Физические факторы среды обитания. Атмосферное давление и его влияние на организм

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Влияние природных факторов (химических, физических, биологических) на образ жизни человека во многом обусловлено экологической ситуацией в конкретном регионе и, как правило, связано не с естественным их природным состоянием, а с антропогенными неблагоприятными воздействиями, вызываемыми деятельностью человека.

Основными социальными обстоятельствами, определяющими образ жизни, являются труд, быт, социально-экономический уклад.

Среди факторов труда ведущими являются его тяжесть, напряженность, режим, характер связи человека с орудием труда, внешние условия труда.

Среди факторов быта основными являются условия обитания (микроклимат, состояние воздушной среды, освещение, вентиляция и т.д.), характер питания, одежда, качество воды, режим дня, в том числе отдых и сон.

Социально-экономический уклад характеризуется социально-правовым положением, уровнем образования, культуры и общественной деятельностью.

Классификация негативных факторов среды обитания, их краткая характеристика

Человек живет, непрерывно обмениваясь энергией с окружающей средой. В процессе эволюции человеческий организм приспособился к экстремальным климатическим условиям – низким температурам севера, высоким температурам экваториальной зоны, к жизни в сухой пустыне и в сырых болотах.

Энергетическое воздействие на незащищенного человека, попавшего в шторм или смерч, оказавшегося в зоне землетрясения, вблизи кратера действующего вулкана или грозовом районе, может превысить допустимый для человеческого организма уровень опасности и нести возможную вероятность травм или даже гибели человека.

Уровни энергии естественного происхождения остаются практически неизменными.

Негативные факторы среды обитания подразделяются: на естественные факторы – природные и антропогенные – вызванные деятельностью человека.

Опасные и вредные факторы подразделяются на физические, химические, биологические, психофизиологические, физические и нервно-психические.

Физические факторы среды обитания. Атмосферное давление и его влияние на организм

Воздух обладает массой и весом, гравитационное поле делает воздушные массы у поверхности земли наиболее плотными и, следовательно, воздух обладает наибольшим давлением. С поднятием на высоту плотность и давление воздуха уменьшаются. Если на уровне моря 1 м3 воздуха весит 1293 г, то на высоте 20 км его вес составляет лишь 64 г, т.е. при одинаковом процентном содержании кислорода его весовая концентрация на высоте 20 км примерно в 20 раз меньше, чем на уровне моря.

На поверхности земли колебания атмосферного давления связаны с погодными условиями и не превышают 4–10 мм рт. ст. Однако возможны существенные повышения и понижения атмосферного давления, способные привести к неблагоприятным изменениям в организме.

Пониженное атмосферное давление способствует развитию у людей симптомокомплекса, известного под названием высотной болезни.

Высотная болезнь может возникать при быстром подъеме на высоту и, как правило, встречается у летчиков и альпинистов в случае отсутствия мер, предохраняющих от влияния пониженного атмосферного давления.

В легочной ткани происходит обмен газов крови и альвеолярного воздуха. Проникая через мембраны, газы стремятся к состоянию равновесия, переходя из области высокого давления в область более низкого давления.

Высотная болезнь возникает в результате понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, что приводит к кислородному голоданию тканей.

По мере падения парциального давления кислорода уменьшается насыщенность кислородом гемоглобина с нарушением снабжения клеток кислородом.

Резерв кислорода в организме не превышает 0,9 л и определяется количеством растворенного в плазме крови кислорода. Этого резерва достаточно лишь на 5–6 мин жизни, после чего стремительно развиваются явления кислородной недостаточности.

К кислородному голоданию наиболее чувствительны мозговые клетки, так как кора головного мозга потребляет кислорода в 30 раз больше на единицу массы, чем все другие ткани. Мозговые клетки гибнут раньше, чем падает тонус грудных мышц, когда еще возможны дыхательные движения. Первые симптомы кислородной недостаточности определяются при подъеме на высоту 3000 м без кислородного прибора.

В процессе постепенной адаптации к пониженному атмосферному давлению в организме развиваются компенсаторно-приспособительные механизмы, позволяющие сохранить здоровье и работоспособность, что можно наблюдать у жителей высокогорных районов Дагестана, Памира, Перу, где селения располагаются на высоте 2500–4500 м над уровнем моря.

Повышенное атмосферное давление является основным производственным фактором при строительстве подводных тоннелей, метро, при проведении водолазных работ и т.д.

Для проведения работ под водой или под землей в грунтах, насыщенных водой, сооружаются особые рабочие камеры – кессоны. Кессон заполняется сжатым воздухом, который вытесняет воду из рабочего пространства. На давление столба в 10 м в кессоне повышается давление на 1 атмосферу сверх обычного. В производственных условиях в зависимости от заглубления кессона добавочное давление составляет от 0,2 до 4 атм.

При работе в кессонах отмечают три периода:

• период компрессии, т.е. период опускания в кессон, когда происходит постепенное нарастание давления выше обычного;

• период работы и кессоне, в условиях повышенного давления;

• период декомпрессии, когда происходит подъем рабочих на поверхность земли, т.е. выход из зоны повышенного в зону нормального атмосферного давления.

