Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
БЛОК ИНФОРМАЦИИ
ЗАНЯТИЕ 2. ЭКОЛОГО-МЕДИЦИНСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРЫ.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Атмосфера, ее строение, эколого-медицинское значение.
Атмосфера – это дисперсная газовая оболочка Земли, удерживаемая планетой посредством силы тяжести и принимающая участие в её суточном и годовом вращении, состоящая из смеси различных газов (азот, кислород, диоксид углерода, инертные газы), взвешенных аэрозольных частиц, водяных паров. С увеличением высоты плотность воздуха снижается и она плавно переходит в космическое пространство. Атмосфера имеет слоистое строение и состоит из нескольких сфер. Наиболее плотный слой воздуха, прилегающий к земной поверхности, носит название тропосферы. Ее толщина составляет 8 - 18 км. В тропосфере сосредоточено более 4/5 массы земной атмосферы. Из-за неравномерности нагрева земной поверхности в ней образуются мощные вертикальные конвекционные потоки воздуха, отмечаются неустойчивость физических факторов: колебания температуры, относительной влажности, давления. На состоянии тропосферы отражаются все процессы, совершающиеся на земной поверхности, поэтому в ней постоянно присутствует пыль, сажа, разнообразные токсичные вещества, микроорганизмы, особенно в крупных промышленных районах. Выше тропосферы расположена стратосфера, имеющая протяженность около 40 км. Она характеризуется значительной разреженностью воздуха, ничтожной влажностью, почти полным отсутствием облаков и пыли земного происхождения, особым температурным режимом. В стратосфере под воздействием космического излучения и коротковолновой части ультрафиолетового излучения Солнца молекулы воздуха ионизируются, в результате чего образуется озон. Озоновый слой находится на высоте 25 - 40 км. Далее на высоте 55-80 км лежит мезосфера, содержащая в себе 5 % массы атмосферы. Затем следует ионосфера, внешняя граница которой подвержена колебаниям в зависимости от времени суток и года в пределах 500 - 1000 км. В ионосфере воздух сильно ионизирован, при этом степень ионизации и температура воздуха повышаются с увеличением высоты. Выше ионосферы расположены термосфера (80 - 1000 км, с 600 км располагается гелиевая корона), экзосфера (1000 - 2000 км, на высоте 1000 - 2000 км размещается водородная корона) и магнитосфера (2000 - 50000 км). В упомянутых оболочках меняется количество воздуха и температура. Условная граница атмосферы простирается на высоту 2000 км.
Атмосферный воздух представляет собой смесь газов, заполняющих атмосферу. Химический состав воздуха представлен постоянными (азот, кислород, инертные газы), переменными (углекислый газ, водяные пары) и случайными (аммиак, сероводород, метан, сернистый газ) компонентами. Случайными примесями могут быть также механические и биологические агенты – пыль, дым, микроорганизмы. К абиотическим физическим факторам воздушной сферы относятся солнечная радиация, температура, влажность, движение воздуха, атмосферное давление, электрическое поле, геомагнитное поле, радиационный фон, к абиотическим химическим факторам - химический состав, биотические (биологические) компоненты воздуха представлены бактериями, плесневыми и дрожжевыми грибками, одноклеточными водорослями, вирусами, спорами и пыльцой растений.
2. Химический состав и эколого-медицинское значение атмосферного воздуха.
Воздушная среда, составляющая земную атмосферу, представляет собой смесь газов. Сухой атмосферный воздух содержит: азота – 78,09 %, кислорода – 20,94 %, гелия – 0,0005 %, углекислого газа – 0,03 – 0,04 %, метана – 0,0002 %, водорода – 0,00005 %, озона – 0,000001 %, аммиака – 0,003 – 0,005 мг/м3. В воздухе может содержаться до 4 % вредных паров.
Обладая низкой плотностью, высоким содержанием кислорода, относительно малым количеством водяных паров, воздух во многом определяет особенности передвижения и образа жизни сухопутных живых существ, а также их дыхания и водообмена. Относительно низкая плотность воздуха, связанная с ней малая подъемная сила и незначительная опорность потребовала для обитателей наземно-воздушной среды создания собственной опорной системы, которая поддерживает тело, низкая плотность воздуха обуславливает и сравнительно низкое давление на суше (760 мм рт. ст. на уровне моря). С увеличением высоты увеличивается давление и количество кислорода, что ограничивает распространение видов живых организмов в горах: для большинства позвоночных животных верхняя граница жизни – около 6000 м. Примерно таковы же пределы продвижения в горы высших растений.
По количественному содержанию наиболее существенной составной частью атмосферы является азот, имеющий большое значение как инертный разбавитель кислорода воздуха. Азот воздуха для большинства живых организмов нейтрален. Однако, для значительной группы микроорганизмов (клубневых, бактерий, сине-зеленых водорослей) азот является фактором жизнедеятельности.
Под влиянием электрических разрядов азот превращается в оксиды, которые, выпадая с атмосферными осадками, обогащает почву солями азотистой и азотной кислот. Соли азотной кислоты усваиваются растениями и служат для синтеза белка. Влияние азота воздуха на человека возможно при очень высоком парциальном давлении. При этом азот участвует в уравнивании внутреннего давления путем сатурации и оказывает наркотическое воздействие.
Кислород является жизненно необходимым для абсолютного большинства живых организмов (кроме анаэробных бактерий). Благодаря кислороду протекают экзотермические реакции, в результате которых высвобождается необходимая для жизнедеятельности организмов энергия. В химически связанном состоянии кислород входит в состав многих важных органических и минеральных соединений живых организмов. Кислород используется в процессе дыхания животных и растительных организмов. При недостатке кислорода у человека развиваются явления компенсаторного характера: учащение дыхания, увеличение его глубины, ускорение тока крови, при содержании его в воздухе на уровне 14 % млекопитающие гибнут.
Дополнительный расход кислорода в процессе хозяйственной деятельности человека (сжигание топлива, металлургическая и химическая промышленность, дополнительное окисление различных отходов) составляет не менее 10 - 16 % ежегодно от его биогенного образования.
Диоксид углерода, СО2, является одной из важнейших и преобладающих форм первостепенного биогенного элемента углерода в природе. Обладая особыми физическими и химическими свойствами, СО2 представляет собой циркулирующую форму неорганического углерода. Вследствие относительно небольшого количества диоксида углерода в воздухе, даже небольшие колебания его содержания в атмосфере заметно отражаются на процессе фотосинтеза. Основным источником СО2 в атмосфере является «почвенное дыхание», процессы горения, вулканы, горячие ключи, дыхание человека, животных, растений, промышленные предприятия, транспорт. Особенно мощным антропогенным загрязнителем атмосферы углекислым газом является термоэнергетика.
