Е. В. Лёвкина экология человека
Скачать 3.22 Mb.
|
3.2 Атмосферный воздух как фактор окружающей человека среды Среди факторов окружающей среды, оказывающих постоянное и непосредственное воздействие на организм человека, воздух играет наиболее важную роль. Без пищи человек может жить до 70 дней, без воды — 3 — 7 дней, а воздуха — несколько минут. Воздух – источник кислорода, необходимого для окислительных процессов и сохранения жизни. От состояния воздушной среды зависит количество и качество солнечной радиации на земной поверхности. Атмосфера является одним из важных факторов климатообразования, ее состоянием определяется циркуляция воздушных масс, формирование облаков и атмосферных осадков. Атмосферный воздух – один из ведущих факторов процессов терморегуляции человека, а также фактор, обусловливающий качество воздуха в закрытых помещениях. Атмосфера служит источником некоторых видов сырья (из воздуха добывают азот, кислород, аргон и гелий). Воздух используется в промышленности в различных технологических процессах (горение топлива, выплавка металла, процессы окисления и т.д.). Земная атмосфера имеет выраженное слоистое строение и включает тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу, экзосферу и магнитосферу. Тропосфера — это нижний, наиболее плотный слой атмосферы, имеющий над различными широтами земного шара неодинаковую толщину: в средних широтах — 10—12 км над уровнем моря, над экватором — 15— 18 км, на полюсах — 8 — 10 км. В тропосфере постоянно происходит перемещение воздушных масс в самых различных направлениях: в вертикальном, горизонтальном, вихреобразном. Тропосфера отличается неустойчивостью физических свойств — колебаниями температуры, влажности, атмосферного давления и др. Основная масса водяных паров сосредоточена именно в тропосфере, в которой формируются облака, туманы, атмосферные осадки. На состоянии тропосферы отражаются все процессы, происходящие на Земле. Поэтому в тропосфере постоянно присутствуют пыль, сажа, разнообразные токсические вещества, газы, микроорганизмы и т.д. Выше тропосферы находится стратосфера, которая простирается до высоты 50 — 60 км. Стратосфера отличается чрезвычайно низкой влажностью и на границе с нижним ее слоем имеет температуру около -60 °С. В верхнем слое температура возрастает до 10°С. В стратосфере под влиянием космического излучения и солнечной коротковолновой радиации молекулы кислорода ионизируются, образуя озон. Около 60 % всего количества озона расположено в слое от 16 до 32 км, а его максимальная концентрация определена на высоте 25 км. Важнейшими особенностями стратосферы являются воздушные течения, имеющие преимущественно горизонтальные направления, а также значительная разреженность воздуха. Поэтому частицы, загрязняющие стратосферу, длительно не оседают и распространяются на огромные расстояния над поверхностью Земли, охватывая территории многих государств. Такие загрязнения называются глобальными. Выше стратосферы находится мезосфера – до высоты примерно 80 км. В мезосфере количество озона уменьшается, средняя температура составляет около -70 °С. Над мезосферой, до высоты 600 — 800 км, распространяется ионосфера (термосфера). В этом слое атмосферные газы диссоциируют на отдельные электрически заряженные частицы — ионы. Слой атмосферы, лежащий выше ионосферы, называется экзосферой. Высота распространения экзосферы, по данным разных авторов, составляет от 800 до 1300 км и более. Плотность экзосферы почти не отличается от плотности безвоздушного космического океана. Еще более разреженность в магнитосфере, в состав которой входят пояса радиации. Протяженность магнитосферы составляет около 50 тыс. км. Радиационные пояса геомагнитного поля имеют огромное значение, так как значительно ослабляют как корпускулярные, так и электромагнитные (в том числе ионизирующие) солнечные излучения, чем способствуют сохранению жизни на Земле. Изучается влияние геомагнитного поля на климат и погоду планеты, на состояние здоровья людей. Значение всех слоев атмосферы Земли жизненно необходимо, хотя изучены атмосферные слои в разной степени. Наиболее исследован нижний приземный слой атмосферного воздуха, являющийся средой жизни человека на Земле. По химическому составу чистый атмосферный воздух представляет собой смесь газов: кислорода, углекислого газа, азота, а также целого ряда инертных газов (аргон, гелий, криптон и др.). С высотой в результате уменьшения плотности