на единицу площади, расположенную на верхней границе атмосферы под прямым углом к солнечным лучам при среднем расстоянии Земли от Солнца. Эта солнечная постоянная измерена с помощью спутника и равна 1,94 калориисмІ в мин. Проходя через атмосферу солнечные лучи значительно ослабевают — рассеиваются, отражаются, поглощаются. В среднем при чистой атмосфере на поверхности Земли интенсивность солнечной радиации составляет 1, 43 — 1,53 калориисмІ в мин.

Напряжение солнечных лучей в полдень в мае в Ялте 1,33, в Москве 1,28, в Иркутске 1,30, В Ташкенте 1,34.

3. Биологическое значение видимого участка спектра

Видимый участок спектра — специфический раздражитель органа зрения. Свет необходимое условие работы глаза, самого тонкого и чуткого органа чувств. Свет дает примерно 80% информации о внешнем мире. В этом состоит специфическое действие видимого света, но еще общебиологическое действие видимого света: он стимулирует жизнедеятельность организма, усиливает обмен веществ, улучшает общее самочувствие, влияет на психоэмоциональную сферу, повышает работоспособность. Свет оздоравливает окружающую среду. При недостатке естественного освещения возникают изменения со стороны органа зрения. Быстро наступает утомляемость, снижается работоспособность, увеличивается производственный травматизм. На организм влияет не только освещенность, но и различная цветовая гамма оказывает различное влияние на психоэмоциональное состояние. Наилучшие показатели выполнения работы были получены препарат желтом и белом освещении. В психофизиологическом отношении цвета действуют противоположно друг другу. Было сформировано 2 группы цветов в связи с этим:

1) теплые тона — желтый, оранжевый, красный.

2) холодные тона — голубой, синий, фиолетовый.

Холодные и теплые тона оказывают разное физиологическое действие на организм. Теплые тона увеличивают мускульное напряжение, повышают кровяное давление, учащают ритм дыхания. Холодные тона наоборот понижают кровяное давление, замедляют ритм сердца и дыхания. Это часто используют на практике: для пациентов с высокой температурой больше всего подходят палаты окрашенные в лиловый цвет, темная охра улучшает сомочуствие больных с пониженным давлением. Красный цвет повышает аппетит. Более того эффективность лекарств можно повысить изменив цвет таблетки. Больным страдающим депрессивными расстройствами давали одно и то же лекарство в таблетках разного цвета: красного, желтого, зеленого. Самые лучшие результаты принесло лечение таблетками желтого цвета.

Цвет используется как носитель закодированной информации, например на производстве для обозначения опасности. Существует общепринятый стандарт на сигнально-опознавательную окраску: зеленый — вода, красный — пар, желтый — газ, оранжевый — кислоты, фиолетовый — щелочи, коричневый — горючие жидкости и масла, синий — воздух, серый — прочее.

С гигиенических позиций оценка видимого участка спектра проводится по следующим показателям: отдельно оценивается естественное и отдельно искусственно освещение. Естественное освещение оценивается по 2 группам показателей: физические и светотехнические.

Основное биологическое действие этих лучей — тепловое, причем это действие также зависит от длины волны. Короткие лучи несут больше энергии, поэтому они проникают в глубь, оказывают сильный тепловой эффект. Длинноволновый участок оказывает свое тепловое действие на поверхности. Это используется в физиотерапии для прогрева участков лежащих на разной глубине.

Для того чтобы оценить измерить инфракрасные лучи существует прибор — актинометр. Измеряется инфракрасная радиация в калориях на смІмин. Неблагоприятное действие инфракрасных лучей наблюдается в горячих цехах, где они могут приводить к профессиональным заболеваниям — катаракте (помутнение хрусталика). Причиной катаракты является короткие инфракрасные лучи. Мерой профилактики является использование защитных очков, спецодежды.

Особенности воздействия инфракрасных лучей на кожу: возникает ожог — эритема. Она возникает за счет теплового расширения сосудов. Особенность ее состоит в том, что она имеет различные границы, возникает сразу.

В связи с действием инфракрасных лучей могут возникать 2 состояния организма: тепловой удар и солнечный удар. Солнечный удар — результат прямого воздействия солнечных лучей на тело человека в основном с поражением ЦНС. Солнечный удар поражает тех кто проводит много часов подряд под палящими лучами солнца с непокрытой головой. Происходит разогревание мозговых оболочек.

