Факторы и их влияние на здоровье человека

Воздушная среда и ее гигиеническое значение

Как среды обитания человека

Воздушная среда (атмосфера) – газообразная оболочка, окружающая земной шар, необходимое условие поддержания жизни на Земле. Без воздуха существование человека на Земле невозможно. Воздушная среда является средой постоянного пребывания человека. Воздух является поставщиком кислорода, который необходим для жизнедеятельности организма, его органов и тканей (использование кислорода в биологическом окислении). Также воздушная среда позволяет человеку ориентироваться в пространстве, через нее органами чувств воспринимаются зрительные, слуховые сигналы, позволяющие судить о состоянии окружающей среды. Трудно переоценить и значение воздуха в жизни нашей планеты. Сохранение теплоты Земли и защита живых организмов от губительных доз космического излучения, источник кислорода для дыхания, углекислого газа для фотосинтеза, энергии и разнообразных химических веществ, среда развертывания метеорологических процессов и электрических явлений (атмосферное электричество), один из главных факторов формирования климата в различных географических регионах, перемещение паров воды, источник некоторых видов сырья (из воздуха добывают азот, кислород, аргон и гелий). Кроме того, использование воздуха в промышленности как химического агента в различных технологических процессах (горение топлива, выплавка металла, процессы окисления и т.д.), как физическая среда для переноса тепла (воздушное отопление, сушка). Через воздушную среду совершаются процессы теплообмена человека с окружающей средой, происходит отдача тепла конвекцией и потоиспарением, благодаря чему обеспечивается тепловой комфорт человека. В процессе развития человеческого организма между ним и воздушной средой создается тесное взаимодействие, нарушение которого может привести к неблагоприятным изменениям в организме. Резкие изменения физических и химических свойств воздушной среды, загрязнение токсичными веществами и патогенными микроорганизмами могут способствовать развитию в организме изменений, приводящих к нарушению гомеостаза. А это в свою очередь приводит к нарушению функций различных органов и тканей, снижению работоспособности, развитию ряда заболеваний.

С гигиенической точки зрения воздушная среда неоднородна. Различают атмосферный воздух, воздух промышленных помещений, воздух жилых и общественных зданий. Это объясняется разнообразием физических свойств и вредными примесями, связанными с условиями формирования и загрязнения воздушной среды. Физические свойства атмосферного воздуха (температура, влажность, подвижность, атмосферное давление) нестабильны и зависят от климатических особенностей местности. В жилых и общественных зданиях физические свойства воздуха более стабильны, так как микроклимат здесь поддерживается за счет вентиляции и отопления. На промышленных предприятиях свойства воздушной среды напрямую зависят от технологических процессов. Зачастую физические свойства воздуха приобретают самостоятельное значение профессионального фактора, а загрязнение воздуха токсичными веществами может привести к развитию профессионального отравления. Из этого следует, что при оценке воздушной среды следует учитывать все ее свойства. Физические свойства – температура, влажность, подвижность воздуха, барометрическое давление, электрическое состояние; химические – содержание составных частей воздуха и различных примесей, бактериологический состав и присутствие в воздухе разнообразных механических примесей (пыли, сажи). Действие воздушной среды на организм человека комплексное, но одно из существенных воздействий связано с физическими факторами, т.к. они в значительной степени определяют теплообмен организма с окружающей средой.

Физические свойства атмосферы, метеорологические

факторы и их влияние на здоровье человека

Метеорологический и микроклиматический компонент воздушной среды состоит из температуры воздуха, его влажности и подвижности, неионизирующего солнечного излучения, барометрического давления. Физические факторы как компоненты окружающей среды и закрытых помещений обеспечивают жизнедеятельность и здоровье человека.

