Текст книги "Гигиена. Конспект лекций"

2. Влажность воздуха

Влажность воздуха обуславливается испарением воды с поверхности морей и океанов. Влажность подвержена вслед за температурой суточным колебаниям.

Чем выше температура воздуха, тем большее количество паров требуется для его полного насыщения. В гигиеническом отношении наиболее важное значение имеет относительная влажность. Она дает представление о степени насыщения воздуха водяными парами и свидетельствует о возможности отдачи тепла путем испарения. В условиях дефицита влажности воздуха более интенсивно будет протекать отдача тепла при потоотделении.

Высокая температура воздуха с низкой его влажностью переносится человеком легче, чем при высокой влажности. С увеличением влажности воздуха снижается отдача тепла. Насыщение воздуха водяными парами в условиях низкой температуры будет способствовать переохлаждению тела.

При обычных метеорологических условиях оптимальной относительной влажностью является 40–60 %.

Лекция 6. Гигиеническое значение перемещения воздушных масс и атмосферного давления

1. Перемещение воздушных масс

Разница в температуре и давлении обуславливает перемещение воздушных масс. Движение воздуха характеризуется направлением и скоростью. Для каждой местности характерна закономерная повторяемость ветров преимущественно одного направления. Для выражения этой закономерности используют специальную графическую величину – розу ветров, представляющую собой линии румбов, на которых отложены векторы, соответствующие по длине, числу направлений и силе ветров, выраженных в процентах по отношению к общему их числу. Скорость движения воздуха определяется числом метров в секунду.

Сильный ветер резко увеличивает теплоотдачу путем конвекции и испарения пота. В жаркие дни ветер оказывает благоприятное влияние на организм, так как предохраняет его от перегревания. При низких температурах и высокой влажности движение воздуха способствует переохлаждению.

Гигиеническое значение движения воздуха заключается в том, что оно способствует вентиляции помещений, а также играет важную роль в удалении и самоочищении поступающих в атмосферу загрязнений.

2. Атмосферное давление

На уровне моря давление столба воздуха атмосферы равно 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Наружное давление полностью уравновешивается внутренним давлением организма. Суточные и сезонные колебания атмосферного давления соответствуют 200–300 Па (20–30 мм рт. ст.). У определенной категории лиц пожилого возраста, страдающих ревматизмом, невралгиями, гипертонической болезнью и другими заболеваниями, эти колебания вызывают изменения самочувствия.

Подъем и пребывание на высоте связаны с воздействием на организм пониженного барометрического давления и низкого парциального давления газов. Эти факторы обуславливают симптомокомплекс так называемой горной болезни, в развитии которой ведущую роль играет кислородное голодание. В результате нарушения деятельности центральной нервной системы появляются усталость, сонливость, тяжесть в голове, головная боль, нарушение координации движений, повышенная возбудимость, сменяющаяся апатией и депрессией. При более глубокой гипоксии отмечаются: тахикардия, изменения ЭКГ; нарушается моторная и секреторная функции желудочно-кишечного тракта, меняется периферический состав крови.

Более значительное и резкое падение атмосферного давления может вызвать явление декомпрессии – выделение газов, растворенных при нормальном барометрическом давлении, из крови и тканевых жидкостей. Это сопровождается болями в мышцах, суставах, костях. Осложнением является воздушная эмболия.

К мероприятиям по акклиматизации к кислородной недостаточности относятся тренировки в барокамерах, пребывание в условиях высокогорья, закаливание и другое, прием повышенных доз витаминов С, В1, В2, В6, РР, фолиевой кислоты, Р.

Действию повышенного барометрического давления подвергается определенная категория лиц: водолазы, рабочие подводных и подземных строительных работ. Работая в кессонах, различают три периода: компрессия, пребывание в условиях повышенного давления и декомпрессия. Первый период сопровождается незначительными функциональными изменениями: шум в ушах, заложенность, болевые ощущения вследствие механического давления на барабанную перепонку. Второй период сопровождается легкими функциональными нарушениями: урежением пульса и частоты дыхания, снижением максимального и повышением минимального артериального давления, понижением кожной чувствительности и слуха, усиливается перистальтика кишечника, повышается свертываемость крови, уменьшается содержание гемоглобина и эритроцитов. В эту фазу происходит насыщение крови и тканей растворенными газами (сатурация), происходит уравновешивание газов в организме и окружающей среде.