атмосферы снижаются концентрации и парциальное давление всех газов в воздухе. У поверхности Земли в атмосферном воздухе содержится 20,93% кислорода, азота — 78,1%, 0,03 — 0,04% углекислого газа, инертных газов — от 10до 10~6%. Кислород (02) — самая важная для жизни часть воздуха. Он необходим для окислительных процессов и находится в крови в виде оксигемоглобина, который переносится эритроцитами к клеткам организма. В природе кислород расходуется, в основном, на окисление органических веществ, содержащихся в воздухе, воде, почве, а также на процессы горения. Расход кислорода пополняется за счет больших его запасов в атмосфере, а также за счет деятельности фитопланктона океанов и наземных растений. Непрерывные турбулентные течения воздушных масс выравнивают содержание кислорода в приземном слое атмосферы. В жилых помещениях, общественных зданиях содержание кислорода практически не меняется благодаря легкой диффузии его через поры строительных материалов, щели в окнах и т. п. В герметизированных же помещениях (убежища, подводные лодки и др.) содержание кислорода может значительно уменьшаться. При этом выраженное ухудшение самочувствия, снижение работоспособности у людей наблюдаются при значительном падении содержания кислорода до 15 — 17 % (при норме — почти 21 %). При возрастании температуры воздуха до 35 — 40 °С и большой влажности снижается парциальное давление кислорода, что может оказать негативное влияние на больных с явлениями гипоксии. У здоровых людей кислородное голодание из-за снижения парциального давления кислорода может наблюдаться при полетах (высотная болезнь) и при восхождении на горы (горная болезнь, начинающаяся на высоте около 3 км над уровнем моря). На высоте 7—8 км парциальное давление кислорода таково, что для нетренированных людей без использования кислородных приборов является несовместимым с жизнью. Кислород в чистом виде, как установлено в экспериментах на животных, обладает токсическим действием, особенно при повышенном давлении. Углекислый газ в природе находится в свободном и связанном состоянии. До 70 % углекислого газа растворено в воде морей и океанов, в состав некоторых минеральных соединений (известняков и доломитов) входит около 22 % общего количества диоксида углерода. Остальное количество приходится на животный и растительный мир. В природе происходят непрерывные процессы выделения и поглощения диоксида углерода. В атмосферу он выделяется в результате дыхания человека и животных, а также процессов горения, гниения, брожения. Кроме того, диоксид углерода образуется при промышленном обжиге известняков и доломитов, выделяется с вулканическими газами. Наряду с процессами образования в природе идут процессы ассимиляции диоксида углерода — активное поглощение растениями в процессе фотосинтеза. Из воздуха углекислый газ вымывается осадками. Важную роль в поддержании постоянной концентрации диоксида углерода в атмосферном воздухе играет его выделение с поверхности морей и океанов. Углекислый газ является физиологическим возбудителем дыхательного центра. При вдыхании его больших концентраций нарушаются окислительно-восстановительные процессы. При увеличении содержания диоксида углерода во вдыхаемом воздухе до 3 — 4 % отмечаются симптомы интоксикации, при 8 % возникает тяжелое отравление и наступает смерть. По содержанию диоксида углерода судят о чистоте воздуха в жилых и общественных зданиях. Значительное накопление этого соединения в воздухе закрытых помещений указывает на санитарное неблагополучие помещения (скученность людей, плохая вентиляция). Предельно допустимая концентрация диоксида углерода в воздухе лечебных учреждений равна 0,07%, в воздухе жилых и общественных зданий — 0,1 %. Наряду с кислородом и углекислым газом в состав атмосферного воздуха входит азот, который по количественному содержанию является наиболее существенной частью атмосферного воздуха. Азот – инертный газ, он не поддерживает дыхание и горение. В атмосфере азота жизнь невозможна. В природе происходит его круговорот. Азот воздуха усваивается некоторыми видами бактерий почвы, а также синезелеными водорослями. Азот воздуха под влиянием электрических разрядов превращается в окислы, которые, вымываясь из атмосферы осадками, обогащают почву солями азотистой и азотной кислот. Под влиянием почвенных бактерий соли азотистой кислоты превращаются в соли азотной кислоты, которые в свою очередь усваиваются растениями и