Период компрессии и второй период пребывания рабочих в кессонах или водолазов под водой (в условиях повышенного атмосферного давления) при соблюдении правил безопасности переносятся без каких-либо выраженных неприятных ощущений.

В зоне повышенного атмосферного давления происходит насыщение крови и тканей организма газами воздуха, главным образом азотом. Это насыщение продолжается до одного уровня парциального давления азота в окружающем воздухе с парциальным давлением азота в тканях. Быстрее всего насыщается кровь, медленнее – жировая ткань. В то же время жировая ткань насыщается азотом в пять раз больше, чем кровь или другие ткани.

Общее количество азота, растворенного в организме под повышенным атмосферном давлением, может достигать 4–6 л против литра, растворенного при нормальном давлении.

При быстром переходе из зоны повышенного атмосферного давления в зону нормального нарушаются процессы освобождения азота из тканей и жидкостей организма. Скорость освобождения азота из различных тканей неодинакова, например слабо васкуляризованная жировая ткань медленно отдает азот.

При быстрой декомпрессии создается большая разница между парциальным давлением азота в альвеолярном воздухе и парциальным давлением азота, растворенного в тканях организма. Азот не успевает выделиться через легкие и остается в крови и тканях в виде пузырьков. Опасность газовой эмболии возникает тогда, когда парциальное давление азота в тканях будет выше парциального давления азота в альвеолярном воздухе более чем в два раза. Газовая эмболия приводит к тяжелому профессиональному заболеванию – кессонной болезни. Тяжесть и симптоматика кессонной болезни определяются локализацией и массивностью закупорки сосудов газовыми эмболами.

Чаще поражаются ткани с большим содержанием липидных соединений – нервная система, подкожная жировая клетчатка, костный мозг, суставы.

Разработаны разнообразные инженерно-технические, санитарно-гигиенические и лечебные мероприятия, предупреждающие возникновение кессонной болезни.

Вибрация и шум – это механические колебания, распространяющиеся в газообразных и твердых средах. Шум и вибрация различаются между собой частотой колебаний.

Для нормального существования, чтобы не ощущать себя изолированным от мира, человеку нужен шум в 10–20 дБ (шум листвы парка или леса).

Механические колебания, распространяющиеся через плотные среды с частотой колебаний до 16 Гц (герц – единица измерения частоты, равная 1 колебанию в секунду), воспринимаются человеком как сотрясение, которое принято называть вибрацией.

Колебательные движения, передаваемые через воздух с частотой от 20 до 16 000 Гп, воспринимаются органом слуха как звук. Колебательные движения свыше 16 000 Гц относятся к ультразвуку и органами чувств человека не воспринимаются.

Шум воспринимается человеком как беспорядочное неритмичное смешение звуков различной силы и частоты. Чувствительность уха к звуковым колебаниям зависит от силы и интенсивности звука, а также от частоты колебаний. За единицу измерения силы звука принят бел.

Орган слуха способен различать 0,1 бел, поэтому на практике для измерения звуков и шумов применяется децибел (дБ). Сила звука и частота воспринимаются человеком как громкость, поэтому при равном уровне силы звука в децибелах звуки различной частоты воспринимаются как звуки, имеющие громкость.

В связи с этим при сравнении уровня громкости звуков необходимо кроме характеристики силы звука в децибелах указывать и частоту колебаний в секунду. Чувствительность слухового аппарата к звукам разных частот неодинакова.

В производственных условиях, как правило, возникают шумы, которые имеют в своем составе различные частоты.

Условно весь спектр шума принято делить на низкочастотные шумы частотой до 300 Гц, среднечастотные – от 350 до 800 Гц и высокочастотные – выше 800 Гц.

Для измерения характеристики шума и вибрации на производствах используются шумомеры, анализаторы частоты шума и вибрографы.

Шум отрицательно сказывается на здоровье человека. Появляются головные боли, быстрое утомление, снижение работоспособности, повышается артериальное давление, учащается или замедляется сердечный ритм, происходит ряд функциональных изменений со стороны внутренних органов и систем; могут возникать заболевания центральной нервной системы (неврастения, неврозы, расстройства чувствительности), снижается внимание, резко падает производительность труда. Длительное воздействие шума может привести к артериальной гипертензии. Могут возникнуть явления утомления и ослабления слуха, развивается тугоухость. Длительное воздействие шума в 80–90 дБ приводит к профессиональной глухоте.

Тугоухость – стойкое понижение слуха, затрудняющее восприятие речи окружающих в обычных условиях. Оценка слуха производится с помощью аудиометрии. Снижение слуха на 10 дБ человек не ощущает, при снижении слуха на 20 дБ теряется способность слышать слабые, но важные для общения звуковые сигналы.

Вибрация и шум вредно воздействуют на организм и вызывают заболевание периферической нервной системы – вибрационную болезнь.

Меры борьбы с шумом и вибрацией:

• замена шумных производственных процессов на менее шумные процессы;

• улучшение качества изготовления и монтажа оборудования;

• укрытие источников шума и вибрации;

• вывод персонала за пределы шумных производств и воздействия вибрации;

• применение индивидуальных защитных средств.

