Влияние атмосферы города на организм человека

4. Влияние атмосферы города на организм человека

Среди факторов внешней среды, оказывающих непосредственное и постепенное воздействие на организм человека, воздух играет наиболее важную роль. Без него немыслимо сколько-нибудь продолжительное сохранение жизненных функций организма. Воздух необходим для дыхания и принимает участие в тепловом обмене организма. Влияние воздуха на организм человека может быть не только положительным, но и отрицательным. Неблагоприятные климатические условия, значительные изменения в составе воздуха могут нарушить нормальное взаимоотношение между организмом и средой и привести к различным заболеваниям, а также осложнить их течение.

При гигиенической оценке воздуха учитывают:

- физические свойства - температуру, влажность, скорость движения воздуха, барометрическое давление, радиоактивность, напряженность солнечной радиации;

- химический состав - содержание нормальных составных частей и посторонних газов, механических примесей (пыли и дыма);

- микроорганизмы - число бактерий, их патогенность.

Наибольшее влияние на организм человека оказывает состояние воздушной среды вблизи поверхности земли, т. е. в прилегающем к земле воздушном слое высотой до 10-12 км (Никитин, Новиков, 1986).

Солнечные лучи, достигая земли, частично отражаются; преимущественно они поглощаются почвой и превращаются в тепловую энергию. Нагревание атмосферы происходит за счет излучения теплой почвой, поэтому по мере удаления от поверхности земли температура воздуха понижается. Распределение тепла на земном шаре, прежде всего, зависит от его шарообразной формы. По направлению от экватора к полюсам солнечные лучи падают под острым углом, и земля нагревается меньше. Близость морей и других больших водоемов делает температуру воздуха более умеренной, т.к. вода, обладая большой теплоемкостью, в теплое время года поглощает значительное количество тепла, оказывая охлаждающее действие на ближайшие территории поверхности земли. В холодное время года она наоборот отдает тепло, накопленное водой в теплое время года, повышая тем самым температуру близлежащей местности. В зависимости от географического положения колебания температуры воздуха на протяжении года бывают разными; на юге они бывают небольшими, на севере же наоборот, они достигают значительных величин (Матвеев, 2000).

Совершенство терморегуляционных механизмов, деятельность которых осуществляется под контролем центральной нервной системы (ЦИС), позволяет человеку приспосабливаться к различным температурным условиям и переносить значительные кратковременные отклонения температуры от нормальных величин.

Уменьшение или увеличение теплопродукции достигаются химическим способом терморегуляции: при высокой температуре воздуха происходит торможение окислительных процессов и теплообразование понижается, при низкой же температуре происходит обратное.

Возможности терморегуляции не безграничны и нарушение теплового равновесия организма может стать причиной глубоких патологических сдвигов. При нарушении условий теплоотдачи наступает повышение температуры тела, учащение пульса, ослабление компенсаторной способности сердечнососудистой системы, понижение функциональной деятельности желудочно-кишечного тракта. Наблюдаются головная боль, плохое самочувствие, понижение внимания, нарушение координации движений, снижение работоспособности, особенно физической, связанные с повышением теплопродукции. Так, работоспособность при 24⁰С снижается на 15%, а при 28⁰С на 30%. для того, чтобы не наступило перегревание, температура воздуха должна быть на 5-10⁰С ниже температуры тела.

Оптимальная температура для жилых помещений 18-20⁰С.

Также на организм человека влияет и атмосферное давление. Так у лиц, страдающих ревматизмом, артритами, появляются боли в пораженных суставах, у больных ишемической болезнью сердца ухудшается самочувствие, наблюдаются приступы стенокардии. У людей с повышенной нервной возбудимостью нарушается сон, появляется чувство страха.

При повышенном атмосферном давлении в крови растворяется азот, который затем при поднятии человека на поверхность (понижение атмосферного давления) выделяется в капиллярах в виде мелких пузырьков газа, вызывал газовую эмболию.

Микроклимат характеризует климатические условия на ограниченной территории, в пределах одного населенного пункта. В состоянии покоя, в течение суток, взрослый человек вдыхает 13 - 14 м³ воздуха, а при физических нагрузках - значительно больше. Небезразличен для организма человека и химический состав вдыхаемого воздуха (Никитин, Новиков, 1986).

Воздух у поверхности земли представляет собой смесь газов. Содержание в атмосфере азота равняется 78%, кислорода-20,95%, двуокиси углерода – 0,04%, прочих газов – меньше 1%. Атмосферный воздух может загрязняться путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровня естественного содержания (Атмосфера…1981).

Загрязняющее вещество - примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека.

В последнее время содержание в атмосферном воздухе российских городов и промышленных центров таких вредных примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы, существенно уменьшилось, так как со значительным спадом производства сократилось число промышленных выбросов, а концентрация оксида углерода и диоксида азота возросли в связи с ростом парка автомобилей.

Наиболее значимое влияние на состав атмосферы оказывают предприятия черной и цветной металлургии, которое сопровождается выбросом в атмосферу пыли, сернистого газа, марганца. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах происходит выброс соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути, цианистого водорода и смолянистых веществ.