Биологическое значение диоксида углерода заключается в возбуждении дыхательного центра. Уменьшение его содержания во вдыхаемом воздухе обусловливает снижение частоты дыхания и его остановку. Увеличение оксида углерода (IV) во вдыхаемом воздухе до 0,1 % приводит к дискомфорту, до 3 % - к головной боли, одышке, снижению работоспособности, до 4 - 5 % - покраснению лица, сильным головным болям, шуму в ушах, повышению артериального давления, сердцебиениям, возбуждению, до 8 - 10 % - образованию в крови карбогемоглобина, быстрой потере сознания и смерти.
Одной из форм существования кислорода является озон, который образуется в верхних слоях атмосферы из атомарного кислорода в результате фотохимической реакции под влиянием солнечной радиации, вызывающей диссоциацию молекул О2. Озон имеет существенное эколого-биологическое значение, несмотря на крайне низкое количественное содержание в атмосфере (6 х 10-5 % по массе). Молекула озона (О3) активно поглощает коротковолновое ультрафиолетовое излучение солнца и тем самым является защитным экраном от жесткого, с длинами волн короче 280 нм, УФ-излучения, крайне опасного для всего живого на Земле. Разрушение защитного экрана приведет к повышению интенсивности УФ-радиации, что в свою очередь может вызывать рост заболеваемости раком кожи, увеличение числа катаракт и снижение устойчивости к инфекционным заболеваниям. Кроме этого, озон принимает участие в окислительных процессах, протекающих в организме. Обычно его концентрация в нижней атмосфере незначительна (в среднем 10-6 %) и он не оказывает вредного влияния на человека. Большие количества озона образуются в крупных городах с интенсивным движением автотранспорта в результате фотохимических превращений выхлопных газов автомобилей. При повышенных концентрациях он вызывает раздражение слизистых верхних дыхательных путей, головокружение, повышение уровня адреналина, отек легких.
Водород образуется в высоких слоях атмосферы за счет фотохимического разложения молекул воды на кислород и водород. Водород не поддерживает дыхание, в свободном состоянии не усваивается и не выделяется биологическими объектами.
В атмосферном воздухе содержится незначительное количество метана, который выделяется при анаэробном гниении органических соединений. Как составная часть, метан входит в состав природного газа и газа нефтяных скважин. При вдыхании воздуха, содержащего метан в больших концентрациях, возможно наступление смерти от асфиксии.
Аргон, неон, гелий и другие инертные газы атмосферы в эколого-медицинском плане (на данном уровне знаний) считаются нейтральными и не оказывают биологического воздействия на человека.
3. Абиотические и биотические факторы атмосферы.
К абиотическим физическим факторам воздушной сферы относятся солнечная радиация, температура, влажность, движение воздуха, атмосферное давление, электрическое поле, геомагнитное поле, радиационный фон.
Солнечная радиация представляет собой интегральный поток электромагнитных и корпускулярных излучений с различной длиной волны. Электромагнитное излучение охватывает диапазон длин волн от гамма-излучения до радиоволн, его энергетический максимум приходится на видимую часть спектра. Корпускулярная составляющая солнечной радиации состоит из протонов и электронов. Солнечная радиация, поступающая на поверхность Земли, составляет около 99,8 % в общем балансе энергии планеты. Она поддерживает тепловой баланс Земли, обеспечивает водный обмен организмов, создание и превращение органического вещества автотрофным звеном биосферы. Все это в конечном итоге делает возможным формирование сферы, способной удовлетворить жизненные потребности организмов.
Важными характеристиками света являются продолжительность воздействия (длина дня), интенсивность (в энергетических величинах) и спектральный состав лучистого потока. Способность организмов реагировать на изменение длины дня называется фотопериодизмом. В процессе эволюции выработались характерные временные циклы с определенной последовательностью периодов размножения, роста, подготовке к зиме, т.е. биологические ритмы. На 24–часовой цикл колебания освещенности накладывается ещё чередование приливов и отливов. В течение лунных суток (24 ч 50 мин) наблюдаются 2 прилива и 2 отлива. Дважды в месяц (новолуние и полнолуние) сила приливов достигает максимальной величины. Этой сложной ритмике подчинена жизнь организмов, обитающих в прибрежной зоне.
Ультрафиолетовые (УФ) лучи имеют самую высокую энергию квантов и соответственно наибольшую фотохимическую активность. УФ-лучи, попадая на кожу человека, вызывают местные изменения клеточных и тканевых белков и, воздействуя на экстеро- и интерорецепторы кожи, рефлекторным путем влияют на весь организм. Под действием УФ-излучения в организме образуются биологически активные вещества, оказывающие стимулирующее воздействие на многие физиологические системы организма. Являясь неспецифическим стимулятором физиологических функций, УФ-лучи оказывают благоприятное влияние на белковый, жировой, углеводный, минеральный обмены, иммунную систему организма, что проявляется в общеоздоровительном, тонизирующем и профилактическом действии. УФ-излучение в диапазоне волн от 320 до 275 нм оказывает специфическое антирахитическое действие. При недостаточном облучении УФ-лучами с длиной волн от 320 до 275 нм возникают нарушения фосфорно-кальциевого обмена, снижается уровень окислительно-восстановительных процессов, нарушается стойкость капилляров, может снижаться сопротивляемость простудным заболеваниям. Важное общебиологическое значение имеет бактерицидный эффект УФ-излучения, под влиянием которого происходит санация воздушной среды, воды и почвы. Бактерицидный эффект используется и с практическими целями для обеззараживания воздушной среды помещений асептического профиля, питьевой воды, некоторых продуктов питания.
При увеличении суммарной эритемной дозы (до 5 и более биодоз) отмечается угнетение синтеза ДНК, торможение функций ЦНС, гипертрофия клеток вещества надпочечников, увеличение их массы в два раза и более, деструктивные изменения, нарушение обмена витаминов, выраженный лейкоцитоз, усиление онкогенеза. Клинически абиогенное действие проявляется в виде возникновения ожогов, фотодерматоза, образования опухолей, фототоксикоза, фотоаллергии, кератоконъюктивита, фотокератита, катаракты и др.
Длительное воздействие УФ-излучения солнца или искусственных источников в дозах, значительно превышающих пороговую эритемную дозу (биодозу), вызывает ожоги, дерматит, альтерацию и деградацию коллагена, развитие эрозий, язв и злокачественных опухолей эпидермоидного или мезенхимного генеза.
Биодоза - это такое минимальное количество, которое вызывает на незагоревшей коже человека едва заметное покраснение - эритему через 8 - 20 ч после облучения. Биодозу необходимо определять экспериментально у каждого человека, который будет подвергаться облучению, в силу значительных отличий в индивидуальной чувствительности к УФ-лучам. Индивидуальная чувствительность зависит от возраста, пола, цвета кожи, волос, наличия ряда заболеваний, присутствия в организме некоторых лекарственных средств или токсических веществ.
Развитие раковых опухолей возможно лишь тогда, когда начальная эритемная доза больше пороговой в 40 и более раз. Канцерогенное действие УФ-излучения солнца может оказывать в области 290 — 340 нм.
