Последствия изменения климата. Киотский протокол
Мало кто станет сегодня спорить с тем, что на Земле становится теплее, что так будет продолжаться и дальше и что в значительной степени ответственность за эти изменения лежит на людях. То, что глобальное потепление оказалось столь спорным вопросом, объясняется не только политическими причинами, но и научными. Мы многого еще не знаем об устройстве нашей планеты. Однако вызывающий потепление парниковый эффект сам по себе довольно хорошо изучен: скопление газов в атмосфере удерживает солнечное тепло. Углекислый газ (диоксид углерода), образующийся при сжигании ископаемого топлива – угля, нефти или газа, – считается главным «виновником» антропогенного глобального до «приемлемого» уровня концентрации углекислого газа в атмосфере. До промышленной революции он составлял 290 миллионных долей (ppm), сейчас же он в среднем составляет 385 миллионных долей. Большинство специалистов согласны, что уровень в 350 миллионных долей является верхним пределом для сдерживания климатических изменений.
Благодаря деятельности микроорганизмов за счет восстановления СО2, СО, муравьиной кислоты, метанола водородом в анаэробных условиях наблюдается метановое брожение (в болотах, торфяниках, в иловых отложениях озер) и образуется метан. 1/3 природного метана образуется из СО2. Миллионы тонн метана каждый год выделяются при разработке газа и гниении органических остатков. Кроме того, в атмосфере увеличивается содержание водяного пара. Все вместе эти газы создают парниковый эффект. Поднимаясь в стратосферу, на высоте 25–30 км при низких температурах углекислый газ переходит в твердую фазу и формирует над поверхностью земли своеобразную скорлупу, которая препятствует теплообмену земной поверхности с космосом.
Парниковый эффект (greenhouse effect)– повышение температуры нижних слоев атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, т. е. температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.
С парниковым эффектом связывают потепление климата, что
в свою очередь может привести к таянию льдов на полюсах и поднятию уровня Мирового океана. Подсчитано, если содержание углекислого газа
в атмосфере вдвое превысит доиндустриальный уровень и приблизится
к 0,06 %, то следует ожидать потепления климата на 1,5–4,5°С. Наряду
с подъемом уровня моря (в ХХ в. он уже поднялся примерно на 12 см)
и перераспределением осадков эти изменения могут привести к затоплению прибрежных районов.
Результат глобального потепления виден уже сейчас. На наших глазах тают полярные ледяные шапки, и последствия этого таяния будут иметь не только локальный, а глобальный масштаб: так, повышение содержания пресной воды в Северном Ледовитом океане может сказаться на течении Гольфстрим, которое несет с собой тепло из тропиков в Западную Европу. Полярные шапки также играют важную роль в отражении солнечного тепла от Земли. Соответственно чем меньше будет льда, тем больше тепла будут впитывать мировые океаны. Уровень океанов, в свою очередь, медленно поднимается, отчасти из-за теплового расширения воды, отчасти из-за таяния континентальных ледниковых щитов. Это активизирует эрозию прибрежных почв, штормовые приливы и наводнения, угрожая островным государствам, а в долгосрочной перспективе – и миллионам людей, живущих в прибрежных городах по всему миру.
Затяжная засуха представляет собой еще одну все более серьезную проблему, особенно на востоке Африки, и ее, в свою очередь, усиливают вырубка лесов и перенаселение.
Наконец, рост температуры Земли означает, что горные цепи теряют все больше снега и льда, а это, в свою очередь, приводит к угрозе нехватки влаги летом в тех регионах, которые зависят от талых вод.
Человечество несет ответственность за глобальное потепление. Результаты последних исследований подкрепляют теорию о том, что в глобальном потеплении виновата человеческая деятельность. Около половины всех парниковых газов, выброшенных человечеством, остается в атмосфере. Около трёх четвертей всех антропогенных выбросов парниковых газов за последние 20 лет вызваны использованием нефти, природного газа и угля. Большая часть остальных выбросов вызвана изменениями ландшафта, в первую очередь вырубкой лесов. В пользу данной теории свидетельствуют и те факты, что наблюдаемое потепление более значимо: 1 – зимой, чем летом;
2 – ночью, чем днём; 3 – в высоких широтах, чем в средних и низких.
