Атмосферный воздух – это среда, которая окружает человека постоянно, через которую удовлетворяются его первейшие жизненные потребности. Роль воздуха в возникновении и лечении болезней подчеркивал Гиппократ. Ф.Ф. Эрисман отмечал, что любые изменения физических или химических свойств воздуха легко отражаются на самочувствии человека, нарушая гармоническое равновесие нашего организма, т.е. здоровья.

Экологическая роль воздушной среды для человека заключается в следующем:

1. воздух доставляет организму кислород;

2. принимает углекислый газ и газообразные продукты обмена;

3. влияет на терморегуляцию;

4. через воздух на организм действуют солнечные лучи;

5. воздух – резервуар вредных газов, взвешенных веществ и микробов, действующих на человека.

В этой теме мы рассмотрим воздействие на здоровье человека физических факторов воздуха: температуры (Т), влажности, атмосферного давления, скорости движения воздуха, ионизации и солнечной радиации. Необходимо сразу отметить, что физические факторы, в отличие от химических факторов, действуют на организм только комплексно .

Физические свойства атмосферного воздуха – температура (Т), влажность, атмосферное давление и скорость движения составляют метеорологические факторы воздуха . Измерение их физических параметров осуществляется специальными приборами: температура – с помощью термометра, влажности - психрометра и гигрометра, скорости воздуха – анемометра (в атмосфере) и кататермометра – в жилище, атмосферного давления – барометром. Гигиеническая оценка метеорологических факторов проводится по степени их воздействия на организм, для чего используются интегральные показатели: температурная реакция – изменения Т кожи лба (норма - 33-34 о С) и кистей рук (30-31 о С), величиной испарения пота (изменение веса), частота пульса, дыхания, АД и субъективными ощущениями человека, например, на температурные изменения - по 5-бальной шкале: холодно, прохладно, хорошо, тепло, жарко; на свет - яркость, блескость.

Температура воздуха зависит от времени года, климатического пояса, времени суток, интенсивности солнечного свечения и подстилающей поверхности земли. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, не нагревают ее. Нагрев воздуха происходит от теплоотдачи почвы, поглощающей солнечные лучи. Нагретый воздух подымается вверх, уступая место холодному, – это перемещение называется конвекцией - она способствует перемещению воздушных масс и равномерному прогреву приземных слоев атмосферы. Гигиеническое значение температуры воздуха заключается в ее влиянии на теплообмен организма. Причем, гигиеническое значение имеют не только абсолютные величины температуры воздуха, но и амплитуды ее колебаний. У человека тепло образуется в результате окислительных процессов в клетках и тканях и нормальное существование его возможно при постоянной температуре тела. Благодаря сложному механизму терморегуляции с окружающей средой (у детей до 7-8 лет он несовершенен), организм поддерживает тепловой баланс. Наиболее благоприятна для самочувствия человека Т– 18-22 о С (для мужчин – 20 о С, для женщин – 22 о С) и амплитуда ее колебаний – 2-4 о С в течение дня.

Влажность воздуха - это количество водяных паров в воздухе. Зависит от климатического пояса, сезона года и близости водных бассейнов: в морском климате влаги больше, чем в континентальном или пустынном. Степень влажности воздуха определяется тремя показателями: абсолютной, максимальной и относительной влажностью. Абсолютная влажность – количество водяных паров в граммах в 1 м 3 воздуха при данной температуре. Максимальная влажность – сколько максимально может содержаться в воздухе водяных паров при данной температуре, измеряется в г на м 3 . Относительная влажность – это отношение абсолютной влажности к максимальной, измеряется в %. Оптимальные параметры для здоровья относительной влажности - 30-60%. Гигиеническое значение влажности – в ее влиянии на потоотделение человека, которое, воздействуя на температуру тела, сохраняет ее постоянство. С повышением влажности – в тепле человеку становится жарко, на холоде – холодно, зябко.

Атмосферное давление – это давление атмосферного столба воздуха в результате земного притяжения. На уровне моря давление постоянно: на 1 см 2 – 1,033 кг или 760 мм ртутного столба. Гигиеническое значение атмосферного давления – в поддержании артериального давления (АД). Повышение или понижение давления отражается на физиологию человека. Для здорового человека эти изменения незаметны, а для больного они чувствительны: об изменениях давления сигнализирует самочувствие. При повышении давления увеличивается парциальное давление кислорода (% его остается тем же): урежается пульс и частота дыхания, уменьшается максимальное АД и повышается минимальное АД, возрастает жизненная емкость легких, понижается кожная чувствительность и слух, появляется ощущение сухости слизистых оболочек (во рту), усиливается перистальтика кишечника и выход газов; кровь и ткани лучше усваивают кислород, из-за чего улучшаются работоспособность и самочувствие. При искусственном повышении давления (у водолазов) увеличивается растворение атмосферного азота, который хорошо растворяется в жирах, нервной ткани и подкожной клетчатке, откуда при декомпрессии медленно выходит. При быстром подъеме водолаза с глубины азот закипает и закупоривает мелкие сосуда мозга, от чего наступает смерть водолаза, что требует медленного извлечения его с глубин. Но даже при обычных режимах работы водолазам не удается избежать эмболии азотом сосудов – у них болят суставы и часты кровоизлияния.