В настоящее время считают, что ультрафиолетовый онкогенез является следствием фотоповреждений генетического материала, что проявляется изменениями ДНК, увеличением частоты развития хромосомных аберраций и мутаций. Возрастает скорость трансформации здоровых клеток в раковые.
Видимая часть солнечного спектра имеет диапазон волн от 400 до 760 нм и создает максимальную освещенность на поверхности Земли до 40000 лк. Если Солнце стоит над горизонтом, общая освещенность снижается до 1000 лк. Луна создает освещенность около 0,2 лк.
Видимый свет оказывает общебиологическое действие. Это проявляется в виде фотохимического действия видимого излучения, которое значительно слабее, чем фотохимическое действие ультрафиолетовой части солнечного спектра, поскольку энергия квантов видимого света достаточна лишь для возбуждения молекул немногих веществ, которые называются фотосенсибилизаторами. Такими фотосенсибилизаторами в организме человека являются зрительные пигменты сетчатки глаза. В результате воздействия на них видимого излучения и биохимических реакций в сетчатке генерируются электрические импульсы, вызывающие ощущение света.
Биотические факторы обусловлены живыми организмами воды (гидробионтами), которые приспособились к подвижности воды за счет прочного удержания, зарывания в грунт, формы тела, мышечных движений, строения кожи, к плотности и давлению – за счет обитания в поверхностных и глубоководных слоях (нейстон, планктон, нектон, бентос), к свету – благодаря наличию пигментов (зеленый, бурый, красный) или их отсутствию у глубоководных форм, биолюминесценции, к солености - за счет способности к осморегуляции, к кислороду – способности жить в аэробной и анаэробной среде, к температуре – пойкилотермности и гомойотермности.
Вода содержит большое количество микроорганизмов, к которым относятся автотрофные фото- и хемосинтетические бактерии, гетеротрофные бактерии. Кроме микроорганизмов, в воде обитают водоросли, грибы, простейшие, многоклеточные кишечнополостные, черви, моллюски, членистоногие, рыбы, растения. Автотрофные организмы поглощают углекислый газ и обогащают воду кислородом, гетеротрофы участвуют в процессах самоочищения.
В природной воде в незначительном количестве могут находиться патогенные микроорганизмы, одни из которых быстро погибают, а другие могут сохранять жизнеспособность в водной сфере до года и более (брюшнотифозная палочка, холерный вибрион). Присутствие большого количества организмов ухудшает органолептические свойства воды, некоторые моллюски и ракообразные являются промежуточными хозяевами широкого лентеца, кошачьего и ленточного сосальщиков.
4. Солнечная радиация, ее эколого-медицинское значение.
Солнечная радиация представляет собой интегральный поток электромагнитных и корпускулярных излучений с различной длиной волны. Электромагнитное излучение охватывает диапазон длин волн от гамма-излучения до радиоволн, его энергетический максимум приходится на видимую часть спектра. Корпускулярная составляющая солнечной радиации состоит из протонов и электронов. Солнечная радиация, поступающая на поверхность Земли, составляет около 99,8 % в общем балансе энергии планеты. Она поддерживает тепловой баланс Земли, обеспечивает водный обмен организмов, создание и превращение органического вещества автотрофным звеном биосферы. Все это в конечном итоге делает возможным формирование сферы, способной удовлетворить жизненные потребности организмов.
Излучение солнца, приходящее к верхней границе биосферы (солнечная постоянная), равно 8,3 Дж/см2хмин. Примерно 119 % солнечной энергии поглощается при прохождении через атмосферу, 34 % отражается в космическое пространство и лишь 47 % достигает земной поверхности в виде прямой и рассеянной радиации. Прямая солнечная радиация (24 %) – это совокупность электромагнитного излучения с длиной волн от 0,1 до 30000 нм. Рассеянная (диффузная) (23 %) радиация представляет собой отраженные лучи. Вместе они составляют суммарную радиацию, обеспечивающую световой режим. Излучение, достигающее почвы или растительного покрова, подразделяется на коротковолновое (9300 – 4000 нм) и длинноволновое (более 4000 нм). Ультрафиолетовые лучи короче 290 нм губительны для живых организмов, поглощаются озоновым слоем и до поверхности планеты практически не доходят. Коротковолновая радиация делится на ультрафиолетовую (менее 400 нм), видимую (400 – 760 нм) и близкую инфракрасную (760 – 4000 нм). В пределах видимого участка спектра выделяют фотосинтетически активную радиацию (380 – 710 нм), обеспечивающую фотосинтез. У поверхности Земли инфракрасных лучей 59 %, видимых – 40 %, ультрафиолетовых – 1 %.
Важными характеристиками света являются продолжительность воздействия (длина дня), интенсивность (в энергетических величинах) и спектральный состав лучистого потока. Способность организмов реагировать на изменение длины дня называется фотопериодизмом. В процессе эволюции выработались характерные временные циклы с определенной последовательностью периодов размножения, роста, подготовке к зиме, т.е. биологические ритмы. На 24–часовой цикл колебания освещенности накладывается ещё чередование приливов и отливов. В течение лунных суток (24 ч 50 мин) наблюдаются 2 прилива и 2 отлива. Дважды в месяц (новолуние и полнолуние) сила приливов достигает максимальной величины. Этой сложной ритмике подчинена жизнь организмов, обитающих в прибрежной зоне.
Значение интегрального потока солнечной радиации для человека заключается в мощном биологическом действии, которое выражено в стимуляции физиологических процессов, улучшении самочувствия, повышении общего тонуса и работоспособности.
Ультрафиолетовые (УФ) лучи имеют самую высокую энергию квантов и соответственно наибольшую фотохимическую активность. УФ-лучи, попадая на кожу человека, вызывают местные изменения клеточных и тканевых белков и, воздействуя на экстеро- и интерорецепторы кожи, рефлекторным путем влияют на весь организм. Под действием УФ-излучения в организме образуются биологически активные вещества, оказывающие стимулирующее воздействие на многие физиологические системы организма. Являясь неспецифическим стимулятором физиологических функций, УФ-лучи оказывают благоприятное влияние на белковый, жировой, углеводный, минеральный обмены, иммунную систему организма, что проявляется в общеоздоровительном, тонизирующем и профилактическом действии. УФ-излучение в диапазоне волн от 320 до 275 нм оказывает специфическое антирахитическое действие. При недостаточном облучении УФ-лучами с длиной волн от 320 до 275 нм возникают нарушения фосфорно-кальциевого обмена, снижается уровень окислительно-восстановительных процессов, нарушается стойкость капилляров, может снижаться сопротивляемость простудным заболеваниям. Важное общебиологическое значение имеет бактерицидный эффект УФ-излучения, под влиянием которого происходит санация воздушной среды, воды и почвы. Бактерицидный эффект используется и с практическими целями для обеззараживания воздушной среды помещений асептического профиля, питьевой воды, некоторых продуктов питания.