Есть данные, что с 1980 г. средняя температура воздуха на планете поднялась на 0,5 градуса по Цельсию, и Земля продолжает нагреваться примерно на 0,16 градуса за десятилетиеhttp://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BB%D0%BE%D0%B1%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 - cite_note-bbc-2#cite_note-bbc-2. Потепление сопровождается
ростом количества осадков, уменьшением размеров ледников, сокращением площади распространения снежного покрова. Участившиеся ураганы и засухи также являются следствием изменения климата. В конечном счете потепление может привести к изменению продуктивности растений и интенсификации процессов биотрансформации мертвого органического вещества как на поверхности почвы, так и в ее толще.
Глобальное потепление вовсе не означает потепления везде и в любое время. В частности, в какой-либо местности может увеличиться средняя температура лета и уменьшиться средняя температура зимы, т. е. климат станет более континентальным. Глобальное потепление можно выявить, только усреднив температуру по всем географическим локациям и всем сезонам. Согласно одной из гипотез глобальное потепление приведет к остановке или серьезному ослаблению течения Гольфстрим. Это вызовет существенное падение средней температуры в Европе (при этом температура в других регионах повысится, но не обязательно во всех), так как течение Гольфстрим прогревает континент за счёт переноса тёплой воды из тропиков.
Однако некоторые исследователи считают, что глобальное потепление – это миф, часть ученых отвергает возможность влияния человека на этот процесс. Так, исследования ученых из Шотландии, Канады и Австралии показали, что вероятность естественных, а не антропогенных причин изменения климата на планете составляет не более 5 %. В то же время есть мнение, не отрицающее факт потепления и допускающее его антропогенный характер, но отвергающее, что наиболее опасными из воздействий на климат являются промышленные выбросы парниковых газов.
Таким образом, на сегодняшний день три глобальные экологические проблемы привлекают внимание ученых: изменение климата, судьба озонового слоя и замкнутость глобальных биогеохимических круговоротов (концепция биотической регуляции окружающей среды). Для привлечения внимания правительств и общественности к проблемам глобальных изменений и устойчивого развития планеты в 1992 г. состоялась вторая конференция ООН по окружающей среде и развитию (КОСР) и через пять лет специальная сессия Генеральной Ассамблеи ООН «Рио-5». На первый план была выдвинута проблема глобального потепления, что, как считают многие ученые-экологи, несколько противоречит обоснованной в научной литературе последовательности проблем: социально-экономическое развитие – антропогенные воздействия на биосферу – последствие подобных воздействий на окружающую среду, в т. ч. на климат. В результате работы сессии была принята Рамочная конвенция ООН по проблеме изменения климата (РКИК), в которой основной акцент был сделан на антропогенное происхождение потепления климата и рекомендации (для промышленно развитых стран) по сокращению выбросов в атмосферу парниковых газов.
В декабре 1997 г. в Киото (Япония) прошла Третья конференция государств, участвовавших в подписании РКИК (более 160 стран) и был принят Киотский протокол, международный документ, обязывающий развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов в 2008–2012 гг. по сравнению
с 1990 г. Период подписания протокола открылся 16 марта 1998 г. и завершился 15 марта 1999 г. Протокол был ратифицирован 181 страной мира (на эти страны совокупно приходится более чем 61 % общемировых выбросов). Заметным исключением из этого списка являются США (рис. 22).