Понижение давления вызывает снижение парциального давления кислорода, а при подъеме в горы и снижение его концентрации. Наступают симптомы «высотной болезни»: сонливость, повышение максимального АД и понижение минимального АД, тяжесть в голове, головные боли, апатия, депрессия; действует выходящий в кровь растворенный азот в виде болей в суставах и зуда. В городе атмосферное давление ниже, чем за городом или на равнине, и меньше парциальное давление кислорода. Это определяет проявление симптомов «высотной болезни» у переезжающих в город с дачи или с сельской местности: наступает одышка, сердцебиение, головокружение, тошнота, носовое кровотечение.

Движение воздуха - определяется скоростью его движения и направлением ветра. Скорость ветра измеряется в м/сек. Хорошее самочувствие сохраняется при перемещении воздуха со скоростью 0,1-0,3 м/сек – это норма для жилых помещений. Нижняя граница движения воздуха с гигиенической стороны определяется необходимостью сдувать обволакивающий человека

СВ С

откуда он движется, и называется румбо м. Графическое изображение повторяемости ветра в данной местности по направлению частей света называется розой ветров. Например, на рис. №1 изображена роза ветров с преобладающим СВ ветром.. Розу ветров обязательно учитывают архитекторы при строительстве жилых кварталов и промышленных предприятий: жилые кварталы следует располагать с наветренной стороны по отношению к промышленным предприятиям.

Кроме метеорологических факторов качество воздушной среды характеризуется ионизацией воздуха и солнечной радиацией.

Ионизация воздуха образуется под влиянием электрических разрядов, радиоактивных элементов, УФ- и космических лучей. В чистом воздухе преобладают легкие отрицательные ионы, в загрязненном – тяжелые положительные. Загрязненный воздух городов менее ионизирован, чем в сельской местности и курортной зоне. В жилище отрицательные ионы поступают с улицы, причем уже в проеме окна они составляют лишь 20% уличной концентрации. В многоэтажных домах они активно поглощаются бетоном стен, пылью, СО 2 , влагой, более высокой температурой воздуха. При этом вместо отрицательных ионов возрастает число положительных. Человеку душно, кажется «мало воздуха», а в действительности – мало отрицательных ионов. Поэтому уровень ионизации жилища является показателем чистоты воздуха. Гигиеническая роль отрицательных ионов - отрицательно заряжают эритроциты, они лучше поглощают и отдают кислород, лучше идут обменные процессы в тканях, снижается ацидоз – улучшается умственная работа, повышается работоспособность, отступает старость. Мышки в 5-литровой банке, в которую подается окружающий воздух, пропущенный через электроды, погибают через 2 часа, в то время как контрольные с обычным воздухом живут. Поэтому в жилищах используются ионизаторы воздуха типа лампы Чижевского. В лечебных целях ионизация воздуха используется для лечения гипертонии и бронхиальной астмы. Поэтому для ЗОЖ людям целесообразно чаще бывать на свежем воздухе, а не отсиживаться в квартире.

Солнечная радиация. Солнцу мы обязаны жизнью – это источник тепла и света. Солнечный свет – это поток электромагнитных колебаний, который, проходя через атмосферу Земли, частично поглощается, рассеивается и только 43% достигает почвы. Солнечный свет действует на организм всеми частями своего спектра. Видимая часть оказывает общебиологическое действие на организм, на орган зрения, ЦНС и через нее на все органы. Но разные участки видимого света действуют по разному: красные лучи – возбуждают; желтые, зеленые – успокаивают; фиолетовые – угнетают. При недостатке света напрягается и ухудшается зрение (острота и быстрота различения). Большая яркость – слепит и утомляет, а при продолжительном воздействии (снег) вызывает воспаление сетчатки. Невидимая часть света: инфракрасная и ультрафиолетовая - очень биологически активны. Инфракрасная радиация делится на 1) длинноволновую и 2) коротковолновую. Длинноволновая поглощается поверхностным слоем кожи и вызывает прогревание ее, ощущается жжение. Коротковолновая не ощущается и проникает в глубокие слои кожи, вызывая ожоги и общий перегрев организма. На производстве коротковолновая радиация вызывает изменения роговицы глаза вплоть до катаракты. В полдень преобладает коротковолновая радиация, поэтому загорать в это время опасно. УФЛ обладают наибольшей биологической активностью. Весной под их воздействием повышается обмен веществ, иммунитет, работоспособность. Они оказывают противорахитическое действие, т.к. под их влиянием в коже синтезируется витамин Д, улучшающий обмен кальция и кроветворение, стойкость капилляров. Без УФЛ у детей возникает рахит, а у взрослых – остеопороз: обеднение костей кальцием, приводящее к их ломкости, разрушаются зубы (кариес). Это состояние называется «световым голоданием» - часто оно профессионального происхождения: у шахтеров, у лиц, командированных на Север, а также у людей, мало бывающих на свежем воздухе. Профилактика гиповитаминоза Д: пребывание на солнце, облучение УФЛ-лампами, прием кальциферола. УФЛ еще обладают бактерицидным действием – убивают микробов, что используется в медицине для их уничтожения с помощью УФЛ-ламп.. Стекла окон ослабляют УФЛ, поэтому их надо чаще мыть от пыли. УФЛ вредно действуют на глаза, вызывая их воспаление (фотофтальмию) - профессиональное заболевание сварщиков, а также у альпинистов, жителей горных и арктических районов. Профилактика: использование защитных щитков, черных очков и др.

Как сказываются метеоусловия на организме, зависит от его адаптивных способностей: кто-то на них реагирует, кто-то совсем не замечает, а есть и такие, кто по самочувствию может предсказывать погоду. Считается, что особенно явно подвержены зависимости от погодных условий люди с неуравновешенной нервной системой - меланхолики и холерики. У сангвиников и флегматиков она чаще всего проявляется либо на фоне ослабления иммунитета, либо при хроническом заболевании. Впрочем, метеочувствительность как диагноз характерна как раз для тех, кто уже страдает какой-то болезнью. Как правило, это патологии дыхательной и сердечно-сосудистой систем, заболевания нервной системы, ревматоидный артрит.