Кислород - самая важная для жизни составная часть воздуха. Он необходим для окислительных процессов и находится в организме в связанном с гемоглобином состоянии, образуя оксигемоглобин, который переносится эритроцитами к клеткам организма.

Уменьшение кислорода во вдыхаемом воздухе оказывает неблагоприятное воздействие на организм. Выраженные симптомы гипоксии с ухудшением общего самочувствия и снижения работоспособности отмечаются уже при концентрации кислорода 13-14%, а при 7-8% наступает смерть. Допустимой границей снижения уровня кислорода в замкнутых пространствах считается 17-18%.

На Земле ежегодно сжигают 12 миллиардов тонн углеводородного топлива - газа, нефти, угля и продуктов их переработки. При этом в атмосферу выбрасывается огромное количество дыма, который, перемешиваясь и взаимодействуя с воздухом, образует 180 миллиардов тонн отравляющих газов. Содержащаяся в них зола не может долго находиться во взвешенном состоянии - она постепенно опускается на поверхность Земли. В результате ежегодно оседает около 360 тонн отравляющих веществ на каждом квадратном километре!

С самого начала следует провести различие между отдельными трагическими эпизодами губительного действия загрязнения и его непрерывным длительным влиянием. В первом случае, как причина, так и следствие ясны, даже если конкретное загрязняющее вещество - виновник трагедии - осталось неопознанным. Медленный, скрытый вред причиняемый здоровью человека действием загрязняющих веществ, обнаруживается лишь при эпидемиологических анализах, но сами анализы не могут показать, как именно эти вещества и их сочетания влияют на заболеваемость и смертность людей.

Путей проникновения загрязняющих веществ в тело человека множество, однако, главный из них - это дыхательная система. Иногда эти вещества попадают внутрь организма через пищеварительный тракт или поражают глаза и кожу. Во многих случаях загрязнение вызывает аллергические заболевания.

Совершенно ясно, что при концентрации загрязняющих веществ, типичных для современного промышленного города, индивидуальные физиологические реакции человеческого организма на загрязнение могут быть различными.

Для некоторых особенно катастрофических эпизодов известны начало развития и финальная фаза. В этих случаях при наличии ярко выраженных условий застоя (приповерхностная инверсия температуры воздуха и спокойная безветренная погода) происходила аккумуляция загрязняющих веществ до очень высоких уровней концентрации, часто с образованием туманов и смогов. Последствия: острые респираторные заболевания в тяжелой форме, часто со смертельным исходом. В большинстве случаев осталось невыясненным, какое именно загрязняющее вещество было непосредственным виновником столь серьезных последствий.

Причиной большинства самых трагических эпизодов, имевших место за последнее столетие, является серная кислота.

Приведем некоторые из загрязняющих веществ, наиболее часто встречающихся в воздухе промышленных городов, характерные уровни их концентрации и их предполагаемое влияние на здоровье (Таблица 1).

Таблица 1 - Некоторые вещества, часто встречающиеся в атмосфере промышленных городов, и предположительный ущерб, наносимый ими здоровью

Вещество	Характерная концентрация	Вызываемые заболевания
Двуокись серы	10-30 мкг/м3	Расстройства дыхания
Окись углерода	5-25 мг/ м3	Сердечно сосудистые заболевания и расстройства нервной системы
Озон и окислители	5-150 мкг/ м3	Раздражение глаз и дыхательной системы
Двуокись азота	100-200 мкг/ м3	Раздражение дыхательной системы
Свинец	0,5-2,5 мкг/ м3	Расстройства нервной системы у детей
Кадмий	30-80 мг/ м3	Болезни сердца и почек
Полициклические углеводы	1-5 мг/ м3	Рак легких
Асбест	1-5 нг/ м3	Рак легких

Таблица дает лишь самое общее представление о потенциально опасных примесях в атмосфере. В воздухе городов происходит бесчисленное множество химических реакций.

Очень многие вещества, в том числе и наносящие значительный вред здоровью, попадают в атмосферу из выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания.

Если проследить за содержанием свинца во взвешенном воздухе и в лежащей на земле пыли, то видно, что уровень его концентраций падает по мере удаления от больших автомагистралей. Той же закономерности подчиняется и его концентрация в крови и в различных органах человека: она зависит от близости к дорогам его жилья и места работы. В первую очередь от свинца страдает здоровье детей, которые подвергаются его действию во время игр на улицах. Также влияние свинца вызывает синдром гиперактивности.

В периоды с высокой температурой воздуха смертность в городах значительно превосходила статистически ожидаемый уровень (Никитин, Новиков, 1986).

Как уже упоминалось ранее, климатические условия Иркутской области очень неблагоприятны для рассеивания примесей в атмосфере, часто создаются условия для накопления примесей в воздухе, вызванные наличием приземных инверсий, которые являются задерживающим слоем (Ломоносов, 1993).