Однако воздействие УФ-излучения не ограничивается благоприятным влиянием. Избыточное солнечное облучение приводит к развитию выраженной эритемы с отеком кожи и ухудшением состояния здоровья, поражению глаз (фотоофтальмия). Основными симптомами фотоофтальмии являются гиперемия конъюнктивы, появление блефароспазма, слезотечения и светобоязни. У лиц, чувствительных к воздействию ультрафиолетовых лучей, может проявиться фотосенсибилизирующий эффект.
При увеличении суммарной эритемной дозы (до 5 и более биодоз) отмечается угнетение синтеза ДНК, торможение функций ЦНС, гипертрофия клеток вещества надпочечников, увеличение их массы в два раза и более, деструктивные изменения, нарушение обмена витаминов, выраженный лейкоцитоз, усиление онкогенеза. Клинически абиогенное действие проявляется в виде возникновения ожогов, фотодерматоза, образования опухолей, фототоксикоза, фотоаллергии, кератоконъюктивита, фотокератита, катаракты и др.
Длительное воздействие УФ-излучения солнца или искусственных источников в дозах, значительно превышающих пороговую эритемную дозу (биодозу), вызывает ожоги, дерматит, альтерацию и деградацию коллагена, развитие эрозий, язв и злокачественных опухолей эпидермоидного или мезенхимного генеза.
Биодоза - это такое минимальное количество, которое вызывает на незагоревшей коже человека едва заметное покраснение - эритему через 8 - 20 ч после облучения. Биодозу необходимо определять экспериментально у каждого человека, который будет подвергаться облучению, в силу значительных отличий в индивидуальной чувствительности к УФ-лучам. Индивидуальная чувствительность зависит от возраста, пола, цвета кожи, волос, наличия ряда заболеваний, присутствия в организме некоторых лекарственных средств или токсических веществ.
Развитие раковых опухолей возможно лишь тогда, когда начальная эритемная доза больше пороговой в 40 и более раз. Канцерогенное действие УФ-излучения солнца может оказывать в области 290 — 340 нм.
В настоящее время считают, что ультрафиолетовый онкогенез является следствием фотоповреждений генетического материала, что проявляется изменениями ДНК, увеличением частоты развития хромосомных аберраций и мутаций. Возрастает скорость трансформации здоровых клеток в раковые.
Видимая часть солнечного спектра имеет диапазон волн от 400 до 760 нм и создает максимальную освещенность на поверхности Земли до 40000 лк. Если Солнце стоит над горизонтом, общая освещенность снижается до 1000 лк. Луна создает освещенность около 0,2 лк.
Видимый свет оказывает общебиологическое действие. Это проявляется в виде фотохимического действия видимого излучения, которое значительно слабее, чем фотохимическое действие ультрафиолетовой части солнечного спектра, поскольку энергия квантов видимого света достаточна лишь для возбуждения молекул немногих веществ, которые называются фотосенсибилизаторами. Такими фотосенсибилизаторами в организме человека являются зрительные пигменты сетчатки глаза. В результате воздействия на них видимого излучения и биохимических реакций в сетчатке генерируются электрические импульсы, вызывающие ощущение света.
Видимый свет оказывает специфическое влияние на функциональное состояние центральной нервной системы, а через нее на все органы и системы организма. Организм человека реагирует не только на степень освещенности, но и на цветовую гамму солнечного света. Оптимальные условия для работы зрительного анализатора, создают длинные волны в диапазоне зеленого и желтого участков спектра. Отмечено благоприятное влияние на нервно-мышечную возбудимость и психическое состояние красно-желтого (красно-оранжевый вызывает возбуждение, желто-зеленый - чувство покоя) и угнетающее действие сине-фиолетового участка спектра. При недостаточной видимой радиации ухудшаются функции зрения, нарушаются суточные ритмы, при избыточной – может наступить ослепление, ретинит.
Воздействие на организм видимого излучения осуществляется не только через зрительный анализатор, но и через кожу, поскольку в крови всегда имеется небольшое количество гематопорфирина, который также является фотосенсибилизатором. Действие на гематопорфирин крови возможно в связи с тем, что видимое излучение проникает сквозь кожу на глубину до 2,5 см.
Видимые лучи участвуют в образовании суточных ритмов, фотопериодизме.
Инфракрасные лучи несут основное количество (45 %) тепловой энергии. Поверхности Земли достигает инфракрасное излучение с длиной волны 760 - 3000 нм, более длинноволновое задерживается атмосферой.
Наиболее легко поглощается тепло водой, количество которой в организмах весьма значительно. Особенно большое значение это имеет для холоднокровных животных (например: рептилий). В отношении растений важнейшая функция инфракрасных лучей состоит в осуществлении транспирации, с помощью которой из листьев водяными парами отводится излишек тепла, а также создаются условия для проникновения диоксида углерода в процессе фотосинтеза.
Инфракрасное излучение, воздействуя на молекулы и атомы различных веществ, усиливает их колебательные и ротационные движения, вызывая тепловой эффект.
Инфракрасное излучение проникает сквозь атмосферу, толщу воды и почвы, сквозь оконное стекло, одежду.
Наиболее короткое инфракрасное излучение с длиной волны 760 - 1000 нм проникает сквозь ткани тела человека, в том числе и кости черепа, на глубину 4 - 5 см. Излучение с большей длиной волны действует поверхностно. При локальном действии на ткани инфракрасное излучение несколько ускоряет биохимические реакции, ферментативные и иммунобиологические процессы, рост клеток и регенерацию тканей, кровоток, усиливает биологическое действие ультрафиолетовых лучей.
Активные продукты распада, образующиеся под влиянием инфракрасного излучения на кожу, а также нервные импульсы от кожи распространяют местное действие на весь организм. Это проявляется в виде нормализации тонуса вегетативной нервной системы, болеутоляющего и противовоспалительного действия.
Специфическое действие инфракрасных лучей заключается в прогревании тканей. Чем короче длина волн, тем глубже проникновение их в ткани, но субъективное ощущение тепла и чувства жжения менее выражены. Длинноволновое ИК-излучение поглощается поверхностными слоями кожи.
Негативное влияние инфракрасного излучения на организм связано, прежде всего, с его тепловым воздействием, а именно: возможно перегревание организма, вплоть до теплового или солнечного удара; изменения со стороны сердечно-сосудистой системы в виде тахикардии, повышения систолического и снижения диастолического артериального давления. По данным ряда авторов, инфракрасное излучение Солнца способствует развитию катаракты. В тяжелых случаях развивается солнечный удар, который сопровождается повышением температуры тела, сильным возбуждением, судорогами, потерей сознания.
Из всего комплекса абиотических факторов температура занимает по своей значимости второе место после света почти во всех средах обитания. Она обусловлена количеством тепла, получаемым от нагретых солнцем почвы и воды, и зависит от географической широты, высоты над уровнем моря, сезона, времени суток. На Земле температура колеблется от -940С до +630С. Эколого-медицинское значение тепла состоит в том, что температура окружающей среды определяет температуру организмов, оказывает влияние на скорость и характер протекания всех химических реакций, определяющих обмен веществ. Температура влияет на количество употребляемой пищи, на плодовитость, определяет предпочтительность местообитания, длительность развития и число поколений в году.