Теплообмен организма поддерживается путем уравновешивания процессов химической и физической терморегуляции. Причем в норме у человека теплопродукция должна быть равна теплоотдаче. Химическая терморегуляция определяется способностью организма изменять интенсивность обменных процессов. Накопление тепла в организме происходит как за счет окисления пищевых веществ, за счет мышечной работы, так и от лучистого тепла Солнца и нагретых предметов, теплого воздуха и горячей пищи. Организм отдает тепло путем проведения, конвекции, излучения и испарения пота. Теплоотдача проведением осуществляется при соприкосновении тела человека с холодными поверхностями, имеющими более низкую температуру, чем температура тела человека. Величина потока проводимого тепла определяется температурой и теплопроводностью прилегающего субстрата. Теплопроводность воздуха ничтожно мала, а значит отдача тепла проведением через неподвижный воздух исключена. Конвекция. Если кожа теплее окружающего воздуха, прилегающий к ней слой воздуха нагревается, поднимается и замещается более холодным и плотным. В процессе этой естественной конвекции тепло уносится ламинарным потоком воздуха у поверхности кожи. Основную роль играет разница между температурой тела и температурой окружающей среды вблизи него. Больше движений во внешнем воздухе приводит к тому, что этот поток воздуха становится турбулентным, а это в значительной степени усиливает интенсивность теплоотдачи (форсированная конвекция). В состоянии покоя теплопотери за счет конвекции составляют около 15%. Интенсивность отдачи тепла конвекцией зависит от площади поверхности тела человека, разности температуры воздушной среды и тела и от скорости движения воздуха. Излучение – теплоотдача в виде длинноволнового инфракрасного излучения, испускаемого кожей. (в нем принимает участие проводящая среда). Теплопотери в состоянии покоя за счет излучения составляют 55-56%. Перенос тепла конвекцией и излучением часто объединяют понятием «сухая теплоотдача». Перенос тепла путем испарения осуществляется за счет испарения воды с поверхности кожи и слизистых оболочек, выстилающих дыхательные пути. Путем испарения выделяется 29-30% тепла. Такое количество тепла испарением выделяется тогда, когда температура кожи выше температуры окружающей среды и кожа полностью увлажнена за счет выделения пота. Если же температура окружающей среды выше температуры тела, то испарение – единственный процесс теплоотдачи (2400 кДж на 1 л). Путем испарения 1 литра воды организм человека может отдать треть всего тепла, выработанного в условиях покоя за целый день. В процессах теплообмена организма с окружающей средой большое значение имеет лучистый (радиационный) теплообмен. Любое тело при температуре выше абсолютного нуля излучает тепло в окружающее пространство. При этом теплоизлучение зависит только от теплового состояния нагретого предмета и не зависит от температуры воздушной среды. Между человеком и окружающими предметами идет непрерывный обмен лучистым теплом. Если количество тепла принимаемого равно количеству излучаемого тепла в окружающую среду, то радиационный баланс равен нулю. Если количество принимаемого тепла больше излучаемого, то это положительный радиационный баланс. Отрицательный радиационный баланс наблюдается, если лучеиспускание от человека больше чем он принимает лучистого тепла из окружающей среды. В случае резкого нарушения радиационного баланса наблюдается перегревание или охлаждение организма. Например, в горячих цехах возможно перегревание рабочих как из-за высокой температуры воздуха, так и в результате притока большого количества лучистого тепла от нагретых поверхностей, раскаленного металла и т.д. Холодные и сырые стены создают условия для отрицательного радиационного баланса, человек охлаждается, излучая тепло в сторону холодных ограждений. При этом, даже при благоприятной температуре воздуха, человек часто ощущает тепловой дискомфорт. При действии радиационного охлаждения и низкой температуры воздуха более быстро и глубоко наступает охлаждение организма. Когда механизмы, ответственные за предотвращение переохлаждения организма, оказываются перегруженными (в условиях продолжительного пребывания в среде с низкой температурой) возникает гипотермия. При этом процессы терморегуляции сначала включаются на полную мощность, но с понижением температуры их интенсивность падает. При температуре 26-28 ⁰С может наступить смерть от фибрилляции сердца. Другие следствия острой гипотермии – дыхательный и метаболический ацидоз. У пожилых людей система контроля температурного режима переориентирована на более низкий уровень и внутренняя температура тела может поддерживаться на уровне 35 ⁰С и даже ниже без включения механизма дрожи. При чрезмерных тепловых нагрузках, превышающих возможности механизмов теплоотдачи, задержка тепла в организме вызывает гипертермию. При этом все эффекторные процессы интенсифицируются до предела, температура повышается до 42 ⁰С. При продолжительной гипертермии с ректальной температурой выше 39,5-40 ⁰С наступает тяжелое поражение головного мозга, быстро приводящее к смерти: развивается мозговой отек, гибнут нервные клетки, человек теряет ориентацию, появляется бред, судороги. Этот синдром носит название теплового удара. Поражение мозга влияет на терморегуляционные механизмы, а это может привести к нарушению потоотделения и еще большему ухудшению состояния. Парадоксально, при этом мышцы могут обнаруживать ритмическую активность, напоминающую дрожательную реакцию на холод. При более легком перегревании организма возникает тепловой обморок. Он сопровождается расширением кровеносных сосудов и резким снижением кровяного давления. Температура тела лишь немного выше нормы, но после физической нагрузки повышается до 38-39 ⁰С.

Влияние неблагоприятной температуры воздуха на организм наиболее выражено в производственных условиях, а также при работах на открытом воздухе:

- повышение температуры воздуха выше 35⁰С – нарушается отдача тепла конвекционным путем;

- повышение температуры воздуха и умеренное повышение влажности – отдача тепла в основном потоиспарением, при этом происходит потеря ионов хлора, витамина С и витаминов группы В, а это приводит к нарушению работы сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта (снижается концентрация ионов хлора в желудочном секрете, что приводит к развитию в слизистой оболочке желудка воспалительных процессов). Повышение температуры отрицательно влияет на ЦНС (ослабление внимания, нарушение координации движений, замедление реакций), вызывает снижение иммунитета ( повышение общей заболеваемости).

При низкой температуре окружающей среды повышение теплопотери происходит за счет излучения и конвекции, потоиспарение же замедляется. Если теплопотеря превышает теплопродукцию, наблюдается снижение температуры кожи и охлаждение организма. При этом отмечается ослабление мышечной деятельности, резкое снижение реакции на болевые раздражения, адинамия, сонливость. Местное охлаждение способствует развитию простудных заболеваний, что связано с рефлекторным снижением температуры слизистой оболочки носоглотки. Это явление учитывается при гигиенической оценке температурного режима жилых и общественных зданий путем регламентации перепадов температуры воздуха по вертикали (не более 2,5 ⁰С на 1 метр высоты). Переохлаждение конечностей наряду с влажной обувью и повышенной скоростью движения воздуха приводит к отморожениям («окопная» или «траншейная» стопа).