Рис. 22. Участие стран в Киотском протоколе:
Страны, подписавшие и ратифицировавшие протокол
Страны, подписавшие, но отказавшиеся ратифицировать Киотский протокол (США)
Киотский протокол стал первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночном механизме регулирования – механизме международной торговли квотами на выбросы парниковых газов. Цель ограничений – снизить в этот период совокупный средний уровень выбросов 6 типов газов (CO2, CH4, гидрофторуглеводороды, перфторуглеводороды, N2O, SF6) на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 г.
Основные обязательства взяли на себя индустриальные страны:
Евросоюз должен сократить выбросы на 8 %;
Япония и Канада – на 6 %;
Страны Восточной Европы и Прибалтики – в среднем на 8 %;
Россия и Украина – сохранить среднегодовые выбросы в 2008–2012 гг. на уровне 1990 г.
На очередной конференции ООН по изменению климата (Копенгаген, 2009 г.) лидеры большинства индустриально развитых государств обсуждали обоснованность решений, принятых в Киото. Участники международной конференции подписали соглашение под названием Copenhagen Outcome, согласно которому все страны, в том числе и Китай, к январю 2010 г. должны письменно подтвердить планы по сокращению выбросов в атмосферу углекислого газа.
В тексте Copenhagen Accord странами-участницами оговаривается ограничение роста среднемировой температуры до 2 градусов Цельсия.
В документе также указано, что для борьбы с климатическими изменениями развивающимся странам будет выделяться помощь в размере
30 млрд долларов в течение трех предстоящих лет и 100 млрд долларов ежегодно к 2020 г.
Дискуссия вокруг Киотского протокола основана на убеждении, согласно которому выбросы парниковых газов провоцируют повышение температуры атмосферного воздуха. Однако, по мнению Юрия Израэля, директора Института глобального климата и экологии Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, одного из экспертов по реализации Киотского протокола в России, прямых доказательств этому до сих пор нет. Возможно, дело в изменении солнечной активности, а значит, и меры по снижению выбросов, принимаемые развитыми странами мира, могут оказаться бессмысленными. Ученые считают, что сокращение выбросов – далеко не панацея в целях спасения климата Земли. Необходимы и иные методы – развитие альтернативных источников энергии, а также развитие атомной энергетики, в отношении которой речь о парниковых газах вообще не идет, так что проблема снимается сама собой.
Лекция 12. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Понятие здоровье. Критерии здоровья.Здоровье населения – один из важнейших критериев оценки благополучия общества. Возрастающее загрязнение окружающей среды связано с развитием промышленности и энергетики. Состояние здоровья населения является обобщенным интегральным показателем качества среды обитания и ее влияния на жизнедеятельность человека.
Согласно уставу ВОЗ под здоровьем понимается состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие болезни как таковой или физических дефектов, как это до сих пор достаточно широко распространено в общественном сознании. Однако это определение не может быть использовано для оценки здоровья на популяционном (общественном) и индивидуальном уровне. По мнению ВОЗ,
в медико-санитарной статистике под здоровьем на индивидуальном уровне понимается отсутствие выявленных расстройств и заболеваний.
Общественное здоровье характеризуется системой статистических
медико-демографических показателей, показателей заболеваемости, инвалидности, физического развития и психического здоровья населения.
В медико-биологических исследованиях для оценки здоровья используют показатели физического развития. Функции организма оценивают по показателям физической и умственной работоспособности, а адаптационные резервы – по показателям биохимического, гормонального и иммунологического статусов.
Величина утраты здоровья выражается в показателях заболеваемости и инвалидности, отражает нарушения в структурах и функциях организма, изменения его адаптивных возможностей.
Все критерии нужно оценивать в динамике. Важным критерием оценки здоровья населения следует считать индекс здоровья, т. е. долю неболевших на момент исследования (например, в течение года).
В санитарной статистике в качестве критерия состояния здоровья, особенно на популяционном уровне, используют показатель болезненности,или морбидности. Данный показатель отражает распространенность заболеваний и определяется соотношением числа заболеваний за год, умноженного на 1 000 и деленного на величину средней численности населения. В целом показатель морбидности является собирательным обозначением отрицательных показателей здоровья.