Какие погодные факторы воздействуют на наше самочувствие? Заведующий отделением неврологии 122-й клинической больницы профессор Александр Ельчанинов относит к наиболее значимым метеотропным факторам: температуру воздуха, влажность, скорость ветра и барометрическое (атмосферное) давление. На организм человека влияют и гелиофизические факторы - магнитные поля.

Температура воздуха

Она оказывает самое заметное влияние на самочувствие человека в сочетании с влажностью воздуха. Самым комфортным считается сочетание температуры 18-20С° и влажности 40-60 %. При этом колебания температуры воздуха в пределах 1-10°С считаются благоприятными, 10-15С° - неблагоприятными, а выше 15С°- весьма неблагоприятными. -, объясняет профессор Ельчанинов. - Комфортная температура для сна - от 16°С до 18°С.

От температуры воздуха напрямую зависит содержание кислорода в воздухе. При похолодании он насыщается кислородом, а при потеплении, наоборот, разрежается. Как правило, в жаркую погоду еще и снижается атмосферное давление, и в результате страдающие заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем плохо себя чувствуют.

Если же на фоне высокого давления температура воздуха понижается и сопровождается холодными дождями, то особенно тяжело это переживают гипертоники, астматики, люди с почечнокаменной и желчнокаменной болезнями. Резкие перепады температуры (8-10 °С в сутки) опасны для аллергиков и астматиков.

Экстремальные температуры

Как утверждает директор Государственного научно-исследовательского центра профилактической медицины Сергей Бойцов, при аномальной жаре лучше всего себя чувствуют люди с нормальным механизмом терморегуляции, в котором активно участвует сердечно-сосудистая система, усиливающая циркуляцию крови непосредственно под кожей. Но если температура воздуха превышает 38 гра-дусов, она уже не спасает: внешняя температура становится выше внутрен-ней, возникает риск тромбообразовани-я на фоне централизации кровотока и сгуще-ния крови. Поэтому в жару велика опасность возникновения инсульта . Врачи советуют при аномальной жаре как можно больше на-ходиться в помещении с кондиционе-ром или хотя бы вентилятором, избегать солнца, лишних физических нагрузок. Остальные рекомендации зависят от состояния здоровья человека.

Антициклон - это повышенное атмосферное давление, которое несет с собой безветренную, ясную погоду, без резких перепадов температуры и влажности.

Циклон - это сниженное атмосферное давление, которое сопровождается облачностью, повышенной влажностью, осадками и повышением температуры воздуха.

В экстремально морозную погоду организм может переохлаждаться за счет увеличения теплоотдачи. Особенно опасно сочетание низкой температуры с высокой влажностью и высокой скоростью движения воздуха. Причем, за счет рефлекторных механизмов ощущение холода возникает не только в области его воздействия, но и в, казалось бы, далеких от нее частях тела. Так, если у вас замерзли ноги, неминуемо замерзнет и нос, ощущение холода возникнет и в горле, в результате чего развиваются ОРВИ , заболевания лор-органов. Кроме того, если вы замерзли, скажем, в ожидании общественного транспорта, задействуется другой рефлекторный механизм, при котором возникает спазм сосудов почек, возможны также расстройства кровообращения, снижение иммунитета. Как правило, экстремально низкие температуры вызывают реакции спастического типа. Справиться с ними помогают любые процедуры и действия, усиливающие кровообращение: гимнастика, горячие ванны для ног, сауна, баня, контрастный душ.

Влажность воздуха

При высокой температуре влажность воздуха (насыщение воздуха парами воды) снижается, а в дождливую погоду она может достигать 80-90 %. Во время отопительного сезона влажность воздуха в наших квартирах снижается до 15-20 % (для сравнения: в пустыне Сахара влажность - 25%). Часто именно сухость домашнего воздуха, а не повышенная влажность на улице, становится причиной склонности к простудным заболеваниям: слизистые носоглотки высушиваются, снижая ее защитные функции, что позволяет легко «приживаться» респираторным вирусам. Чтобы избежать повышенной сухости в носоглотке, аллергикам и часто болеющим лор-заболеваниями рекомендуется делать промывания раствором слабосоленой или негазированной минеральной воды.

При повышенной влажности больше других опасности заболеть подвержены страдающие болезнями дыхательных путей, суставов и почек, особенно если влажность сопровождается похолоданием.

Колебания показателей влажности от 5 до 20 % оцениваются как более или менее благоприятные для организма, а от 20 до 30 % - как неблагоприятные.

Ветер

Скорость движения воздуха - ветер воспринимается нами как комфортный или некомфортный в зависимости от влажности и температуры воздуха. Так, в зоне термического комфорта (17-27С°) при тихом и легком ветре (1-4 м/с) человек чувствует себя хорошо. Однако как только температура повышается, аналогичные ощущения он будет испытывать, если движение воздуха станет более быстрым. И наоборот, при низких температурах большая скорость ветра усиливает ощущения холода. Суточную периодику имеет как горно-долинный ветер, так и другие ветровые режимы (бриз, фен). Важное значение имеют межсуточные колебания ветрового режима: разница в скорости движения воздуха в пределах 0,7 м/с благоприятна, а 8-17 м/с - неблагоприятна.