В период декомпрессии наблюдается обратный процесс – десатурация. При правильной декомпрессии растворенный газ выделяется через легкие из расчета – за 1 мин – 150 мл азота. При быстрой декомпрессии не успевает выделяться и поступает с кровью к тканям, вызывая газовую эмболию (кессонную болезнь).

Лекция 7. Электрическое состояние атмосферного воздуха

1. Ионизация воздуха

К электрическому состоянию атмосферного воздуха относят ионизацию, электрическое и магнитное поле земной атмосферы. Ионизация – образование электрозаряженных частиц, происходит под влиянием излучений радиоактивных веществ, Уф-радиации, рентгеновских и космических лучей, процессах нагревания, распыления, дробления и т. д. В результате ионизации от нейтрального атома отделяется электрон, который присоединяется к другому нейтральному атому, образуя отрицательный ион. Оставшаяся часть атома образует положительно заряженный ион. Ионизационное состояние воздуха характеризуется концентрацией ионов каждого вида в 1 мл воздуха.

Ионы, существующие самостоятельно или присоединившиеся к нейтральным молекулам кислорода, озона, азота и его окислов, принято называть легкими. Легкие ионы, скорость передвижения которых в воздухе составляет 1–2 см/с, существуют 1–2 мин, быстро рекомбинируются. Легкие ионы могут присоединять к себе взвешенные пылевые частицы, микробные тела, превращаясь в средние, тяжелые и сверхтяжелые ионы. Тяжелые ионы менее подвижны (0,0005 см/с), они прочно удерживают заряд.

Ионизационный режим воздушной среды определяется отношением тяжелых ионов к числу легких (N/n) и отношением количества положительных ионов к числу отрицательных (n+/n-) – коэффициентом униполярности. Чем более загрязнен воздух, тем выше этот коэффициент.

В воздухе курортных местностей содержание легких ионов составляет 2 тыс. – 3 тыс. в см³, в воздухе промышленных городов – 200–300 и менее. Количество легких ионов уменьшается с ухудшением микроклиматических условий в помещениях и с повышением содержания диоксида углерода.

Физиологический механизм действия ионизированного воздуха объясняется электрообменом в легочной ткани и нейрорефлекторными реакциями, возникающими в ответ на раздражение аэроионами рецепторов кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. Под действием высоких концентраций отрицательных легких ионов (до 1 млн в 1 см³) у людей наблюдаются благоприятные изменения в газовом и минеральных обменах, стимулируются обменные процессы, ускоряются процессы заживления ран. Положительные ионы, напротив, оказывают угнетающее действие на человека, вызывая сонливость, депрессию, снижая работоспособность.

Положительное влияние ионизированного воздуха используют в лечебной практике, в производственных и жилых помещениях, на транспорте и т. д. Вместе с тем следует отметить, что биологическое действие ионов изучено еще недостаточно.

2. Электрическое поле земной атмосферы

Установлено, что между воздухом и земной поверхностью существует электрическое поле, характеризующееся напряженностью, измеряемой величиной потенциала (вольт) на единицу длины (метр). Эта величина называется градиентом электрического потенциала. Среднее его значение у поверхности Земли составляет 120 В/м; с высотой величина градиента уменьшается.

Человек в электрическом поле Земли подвергается воздействию разности потенциалов между уровнем головы и подошвами примерно в 200–250 В. Биологическое действие электрического поля атмосферы исследовано еще недостаточно.

3. Радиоактивность

При оценке физических свойств воздушной среды существенное значение имеет радиоактивность.

Естественная радиоактивность воздуха определяется прежде всего содержанием в нем таких газов, как радон, актион и торон – продуктов распада радия, актиния и тория, находящихся в земных породах. Кроме того, в воздухе содержатся углерод-14, аргон-41, фтор-18 и ряд других изотопов, образующихся в результате бомбардировки атомов кислорода, водорода и азота космическими лучами.

Наряду с радиоактивными аэрозолями в атмосферу могут попадать незначительные количества естественных радиоактивных веществ (Ra, K40, U и т. д.), что отмечается при разрушении земных пород, разложении органических веществ.