Организм человека одинаково реагирует на самые различные воздействия. Схожие по тяжести изменения могут быть вызваны в одном случае действием вредных веществ, в другом чрезмерной физической или умственной нагрузкой, в третьем случае в роли пускового механизма может быть дефицит двигательной активности при повышенном нервно-эмоциональном напряжении.
Более того, факторы могут оказывать на организм изолированное, комбинированное, комплексное или совокупное действие.
Изолированное действие вредных веществ встречается редко, обычно человек подвергается совокупному или комбинированному влиянию негативных факторов.
Под комбинированнымдействием понимают одновременное или последовательное действиена организм факторов одной природы, чаще ряда химических веществ, при одном и том же пути поступления (например, с воздухом, водой или пищей).
Комплексное действие проявляется при одновременном поступлении в организм негативных факторов разной природы (физических, химических) различными путями (например, через органы дыхания и кожу).
Совокупное действие наблюдается при одновременном или последовательном действии на организм человека факторов различной природы (физические, химические, биологические).
Наконец, надо помнить, что в развитии патологического процесса в организме различные загрязнения окружающей среды могут играть роль факторов риска, т. е. факторов, не являющихся непосредственной причиной определенной болезни, но которые увеличивают вероятность ее возникновения.
Особенности воздействия факторов окружающей среды приводят к существенным изменениям показателей здоровья населения, которые заключаются в том, что наблюдаются новые закономерности в распространенности и характере патологии человека, иначе протекают демографические процессы. В общем виде эти изменения могут выражаться в ускорении темпа динамики показателей, характеризующих здоровье; проявлении нового неэпидемиологического типа патологии; характерных демографических изменениях; возникновении ранее редко встречающихся заболеваний; росте инфекционных заболеваний; формировании множественных патологий.
Ориентировочный вклад различных факторов в здоровье населения оценивается по четырем позициям: образ жизни, генетика (биология) человека, окружающая среда и здравоохранение. В материалах Всемирной организации здравоохранения указывается, что в совокупном влиянии на здоровье населения 50 % отводится образу жизни, по 20 % приходится на среду обитания и наследственность (генетические факторы) и 10 % на качество медико-санитарной помощи. Следует отметить, что эти данные носят, во-первых, ориентировочный характер, а во-вторых, их влияние взаимосвязано. Окружающая среда (загрязнение воздуха, воды, почвы; резкая смена атмосферных явлений; повышенные космические, магнитные и другие излучения и пр.) может оказывать влияние на остальные составляющие. Таким образом, ее влияние на здоровье существенно увеличивается, но проявляется опосредованно.
Экологические болезни. Техногенная городская среда оказывает глубокое влияние на главное социальное качество человека – его здоровье в широком смысле слова. Такие факторы, как загрязнение атмосферы и воды выбросами промышленности и транспорта, электромагнитные поля, вибрация и шум, химизация быта, а также потоки избыточной информации, чрезмерное число социальных проблем, дефицит времени, гиподинамия, эмоциональные перегрузки, недостатки в питании, вредные привычки, в той или иной мере и в различных сочетаниях становятся соматотропными и психотропными факторами этиологии преднозологических состояний, а затем и болезней.
Высокие концентрации загрязняющих веществ в разных компонентах окружающей среды привели к появлению так называемых «экологических заболеваний», в их числе химическая астма; киришский
синдром (тяжелая аллергия, связанная с выбросами от производства белково-витаминных концентратов); синдром тиккеров, который развивается у детей в зонах нефтеперерабатывающих производств; общая иммунная депрессия при интоксикации тяжелыми металлами, диоксидами и др.; болезнь Юшко, связанная с действием на организм ребенка полихлорированных бифенилов; на Урале появилось заболевание, получившее название «картофельной болезни» (симптом «хлюпающей стопы»); в Алтайском крае обнаружено заболевание, которое назвали «желтые дети».