Адаптация организмов к температуре достигается:
- различными биохимическими и физиологическими перестройками;
- поддержанием температуры тела на более стабильном температурном уровне, что позволяет сохранить сложившийся для данного вида ход биологических реакций.
Способность организмов в определенных пределах менять температуру тела называется терморегуляцией. Организмы подразделяются на пойкилотермные (холоднокровные) с непостоянной температурой тела и гомойотермные (теплокровные) с постоянной температурой. Пойкилотермия свойственна микроорганизмам, растениям и беспозвоночным животным. Гомойотермия характерна только для представителей двух высших классов позвоночных – птиц и млекопитающих (в т.ч. человека). Гетеротермия (частный случай гомойотермии) характерна для животных, впадающих в холодный период года в оцепенение или спячку.
Биологическое действие температуры заключается в раздражении рецепторов кожи и влиянии через центральную нервную систему на дыхательную и сердечнососудистую системы, обмен веществ, терморегуляцию. Оптимальной для человека является температура воздуха 20 ± 50С.
При температуре воздуха выше 350С теплоотдача путем конвекции и излучения затрудняется, организм освобождается от избыточного тепла путем испарения пота. Это приводит к нарушению водно-солевого и витаминного обмена, увеличению частоты дыхания и сердечных сокращений, гипотонии, ослаблению внимания, нарушению координации движений. Резкое воздействие высокой температуры может привести к тепловому удару. При длительном влиянии высокой температуры воздуха отмечается нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта. Выделение из организма ионов хлора на фоне приема большого количества жидкости ведет к угнетению желудочной секреции, снижению бактерицидности желудочного сока, что создает благоприятные условия для развития воспалительных процессов в желудочно-кишечном тракте. Длительное воздействие на организм высокой температуры приводит к снижению иммунитета.
Под влиянием низких температур теплоотдача организма усиливается, а потоиспарение снижается. В результате понижается температура кожи, ослабляется болевая чувствительность, появляется адинамия, сонливость, может наступить замерзание. Охлаждение ног сопровождается снижением резистентности организма к простудным заболеваниям. Неблагоприятное влияние на человека оказывает резкое колебание температуры, приводящее к ухудшению самочувствия, дисфункции отдельных органов, обострению хронических заболеваний.
Влажность обусловлена количеством паров воды в воздухе, является одновременно и климатическим, и эдафическим (средообразующим) фактором и зависит от сезона года, времени суток, температуры воздуха. Биологическое действие влажности заключается во влиянии на процессы теплоотдачи организма путем испарения. Оптимальной для человека является относительная влажность 50 ± 10 %. При относительной влажности ниже 20 % пересыхают слизистые оболочки носа, глотки, рта, глаз, что способствует развитию воспалительных заболеваний. Относительная влажность более 90 % приводит к прекращению потоиспарения и перегреванию организма. Высокая влажность снижает устойчивость организма к туберкулезу, ревматическим и простудным заболеваниям.
По отношению к влажности организмы делятся на:
- гидрофильные (гидрофиты), обитающие постоянно в воде;
- гигрофильные (гигрофиты), обитающие только в очень влажных местах (лягушки, комары, дождевые черви);
- мезофильные (мезофиты), отличающиеся умеренной потребностью в воде и во влажности атмосферы;
- ксерофильные (ксерофиты), обитающие в сухих местах с недостатком воды в почве и в воздухе (насекомые, улитки).
Движение воздуха характеризуется направлением и скоростью и обусловлено перемещением воздушных масс из-за разницы температуры и давления.
Подвижность воздуха влияет на процессы терморегуляции, дыхания, нервно-психическое состояние, энергетические затраты. Оптимальной для человека является скорость ветра 2,5 (1 - 4) м/с. Оптимальная скорость воздуха бодрит человека, отсутствие ветра уменьшает отдачу тепла путем конвекции и потоиспарения и приводит к перегреванию. Повышенная подвижность воздуха рефлекторно влияет на процессы обмена веществ. Сильный ветер (более 20 м/с) приводит к увеличению теплоотдачи организма, ухудшает нервно-психическое состояние и общее самочувствие, нарушает ритм дыхания, затрудняет выполнение физической работы, увеличивает нагрузку при движении. Сильный продолжительный ветер оказывает резкое угнетающее действие на ЦНС, вызывает депрессию.
Воздействие подвижности воздуха на теплоощущения человека зависит от его температуры. Если температура воздуха ниже температуры тела, то движение воздуха оказывает охлаждающее действие. При температуре окружающей среды равной температуре кожи, ветер является термически нейтральным, а при температуре воздуха, превышающей температуру тела, ветер способствует перегреванию организма.
Значительные скорости движения воздуха связаны с такими наиболее опасными атмосферными процессами, как смерчи и торнадо. Ураганные ветры превышают скорость в 35 м/с. Ветры с меньшей скоростью (20 - 25 м/с), возникающие в Атлантике, принято называть сильнейшими. Аналогичные явления в акватории Тихого океана называют тайфунами, а в южном полушарии (Индийский океан) – циклонами.
Атмосферное давление обусловлено силой, с которой атмосферный воздух давит на поверхность Земли, и зависит от времени суток, сезона, высоты местности над уровнем моря. Биологическое действие давления обусловлено непосредственным влиянием на барорецепторы кожи, сосуды, психофизическое состояние, может воздействовать на организм человека также через изменение температуры и парциальное давление кислорода. Оптимальным для человека является атмосферное давление 760 ± 20 мм рт. ст. При снижении атмосферного давления отмечается усталость, головные боли, нарушение координации движений, тахикардия, изменение состава крови и другие симптомы гипоксии, лежащей в основе горной болезни. В процессе постепенной адаптации к пониженному барометрическому давлению в организме развиваются компенсаторно-приспособительные процессы, позволяющие сохранить здоровье и работоспособность.
Повышение атмосферного давления обусловливает шум и боль в ушах, понижение слуха, замедление пульса и дыхания, снижение максимального и повышение минимального кровяного давления. Под влиянием повышенного атмосферного давления происходит насыщение крови и тканей организма растворенными газами воздуха, главным образом азотом. Это насыщение продолжается до уравнивания парциального давления азота в окружающем воздухе с парциальным давлением азота, содержащегося в тканях. Резкий выход из зоны повышенного давления в зону нормального (декомпрессия) может привести к развитию кессонной болезни.
Неблагоприятное влияние на человека оказывают колебания атмосферного давления, которые приводят к ухудшению самочувствия, дисфункции отдельных органов, обострению хронических заболеваний.