Атмосферное давление

Метеочувствительные люди уверены, что главную роль в их реакции на погоду оказывает атмосферное давление. Это и так и не так. Потому что в основном оно воздействует на наш организм в комплексе с другими природными явлениями. Общепризнано, что метеостабильное состояние отмечается при атмосферном давлении около 1013 мбар, то есть 760 мм рт. ст., - говорит профессор Александр Ельчанинов.

Если при понижении атмосферного давления содержание кислорода в атмосфере резко снижается, растет влажность и температура, у человека падает артериальное давление и снижается скорость кровотока, как следствие затрудняется дыхание, появляется тяжесть в голове, нарушается работа сердечно-сосудистой системы. Когда атмосферное давление падает, хуже всего себя чувствуют гипотоники, что проявляется выраженной пастозностью (отечностью) тканей, тахикардией, тахипноэ (частым дыханием), то есть симптомами, характеризующими углубление гипоксии (кислородного голодания), вызванной пониженным атмосферным давлением. У гипертоников такая погода улучшает самочувствие: снижается артериальное давление и лишь при нарастающей гипоксии появляется сонливость, утомляемость, одышка, сердечные боли ишемического характера, то есть те же симптомы, что испытывают в такую погоду гипотоники сразу. Когда при повышении атмосферного давления температура понижается, в воздухе увеличивается содержание кислорода, плохо чувствуют себя гипертоники, потому что у них растет артериальное давление и увеличивается скорость кровотока. Гипотоникам же в такую погоду живется хорошо, они чувствуют прилив сил.

Солнечная активность

Мы - дети солнца, если бы его не было, не было бы жизни. Благодаря пресловутому солнечному ветру и изменениям солнечной активности меняется магнитное поле Земли, проницаемость озонового слоя, стандарты метеорологических условий. Именно солнце влияет на цикличность работы организма человека, который работает в соответствии с временами года. В нас заложена врожденная потребность в определенном количестве солнечных лучей , солнечного света и тепла. Недаром при коротком зимнем световом дне практически все страдают гипосолярным синдромом: повышенной сонливостью, утомляемостью, депрессией, апатией, снижением работоспособности и внимания. Можно сказать, что число солнечных дней в году для организма гораздо важнее, чем изменение, скажем, атмосферного давления. Поэтому жителям приморских, например средиземноморских стран, или высокогорий, жить комфортнее, чем петербуржцам или полярникам.

Погода - в доме

Повлиять на погодные условия мы не можем. Но можем снизить риски для здоровья, связанные с влиянием внешней среды. Главное помнить - метеочувствительность не проявляется как самостоятельная проблема, она как вагон за паровозом, следует за определенным заболеванием, чаще всего хроническим. Поэтому прежде всего надо его выявить и лечить. В случае обострения болезни на фоне плохой погоды, следует принимать лекарства, выписанные врачом по основной патологии (мигрень , вегетососудистая дистония , панические атаки, неврозы и неврастении). А кроме того, в соответствии с прогнозом погоды надо выработать для себя определенные правила поведения. Например, «сердечники» остро реагируют на высокую влажность воздуха и приближение грозы, значит, надо в такие дни избегать физических нагрузок и обязательно принимать выписанные врачом лекарства.

• Всем, у кого при изменении климатических условий меняется самочувствие, важно более бережно в такие дни относиться к своему здоровью: не переутомляться, высыпаться, избегать употребления спиртных напитков, а так же физических нагрузок. Отложите, например, ежеутреннюю пробежку, иначе, скажем, в жаркую погоду можно, убегая от инфаркта, прибежать к инсульту. Любые эмоциональные и физические нагрузки в условиях непогоды - это стресс, способный привести к сбоям вегетативной регуляции, нарушению ритма сердца, скачкам артериального давления, обострению хронических заболеваний.
• Следите за атмосферным давлением, чтобы понимать, как контролировать артериальное. Например, при низком атмосферном гипертоникам надо сократить прием препаратов, снижающих артериальное давление, а гипотоникам - принимать адаптогены (женьшень, элеутерококк, лимонник), выпить кофе. И вообще, следует помнить, что летом в теплую и жаркую погоду происходит перераспределение крови от внутренних органов к кожным покровам, поэтому артериальное давление летом ниже, чем зимой.
• Жители Петербурга, как и любого другого мегаполиса, большую часть жизни проводят в помещении. А чем больше времени мы «прячемся» в комфорте от внешних климатических факторов, тем больше нарушается равновесие между организмом человека и внешней средой, снижаются его адаптивные возможности. Нам следует повышать устойчивость организма к неблагоприятным изменениям погоды. Поэтому, если нет противопоказаний, тренируйте вегетативную нервную и сердечно-сосудистую системы. В этом вам помогут контрастный или холодный душ, русская баня, сауна, пешеходные прогулки, лучше перед сном.
• Организуйте себе физические нагрузки - при них повышается артериальное давление, снижается уровень кислорода в тканях, усиливается обмен веществ, теплообразование и теплоотдача. Хорошо тренируют сердечно-сосудистую и дыхательную системы быстрая ходьба в течение 1 часа, легкий бег, плавание. Тренированные люди легко переносят изменения погоды, которые оказывают аналогичное воздействие на организм.
• Спать рекомендуется с открытой форточкой. Причем сон должен быть достаточным - проснувшись, вы должны чувствовать, что выспались.
• Следите за уровнем влажности и искусственной освещенности в квартире.
• Одевайтесь «по погоде», чтобы телу было комфортно при любых погодных условиях.
• Если вы заметили, что чувствуете зависимость от погоды, забудьте о поездках в дальние страны «из зимы в лето» или «из лета в зиму». Срыв сезонной адаптации опасен даже для практически здоровых.