В качестве основных показателей экологического риска выделяют следующие экологические патологии: индикаторная патология, характеризующаяся высокой степенью зависимости от загрязнения окружающей среды (профессиональные болезни, высокие показатели онкозаболеваний, перинатальной смертности, врожденной патологии, генетические дефекты, аллергозы, токсилогические поражения); экологически зависимая патология, характеризующаяся средней степенью зависимости от загрязнения окружающей среды (повышенная общая детская смертность, вторичные иммунодефициты, обострение основных заболеваний в связи с ухудшением метеообстановки); экологически обусловленная патология, характеризующаяся умеренной степенью зависимости от загрязнения окружающей среды (более высокая заболеваемость с временной утратой работоспособности, хронические бронхиты и пневмонии у взрослых и детей).
Экологическая ситуация в нашей стране по-прежнему остается крайне тревожной и сопровождается ухудшением основных показателей здоровья населения, включая здоровье детей раннего возраста, ростом смертности и снижением средней продолжительности жизни. Достаточно сказать, что в настоящее время более 100 крупных городов и регионов страны, включая Красноярский край, характеризуются неблагоприятной для здоровья человека экологической обстановкой.
В настоящее время в условиях нестабильной экономической ситуации здоровье становится еще и основной экономической силой. Больной человек концентрируется только на проблемах своего организма и абсолютно утрачивает интерес к окружающему миру, не может работать и зарабатывать нормально. В нашей стране в настоящее время сложилась очень сложная демографическая обстановка, которая близка к критической: увеличилась детская смертность (в 3 раза выше европейской); уменьшилась продолжительность жизни, в том числе у мужчин
до 65–67 лет, что на 15 лет меньше, чем в Европе.
Еще более сложная ситуация наблюдается в нашем регионе. Так, по федеральным критериям оценки уровней рождаемости, в Красноярском крае показатель находится на низком уровне (от 10,0 до 14,9 на 1 000 населения). Младенческая смертность в крае выше, чем в среднем по России. Суммарный коэффициент рождаемости не превышает – 1,33 (1,24 в городе и 1,79 на селе). Ожидаемая продолжительность жизни при рождении в крае (63,0 лет) ниже, чем в среднем по России (65,1 года). Продолжительность жизни мужчин в крае меньше, чем женщин, на 13,1 года вследствие высокой смертности мужчин трудоспособного возраста. Снижение рождаемости и высокая смертность населения трудоспособного возраста повлияли на современный возрастной состав жителей в регионе. В Красноярском крае сложился регрессивный тип населения, когда доля лиц старше 50 лет (27 %) превышает долю лиц от 0–14 лет (17 %). В 2005 г. общая заболеваемость взрослого населения края составляла 1 274,1 случая на 1 000 населения, что выше уровня 2001 г. на 22,8 процента. Возросла и заболеваемость. Данный показатель составил 553,4 случая на 1 000 человек населения и превысил уровень 2001 г. на 16,8 процента.
Техногенные факторы воздействия на человека. Основными факторами техногенного характера, оказывающими негативное влияние на здоровье, являются химическое и физическое загрязнение окружающей среды.
Химическое загрязнение окружающей среды и здоровье человека.Человеческое общество постоянно подвержено явным, а чаще всего скрытым воздействиям разнообразных потенциально вредных факторов, в том числе многочисленных химических веществ. Угроза здоровью человека и его благополучию, связанная с таким неблагоприятным воздействием, вызывает сегодня растущее беспокойство, что повышает ответственность при распространении информации об истинных масштабах и уровнях экологической опасности.
При рассмотрении негативного воздействия, которое могут нанести вредные химические вещества человеку, следует различать вещества, вызывающие прямое токсическое действие на организм человека (острая, хроническая токсичность и др.), а также косвенное влияние на живые организмы, связанные с человеком трофическим или иным путями.
