Факторы внешней среды и их влияние на здоровье человека

Внешняя среда, окружающая человека, образована множеством физических, химических и биологических факторов, которые присутствуют в атмосфере, почве и воде. Все они, формируя среду обитания человека, обеспечивают жизнедеятельность последнего.

Но в некоторых ситуациях, когда воздействие данных факторов на человеческий организм чрезмерно усилено или, наоборот, ослаблено, они могут оказывать отрицательное действие на здоровье человека. Второй вариант, по которому может развиваться ухудшение здоровья, — это влияние перечисленных выше факторов из техносферы, когда имеет место нарушение контроля за потенциально опасными производствами, технологиями.

Жизнедеятельность человека протекает в биосфере, которая является частью оболочки Земли и имеет необходимые свойства для существования разнообразных живых организмов. В состав биосферы входят литосфера, гидросфера и атмосфера. Литосфера представляет собой верхнюю часть твердой оболочки земного шара, образованную осадочными и базальтовыми породами. Наибольшая плотность живых организмов регистрируется в почвенном слое (в среднем 15−50 см).

Гидросфера — это водная оболочка земного шара (занимает более 70% его площади), образуемая водами Мирового океана.

Атмосфера образована тропосферой и частью стратосферы и представляет собой смесь большого количества 1'азов.

Таким образом, границами биосферы являются дно Мирового океана и так называемый озоновый слой, находящийся в стратосфере, который образован активными формами кислорода, главным образом самим озоном. За пределами биосферы простейшие организмы могут существовать только в особых формах, например в виде спор, а более высокоразвитые — погибают. Обмен веществ, активность физических, химических и биохимических процессов в биосфере Земли регулируется количеством энергии солнечного излучения.

В структурно-функциональном плане биосфера образована живой и неживой природой. Оба эти компонента находятся в непрерывном взаимодействии, закономерности которого изучаются наукой экологией. Предметом последней являются физиология и поведение отдельных организмов в естественных условиях среды обитания, рождаемость, смертность, миграции, внутривидовые и межвидовые отношения, потоки энергии и круговороты веществ.

Одним из узловых понятий экологии является среда обитания как совокупность экологических факторов, воздействующих на организм в месте его обитания.

Экологические факторы являются элементами среды, оказывающими прямое влияние на живой организм на любой стадии его развития. Их можно разделить на три группы: биотические, абиотические и антропогенные.

Биотические факторы — это воздействия на живой организм, исходящие из живой природы.

Абиотические факторы являются результатом влияний на живой организм компонентов неживой природы.

Антропогенные факторы — это воздействие на окружающую среду элементов различных сфер деятельности человека.

Экологические факторы, воздействующие на человека, могут иметь положительный или отрицательный эффект. Для защиты от неблагоприятных воздействий внешней среды человек создал техносферу. В последующем ее границы расширялись, так как человечество начало активно преобразовывать окружающую среду.

Техносфера — это среда обитания, возникшая с помощью прямого или косвенного воздействия людей и технических средств на природную среду (биосферу) с целью наилучшего ее соответствия социально-экономическим потребностям человека.

Для современного эволюционного этапа развития человечества характерны следующие признаки: рост численности и плотности населения, урбанизация, увеличение добычи энергоносителей и их потребления, развитие транспортных средств и интенсификация сельского хозяйства. В этих условиях на здоровье человека воздействуют физические, химические и биологические вредные факторы: естественные (природные) и антропогенные (вызванные деятельностью человека).

Химически опасными и вредными факторами наиболее часто являются токсичные вещества для технологических процессов, средства бытовой химии, сельскохозяйственные удобрения, лекарственные препараты (при нарушении инструкции по применению), алкоголь и его суррогаты.

Следует отметить, что любое химическое вещество может ухудшить здоровье, если нарушены условия его безопасного применения: изменена концентрация и путь введения в организм, увеличена длительность воздействия и др. Например, морская соленая вода оказывает выраженное противовоспалительное действие на кожу, мышцы и суставы человека, а при ее питье — наблюдается повреждение нейронов головного мозга.

Биологически опасными и вредными факторами являются разнообразные патогенные микроорганизмы: вирусы, бактерии, простейшие и другие, а также растения и животные. Насчитывается более 10 тыс. видов ядовитых растений и 5 тыс. видов ядовитых животных.

К физическим факторам, нарушающим здоровье, относятся магнитное и электромагнитное поля, температурные воздействия, инфразвук и ультразвук, ионизирующее излучение, изменения барометрического давления, механические колебания и воздействия.

Химические, физические и биологические вредные и опасные факторы могут ухудшать условия жизнедеятельности человека (опосредованное действие), а также оказывать патогенное воздействие на него самого (прямое действие).