Естественная радиоактивность воздушной среды колеблется в пределах 2 × 10^–14–4,4 × 10^–13 Ku/л. При этом человек подвергается как внутреннему облучению за счет вдыхания a-, b– и y-излучающих веществ, так и внешнему воздействию (почвы, космических лучей). Общая суммарная доза облучения человека может достигать 175 мбэр/год.

Однако радиоактивность окружающей среды определяется не только естественными радиоактивными элементами, но радиоактивными веществами искусственного происхождения, появившимися в результате загрязнения среды при взрывах ядерных устройств, в связи с использованием радиоактивных веществ в науке и промышленности. Наибольшую опасность представляют долгоживущие радиоизотопы – стронций-90 и цезий-137, период полураспада которых составляет соответственно 29 и 33 года. По своим физико-химическим свойствам стронций-90 подобен кальцию, а цезий-137 – калию. Это означает, что стронций-90, попадая в организм, депонируется в костях, а цезий-137 распределяется по органам, обуславливая внутреннее облучение в течение длительного времени.

При гигиенической оценке радиоактивного загрязнения окружающей среды имеют значение ряд факторов:

• высота и мощность выбросов продуктов ядерного деления;

• направление и скорость ветра;

• дисперсный состав радиоактивной пыли;

• погодные условия (туман, осадки) и др.

Радиоактивные вещества через почву, грунтовые воды, воды открытых водоемов накапливаются в растениях, кормах для животных, организме рыб и других обитателей водоемов. Биологические объекты обладают способностью аккумулировать в себе радиоактивные вещества. Через пищевые биологические цепи радиоактивные вещества поступают в организм человека.

Лекция 8. Химический состав воздуха

1. Воздушная среда как смесь газов. Кислород

Воздушная среда, составляющая земную атмосферу, представляет собой смесь газов. Сухой атмосферный воздух содержит: кислорода 20,95 %, азота 78,09 %, диоксида углерода 0,03 %. Кроме того, в атмосферном воздухе содержатся аргон, гелий, неон, криптон, водород, ксенон и другие газы. В небольшом количестве в атмосферном воздухе присутствуют озон, оксид азота, йод, метан, водяные пары.

Кислород по биологической роли – самая важная составная часть воздуха. В природе постоянно происходит потребление кислорода при дыхании человека и животных. Расходуется кислород на процессы окисления и горения. Несмотря на значительный расход кислорода, его содержание в воздухе практически не изменяется, так как в растительном мире идет постоянно процесс ассимиляции углекислого газа и выделение кислорода. В результате процессов фотосинтеза в атмосферу поступает около 5 × 10¹⁴ тонн кислорода в год, что примерно соответствует его потреблению. Под действием солнечных лучей молекулы воды распадаются также с образованием кислорода.

Организм очень чувствителен к недостатку кислорода. Снижение его содержания в воздухе до 17 % приводит к учащению пульса, дыхания. Содержание в воздухе 7–8 % кислорода несовместимо с жизнью. Увеличение содержания кислорода до 100 % при нормальном давлении человеком переносится легко. С повышением давления до 405,3 кПа (4 атм) происходят местные поражения тканей легких и функциональные нарушения центральной нервной системы. Вместе с тем при содержании кислорода до 40–60 % и давлении до 303,94 кПа (3 атм) в барокамере наблюдается улучшение усвоения кислорода тканями, отмечается нормализация нарушенных функций.

Под влиянием коротковолнового УФ-излучения с длиной волны менее 200 нм молекулы кислорода диссоциируют с образованием атомарного кислорода. Атомы кислорода присоединяются к нейтральной молекуле кислорода, образуя озон. Одновременно с образованием озона происходит его распад. Общебиологическое значение озона велико, поскольку он поглощает коротковолновое УФ-излучение, оказывающее губительное действие на биологические объекты. Кроме того, он поглощает длинноволновое ИК-излучение, исходящее от Земли, и тем самым предотвращает охлаждение ее поверхности.

2. Диоксид углерода

Важным составным элементом атмосферного воздуха является диоксид углерода. В атмосферу он выделяется за счет дыхания человека и животных, процессов горения, гниения и брожения. Ассимилируется диоксид углерода растениями в процессе фотосинтеза.