Среди токсикантов редко встречаются соединения, обладающие острой токсичностью, т. е. вызывающие резкие поражения (отравления) организма, вплоть до смертельных, после попадания в организм однократной высокой дозы. Такие ситуации обычно возникают при аварийных или других быстро протекающих критических ситуациях, которые по географической ситуации отнесены к зонам заражения.
Чаще приходится сталкиваться с так называемым хроническим токсическим действием, проявляющемся постепенно, при длительном воздействии на организм малых доз токсикантов, обладающих кумулятивным эффектом. Кумулятивное действие коварно, так как после скрытого периода незаметного накопления токсической дозы может наступать необратимое поражение. К числу токсикантов, обладающих кумулятивным токсическим действием, относят соединения тяжелых металлов (свинец, ртуть, кадмий и др.), соединения мышьяка, фтора, галогенароматические углеводороды (полихлорированные бифенилы, ДДТ, полихлордибензодиоксины и др.). Если в процессе накопления суммарная доза будет ниже поражающей, то токсические эффекты будут выражены слабо или будут проявляться неспецифическими симптомами.
Хронические отравления встречаются довольно часто, но они редко регистрируются. Статистически достоверная зависимость от загрязнения химическими веществами атмосферного воздуха установлена для заболеваний бронхитом, пневмонией, эмфиземой легких, а также для острых респираторных заболеваний. Загрязнения атмосферного воздуха влияют на резистентность организма, что проявляется в росте инфекционных заболеваний. В наибольшей степени загрязнение атмосферного воздуха сказывается на показателях здоровья в урбанизированных центрах, в частности в городах с развитой металлургической, перерабатывающей и угольной промышленностью. На территории таких городов влияют как неспецифические загрязнители (пыль, сернистый ангидрид, сероводород, оксид углерода, сажа, диоксид азота), так и специфические (фтор, фенол, металлы и др.). В общем объеме загрязнений атмосферного воздуха неспецифические загрязнители составляют свыше 95 %.
По данным выборочного обследования 33 городов России в городах с повышенным уровнем загрязнения среднее число заболеваний органов дыхания увеличивается на 41 %, сердечно-сосудистой системы – на 132 %, болезней кожи на 176 % и число злокачественных новообразований –
на 35 %. Многочисленные исследования, проведенные в последние годы, свидетельствуют о том, что у детей, проживающих в районах с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха, отмечается низкий уровень физического развития, которое часто оценивается как дисгармоничное. Наблюдающееся отставание уровня биологического развития от паспортного возраста свидетельствует о весьма неблагоприятном влиянии загрязнения воздушной среды на здоровье подрастающего поколения.
По сравнению с другими источниками химического загрязнения (пища, питьевая вода, почва) атмосферный воздух представляет собой особую опасность, поскольку на его пути нет химического заслона. Атмосферное загрязнение в первую очередь влияет на сопротивляемость организма, результатом снижения которой становится повышенная заболеваемость, а также другие физиологические изменения организма.
По характеру воздействия на организм человека химические вещества (вредные и опасные) подразделяются: на общетоксические, вызывающие отравление всего организма (ртуть, оксид углерода, толуол, анилин); сенсибилизирующие, действующие как аллергены (альдегиды, растворители и лаки на основе нитросоединений); нейро- и психотропные,действующие на нервную систему (никотин); мутагенные, приводящие к изменению наследственной информации в половых и соматических клетках (свинец, радиоактивные вещества, формальдегид, ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорэтан)); канцерогенные,вызывающие раковые заболевания (бензидин, ароматические углеводороды, аминосоединения, асбест, ДДТ);фиброгены,вызывающие доброкачественные опухоли (диоксид титана, пищевые красители, ксенобиотики); тератогены,вызывающие при воздействии на организм (зародыш, растущий организм) возникновениеуродств и других аномалий развития (никотин, алкогольсодержащие продукты, наркотики, талидомид, антибиотики и др.);эмбриотоксины, ядовитые для зародышей и отравляющие их (ДДТ, соли цинка, медь, ряд лекарственных препаратов); вещества, влияющие на репродуктивную (воссоздание потомства) функцию (бензол, свинец, марганец, никотин).