Электрическое состояние атмосферы включает ионизацию, электрическое и магнитное поля, грозовые разряды. Ионизация воздуха – это процесс образования электрозаряженных частиц различной природы, который происходит под влиянием радиоактивных веществ, ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. В результате образуются легкие (отрицательные) и тяжелые (положительные) ионы. Для характеристики ионизации воздуха рассчитывается коэффициент униполярности (отношение положительных зарядов к отрицательным). У земной поверхности он равен 1,1 - 1,3. В сельской местности содержится в среднем 4000 легких ионов в 1 мл воздуха, а в промышленных городах – 40 - 400 соответственно.
Физиологический механизм действия ионизированного воздуха объясняется электрообменом в легочной ткани и нейрорефлекторными реакциями, возникающими в ответ на раздражение аэроионами кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. Под действием высоких концентраций отрицательных легких ионов у людей наблюдаются благоприятные изменения в газовом и минеральном обменах, стимулируются обменные процессы, ускоряется процесс заживления ран, тонизируется деятельности центральной нервной системы. В настоящее время искусственная отрицательная ионизация воздуха используется для лечения гипертонической болезни, бронхиальной астмы, аллергических состояний. Положительные ионы, напротив, оказывают угнетающее действие на человека, снижая тонус организма, вызывая сонливость, депрессию, повышая артериальное давление.
Электрическое поле образуется в результате взаимодействия отрицательного заряда Земли и положительного заряда воздуха. У поверхности Земли градиент электрического потенциала составляет 120 Вт/м2. Особенно сильно электрическое поле меняется во время грозы, когда его напряженность возрастает в сотни тысяч раз. Биологическое действие электрического поля обусловлено влиянием на электрофизические процессы в организме и самочувствие человека. Атмосферное электричество является одной из причин развития метеопатических реакций при резком изменении погоды.
Магнитное поле Земли обусловлено тем, что Земля представляет собой своеобразный магнит, его силовые линии окружают земной шар и образуют вокруг него магнитосферу, которая защищает живые организмы от солнечного ветра. Магнитное поле планеты удерживает электроны и ядра водорода, которые образуют вокруг Земли радиационный пояс. Если бы этот пояс отсутствовал, то за относительно короткий срок космическое излучение разложило бы на ионы и электроны весь воздуха атмосферы, а, следовательно, уничтожило бы жизнь на Земле. Однако некоторые частицы солнечной плазмы с высокой энергией могут проникать через радиационный пояс и даже достигать биосферы. Вспышки на солнце вызывают более мощные корпускулярные потоки, которые возмущают магнитное поле Земли (магнитные бури). Влияние геомагнитного поля на организмы носит весьма сложный характер, проявляясь на клеточном уровне и затрагивая генетический аппарат. В период магнитных бурь ухудшается самочувствие людей, возрастает количество инфарктов и других сердечно-сосудистых заболеваний.
При оценке абиотических свойств воздушной среды существенное значение имеет радиоактивность воздуха. Радиационный фон Земли обусловлен наличием в воздухе радиоактивных веществ естественного и искусственного происхождения. Общий естественный радиоактивный фон создается за счет космического излучения и излучений от естественных радиоактивных веществ, находящихся в почве, воде, атмосфере. Космические лучи составляют около 30 % естественного фона ионизирующих излучений, излучения рассеянных в земной коре, почве, атмосфере, воде радиоактивных элементов – тория, урана, радия - до 70 %. Радиоактивные изотопы К40, Н3, С14 входят в состав клеток и тканей организма и вносят свою долю в естественный радиационный фон.
Радиоактивность атмосферы зависит от содержания радиоактивных веществ в почве. Выход радиоактивных газов из почвы определяется условиями газообмена между почвенным воздухом и атмосферой. С увеличением барометрического давления и влажности выход газов из почвы уменьшается, с увеличением температуры воздуха и вертикальных конвекционных токов – увеличивается. Поэтому величина естественной радиоактивности воздуха колеблется в зависимости от времени года и особенностей местности. Зимой радиоактивность атмосферы меньше, чем летом. Наибольшая радиоактивность воздуха отмечается у поверхности земли.
Сравнительно недавно выявлен вклад радона в радиационный фон окружающей среды. В воздух жилых помещений радон проникает в основном из земной коры (через трещины), где образуется при распаде Rа226. Любое строение, в том числе жилой дом, препятствует рассеиванию радиоактивного газа радона, поэтому он постепенно накапливается в помещениях, подчас достигая опасных концентраций.
Природные лучевые нагрузки организмов формируются за счет внешнего и внутреннего их облучения от естественных источников ионизирующего излучения. Внешнее облучение бионтов формируется космическим излучением, излучением радионуклидов, рассеянных в биосфере и излучением материалов и сооружений, созданных человеком.
Внутреннее облучение бионтов формируется радионуклидами, накапливающимися в их тканях в процессе поглощения питательных веществ из окружающей среды. Наиболее устойчивы к действию ионизирующих излучений микроорганизмы, наименее – млекопитающие. Общая суммарная доза облучения человека может достигать 175 мбэр/год (1,75 мЗв) При повышении дозы естественного облучения угнетается иммунная, эндокринная, половая и другие системы, появляются отдаленные последствия.
К абиотическим факторам, влияющим на здоровье человека, можно отнести климат. Климатом называется многолетний режим погоды, складывающийся в результате влияния климатообразующих факторов (географические широта и долгота, состояние циркуляции атмосферы, солнечная радиация, рельеф местности и характер подстилающей поверхности).
Погода представляет собой сложное, разнообразное, динамически изменяющееся сочетание физических свойств приземного слоя атмосферы в относительно ограниченном отрезке времени (недели, сутки, часы).
Погода формируется за счет таких взаимосвязанных природных факторов, как интенсивность солнечной радиации, качество подстилающей поверхности, движение воздушных масс.
Количество солнечного излучения, достигающего земной поверхности, зависит от природных и антропогенных факторов: географической широты местности, сезона года, времени суток, от загрязненности атмосферного воздуха и других условий. Исходя из этого, количество солнечного тепла, переданного земной поверхности и приземным слоям атмосферы, будет иметь существенную разницу в разных районах земли. Это одна из причин формирования теплых и холодных областей атмосферного воздуха в различных точках нашей планеты.
Погодные условия делят на оптимальные, раздражающие и острые. Под воздействием климатических факторов происходит стимуляция всех видов обмена, повышение общей и иммунобиологической резистентности организма, что способствует улучшению здоровья, предупреждению обострений хронических заболеваний. Климатические факторы оказывают существенное влияние на периодику физиологических реакций организма, его биологические ритмы. Изменения, связанные с воздействием климатических факторов приводят к развитию сезонных заболеваний или сезонных обострений хронических болезней. Сезонные заболевания регистрируются в переходное время года (весной и осенью), когда климатические условия неустойчивы и подвержены резким колебаниям. К ним относят простудные, сердечнососудистые и желудочно-кишечные заболевания.