служат для синтеза белка. Установлено, что 95 % атмосферного воздуха ассимилируется живыми организмами и лишь 5% связывается в результате физических процессов в природе. Следовательно, основная масса связанного азота имеет биогенное происхождение. Наряду с усвоением азота происходит его выделение в атмосферу. Свободный азот образуется при горении древесины, угля, нефти, небольшое количество свободного азота выделяется при разложении органических соединений микроорганизмами- денитрификаторами. Таким образом, в природе идет непрерывный круговорот азота, в результате чего азот атмосферы превращается в органические соединения. При разложении этих соединений азот восстанавливается и поступает в атмосферу, а затем его вновь связывают биологические объекты. Азот является разбавителем кислорода, выполняя в связи с этим жизненно важную функцию, так как дыхание чистым кислородом приводит к необратимым изменениям в организме. При изучении действия на организм различных концентраций азота отмечено, что его повышенное содержание во вдыхаемом воздухе способствует наступлению гипоксии и асфиксии вследствие снижения парциального давления кислорода. При увеличении содержания азота до 93 % наступает смерть. Наиболее выраженные неблагоприятные свойства азот проявляет в условиях повышенного давления, что связано с его наркотическим действием. Изучена роль азота в происхождении кессонной болезни. Кроме азота, к инертным газам относятся аргон, неон, гелий, криптон, ксенон и др. В жидкостях организма они растворяются в зависимости от парциального давления. Абсолютное количество этих газов в крови и тканях организма очень мало. Среди инертных газов особое место занимают радон, актинон и торон — продукты распада естественных радиоактивных элементов радия, тория, актиния. В химическом отношении эти газы инертны, а их опасное воздействие на организм связано с их радиоактивностью. В природных условиях они определяют естественную радиоактивность атмосферы. Физические свойства воздушной среды определяются ее электрическим состоянием, барометрическим давлением, подвижностью, влажностью и температурой воздуха. Электрические свойства атмосферы характеризуются ионизацией воздуха, электрическим и магнитным полем Земли. Основной постоянно действующей причиной ионизации приземных слоев воздуха являются космические лучи и излучения радиоактивных веществ. Ионизация воздуха заключается в расщеплении газовых молекул на электроны и положительно заряженные остатки. Оседая на механических частицах, взвешенных в воздухе, легкие ионы превращаются в тяжелые. Отрицательные легкие ионы (преимущественно ионы кислорода) оказывают благоприятное влияние на организм. Легкие ионы поглощаются в процессе дыхания пылью, адсорбируются кожей, одеждой. С дыханием в воздух помещений выделяется много тяжелых ионов. Таким образом, соотношение легких и тяжелых ионов в воздухе является показателем его чистоты. Умеренная повышенная концентрация отрицательных легких аэроионов вызывает у людей благоприятные изменения в газовом и минеральном обмене, стимулирует обменные процессы, ускоряет заживление ран. Так как верхние слои атмосферы несут положительный электрический заряд, а Земля — отрицательный заряд, то положительные ионы движутся вертикально к земной поверхности. Разница напряженности электрического поля между головой и стопами взрослого человека составляет 225 В. Такая разница потенциалов не оказывает существенного действия на организм. В природе часто возникают резкие апериодические колебания электрического поля под влиянием метеорологических условий и атмосферных загрязнений. При туманах, сильном загрязнении атмосферы напряженность электрического поля может возрасти в 4 раза, а при грозах — в сотни раз. Установлено, что атмосферное электричество воздействует на организм и участвует в развитии метеотропных реакций при резком изменении погоды. Состояние геомагнитного поля Земли зависит от солнечной радиации и поэтому периодически меняется. Резкие апериодические изменения его называются геомагнитными бурями. Причиной возникновения геомагнитных бурь являются крупные вспышки на Солнце, вслед за которыми начинается деформация магнитного поля Земли и изменения в ионосфере. Через 2 — 3 дня после крупной вспышки на Солнце в крови человека снижается количество эритроцитов и лейкоцитов, повышается ее свертываемость, учащаются гипертонические кризы, инсульты, инфаркты миокарда и