Ирина Донцова

Доктор Питер

Главным фактором в создании оптимального микроклимата является температура воздуха (степень его нагретости, выраженная в градусах), которая в наибольшей степени определяет влияние окружающей среды на человека.

В естественных условиях поверхности Земли температура атмосфер­ного воздуха изменяется от -88 до + 60 °С, в то время как температура внутренних органов человека за счет терморегуляции его организма со­храняется комфортной, близкой к 37 °С. При выполнении тяжелых работ и при высокой температуре окружающего воздуха температура тела че­ловека может повышаться на несколько градусов. Наивысшая температу­ра внутренних органов, которую выдерживает человек, - 43 °С, мини­мальная - 25 °С.

Влажность воздуха также оказывает значительное влияние на микро­климат.

Влажность воздуха характеризуется следующими понятиями:

абсолютная влажность (А), которая выражается парциальным дав­лением водяных паров (Па), или в весовых единицах в определенном объеме воздуха (г/м 3);

максимальная влажность (F) - количество влаги при полном насыщении воздуха при данной температуре (г/м 3);

относительная влажность (Р) выражается в %, Р = A/Fx\00 %.

Высокая относительная влажность (отношение содержания водяных паров в 1 м 3 воздуха к их максимально возможному содержанию в этом объеме) при высокой температуре воздуха способствует перегреванию организма, при низкой же температуре она усиливает теплоотдачу с по­верхности кожи, что ведет к переохлаждению организма. Низкая влаж­ность приводит к интенсивному испарению влаги со слизистых оболочек, их пересыханию и растрескиванию, а затем и к загрязнению болезнетвор­ными микробами.

Оптимальный микроклимат для конкретного человека определяется только на основе его субъективных оценок. Хорошо известно, что субъек­тивное ощущение тепла или холода зависит не только от климатических условий, но и таких факторов, как конституция тела, возраст, пол, степень тяжести работы, одежда и т. д. Поэтому на практике речь идет, как прави­ло, о диапазонах оптимальных температур и влажности воздуха.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделе­ние человека полностью воспринимается окружающей средой. Если теп­лопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде, происходит рост температуры внутренних органов, и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием «жарко». В против­ном случае - «холодно».

Таким образом, тепловое самочувствие человека, или тепловой баланс в системе «человек - среда обитания», зависит от температуры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давле­ния, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки.

Например, понижение температуры и повышение скорости движения воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. Повышение скорости движения воздуха ухудшает самочувст­вие, так как способствует усилению конвективного теплообмена и про­цессу теплоотдачи при испарении пота.

Параметры микроклимата воздушной среды, которые обусловливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущений и напряженности системы терморегуляции, называются ком­фортными или оптимальными. Зона, в которой окружающая среда пол­ностью отводит теплоту, выделяемую организмом, и нет напряжения системы терморегуляции, называется зоной комфорта. Условия, при ко­торых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными. При незначительной напряженности системы термо­регуляции и небольшой дискомфортности устанавливаются допустимые метеорологические условия. Допустимые величины показателей микро­климата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требова­ниям, техническим и экономическим принципам не обеспечиваются оп­тимальные нормы.

Под атмосферным давлением подразумевается давление толщи атмосферного воздуха на поверхность Земли и предметы, расположенные на ней. Степень давления соответствует весу атмосферного воздуха с основанием определённой площади и конфигурации.

Основной единицей измерения атмосферного давления в системе СИ выступает Паскаль (Па). Помимо Паскалей также используются другие единицы измерения:

• Бар (1 Ба=100000 Па);
• миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.= 133,3 Па);
• килограмм силы на квадратный сантиметр (1 кгс/см 2 =98066 Па);
• техническая атмосфера (1 ат=98066 Па).

Приведённые выше единицы измерения используются в технических целях, за исключением миллиметров ртутного столба, который служит для прогнозов погоды.

В роли основного прибора для измерения атмосферного давления выступает барометр. Устройства делятся на два типа - жидкостные и механические. Конструкция первых основана на колб, заполненной ртутью и погружённой открытым концом в сосуд с водой. Вода в сосуде передаёт давления столба атмосферного воздуха ртути. Его высота и выступает в роли показателя давления.

Механические барометры более компактны. Принцип их работы заключен в деформации металлической пластины под действием атмосферного давления. Деформирующаяся пластина давит на пружину, а та, в свою очередь, приводит в движение стрелку прибора.

Влияние атмосферного давления на погоду

Атмосферное давление и его влияние на состояние погоды разнится в зависимости от места и времени. Оно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Более того, существуют динамические изменения, связанные с движением областей высокого (антициклоны) и низкого давления (циклоны).

Изменения в погоде, связанные с атмосферным давлением, возникают из-за движения воздушных масс между областями с разным давлением. Перемещение воздушных масс образуют ветер, скорость которого зависит от разницы давлений в локальных областях, их масштабов и удаления друг от друга. Кроме того, движения воздушных масс приводят к изменению температуры.

Стандартное атмосферное давление равняется 101325 Па, 760 мм рт. ст. или 1,01325 бар. Однако человек может спокойно переносить широкий спектр давления. К примеру, в городе Мехико, столице Мексике с населением в почти 9 млн. человек, средний показатель атмосферного давления составляет 570 мм рт. ст.