Тепловой удар возникает из-за перегревания организма. Он может случатся с тем кто выполняет тяжелую физическую работу в жарком помещении или при жаркой погоде. Особенно характерны были тепловые удары у наших военнослужащих в Афганистане.

Помимо актинометров для измерения инфракрасной радиации существуют параметры различных видов. В основе их действия — поглощение черным телом лучистой энергии. Воспринимающий слой состоит из зачерненных и белых пластинок, которые в зависимости от инфракрасной радиации нагреваются по разному. Возникает ток на термобатарее и регистрируется интенсивность инфракрасной радиации. Поскольку интенсивность инфракрасной радиации имеет значение в условиях производства то существуют нормы инфракрасной радиации для горячих цехов, для того чтобы избежать неблагоприятного воздействия на организм человека, например, в трубопрокатном цехе норма 1,26 — 7,56, выплавка чугуна 12,25. Уровни излучения превышающие 3,7 считаются значительными и требуют проведения профилактических мероприятий — применение защитных экранов, водяные завесы, спецодежда.

Это наиболее активная в биологическом плане часть солнечного спектра. Она также неоднородна. В связи с этим различают длинноволновые и коротковолновые УФ. УФ способствуют загару. При поступлении УФ на кожу в ней образуются 2 группы веществ: 1) специфические вещества, к ним относятся витамин Д, 2) неспецифические вещества — гистамин, ацетилхолин, аденозин, то есть это продукты расщепления белков. Загарное или эритемное действие сводится к фотохимическому эффекту — гистамин и другие биологически активные вещества способствуют расширению сосудов. Особенность этой эритемы — она возникает несразу. Эритема имеет четко ограниченные границы. Ультрофиолетовая эритема всегда приводит к загару более или менее выраженному, в зависимости от количества пигмента в коже. Механизм загарного действия еще недостаточно изучен. Считается что сначала возникает эритема, выделяются неспецифические вещества типа гистамина, продукты тканевого распада организм переводит в меланин, в результате чего кожа приобретает своеобразный оттенок. Загар, таким образом является проверкой защитных свойств организма (больной человек не загорает, загорает медленно).

Самый благоприятный загар возникает под воздействием УФЛ с длиной волны примерно 320 нм, то есть при воздействии длинноволновой части УФ-спектра. На юге в основном преобладают коротковолновые, а на севере — длинноволновые УФЛ. Коротковолновые лучи наиболее подвержены рассеянию. А рассеивание лучше всего происходит в чистой атмосфере и в северном регионе. Таким образом, наиболее полезный загар на севере — он более длительный, более темный. УФЛ являются очень мощным фактором профилактики рахита. При недостатке УФЛ у детей развивается рахит, у взрослых — остепороз или остеомаляция. Обычно с этим сталкиваются на Крайнем Севере или у групп рабочих работающих под землей. В Ленинградской области с середины ноября до середины февраля практически отсутствует УФ часть спектра, что способствует развитию солнечного голодания. Для профилактики солнечного голодания используется искусственный загар. Световое голодание — это длительное отсутствие УФ спектра. При действии УФ в воздухе происходит образование озона, за концентрацией которого необходим контроль.

УФЛ оказывают бактерицидное действие. Оно используется для обеззараживания больших палат, пищевых продуктов, воды.

Определяется интенсивность УФ радиации фотохимическим методом по количеству разложившийся под действием УФ щавелевой кислоты в кварцевых пробирках (обыкновенное стекло УФЛ не пропускает). Интенсивность УФ радиации определяется и прибором ультрафиолетметром. В медицинских целях ультрафиолет измеряется в биодозах.

4. Гигиена почвы и санитарная очистка населенных мест

Почва — наружный слой горных пород, измененный под влиянием воды, воздуха и различных организмов, это «верхний слой коры, на котором гнездится органическая жизнь…».

Почвообразующие факторы: различают, по крайней мере, 6 почвообразующих факторов. Вообще, процесс почвообразования начался тогда, когда появились первые микроорганизмы и одноклеточные водоросли.

Первым почвообразующим фактором является материнская порода, она подразделяются на три вида: магматические породы — это те породы, которые образовались в результате остывания магматических масс при извержении вулканов (граниты, базалиты), метаморфические породы — это те породы, которые образовались в результате действия высоких температур и давления, осадочные породы — те породы которые образовались в результате выветривания и размельчения. Осадочные породы являются главными почвообразующими породами. На осадочные породы воздействовали живые организмы, шел процесс почвообразования.