Последствия воздействия вредных и опасных факторов в литосфере проявляются в виде заболачивания почвы, формирования оврагов, провалов земли и др. Однако наибольший ущерб наносится почвенному слою. Соответственно, разрушение его имеет самые серьезные негативные последствия.

В настоящее время основной причиной разрушения почвы и изменения ее плодородия является антропогенная деятельность. Почвы вокруг мегаполисов, предприятий металлургии, химической и перерабатывающей промышленности, тепловых электростанций на несколько десятков километров загрязнены солями тяжелых металлов, полициклическими углеводородами, токсическими соединениями серы, свинца, кобальта, никеля, фтора. В местах накопления этих соединений формируются техногенные пустыни.

Изменения химического состава почвы крайне отрицательно сказывается на здоровье людей. Присутствие в ней тяжелых металлов и их солей, а также полициклических водородов увеличивает риск возникновения онкологических заболеваний.

Из-за недостатка йода уменьшается выработка гормонов щитовидной железы, а дефицит кальция нарушает строение и функцию опорно-двигательной системы.

В лесах, окружающих крупные города и предприятия с токсическими выбросами, не рекомендуется собирать грибы и ягоды и употреблять в пищу, так как в них из почвы могут попадать токсические соединения, что затем приводит к тяжелым отравлениям или смерти. Важной проблемой современного мира, и России в частности, является сбор, хранение и переработка мусора. Из-за недостатка мусороперерабатывающих предприятий вокруг мегаполисов формируются организованные и стихийные мусорные свалки. Для проживающего поблизости населения они представляют опасность в плане распространения инфекционных заболеваний через грызунов и диких животных, обитающих здесь, загрязнения источников водоснабжения токсическими веществами и патогенной флорой, а также наличием устойчивых неприятных запахов.

В настоящее время сложная ситуация сложилась в гидросфере, что является одной из важных причин ухудшения здоровья населения. Несмотря на достаточно большое содержание воды в биосфере, количество воды, пригодной для хозяйственных целей, очень невелико — около 2% всех водных ресурсов.

Состав природных вод оценивается по физическим, химическим и санитарно-гигиеническим показателям. Физические показатели — это температура, содержание взвешенных веществ, цветность, запах и привкус. Химический состав воды характеризуется комплексом параметров: ионным составом, жесткостью, щелочностью, окисляемостью, показателем кислотно-щелочного состояния (pH), сухим остатком, общим солесодержанием, содержанием растворенного кислорода, сероводорода, активного хлора и свободной углекислоты.

Главной причиной загрязнения гидросферы является антропогенная деятельность, а именно использование воды для производственных целей. В результате сброса в море и другие водоемы сточных вод и производственных отходов изменяется химический состав воды, маслянистые компоненты производства нефтепродуктов покрывают поверхность воды, препятствуя поступлению в нее кислорода и вызывая гибель рыбы и других водных обитателей.

Огромный ущерб природе и здоровью людей несут катастрофы с крупными морскими судами, перевозящими нефть или нефтепродукты. Так, при гибели танкера «Валдиз» у берегов Аляски в 1989 г. погибли более 1 млн птиц, 95% всего поголовья тюленей, 50 китов и миллиарды особей лосося и сельди. До сих пор канцерогенные компоненты углеводородов обнаруживаются в морских животных, а среди местного населения имеется высокий риск онкологических заболеваний. Помимо этого, район места катастрофы до сих пор закрыт для рыболовства, что представляет собой важную социальную проблему.

По данным ВОЗ, около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды. Основной путь попадания патогенной флоры в воду — это сброс нечистот в водоемы, в том числе в водохранилища, из жилых построек на их берегах, речных судов, смывы с берегов. Изменение химического состава воды, в частности повышение ее жесткости, может способствовать развитию мочекаменной болезни, а при увеличении содержания фтора развивается флюороз: появление пятен и эрозий эмали на зубах, повышение их хрупкости. Наличие в воде тяжелых металлов нередко приводит к отравлению людей, употреблявших последнюю. При этом довольно часто наблюдались летальные случаи.

Наличие атмосферы является обязательным условием существования жизни на Земле. Она выполняет защитную функцию, поглощая и отражая избыток солнечной энергии и некоторые опасные для здоровья людей виды энергии, регулирует климат, а также интенсивность обменных процессов в биосфере.

Загрязнение атмосферы — это накопление в ней газов, твердых и жидких частиц, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на человека, биои техносферу. Оно может быть результатом естественных природных процессов (выброс вулканического пепла, пыль, поднявшаяся с поверхности после столкновения Земли с каким-либо небесным телом) и антропогенным (выброс газообразных отходов производства и тепла). В качестве загрязнителей выступают конечные продукты сжигания органического топлива, нагретые газы, искусственные источники света, в том числе лазерные, электромагнитные поля, радиоактивные частицы, биологические объекты.