Таким образом, величина стандартного давления определена точно. А комфортное давление имеет значительный диапазон. Эта величина достаточно индивидуальна и полностью зависит от условий, в которых родился и проживал конкретный человек. Так, резкое перемещение из зоны с относительно высоким давлением в область более низкого может отразиться на работе кровеносной системы. Однако при длительной акклиматизации негативное влияние сходит на нет.

Повышенное и пониженное атмосферное давление

В зонах высокого давления погода носит спокойный характер, небо безоблачно, а ветер умеренный. Высокое атмосферное давление летом приводит к жаре и засухам. В зонах низкого давления погода носит преимущественно облачный характер с ветром и осадками. Благодаря таким зонам летом настаёт прохладная облачная погода с дождём, а зимой случаются снегопады. Высокая разность давления в двух областях выступает одним из факторов, приводящих к образованию ураганов и штормовых ветров.

2.1. Строение земной атмосферы. Влияние атмосферного воздуха на здоровье человека

Атмосфера имеет многослойную структуру. К земной поверхности прилегает тропосфера - наиболее плотный слой воздуха размером от 8 до 18 км в разных широтах. Над тропосферой находится стратосфера - слой воздуха размером до 40-60 км, в которой образуются молекулы озона, составляющие озоновый слой атмосферы. Над стратосферой простирается еще более разреженный слой воздуха размером до 80 км - мезосфера , выше следует термосфера - слой атмосферы высотой до 300 км, температура в котором достигает 1500°С. За ней располагается ионосфера - слой ионизированного воздуха, размеры которого в зависимости от времени года и суток составляют 500-1000 км. Еще выше последовательно размещаются экзосфера (до 3000 км), плотность которой почти не отличается от плотности безвоздушного космического пространства, и верхняя граница атмосферы Земли - магнитосфера (от 3000 до 50000 км), в состав которой входят пояса радиации.

Воздушная среда - атмосфера - газовая оболочка Земли существенно влияет на энергетические и гидрологические процессы, количество и качество солнечной радиации. 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. Солнечная радиация и температура воздуха определяют тепловое состояние человека, его жизненные функции: рост, развитие, резистентность, обменные процессы, здоровье.

2.2. Физические факторы атмосферы, их гигиеническая характеристика и влияние на организм (температура, влажность, подвижность воздуха, барометрическое давление, электрическое состояние воздушной среды, тепловая радиация, ионизация воздуха)

К физическим параметрам воздушной среды относятся: температура, влажность, скорость движения (подвижность) воздуха; атмосферное давление; солнечная радиация; электрическое состояние (грозовые разряды, ионизация воздуха, электрическое поле атмосферы); радиоактивность.

Температура воздуха. Одним из условий для осуществления нормального хода жизненных процессов является постоянство температуры, при нарушении которого возможно развитие тяжелых, иногда необратимых изменений.

При воздействии на организм низких температур воздуха наблюдаются нарушение трофики тканей с дальнейшим развитием невритов, миозитов; понижение резистентности организма за счет рефлекторного фактора, что способствует развитию патологических состояний как инфекционной, так и неинфекционной природы. Местное охлаждение (особенно ног) может привести к возникновению простудных заболеваний: ангины, острой респираторной вирусной инфекции, пневмонии. Это связано с рефлекторным снижением температуры слизистой оболочки верхних дыхательных путей (носоглотки).

При длительном воздействии высокой температуры воздуха нарушается водно-солевой и витаминный обмен, особенно при выполнении физической работы. Усиленное потоотделение ведет к потере жидкости, солей и водорастворимых витаминов. При высокой температуре воздуха изменяется деятельность желудочно-кишечного тракта. Выделение из организма иона хлора, прием большого количества воды ведут к угнетению желудочной секреции и снижению бактерицидности желудочного сока, что создает благоприятные условия для развития воспалительных процессов в желудочно-кишечном тракте. Влияние высокой температуры воздуха отрицательно сказывается и на функциональном состоянии центральной нервной системы (ЦНС), что проявляется ослаблением внимания, нарушением точности и координации движений, замедлением реакций. Это способствует снижению качества работы и увеличению производственного травматизма.

Наиболее частым осложнением является перегревание или тепловая гипертермия (таблица 2.1).

Таблица 2.1 - Основные признаки перегревания организма

В тяжелых случаях перегревание протекает в форме теплового удара. Наблюдаются быстрое повышение температуры до 41°C и выше, снижение артериального давления, потеря сознания, нарушение состава крови, судороги. Дыхание становится частым (до 50-60 в мин), поверхностным. В результате нарушения водно-солевого баланса при высокой температуре может развиться судорожная болезнь. При оказании первой помощи необходимо принять меры к охлаждению организма (прохладный душ, ванна и др.).

Комфортным тепловое состояние среды и человека считается при температуре воздуха 17-22°C, предельно допустимым - при верхней границе 25°C и нижней 14°C; предельно переносимым - соответственно при 35°C и 10°C; экстремальным - при 40°C и 40-50°C. В последнем случае обычная зимняя одежда не может поддерживать тепловое равновесие организм.

Влажность воздуха. Влажность атмосферного воздуха обусловливается испарением воды с поверхности океанов, морей и в меньшей мере озер, рек, влажной почвы и растительного покрова.В закрытых помещениях существенную роль играют бытовые (стирка белья, приготовление пищи и др.) и производственные факторы, а также испарение влаги с поверхности кожи.

Степень влажности воздуха определяют понятиями абсолютной, максимальной и относительной влажности. При проведении натурных исследований находят абсолютную, максимальную, относительную влажность, дефицит насыщения, физиологический дефицит влажности, точку росы.