Второй почвообразующий фактор — возраст почвы. Чем раньше начался процесс почвообразования, тем толще слой почвы.

Рельеф поверхности. На горных склонах происходит сползание почвенного слоя.

Климат.

Почвенные организмы. От набора и количества организмов зависит как количество почвы, так и ее качество.

Деятельность человека. В результате жизнедеятельности человека, работы транспорта, промышленности почва становится причиной изменений в состоянии здоровья человека.

В настоящее время почва рассматривается как саморазвивающаяся система, обеспечивающая круговорот веществ в природе. В почве происходит обезвреживание всех видов отходов (функция самоочищения почвы).

Различные типы почв сформировались в связи с преобладанием того или иного почвообразующего фактора. На территории России выделяют следующие почвы:

— тундровые почвы

слабоподзолистые и подзолистые почвы (составляют большую часть почв России)

серые лесные почвы (характерны для более южного региона России)

черноземы (начинаются в районе Тамбова) занимают небольшую территорию

каштановые почвы

бурые, солончаковые почвы характерны для южных степных и пустынных местностей.

Типы почвы имеют значение, в основном, для сельского хозяйства. Предпочтительно строить дома, постройки на сухих, песчаных почвах, потому что эти почвы будут благоприятный в плане самоочищения, не будет создаваться заболачивания, не будет комаров и т. д.

Гигиенические свойства почвы во многом зависят от ее механического состава (от гранулометрического состава). Он определяется, главным образом, теми породами, на которых почва образовалась. В каждой почве различают минеральную и органическую часть. Существует целая классификация почв по механическому составу.

К физическим свойствам почвы относятся:

1. Пористость (зависит от величины и формы зерен) крупнозернистые почвы содержат мало пор, примерно до 25% на песке или гравии, а на черноземе пористость достигает 85%, на глинистой почве пористость составляет 40−45%.

2. Капиллярность почвы. Способность почвы поднимать влагу. Капиллярность выше у мелкозернистых почв, а, значит высота поднятия грунтовых вод, скажем, у чернозема выше, чем на песчаной почве. Поэтому строительство благоприятнее на крупнозернистых почвах, меньше сырость. ниже грунтовые воды.

3. Влагоемкость почвы-то есть способность почвы удерживать влагу: высокую влажность будет иметь чернозем, меньше подзолистая и еще меньше песчаная почва. Это имеет значение для создания оптимального по влажности микроклимата внутри зданий. Считается, что почвы с большой влагоёмкостью являются нездоровыми.

4. Гигроскопичность почвы — это способность притягивать водяные пары из воздуха. Минимальной гигроскопичностью обладают крупнозернистые почвы, свободные от загрязнений.

5. Почвенный воздух. Он заполняет поры меду частицами почвы, находясь в непосредственном контакте с атмосферным воздухом, отличается по составу от атмосферного. Если в атмосферном воздухе содержание кислорода достигает 21%, то в почвенном воздухе содержание кислорода значительно меньше — 18−19%. В чистой почве содержится в основном кислорода и углекислый газ, в загрязненных почвах добавляется водород и метан. Чем больше кислорода в почвенном воздухе, тем лучше идут в почве процессы самоочищения. Например, в куче мусора, где нет доступа кислорода преобладают процессы гниения, а если отходы обезвреживаются в незагрязненной почве (то есть мало отходов, много чистой почвы) то процессы самоочищения идут до конца, заканчиваясь минерализацией и гумификацией то есть образованием гумуса.

здоровье радиация спектр тепловой

Антропова М. В. Основы гигиены учащихся. — М.: Просвещение, 1991. — С. 33−36.

Валова В. Д. Основы экологии: Учебное пособие. — М.:Дашков и К", 2002. — С. 87−90.

Кабович Р. Д. Гигиена. — М.: Медицина, 1984.

Киколов А. И. Обучение и здоровье: Методическое пособие. — М., 1998.

Лобджанидзе А. А. География России: эколого-экономический аспект. — М.: Просвещение, 1995. — С. 19−22.

Маркосян А. А. Вопросы возрастной физиологии. — М.: Просвещение, 1974. — 223 с.

О мерах по сохранению и укреплению здоровья школьников: Информация института возрастной физиологии РАО // Официальные документы в образовании. — 2005. — № 21. — С. 68−69.