Механизмы воздействия химических загрязнителей на организм также различны. Выделяют вещества раздражающего действия, воздействующие на слизистую оболочку, нервные окончания (сероводород, оксиды серы и азота, аммиак, хлор, пары кислот и щелочей); вещества, изменяющие соотношение окислительных и восстановительных реакций в организме (озон, ионизирующее излучение, диоксины); вещества, необратимо связывающиеся с органическими или неорганическими соединениями организма (тяжелые металлы, мышьяк, никотин, селен); жирорастворимые вещества, нарушающие функцию биологических мембран (бензол, скипидар, дихлорэтан, ацетон и др.); вещества, замещающие химические элементы или соединения в клетке (стронций, цезий, бериллий и др.).
При этом одно и то же вещество или фактор может оказывать влияние на несколько органов и тканей.
Физическое загрязнение окружающей среды и здоровье человека.К основным физическим факторам окружающей среды, оказывающим негативное воздействие на здоровье человека, относятся акустические колебания, вибрация, электромагнитные излучения, электрическийток.
Акустические колебаниявключаютшум, инфразвук, ультразвук и их воздействие на человека.
Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 16–20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называются звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называются инфразвуковыми, выше 20 кГц – ультразвуковыми. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле.Акустические колебания представляют собой слышимые и неслышимые колебания упругих сред.
Шумпредставляет собой беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающее при механических колебаниях в средах. С физиологической точки зрения, шум – это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук.
К основным источникам шума относятся транспорт, в первую очередь автомобильный, авиационный и железнодорожный, а также различные промышленные и сельскохозяйственные предприятия. Источники шума на производстве: станки, прессы, внутризаводской транспорт, системы вентиляции, электрифицированный инструмент и т. д.
Шум с уровнем звукового давления до 30–35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40–70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, и при длительном действии может быть причиной неврозов. Воздействие шума уровня свыше 75 дБ может привести к потере слуха. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.
В большинстве крупных промышленных городов существует шумовое загрязнение, значительно превышающее допустимые нормы. Например, в таких городах, как Екатеринбург и Красноярск, на магистралях городского значения уровни звука составляют 73–95 дБ, в жилых домах, расположенных на крупных магистралях, уровни шума достигают 62–77 дБ,
т. е. в 1,5–2 раза превышают предельно допустимый уровень шума (40–50 дБ).
В биологическом отношении шум является заметным стрессовым фактором для человека, способным вызвать срыв приспособительных реакций. Акустический стресс может приводить к разным проявлениям: изменению скорости дыхания и пульса, нарушениям регуляции ЦНС и обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни, а также к возникновению профессиональных заболеваний. Степень шумовой патологии зависит от интенсивности и продолжительности воздействия и, что очень важно, от индивидуальной чувствительности организма к акустическому раздражителю. Длительное воздействие шума вызывает изменение физиологических реакций, нарушение сна, психического и соматического здоровья, работоспособности и слухового восприятия. Индивидуальная чувствительность человека к шуму составляет
4–17 %. Считается, что повышенная чувствительность к шумовому загрязнению наблюдается у 30 % людей, 60 % обладают нормальной чувствительностью и только 10 % – нечувствительны к шуму. Женский и детский организм особенно чувствительны к шумовому воздействию. Высокая индивидуальная чувствительность может быть одной из причин повышенной утомляемости и развития различных неврозов.
Инфразвуковые колебания – это невидимые и неслышимые волны, вызывающие у человека чувство глубокой подавленности. Источниками инфразвука на промышленных предприятиях являются вентиляторы, компрессорные установки, все медленно вращающиеся машины и механизмы. Наиболее мощными источниками инфразвука являются реактивные двигатели. В обычных условиях городской и производственной среды уровни инфразвука невелики, но даже слабый инфразвук от городского транспорта входит в общий шумовой фон города и служит одной из причин нервной усталости жителей.