Абсолютная влажность определяется количеством водяных паров в граммах, которое содержится в 1 м 3 воздуха в данный момент (или упругостью находящихся в воздухе водяных паров в миллиметрах ртутного столба).

Максимальная влажность характеризуется предельным количеством водяных паров (в граммах на 1 м 3 воздуха), насыщающих воздух при данной температуре; она может быть выражена также в миллиметрах ртутного столба.

Относительной влажностью называется выраженное в процентах отношение абсолютной влажности к максимальной или, иначе, процент насыщения воздуха водяными парами в момент наблюдения. Этой последней величиной и пользуются в основном в санитарной практике.

Дефицит насыщения - разница между максимальной и абсолютной влажностью.

Физиологический дефицит влажности - отношение количества фактически содержащихся водяных паров в воздухе к их максимальному количеству, которое может содержаться в воздухе при температуре поверхности тела человека и легких, т.е. соответственно при 34 и 37°C. Физиологический дефицит влажности показывает, сколько граммов воды может извлечь из организма каждый кубический метр вдыхаемого воздуха.

Точка росы - температура, при которой находящиеся в воздухе водяные пары насыщают пространство 1 м 3 воздуха.

Наибольшее гигиеническое значение имеют относительная влажность и дефицит насыщения, так как они определяют степень насыщения воздуха водяными парами и позволяют судить об интенсивности и скорости испарения пота с поверхности тела при той или иной температуре. Чем меньше относительная влажность, тем быстрее будет происходить испарение воды, следовательно, тем интенсивнее будет теплоотдача путем испарения пота.

Оптимальная величина относительной влажности находится в пределах 40-60 %, приемлемая нижняя - 30 %, приемлемая верхняя - 70 %, крайняя нижняя - 10-20 % и крайняя верхняя 80-100 %.

Движение воздуха. Основным фактором, обуславливающим движение воздуха (ветер), является разница давлений и температур. Гигиеническое значение подвижности воздуха определяется эффектом теплоотдачи. Влияние подвижности воздуха непосредственно на человека приводит к увеличению теплоотдачи с поверхности тела. При низкой температуре окружающей среды это вызывает охлаждение организма, при высокой температуре воздуха, увеличивая теплоотдачу путем конвекции и испарения, предохраняет организм от перегревания

Атмосферное давление. Подверженная силе земного притяжения атмосфера оказывает давление на поверхность Земли и на все объекты, находящиеся на ней. На уровне моря при температуре 15°C эта величина равна 760 мм рт. ст. Вследствие того, что наружное давление полностью уравновешивается внутренним, наш организм практически не ощущает тяжести атмосферы. Возможны существенное повышение и понижение атмосферного давления, способные привести к неблагоприятным изменениям в организме.

Пониженное атмосферное давление способствует развитию у людей симптомокомплекса, известного под названием высотной (горной) болезни. Она может возникать при подъеме на высоту и, как правило, встречается у летчиков и альпинистов при отсутствии мер (приборов), предохраняющих от влияния пониженного атмосферного давления. В легочной ткани происходит обмен газов крови и альвеолярного воздуха. Диффундируя через мембраны, газы стремятся к состоянию равновесия, переходя из области высокого давления в область низкого давления.

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

По мере снижения парциального давления кислорода уменьшается насыщенность кислородом гемоглобина с последующим нарушением снабжения клеток кислородом. Первые симптомы кислородной недостаточности определяются при подъеме на высоту 3000 м без кислородного прибора.

К мероприятиям по акклиматизации к кислородной недостаточности следует отнести тренировки в барокамерах, пребывание в условиях высокогорья, закаливание и др. Положительное влияние оказывает прием повышенного количества витаминов С, Р, В1, В2, В6, РР, фолиевой кислоты.

Повышенное атмосферное давление является основным производственным фактором при строительстве подводных тоннелей, метро, проведении водолазных работ и т.д. Кратковременному (мгновенному) воздействию высокого давления подвергаются лица при разрыве бомб, мин, снарядов, выстрелах и запусках ракет. Чаще всего работа в условиях повышенного атмосферного давления осуществляется в специальных камерах-кессонах или скафандрах. При работе в кессонах различают три периода: компрессии, пребывания в условиях повышенного давления и декомпрессии.

Компрессия характеризуется незначительными функциональными нарушениями: шумом в ушах, заложенностью, болевыми ощущениями вследствие механического давления воздуха на барабанную перепонку. Тренированные люди эту стадию переносят легко, без неприятных ощущений.

Пребывание в условиях повышенного давления обычно сопровождается легкими функциональными нарушениями: урежением пульса и частоты дыхания, снижением максимального и повышением минимального артериального давления, понижением кожной чувствительности и слуха.

В зоне повышенного атмосферного давления происходит насыщение крови и тканей организма газами воздуха (сатурация), главным образом азотом. Это насыщение продолжается до уравнивания 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 5 раз больше, чем кровь или другие ткани. Общее количество азота, растворенного в организме при повышенном атмосферном давлением, может достигать 4-6 л против 1 л азота, растворенного при нормальном давлении.