Диоксид углерода играет большую роль в жизнедеятельности животных и человека, являясь физиологическим возбудителем дыхательного центра. При увеличении содержания его во вдыхаемом воздухе до 4 % отмечаются головная боль, шум в ушах, сердцебиение, возбужденное состояние; при 8 % наступает смерть.

В гигиеническом отношении содержание диоксида углерода является показателем, по которому судят о степени чистоты воздуха в жилых и общественных зданиях. В обычных условиях при естественной вентиляции помещения и инфильтрации наружного воздуха через поры строительных материалов содержание диоксида углерода в воздухе жилых помещений не превышает 0,2 %. Предельно допустимой концентрацией диоксида углерода в воздухе жилых и общественных зданий считается 0,1 %.

3. Азот

Основную массу атмосферы составляет азот. Он принадлежит к индифферентным газам и играет роль разбавителя кислорода. При избыточном давлении (4 атм) азот может оказать наркотическое действие.

Азот атмосферы под влиянием электрических разрядов превращается в окислы азота, которые с осадками поступают в почву, где превращаются в органические соединения. При разложении органических веществ азот восстанавливается и снова поступает в атмосферу. Азот воздуха усваивается сине-зелеными водорослями и некоторыми видами бактерий почвы.

Другие составляющие воздуха – так называемые инертные газы (аргон, неон, гелий, ксенон, криптон и др.) в обычных условиях физиологически индифферентны.

Лекция 9. Влияние загрязнения воздуха на здоровье населения

1. Химическое загрязнение воздушной среды

Организм человека ежесуточно потребляет большое количество воздуха, который включается в процессы жизнеобеспечения (взрослый человек – 20 м³ в сутки). При загрязнении атмосферы в этом воздухе могут содержаться значительные дозы вредных веществ, способные оказать влияние на состояние и функции жизненно важных систем и органов. Воздействия эти могут быть многообразны в зависимости от вида загрязнителя, его концентрации в воздухе, длительности и периодичности воздействия.

Атмосферные загрязнения вызывают острые и хронические отравления, рост общей заболеваемости, развитие специфических и отдаленных последствий. Описаны случаи острых отравлений, обусловленных так называемыми токсическими туманами, повлекшие резкое увеличение случаев смерти.

Ослабление организма в результате хронического воздействия атмосферных загрязнений обусловливает рост в 1,5–2 раза случаев заболевания хроническим бронхитом, эмфиземой легких, острыми респираторными заболеваниями, хроническими ринитами, отитами и др. Исследования показывают, что атмосферные загрязнения могут оказывать канцерогенное и сенсибилизирующее действие. Атмосферные загрязнения ухудшают общие санитарные условия жизни. Так, интенсивное запыление воздуха снижает прозрачность атмосферы, что отражается на естественном освещении, уровне УФ-облучения. Запыленность способствует туманообразованию. Туманы в свою очередь способствуют росту уличного травматизма, угнетающе действуют на психику и самочувствие людей.

К распространенным газообразным атмосферным загрязнениям относятся соединения серы, сероводород, окислы азота, углеводороды, альдегиды, сажа и др.

Наиболее мощным источником загрязнения воздушной среды является промышленность, в частности крупные теплоэлектростанции. Их выбросы составляют до 27 % от всех выбросов в атмосферу. В результате сжигания топлива в воздух выбрасываются зола, сажа, разнообразные газообразные продукты. По объему вредных выбросов далее следуют предприятия черной и цветной металлургии (24 % и 10 % соответственно). На долю автотранспорта в городах приходится свыше 60 % от всей суммы вредных выбросов.

В нашей стране приняты среднесуточные ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе, служащие для предотвращения хронического действия загрязнителя на здоровье людей. Используется также показатель – предельно допустимый выброс (ПДВ) – это научно-технический норматив, устанавливаемый для каждого источника выброса, который обеспечивает соблюдение ПДК в атмосферном воздухе.

2. Биологическое загрязнение воздушной среды

Биологические объекты, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии различны: бактерии, вирусы, споры плесневых грибов, дрожжевые грибы, цисты простейших, споры мхов и др. При этом воздух не является благоприятной средой для размножения микроорганизмов. Основным источником загрязнения воздуха является почва.