Некоторые виды загрязнения атмосферы существенно ухудшают состояние биои техносферы, а также отрицательно влияют на здоровье людей. К ним относятся парниковый эффект, озоновые дыры и кислотные дожди. Парниковый эффект развивается в результате накопления в атмосфере углекислого газа, повышения ее проницаемости для ультрафиолетового излучения и задержки отраженного от поверхности Земли инфракрасного излучения, что в совокупности приведет к стабильному повышению температуры на планете. Это может привести к стихийным бедствиям (таяние ледников и повышение уровня Мирового океана), а также к развитию эпидемий тропических болезней в северных регионах Земли. Кислотные дожди и озоновые дыры способствуют возрастанию инфекционной и онкологической заболеваемости.

Вторая группа факторов оказывает прямое неблагоприятное действие на человека, непосредственно воздействуя на людей на производстве, на транспорте и в быту. Поражающее действие обеспечивается либо одним патогенным фактором, либо их комбинацией.

Вредные вещества, контактируя с организмом человека, вызывают в нем функциональные и структурные патологические изменения, а иногда — его гибель. Токсичность вредных веществ зависит от концентрации, путей введения в организм, особенностей его распределения в различных тканях, путей выведения из организма и проявляется поражением различных физиологических систем и тканей. Так, угнетение функции центральной и периферической нервной системы возникает при попадании в организм фосфорорганических соединений, ядов некоторых видов змей, высоких доз никотина. Выраженный энергетический дефицит (уменьшение или прекращение образования аденозин-трифосфорной кислоты — АТФ) и гипоксия (кислородное голодание) наблюдаются при отравлении синильной кислотой и ее производными, алкоголем и его суррогатами, угарным газом (СО).

Отравления бывают острыми и хроническими. Острые отравления чаще происходят в быту или на предприятии во время аварий и при нарушении техники безопасности. Хронические отравления имеют место на предприятиях при многократном попадании в организм работника небольших доз вредного вещества и их постепенном накоплении. Наиболее часто токсические вещества попадают в организм через органы дыхания (газы, пар, аэрозоли) или через желудочно-кишечный тракт.

Механические поражающие факторы воздействуют на людей в виде колебаний (вибрация, шум, инфразвук и ультразвук) или вызывают механические травмы.

Вибрация — это малые механические колебания, возникающие в упругих телах. Она может быть общей (распространяется на весь объем человеческого тела) и локальной (затрагивающая руки и ноги). Вибрационная болезнь является профессиональным заболеванием. При воздействии локальной вибрации появляются боли в руках, нарушение чувствительности, отмечается резкая бледность пальцев после их охлаждения, нарушается кровообращение в мелких сосудах кистей и стоп, кожа грубеет, пальцы деформируются, мышечная сила в них уменьшается. При действии общей вибрации к клиническим проявлениям добавляются повышенная раздражительность, бессонница, нарушения работы сердца, расстройства пищеварения и обмена веществ.

Шум — это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, беспорядочно изменяющихся во времени. Для комфортного существования человеку необходим шум в 10−20 дБ (шум листвы в лесу). Развитие техносферы привело к значительному повышению уровня шума, под влиянием которого у человека возникают явления утомления и ослабления слуха. Эти явления с прекращением воздействия исчезают. Однако, если переутомление слуха повторяется систематически, то возникает тугоухость — стойкое понижение слуха, затрудняющее восприятие речи окружающих в обычных условиях. С помощью специальных диагностических методов установив связь снижения слуха с профессиональной деятельностью человека, говорят о профессиональном заболевании.

Инфразвук — это волны с частотой менее 16 Гц. Источниками его являются реактивные двигатели. Он также может генерироваться ветром и волнами в морях и океанах. Воздействуя на человека, инфразвук вызывает расстройство психических процессов в виде отрицательных эмоций необоснованного страха и глубокой подавленности. Также отмечаются нарушения в пищеварительном тракте и сердечно-сосудистой системе.

Ультразвук — это колебания с частотой более 16 000 Гц. Продолжительное систематическое воздействие его на человека приводит к нарушениям в нервной, сердечнососудистой и эндокринной системах. У больных отмечаются длительная слабость, стойкое уменьшение артериального давления, упорные головные боли, снижение внимания, уменьшение скорости процессов мышления и бессонница.

Механическая травма в настоящее время встречается весьма часто. В производственных условиях она возникает при падении человека и различных предметов, нарушении техники безопасности при работе с приборами и механизмами, при авариях в энергои теплосетях. Механическая травма может иметь место в метро (при пользовании эскалатором), в автомобильных авариях, происшествиях на водном и воздушном транспорте.