В период декомпрессии в организме наблюдается обратный процесс - выведение из тканей газов (десатурация). При правильно организованной декомпрессии растворенный азот в виде газа выделяется через легкие (за 1 мин 150 мл азота). Однако при быстрой декомпрессии азот не успевает выделяться и остается в крови и тканях в виде пузырьков, причем наибольшее количество их скапливается в нервной ткани и подкожной клетчатке. Отсюда и из других органов азот поступает в кровеносное русло и вызывает газовую эмболию (кессонная болезнь). Опасность газовой эмболии возникает тогда, когда парциальное давление азота в тканях будет выше парциального давления азота в альвеолярном воздухе более чем в 2 раза. Характерным признаком этого заболевания являются тянущие боли в области суставов и мышц. При эмболии кровеносных сосудов ЦНС наблюдаются головокружение, головная боль, расстройство походки, речи, судороги. В тяжелых случаях возникают парезы конечностей, расстройство мочевыделения, поражаются легкие, сердце, глаза и т.д. Для предупреждения возможного развития кессонной болезни важны правильная организация декомпрессии и соблюдение рабочего режима.

Барометрическое давление для Беларуси определяется в 740-745 мм рт. ст. Суточные колебания атмосферного давления в 3-5 мм рт. ст. не оказывают существенного влияния на организм здорового человека. При снижении функциональных возможностей организма чувствительность к перепадам барометрического давления повышается.

Электрическое состояние воздушной среды. Под термином «атмосферное электричество» обычно понимают целый комплекс явлений, включающий в себя ионизацию воздуха, электрические и магнитные поля атмосферы.

Ионизация воздуха . Физическая сущность ионизации воздуха заключается в действии на молекулы воздуха различных ионизирующих факторов: радиоактивных элементов, космического, УФ-излучения, электрических, грозовых разрядов, баллоэлектрического эффекта, применение аэроионизаторов.

Под ионизацией воздуха понимают распад молекул и атомов с образованием аэроионов. В результате происходит отрыв электрона от молекулы и она становится положительно заряженной, а оторвавшийся свободный электрон, присоединившись к одной из нейтральных молекул, сообщает ей отрицательный заряд. Поэтому в атмосфере образуется пара противоположно заряженных частиц - отрицательные и положительные ионы.

Молекулярные комплексы (10-15 молекул) с одним элементарным зарядом называют нормальными, или легкими, ионами. Они имеют размер 10-8 см и обладают сравнительно большой подвижностью. Сталкиваясь с постоянно присутствующими в атмосфере более крупными частицами, легкие ионы оседают на них и сообщают им свой заряд. Возникают вторичные ионы, включающие средние (10-6 см) и тяжелые (10-5 см) аэроионы.

Ионный состав воздуха является важным гигиеническим показателем. Воздействие на человека легких отрицательных аэроионов является благоприятным биологическим фактором. Наоборот, чрезмерно высокие концентрации ионов положительного знака, особенно тяжелых, свидетельствуют о низком гигиеническом качестве воздуха.

Отношение числа тяжелых ионов к числу легких ионов определяет ионизационный режим воздушной среды. Для характеристики ионизации воздуха используется коэффициент униполярности (q), показывающий отношение числа положительных ионов к числу отрицательных. Чем более загрязнен воздух, тем выше этот коэффициент.

Количество легких ионов зависит от географических, геологических условий, погоды, уровня радиоактивности окружающей среды, загрязнения атмосферного воздуха. С увеличением влажности воздуха возрастает число тяжелых ионов из-за рекомбинации ионов с каплями влаги. Понижение атмосферного давления способствует выходу из почвы эманации радия, что приводит к увеличению количества легких ионов. Ионизирующее действие распыляемой воды проявляется в усилении ионизации воздуха, что особенно заметно у фонтанов, по берегам бурных рек, у водоемов.

Электрическое поле . Земля в целом имеет свойства отрицательного заряженного проводника, а атмосфера - положительно заряженного. В результате происходит перемещение ионов обоих знаков и возникает вертикальный электроток. С увеличением атмосферного давления, уменьшением прозрачности воздуха и образованием туманов электрическое поле может возрастать в 2-5 раз. Естественно, что столь большие изменения могут оказывать отрицательное влияние на самочувствие больных, ослабленных людей.

Магнитное поле. Быстрое изменение магнитного поля (магнитные возмущения и бури) возникает в связи с усилением притока заряженных частиц с поверхности Солнца в период повышения его активности. Установлено, что эти изменения могут оказывать влияние на функциональное состояние ЦНС, вызывая усиление процессов торможения. В период магнитных бурь резко возрастает частота обострений нервно-психических заболеваний.

Солнечная радиация является важнейшим фактором существования жизни на Земле. С физической точки зрения солнечная энергия представляет собой поток электромагнитных излучений с различной длиной волны. Спектральный состав излучения солнца колеблется в широком диапазоне от длинных до ультракоротких волн. В гигиеническом отношении особый интерес представляет оптическая часть солнечного спектра, которая разделяется на три диапазона: инфракрасные лучи с длиной волн от 28 000 до 760 нм, видимая часть спектра - от 760 до 400 нм и УФ-часть - от 400 до 10 нм.

Установлено, что солнечная радиация оказывает мощное биологическое действие: стимулирует физиологические процессы в организме, изменяет обмен веществ, улучшает самочувствие человека, повышает его работоспособность.

Радиоактивность воздушной среды. Естественная радиоактивность атмосферы зависит от наличия в ней таких газов, как радон, актинон и торон, являющихся продуктом распада радия, актиния и тория. В воздухе содержатся углерод-14, аргон-41, фтор-18, сера-32 и ряд других изотопов, образующиеся в результате бомбардировки атомов азота, водорода и кислорода потоками частиц космического излучения.

Искусственное радиоактивное загрязнение биосферы обусловлено проведенными испытаниями атомного оружия, авариями на атомной электростанции, широким использованием источников ионизирующих излучений в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и др. отраслях науки и техники.