Содержание микроорганизмов в воздухе колеблется как в течение суток, так и в различные сезоны года. В холодный период года воздух менее загрязнен микроорганизмами, а летом наблюдается более высокое их содержание, что связано с высыханием верхних слоев почвы и усиленным поступлением ее частичек в воздух.

Бактериальная обсемененность в городах может достигать 30–40 тыс. в 1 м³, в то время как в зеленой пригородной зоне – около 1 тыс. в 1 м³. Над океанами и снежными вершинами гор воздух почти стерилен.

Воздушная среда является путем передачи многих аэрогенных инфекций, возбудители которых обладают достаточной стойкостью. Через воздух распространяются возбудители коклюша, дифтерии, кори, скарлатины, гриппа.

Воздушным путем передаются такие заболевания, как натуральная оспа, туляремия, сибирская язва, туберкулез и др. Установлено, что во время чихания образуется до 40 тыс. мелких капелек, содержащих микроорганизмы. Инфицированные капельки, находясь во взвешенном состоянии, могут распространяться на значительные расстояния и представлять эпидемиологическую опасность.

Уровень бактериального загрязнения воздуха в помещениях зависит от воздухообмена, санитарного состояния и др. Принято считать, что атмосферный воздух является чистым в бактериологическом отношении, если число бактерий летом не превышает 750, а зимой – 150 в 1 м³.

Лекция 10. Вопросы гигиены почвы

1. Гигиеническое значение состава и свойств почвы

Под почвой понимают наружные горизонты, формирующиеся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под действием климата, растительности, рельефа, почвенных организмов. Как один из факторов окружающей среды почва и подстилающие ее горные породы (грунт) оказывают большое влияние на здоровье людей и санитарные условия их жизни.

Почва состоит из материнской породы, мертвого органического вещества, живых существ, воздуха и воды. Толщина почвы колеблется от нескольких сантиметров до 3 м и более. Ее площадь составляет всего около 1/10 площади материков.

Материнская порода представляет собой комплекс минеральных соединений, состоящих в основном из песка, глины, извести и ила, включающих соли кремния, магния, алюминия и др. В зависимости от соотношения песка и глины все почвы делятся на песчаные, супесчаные, глинистые и суглинистые. С учетом размера частиц выделяют каменистую (более 3 мм), песок (0,2–3 мм), глину (0,001–0,01 мм), коллоидную фракцию гумуса – перегноя. Крупнозернистые почвы, как правило, обладают хорошей воздухо– и водопроницаемостью, а мелкозернистые характеризуются значительной водоемкостью, высокой гигроскопичностью и капиллярностью.

В гигиеническом отношении наиболее благоприятной является почва, имеющая большую воздухо– и водопроницаемость, так как эти свойства способствуют процессам самоочищения, обеспечению нормального теплового режима приземного слоя атмосферы. Такие почвы, как правило, не заболачиваются, поэтому для строительства зданий выбирают участки земли с крупнозернистой почвой.

Температура почвы оказывает существенное влияние на жизнедеятельность почвенных организмов и процессы самоочищения.

Чем мельче поры, тем больше воды может поглотить и удержать почва.

Торфянистые почвы удерживают 3–5-кратное количество воды, песчаные – около 20 %, глинистые – около 70 % воды по массе. При этом вода может находиться в химически связанном состоянии. Фильтруясь через почву, вода обогащается солями и микроорганизмами, но может загрязняться токсическими веществами и патогенными микробами. Под действием силы тяжести вода находится в постоянном движении. При этом вода почти полностью лишается кислорода, идущего на биохимические процессы, и обогащается углекислым газом.

Сырые почвы, с большим содержанием воды, оказывают неблагоприятное влияние на теплообменные процессы, радиационный баланс. Из водоносного горизонта свободная вода способна подниматься по почвенным капиллярам, что важно учитывать при закладке фундаментов зданий.

Почвенный воздух отличается от атмосферного: в нем содержится большое количество углекислого газа, водяных паров и мало кислорода. С возрастанием глубины количество кислорода снижается до 14 %, а содержание углекислого газа увеличивается до 8 %. При высоком содержании органических веществ, низкой воздухопроницаемости в почве преобладают анаэробные процессы с выделением метана, аммиака, сероводорода. В рыхлых крупнозернистых почвах благодаря лучшей аэрации биохимические процессы протекают по аэробному типу.