Инфразвук – колебания частотой ниже 20 Гц. Подавляющее число современных людей не слышат акустические колебания частотой ниже
40 Гц. Максимальные уровни низкочастотных акустических колебаний от промышленных и транспортных источников достигают 100-110 дБ. При уровне от 110 до 150 дБ и более он может вызывать у людей неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения,
к числу которых следует отнести изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе.
Инфразвук вреден для человека во всех случаях – слабый инфразвук действует на внутреннее ухо и вызывает симптомы морской болезни, сильный – вызывает повреждение внутренних органов из-за сильной их вибрации. Инфразвуковое воздействие средней силы способно стать причиной слепоты. Инфразвук может «сдвигать» частоты настройки внутренних органов, вселить в человека чувство тоски, панического страха, ощущения холода, беспокойство, дрожь в позвоночнике. Попадая в резонанс с биоритмами человека, инфразвук особо высокой интенсивности способен вызвать мгновенную смерть.
Ультразвук. Мощные ультразвуковые колебания низкой частоты и высокой интенсивности используются в производстве для технологических целей: очистка деталей, сварка, сверление, пайка металлов. Более слабые ультразвуковые колебания используются в диагностике, для исследовательских целей.
В поле ультразвуковых колебаний в живых тканях ультразвук оказывает механическое, термическое, физико-химическое воздействие (микромассаж клеток и тканей). При этом активизируются обменные процессы, повышаются иммунные свойства организма. Ультразвук оказывает выраженное обезболивающее, спазмолитическое, противовоспалительное и общетонизирующее действие, стимулирует крово- и лимфообращение, ускоряет регенеративные процессы, улучшает трофику тканей.
Ультразвук обладает главным образом локальным действием на организм, поскольку передается при непосредственном контакте с источником ультразвуковых колебаний. Ультразвуковые колебания, генерируемые низкочастотным промышленным оборудованием, оказывают неблагоприятное влияние на организм человека. Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. Наиболее характерным является наличие вегетативно-сосудистой дистонии и астенического синдрома. Степень выраженности изменений в организме человека зависит от интенсивности и длительности воздействия на него ультразвука и усиливается при наличии в спектре высокочастотного шума, при этом присоединяется выраженное снижение слуха. В случае продолжения контакта с ультразвуком указанные расстройства приобретают более стойкий характер. При действии локального ультразвука возникают явления вегетативного полиневрита рук (реже ног) разной степени выраженности, вплоть до развития пареза кистей и предплечий, вегетативно-сосудистой дисфункции. Ультразвуковые колебания, проникая в организм, могут вызвать в тканях воспаление, кровоизлияние, некроз (гибель клеток и тканей).
Характер изменений в организме зависит от дозы воздействия ультразвука. Малые дозы – уровень звука 80–90 дБ – дают стимулирующий эффект – микромассаж, ускорение обменных процессов. Большие дозы – уровень звука 120 и более дБ – дают поражающий эффект.
Вибрацияпредставляет собой сложный колебательный процесс
с широким диапазоном частот, возникающий в упругих телах или телах в результате передачи колебательной энергии от какого-то механического источника. В городах источниками вибрациислужат в первую очередь транспорт, а также некоторые производства.
Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Выраженность ответных реакций организма обусловливается главным образом силой механического воздействия на него и биомеханическими свойствами человеческого тела. Действие вибрации зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и т. д.
Воздействие вибрации на человека классифицируют: по способу передачи колебаний человеку (общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека; локальная – через руки); по направлению действия (вертикальная, горизонтальная от правого плеча к левому, от спины к груди); по временной характеристике (постоянная, непостоянная).
Мощность колебательного процесса в зоне контакта и время этого контакта являются глав