др. Колебания атмосферного давления на поверхности Земли связаны с погодными условиями и в течение суток, как правило, не превышают 4 — 5 мм рт. ст. При этом существуют особые условия, в которых наблюдаются значительные отклонения от нормального атмосферного давления, способные оказать неблагоприятное воздействие. Например, у летчиков в высотных полетах, у альпинистов и туристов при подъемах на высоту, у лиц, работающих в высокогорных местностях, — пониженное давление, у водолазов, у рабочих при строительстве подводных тоннелей, метро — повышенное давление. В первом случае у людей может развиться высотная (горная) болезнь; во втором — наркотическое действие растворяющегося в крови азота, а при резком переходе из зоны повышенного давления — кессонная болезнь. Движение воздуха тоже является метеорологическим фактором, который действует в комплексе с температурой и влажностью воздуха на теплообмен человека. Его влияние выражается в увеличении теплопотерь за счет конвекции и испарения. При высокой температуре воздуха его умеренная подвижность способствует охлаждению кожи. Мороз в тихую погоду переносится легче, чем при сильном ветре, который может вызвать обморожения. Большое влияние на теплообмен организма с окружающей средой оказывает влажность воздуха. Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность. Наибольшее значение имеет относительная влажность воздуха (процент насыщения воздуха водяными парами в момент наблюдения). Оптимальной величиной относительной влажности воздуха считается 40—60%, допустимой — 30–70%. При сочетании высокой температуры воздуха и высокой относительной влажности (более 90 %) испарение пота практически исключено – пот выделяется, но не испаряется, поверхность кожи не охлаждается, наступает перегревание организма. При низких температурах сухой воздух уменьшает теплопотери вследствие плохой теплопроводности. Неблагоприятное влияние сухого воздуха проявляется только при крайних степенях его сухости. Чрезмерно сухой воздух при низкой относительной влажности (менее 20%) сушит слизистую оболочку носа, глотки и рта. На слизистых оболочках образуются трещины, которые легко инфицируются, что способствует развитию воспалительных явлений. Действие на организм сухого воздуха усугубляется при его большой подвижности. Горячий ветер не только вызывает перегревание, но и ухудшает самочувствие человека, снижает работоспособность. Большое значение имеет температура воздуха. Атмосферный воздух нагревается главным образом от земной поверхности за счет тепла, полученного ею от Солнца. Около 47 % солнечной энергии, достигающей Земли, поглощается земной поверхностью и превращается в тепло. Примерно 34 % солнечной энергии отражается обратно в космическое пространство от верхней поверхности облаков и земной поверхности, и только пятая часть (19%) солнечной энергии непосредственно нагревает атмосферу. В связи с этим максимальная температура воздуха бывает между 13-ю и 14-ю часами, когда поверхность Земли наиболее нагрета. Нагревание атмосферы происходит неравномерно и зависит, прежде всего, от географической широты: чем больше расстояние от экватора к полюсу, тем больше угол наклона солнечных лучей к плоскости земной поверхности, тем меньшее количество энергии поступает на единицу площади и меньше нагревает ее. Самые высокие температуры воздуха (до 60°С) отмечены в экваториальной Африке, низкие (до -90 °С) — в Антарктиде. На суточные и годовые колебания температуры воздуха оказывает влияние целый ряд природных факторов: интенсивность солнечной радиации, характер и рельеф местности, высота над уровнем моря, близость морей, характер морских течений, растительный покров и др. Влияние неблагоприятной температуры воздуха на организм наиболее выражено в условиях пребывания или работы людей на открытом воздухе, а также в очень жарких или очень холодных производственных помещениях. В жилых и общественных помещениях можно обеспечить наиболее благоприятную температуру воздуха (за счет отопления, вентиляции помещений, использования кондиционеров и т.