Заключение

Наряду с проблемами природопользования возникает ряд серьезных проблем, связанных со специфическими природными особенностями. Например, климатические условия нашего региона, характеризующиеся антициклональным режимом погоды с сопровождающими его инверсионными явлениями (большой повторяемостью и мощностью), особенно зимой, слабых ветров, застоев воздуха. Это все затрудняет перенос и рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере, способствует образованию смогов над городами и промышленными центрами.

Метеорологические условия, определяющие скорость самоочищения атмосферы в различных районах, неодинаковы. В условиях Иркутской области высока повторяемость всех неблагоприятных факторов для рассеяния примесей в воздухе. Загрязненный воздух, скапливаясь в небольшом пространстве речных и горных долин, медленно распространяется на большие территории. Причем для территории всей Иркутской области свойственны достаточно большие пространственно-временные изменения уровней загрязнения, характеризуемые метеорологическим потенциалом загрязнения.

Возможность самоочищения воздуха в северных районах мала в связи с коротким вегетационным периодом и малой фитомассой. Интенсивность техногенных геохимических потоков в атмосфере из-за неблагоприятных климатических факторов значительно выше, чем в умеренной зоне.

Оценка состояния загрязнения атмосферного воздуха в крупных городах Иркутской области свидетельствует о том, что качество атмосферного воздуха городов по-прежнему остается неудовлетворительным.

В семи промышленных городах области уровень загрязнения атмосферного воздуха (по индексу загрязнения атмосферы) оценивается как высокий и очень высокий. Воздействию высокого и очень высокого загрязнения атмосферного воздуха подвергается 1,304 млн. человек, что составляет 65,3% от населения, проживающего в Иркутской области.

Климатические условия нашего региона, характеризующиеся самыми неблагоприятными условиями для рассеивания вредных выбросов, способствуют созданию опасного для здоровья человека уровня загрязнения воздуха.

Для улучшения качества воздуха необходимы целенаправленные меры для снижения выбросов в атмосферный воздух приоритетных выбросов, определяющих высокие уровни загрязнения атмосферного воздуха во многих городах.

Решению проблемы снижения загрязнения атмосферного воздуха будет способствовать:

- совершенствование внутригородской автотранспортной инфраструктуры, усиление контроля за соблюдением нормативов токсичности автомобильных выбросов;

- эффективный инспекционный контроль над работой газоочистного оборудования, соблюдением нормативов допустимых выбросов, реализацией необходимых воздухоохранных мероприятий;

- выполнением предприятиями необходимых мероприятий по регулированию промышленных выбросов в периоды неблагоприятных метеорологических условий.

К сожалению, в настоящее время не все пути к преодолению данной проблемы решены и нам стоит самостоятельно заботиться об окружающей среде и поддерживать тот природный баланс, в котором человек способен нормально существовать.

Определения и сокращения, использованные в курсовой работе

Вредное (загрязняющее) вещество – химическое или биологическое вещество, содержащееся в атмосферном воздухе, которое в определенных концентрациях оказывает вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду.

Загрязнение атмосферы – изменение состава атмосферы в результате наличия в ней примесей.

ГУ НПО «Тайфун» - государственное учреждение Научно-производственное объединение «Тайфун», Росгидромет.

Источник загрязнения атмосферы – объект, распространяющий загрязняющее атмосферу вещества.

ПНЗ – пост наблюдения загрязнения.

ПЗА – потенциал загрязнения атмосферы; сочетание метеорологических условий, обуславливающих уровень возможного загрязнения атмосферы при данных источниках выбросов.

Уровень загрязнения атмосферы – качественная характеристика загрязнения атмосферы.

НП – наибольшая повторяемость, процент превышения ПДК любым веществом в городе.

ПДК – предельно допустимая концентрация примеси для населенных мест, установленная Минздравсоцразвития России.

ПДК максимально разовая – концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных реакций в организме человека.

ПДК среднесуточная - концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом вдыхании.

Список использованных источников

1.  Матвеев Л.Т. Физика атмосферы / Л.Т. Матвеев. – С-Пб.: Гидрометеоиздат, 2000.

2.  Хромов С.П. Метеорология и климатология / С.П. Хромов, М.А. Петросянц – М.: КолосС, 2004.

3.  Бобылев С.Н. Экономика природопользования / С.Н. Бобылев, А.Ш. Ходжаев. – М.: ИНФРА-М, 2004

4.  Никитин Д.П. Окружающая среда и человек / Д.П. Никитин, Ю.В. Новиков. – М.: ВЫСШАЯ ШКОЛА, 1986.

5.  Швер Ц.А. Климат Иркутска/ Ц.А. Швер, Н.П. Форманчук. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981.

6.  Ломоносов И.С. Экогеохимия городов Восточной Сибири / И.С. Ломоносов, В.Н. Макаров, А.П. Хаустов. – Якутск: Институт мерзлотоведения СО РАН, 1993.

7.  Атмосфера / Справочник. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991.

8.  Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2003 году. – Иркутск: Облмашинформ, 2004.

9.  Состояние загрязнения атмосферного воздуха городов на территории деятельности Иркутского УГМС в 2007 году / Ежегодник. – Иркутск, 2008.