Существуют опасные для человеческого организма резонансные частоты. И если внешние силы воздействуют на человека с частотами, близкими или равными резонансным частотам, то резко возрастает амплитуда колебаний как всего тела, так и отдельных его органов.

Для тела человека в положении сидя резонанс наступает при частоте 4–6 Гц, для головы – 20–30 Гц, для глазных яблок – 60–90 Гц.

При этих частотах интенсивная вибрация может привести к травмам позвоночника и костной ткани, расстройству зрения, у женщин вызвать преждевременные роды.

Колебания вызывают в тканях организма переменные механические напряжения. Информация о действующей на человека вибрации воспринимается вестибулярным аппаратом.

Вестибулярный аппарат обеспечивает анализ положений и перемещений головы в пространстве, активизацию тонуса мышц, поддержание равновесия тела.

Перевозбуждение рецепторов вестибулярного аппарата выражается в так называемой "воздушной", или "морской", болезни.

По способу воздействия вибрации на человека она подразделяется:

• на общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

• локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.

Вибрационная болезнь – профессиональное заболевание, основным этиологическим фактором которого является производственная вибрация. В развитии заболевания играют значительную роль и другие факторы: шум, вынужденное положение тела, охлаждение, статическое напряжение мышц плеча и плечевого пояса.

В основе развития вибрационной болезни лежат сложные нейрогуморальные расстройства с изменениями в нервной, сердечно-сосудистой системах, опорно-двигательном аппарате.

Локальная вибрация нарушает регуляцию тонуса периферических кровеносных сосудов. Раздражение нервных сплетений приводит к нарушению трофики и вазомоторной координации, уменьшает пластичность лимфатического русла, снижает электровозбудимость и лабильность мышц и периферических нервов, ослабляет рефлексы, нарушает двигательную координацию.

Общая вибрация вызывает аналогичные расстройства двигательной сферы, однако при этом особенно сильно страдает ЦНС (в коре головного мозга начинают преобладать тормозные процессы, нарушаются корково-подкорковые взаимоотношения, появляются вегетативные дисфункции утомление, депрессия или раздражительность, головные боли и другие расстройства вплоть до устойчивых тяжелых неврозов).

Из-за стрессового характера воздействия вибрации нарушаются нейрогуморальная регуляция обменных процессов, функции сердечно-сосудистой, пищеварительной и половой систем, печени, почек, иммунологической защиты и т.д.

Хроническое воздействие вибрации вызывает прогрессирующие изменения в органах и тканях: отеки и кровоизлияния в головном и спинном мозге, дистрофические изменения нейронов, нервных стволов, мышечной ткани, разрывы мышц, разрастание соединительной ткани, кровоизлияния, дистрофические изменения в паренхиматозных органах, нарушения морфологического и биохимического состава крови. В артериях находят изменения, подобные таковым при обл итерирующем эндаргериите. Возможны трофические изменения кожи, вплоть до развития гангрены пальцев. В костно-суставном аппарате развиваются остеопороз, деформирующий артроз, остеохондропатии.

Вибрационная болезнь, обусловленная общей вибрацией, отличается значительными изменениями ЦНС и протекает с полиневритическим или мигренеподобным синдромами.

Появляются изменения на ЭКГ: экстрасистолия, изменения желудочкового комплекса электролитного характера. В последующем развиваются признаки хронического поражения миокарда дистрофического характера.

Также необходимо указать на синдромы нарушений функций пищеварительной системы в виде функционального расстройства желудка, гастритов, дискинезий, нарушения углеводного, минерального и витаминного обмена.

Выделяют четыре стадии развития вибрационной болезни:

• I стадия – малосимитомная, начальная, в которой преобладают жалобы на незначительные боли и парестезии в руках с легкими расстройствами чувствительности;

• II стадия – умеренно выраженные изменения органов, систем, в том числе ЦНС;

• III стадия – выраженные вазомоторные и трофические изменения, заметные сдвиги в ЦНС;

• IV стадия – распространенные симптомы поражения различных органов и систем, периферической нервной системы.

При вибрационной болезни наблюдается сочетание отдельных синдромов или их переплетение. Выделяют следующие синдромы:

• ангиодистонический синдром – похолодание и цианоз конечностей, парестезии;

• ангиоспастический синдром – приступы ангиоспазмов но типу "белых пальцев" с выраженными расстройствами чувствительности, вегетативный полиневрит;

• вегетомиофасцит (выраженные дистрофические изменения в мышцах и других тканях, опорно-двигательном аппарате);

• неврит (избирательные амиотрофии в зоне соответствующего поражения нерва);

• диэнцефальный синдром – с приступами головокружений, часто на фоне астении.

Основная мера защиты от вибрации – виброизоляция от источника колебаний. Примером являются автомобильные и вагонные рессоры. Санитарные правила регламентируют предельно допустимые уровни вибрации.

При кратковременном действии вибрации наблюдается снижение болевой чувствительности. Это свойство вибрации используется в воздействии массажных приборов, подушек, кресел с целью снятия болевого синдрома у человека.