д.). Одним из важнейших воздействий температуры, влажности и подвижности воздуха на организм является комплексное влияние этих физических факторов на терморегуляцию в организме человека. Физические свойства воздуха оказывают комплексное влияние на терморегуляцию организма. Терморегуляторные процессы в организме человека осуществляются под контролем центральной нервной системы и заключаются в химической и физической терморегуляции. Химическая терморегуляция определяется способностью организма изменять интенсивность обменных процессов. При высокой температуре воздуха окислительные процессы в организме снижаются, и выработка тепла падает, при низкой температуре воздуха происходит обратное. Физический способ терморегуляции обеспечивает увеличение или уменьшение теплоотдачи. При высокой внешней температуре кожные сосуды расширяются, увеличивается выделение воды потовыми железами, повышается температура кожи и в результате этого отдача тепла с поверхности тела возрастает. При низкой температуре кожные сосуды сужаются, кровь перемещается к внутренним органам, кожа охлаждается и уменьшается отдача тепла. С поверхности кожи в состоянии покоя отдается 90 —95 % тепла, остальное количество расходуется на согревание вдыхаемого воздуха, пищи и теряется с выделениями. При этом различают три основных пути отдачи тепла с поверхности кожи: - излучением тепла на более холодные окружающие предметы и поверхности (этим путем теряется около 45 % тепла); - теплопроведением, т.е. послойным нагреванием прилегающего воздуха, находящегося в движении — конвекция, или путем соприкосновения тела человека с предметами (пол, стена) — кондукция; - испарением влаги (пота) с поверхности кожи и слизистых оболочек верхних дыхательных путей (данным путем теряется около 25 % тепла). |
Похожие:
 | Рабочая программа Дисциплины «Экология человека» Направление – 022000. 68 «Экология и природопользование» профиль «Окружающая среда и здоровье человека» |  | Учебной дисциплины наименование дисциплины Экология человека Рекомендуется... Целью освоения дисциплины «Экология человека» является: формирование у студентов устойчивых базовых знаний об основах экологии человека... |
| Содержание Введение (1 ч) Занятие Вводное занятие. Что изучает экология человека ... | | Учебное пособие для преподавателей и студентов образовательных учреждений... «Гигиена и экология человека» и Примерной интегрированной программой блока дисциплин для всех специальностей средних медицинских... |
| 2 Естественные науки (естествознание) 20. 1 Человек и окружающая... Материальное обеспечение дисциплины, технические средства обучения и контроля с. 7 | | Рабочая учебная программа по дисциплине «Экология человека» разработана... Экология человека [Текст]: рабочая учебная программа. Тюмень: гаоу впо то «тгамэуп». 2013. – 24 с |
| Биологическая и социальная природа человека учебно-методический комплекс Биология; магистерские программы: «Физиология человека и животных», «Экология человека», «Экологическая генетика», «Биотехнология»,... | | Рабочая программа Основного общего образования по курсу «экология» Рабочая программа предназначена для преподавания экологии человека по программе среднего (полного) общего образования по учебнику... |
| Рабочая программа учебной дисциплины «Гигиена и экология человека» Рабочая программа учебной дисциплины гигиена и экология человека разработана на основе государственного образовательного стандарта... | | Экология человека как научная Место экологии человека в системе экологического знания. Предмет экологии человека – антропоэкологические взаимодействия. Понятие... |
| Рабочая программа элективного курса по биологии «экология человека» Программа элективного курса содержит новые понятия и материалы, не содержащиеся в изучении предмета экология. Программа включает... | | Экология и эдоровье человека Колодезников Артем ученик 9 класса Колодезникова Людмила Теперь мы осознали, что любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно... |
| Тюменский государственный университет Биология; магистерская программа: «Физиология человека и животных», «Зоология позвоночных», «Биотехнология», «Экологическая генетика»,... | | Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фг Биология; магистерские программы: «Биотехнология», «Зоология позвоночных», «Физиология человека и животных», «Экологическая генетика»,... |
| Объяснение новой темы. Сегодня мы на занятии узнаем, что обозначает... Порядку оказания медицинской помощи по профилю «хирургия (трансплантация органов и (или) тканей человека)», утвержденному приказом... | | Тюменский государственный университет «утверждаю»: Проректор по учебной... Биология; Профиль «Физиология человека и животных», «Экология человека», «Экологическая генетика», «Биотехнология», «Зоология позвоночных»;... |