Также существуют электромагнитные факторы. Основными источниками электромагнитных полей радиочастот являются радиотехнические объекты, телевизионные и радиолокационные станции. Электромагнитные поля промышленной частоты создаются высоковольтными линиями электропередач. Бытовыми источниками электромагнитных воздействий являются телевизоры, телефоны, компьютеры, микроволновые печи. Рассматриваемые поля оказывают на людей тепловое и биологическое воздействие. Перегревание чаще всего развивается в хрусталике глаза (в виде помутнения), головном мозге, желудке, желчном пузыре и почках. Биологические последствия имеют место при длительном электромагнитном воздействии. Они проявляются головными болями, повышенной утомляемостью, изменениями частоты и периодичности сердечных сокращений (аритмиями), понижением артериального давления, изменением свойств крови, трофическими расстройствами (ломкость ногтей, выпадение волос).

Лазерное излучение широко используется в современной медицине: в хирургии, физиотерапии, офтальмологии, дерматологии и неврологии. При неисправности лазерного оборудования или при нарушении техники безопасности повреждаются различные ткани и физиологические системы человеческого организма, наиболее часто — роговица и хрусталик глаза, кожа (ожоги). Внутренним органам причиняет вред сфокусированное лазерное излучение.

Электрический ток — это упорядоченное движение электрических зарядов. Причинами поражения электрическим током являются нарушения техники безопасности, неисправности электроприборов, повреждения изоляции проводов и воздействие атмосферных разрядов (молний). Тяжесть электрической травмы зависит от силы тока, напряжения, длительности воздействия, сопротивления тканей в месте контакта, условий внешней среды (например, влажности). Путь тока от места входа до места выхода обозначается как «петля тока» .

Наиболее опасно прохождение тока через сердце и голову. При этом возникает непосредственная угроза жизни пострадавшего. Места входа и выхода тока называют «электрическими метками» или «знаками тока». Это местный ожог кожи. При электрической травме пострадавший ощущает жгучую пульсирующую боль во всем теле, головокружение, тошноту. Развивается дрожь и судороги, утрачивается сознание, нарушаются сердечная деятельность и дыхание. Часто наступает клиническая смерть.

Радиация — это лучеобразное распространение заряженных частиц. Наличие радиационного фона является обязательным условием появления и эволюционного развития жизни на Земле. Флюктуации радиационного фона влияют на размножение и рост организмов. Естественная радиация — это природный компонент среды обитания человека, образованный неионизирующим (свет, радиоволны) и ионизирующим излучением.

Термин «радиация» применяется только в отношении ионизирующей радиации. Ее количественная характеристика называется дозой. Величина нормального радиационного фона составляет 10−16 мкР/ч. Под воздействием естественного радиационного фона человек подвергается внешнему и внутреннему облучению. Источниками внешнего облучения являются космическое излучение и естественные радиоактивные вещества, находящиеся на Земле (в горных породах). Внутреннее облучение происходит от попадания в организм радиоактивных веществ вместе с пищей, водой и вдыхаемым воздухом.

Воздействие искусственной радиации на человека может происходить при просмотре телевизоров, работе на компьютерах, рентгеновских исследованиях в лечебно-профилактических учреждениях. Особую роль играют аварии на атомных электрических станциях. Из-за внезапности ситуации у лиц, оказавшихся в зоне катастрофы, может развиться острая лучевая болезнь. Степень ее тяжести зависит от суммарной дозы излучения.

В зависимости от степени и характера поражений выделяют четыре формы заболевания:

• 1) острая лучевая болезнь с преимущественным поражением кроветворных органов (доза облучения до 1000 рад);
• 2) острая лучевая болезнь с преимущественным поражением желудочно-кишечного тракта (доза облучения 1000- 5000 рад);
• 3) острая лучевая болезнь с преимущественным поражением сердечно-сосудистой системы (доза облучения 5000- 6000 рад);
• 4) острая лучевая болезнь с преимущественным поражением нервной системы (доза облучения более 5000 рад).

Чем больше доза облучения, тем раньше появляются признаки первичной реакции: тошнота, рвота, головная боль, головокружение, общая слабость, сухость во рту, жажда, повышенная чувствительность кожи. При воздействии больших доз радиации (5000−10 000 рад) быстро развивается отек головного мозга, утрачивается сознание, возникает омертвение кожи и слизистых оболочек, поражаются желудочно-кишечный тракт и костный мозг. Пострадавшие погибают от бурно прогрессирующей инфекции.

Существование современного общества невозможно без его воздействия на окружающую среду и расширения границ техносферы. Это нередко сопровождается нарушением гармоничного сосуществования природы и человека. Поэтому особую важность приобретают такие направления деятельности, как совершенствование законодательства в области охраны окружающей среды и методов его контроля со стороны органов государственного управления и общественных организаций, формирование у населения экологической культуры, а также развитие экологически безопасных производств и использование природных альтернативных энергоносителей.