Негативные реакции со стороны здоровья отмечаются у людей при воздействии апериодических, резких изменений погоды, зависящих от смены воздушных масс, или влияния изменений электромагнитных характеристик атмосферы. В таких случаях реакции организма человека называются метеотропными. В свою очередь способность организма отвечать на действие неблагоприятных погодных факторов развитием патологических метеотропных реакций определяется как метеочувствительность или метеолабильность.
Здоровые люди с хорошо развитыми приспособительными механизмами «метеоустойчивы» даже к резким изменениям погоды. Однако часть людей, особенно больных, пожилых, детей, метеолабильны. Число метеолабильных больных различно в зависимости от вида заболевания, возраста, типа психической деятельности и других причин. В различных группах больных это число колеблется от 10 до 98 % и более. Так, при болезнях сердечно-сосудистой системы метеолабильность составляет от 20 до 90 %.
Доказано, что неблагоприятная погода отрицательно сказывается также на течении многих заболеваний органов дыхания, эндокринной системы, желудочно-кишечного тракта, нервно-психических и др.
Процесс приспособления биологических объектов в новых климатогеографических условиях называется акклиматизацией. С физиологической точки зрения акклиматизация представляет собой длительную адаптацию к новым климатогеографическим условиям, связанную с образованием нового динамического стереотипа, который возникает путем установления временных и постоянных рефлекторных связей с окружающей средой.
5. Температура, влажность, движение воздуха, их эколого-медицинское значение.
Из всего комплекса абиотических факторов температура занимает по своей значимости второе место после света почти во всех средах обитания. Она обусловлена количеством тепла, получаемым от нагретых солнцем почвы и воды, и зависит от географической широты, высоты над уровнем моря, сезона, времени суток. На Земле температура колеблется от -940С до +630С. Эколого-медицинское значение тепла состоит в том, что температура окружающей среды определяет температуру организмов, оказывает влияние на скорость и характер протекания всех химических реакций, определяющих обмен веществ. Температура влияет на количество употребляемой пищи, на плодовитость, определяет предпочтительность местообитания, длительность развития и число поколений в году.
Адаптация организмов к температуре достигается:
- различными биохимическими и физиологическими перестройками;
- поддержанием температуры тела на более стабильном температурном уровне, что позволяет сохранить сложившийся для данного вида ход биологических реакций.
Способность организмов в определенных пределах менять температуру тела называется терморегуляцией. Организмы подразделяются на пойкилотермные (холоднокровные) с непостоянной температурой тела и гомойотермные (теплокровные) с постоянной температурой. Пойкилотермия свойственна микроорганизмам, растениям и беспозвоночным животным. Гомойотермия характерна только для представителей двух высших классов позвоночных – птиц и млекопитающих (в т.ч. человека). Гетеротермия (частный случай гомойотермии) характерна для животных, впадающих в холодный период года в оцепенение или спячку.
Биологическое действие температуры заключается в раздражении рецепторов кожи и влиянии через центральную нервную систему на дыхательную и сердечнососудистую системы, обмен веществ, терморегуляцию. Оптимальной для человека является температура воздуха 20 ± 50С.
При температуре воздуха выше 350С теплоотдача путем конвекции и излучения затрудняется, организм освобождается от избыточного тепла путем испарения пота. Это приводит к нарушению водно-солевого и витаминного обмена, увеличению частоты дыхания и сердечных сокращений, гипотонии, ослаблению внимания, нарушению координации движений. Резкое воздействие высокой температуры может привести к тепловому удару. При длительном влиянии высокой температуры воздуха отмечается нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта. Выделение из организма ионов хлора на фоне приема большого количества жидкости ведет к угнетению желудочной секреции, снижению бактерицидности желудочного сока, что создает благоприятные условия для развития воспалительных процессов в желудочно-кишечном тракте. Длительное воздействие на организм высокой температуры приводит к снижению иммунитета.
Под влиянием низких температур теплоотдача организма усиливается, а потоиспарение снижается. В результате понижается температура кожи, ослабляется болевая чувствительность, появляется адинамия, сонливость, может наступить замерзание. Охлаждение ног сопровождается снижением резистентности организма к простудным заболеваниям. Неблагоприятное влияние на человека оказывает резкое колебание температуры, приводящее к ухудшению самочувствия, дисфункции отдельных органов, обострению хронических заболеваний.
Влажность обусловлена количеством паров воды в воздухе, является одновременно и климатическим, и эдафическим (средообразующим) фактором и зависит от сезона года, времени суток, температуры воздуха. Биологическое действие влажности заключается во влиянии на процессы теплоотдачи организма путем испарения. Оптимальной для человека является относительная влажность 50 ± 10 %. При относительной влажности ниже 20 % пересыхают слизистые оболочки носа, глотки, рта, глаз, что способствует развитию воспалительных заболеваний. Относительная влажность более 90 % приводит к прекращению потоиспарения и перегреванию организма. Высокая влажность снижает устойчивость организма к туберкулезу, ревматическим и простудным заболеваниям.
По отношению к влажности организмы делятся на:
- гидрофильные (гидрофиты), обитающие постоянно в воде;
- гигрофильные (гигрофиты), обитающие только в очень влажных местах (лягушки, комары, дождевые черви);
- мезофильные (мезофиты), отличающиеся умеренной потребностью в воде и во влажности атмосферы;
- ксерофильные (ксерофиты), обитающие в сухих местах с недостатком воды в почве и в воздухе (насекомые, улитки).
Движение воздуха характеризуется направлением и скоростью и обусловлено перемещением воздушных масс из-за разницы температуры и давления.
Подвижность воздуха влияет на процессы терморегуляции, дыхания, нервно-психическое состояние, энергетические затраты. Оптимальной для человека является скорость ветра 2,5 (1 - 4) м/с. Оптимальная скорость воздуха бодрит человека, отсутствие ветра уменьшает отдачу тепла путем конвекции и потоиспарения и приводит к перегреванию. Повышенная подвижность воздуха рефлекторно влияет на процессы обмена веществ. Сильный ветер (более 20 м/с) приводит к увеличению теплоотдачи организма, ухудшает нервно-психическое состояние и общее самочувствие, нарушает ритм дыхания, затрудняет выполнение физической работы, увеличивает нагрузку при движении. Сильный продолжительный ветер оказывает резкое угнетающее действие на ЦНС, вызывает депрессию.
Воздействие подвижности воздуха на теплоощущения человека зависит от его температуры. Если температура воздуха ниже температуры тела, то движение воздуха оказывает охлаждающее действие. При температуре окружающей среды равной температуре кожи, ветер является термически нейтральным, а при температуре воздуха, превышающей температуру тела, ветер способствует перегреванию организма.
Значительные скорости движения воздуха связаны с такими наиболее опасными атмосферными процессами, как смерчи и торнадо. Ураганные ветры превышают скорость в 35 м/с. Ветры с меньшей скоростью (20 - 25 м/с), возникающие в Атлантике, принято называть сильнейшими. Аналогичные явления в акватории Тихого океана называют тайфунами, а в южном полушарии (Индийский океан) – циклонами.
Атмосферное давление обусловлено силой, с которой атмосферный воздух давит на поверхность Земли, и зависит от времени суток, сезона, высоты местности над уровнем моря. Биологическое действие давления обусловлено непосредственным влиянием на барорецепторы кожи, сосуды, психофизическое состояние, может воздействовать на организм человека также через изменение температуры и парциальное давление кислорода. Оптимальным для человека является атмосферное давление 760 ± 20 мм рт. ст. При снижении атмосферного давления отмечается усталость, головные боли, нарушение координации движений, тахикардия, изменение состава крови и другие симптомы гипоксии, лежащей в основе горной болезни. В процессе постепенной адаптации к пониженному барометрическому давлению в организме развиваются компенсаторно-приспособительные процессы, позволяющие сохранить здоровье и работоспособность.
Повышение атмосферного давления обусловливает шум и боль в ушах, понижение слуха, замедление пульса и дыхания, снижение максимального и повышение минимального кровяного давления. Под влиянием повышенного атмосферного давления происходит насыщение крови и тканей организма растворенными газами воздуха, главным образом азотом. Это насыщение продолжается до уравнивания парциального давления азота в окружающем воздухе с парциальным давлением азота, содержащегося в тканях. Резкий выход из зоны повышенного давления в зону нормального (декомпрессия) может привести к развитию кессонной болезни.
Неблагоприятное влияние на человека оказывают колебания атмосферного давления, которые приводят к ухудшению самочувствия, дисфункции отдельных органов, обострению хронических заболеваний.
Магнитное поле Земли обусловлено тем, что Земля представляет собой своеобразный магнит, его силовые линии окружают земной шар и образуют вокруг него магнитосферу, которая защищает живые организмы от солнечного ветра. Магнитное поле планеты удерживает электроны и ядра водорода, которые образуют вокруг Земли радиационный пояс. Если бы этот пояс отсутствовал, то за относительно короткий срок космическое излучение разложило бы на ионы и электроны весь воздуха атмосферы, а, следовательно, уничтожило бы жизнь на Земле. Однако некоторые частицы солнечной плазмы с высокой энергией могут проникать через радиационный пояс и даже достигать биосферы. Вспышки на солнце вызывают более мощные корпускулярные потоки, которые возмущают магнитное поле Земли (магнитные бури). Влияние геомагнитного поля на организмы носит весьма сложный характер, проявляясь на клеточном уровне и затрагивая генетический аппарат. В период магнитных бурь ухудшается самочувствие людей, возрастает количество инфарктов и других сердечно-сосудистых заболеваний.
При оценке абиотических свойств воздушной среды существенное значение имеет радиоактивность воздуха. Радиационный фон Земли обусловлен наличием в воздухе радиоактивных веществ естественного и искусственного происхождения. Общий естественный радиоактивный фон создается за счет космического излучения и излучений от естественных радиоактивных веществ, находящихся в почве, воде, атмосфере. Космические лучи составляют около 30 % естественного фона ионизирующих излучений, излучения рассеянных в земной коре, почве, атмосфере, воде радиоактивных элементов – тория, урана, радия - до 70 %. Радиоактивные изотопы К40, Н3, С14 входят в состав клеток и тканей организма и вносят свою долю в естественный радиационный фон.
Радиоактивность атмосферы зависит от содержания радиоактивных веществ в почве. Выход радиоактивных газов из почвы определяется условиями газообмена между почвенным воздухом и атмосферой. С увеличением барометрического давления и влажности выход газов из почвы уменьшается, с увеличением температуры воздуха и вертикальных конвекционных токов – увеличивается. Поэтому величина естественной радиоактивности воздуха колеблется в зависимости от времени года и особенностей местности. Зимой радиоактивность атмосферы меньше, чем летом. Наибольшая радиоактивность воздуха отмечается у поверхности земли.
Сравнительно недавно выявлен вклад радона в радиационный фон окружающей среды. В воздух жилых помещений радон проникает в основном из земной коры (через трещины), где образуется при распаде Rа226. Любое строение, в том числе жилой дом, препятствует рассеиванию радиоактивного газа радона, поэтому он постепенно накапливается в помещениях, подчас достигая опасных концентраций.
Природные лучевые нагрузки организмов формируются за счет внешнего и внутреннего их облучения от естественных источников ионизирующего излучения. Внешнее облучение бионтов формируется космическим излучением, излучением радионуклидов, рассеянных в биосфере и излучением материалов и сооружений, созданных человеком.
Внутреннее облучение бионтов формируется радионуклидами, накапливающимися в их тканях в процессе поглощения питательных веществ из окружающей среды. Наиболее устойчивы к действию ионизирующих излучений микроорганизмы, наименее – млекопитающие. Общая суммарная доза облучения человека может достигать 175 мбэр/год (1,75 мЗв) При повышении дозы естественного облучения угнетается иммунная, эндокринная, половая и другие системы, появляются отдаленные последствия.
6. Электрическое состояние воздуха, радиоактивность, их эколого-медицинское значение.
Электрическое состояние атмосферы включает ионизацию, электрическое и магнитное поля, грозовые разряды. Ионизация воздуха – это процесс образования электрозаряженных частиц различной природы, который происходит под влиянием радиоактивных веществ, ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. В результате образуются легкие (отрицательные) и тяжелые (положительные) ионы. Для характеристики ионизации воздуха рассчитывается коэффициент униполярности (отношение положительных зарядов к отрицательным). У земной поверхности он равен 1,1 - 1,3. В сельской местности содержится в среднем 4000 легких ионов в 1 мл воздуха, а в промышленных городах – 40 - 400 соответственно.
Физиологический механизм действия ионизированного воздуха объясняется электрообменом в легочной ткани и нейрорефлекторными реакциями, возникающими в ответ на раздражение аэроионами кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. Под действием высоких концентраций отрицательных легких ионов у людей наблюдаются благоприятные изменения в газовом и минеральном обменах, стимулируются обменные процессы, ускоряется процесс заживления ран, тонизируется деятельности центральной нервной системы. В настоящее время искусственная отрицательная ионизация воздуха используется для лечения гипертонической болезни, бронхиальной астмы, аллергических состояний. Положительные ионы, напротив, оказывают угнетающее действие на человека, снижая тонус организма, вызывая сонливость, депрессию, повышая артериальное давление.
Электрическое поле образуется в результате взаимодействия отрицательного заряда Земли и положительного заряда воздуха. У поверхности Земли градиент электрического потенциала составляет 120 Вт/м2. Особенно сильно электрическое поле меняется во время грозы, когда его напряженность возрастает в сотни тысяч раз. Биологическое действие электрического поля обусловлено влиянием на электрофизические процессы в организме и самочувствие человека. Атмосферное электричество является одной из причин развития метеопатических реакций при резком изменении погоды.
7. Эколого-медицинское значение химических и биологических факторов атмосферного воздуха.