Гігієнічна характеристика чинників природного середовища
Природне середовище характеризується наступними гігієнічними чинниками:
- сонячна радіація;
- повітря;
- прісна вода;
- ґрунти.
Розглянемо ці чинники в представленої послідовності.
Сонячна радіаціяв значної мірі визначає обмін речовин в організмі людини і, внаслідок цього, суттєво впливає на здоров’я і працездатність людини. При цьому найважливіша роль належить ультрафіолетовому спектру випромінювання. В межах від 180 до 275 нм ультрафіолетове випромінювання спроможне пошкоджувати біологічну тканину і знищувати мікроорганізми. До поверхні Землі вони не доходять. Їх поглинають молекули озону, які знаходяться в стратосфері. До поверхні Землі доходять хвилі довжиною понад 290 нм. Їх присутність дуже важлива тому, що вони забезпечують природну санацію повітря, води і ґрунту.
Організм людини реагує як на недостачу, так і на надлишок ультрафіолетових променів. Нестача їх впливає на нервову систему, кровотворення і знижує працездатність і стійкість до застудних хвороб. Надлишок погіршує здоров’я і особливо уражує очі. Діапазон хвиль від 320 до 400 нм викладає ерітемно-засмаглу дію.
Хвилі у межах 400 – 760 нм мають загальнобіологічне значення і забезпечують видимо світло. Значимість останнього у тому, що продуктивність праці людини найбільша при природному освітленні. Воно нормується для кожного виду робіт.
Хвилі довжиною від 760 до 25000 нм відносяться до інфрачервоного випромінювання. Вони викликають теплову дію і в разі великої інтенсивності можуть привести до перегріву організму і сонячному удару.
Повітряхарактеризується температурою, вологістю, швидкістю руху повітря, атмосферним тиском, електричним станом, хімічним і бактеріологічним складом та наявністю аерозолів.
Температура оказує суттєвий вплив на швидкість біологічних реакцій. Згідно з дослідженнями Вант-Гоффа швидкість усіх хімічних реакцій зростає з підвищенням температури. Вона визначається температурним коефіцієнтом, який можна представити у вигляді
,
де 
– температурний коефіцієнт;
, 
– відповідно швидкості хімічних реакцій при температурі Т і Т+10.
Фізичний смисл температурного коефіцієнта полягає у тому, що він показує у скільки разів підвищується швидкість хімічних реакцій при підвищенні температури на 10 °С. Його значення знаходиться в межах 2-4 для хімічних реакцій абіотичного характеру.
В організмі людини підтримується постійна температура. Збереження теплового гомеостазу в організмі здійснюється в результаті розпаду білків, жирів, вуглеводів та постійним теплообміном з повітрям, тобто за рахунок хімічної та фізичної терморегуляції. Інтенсивність теплообміну залежить від температури повітря. З її підвищенням до 35 °С втрата тепла організмом здійснюється шляхом випаровування поту.
Взагалі в стані спокою організм втрачає тепло шляхом конвекції, випромінювання та випаровування відповідно до 15, 56 і 29 % тепла.
Атмосферний тиск визначають величиною тиску повітря, що діє на людей. На рівні моря він дорівнює 1,01·105 Па. Дія тиску на людину в навколишньому середовищі у звичайних умовах врівноважується силами, прикладеними у зворотному напрямі: тиском в клітинах та тканинах організму. Типові зміни атмосферного тиску в (0,5-1,3) ·105 Па не оказують на людини негативного впливу. Підвищений атмосферний тиск зменшує частоту пульсу та дихання, погіршує слух і у разі високого тиску визиває ознаки наркотичної дії азоту: збудження, неможливість зосередження, погіршення пам’яті, порушення координації руху. При тискові 10 кПа можлива втрата свідомості. З підвищенням тиску повітря зростає кількість розчинних в організмі газів, що входять до складу повітря, особливо азоту. З крові азот переходить у тканини та розчиняється в жирах. Під час різкого переходу від високого зовнішнього тиску до нормального азот, що надходить з тканин у кров, може не встигнути виділитись через легені і в крові можливе утворення бульбашок газу. При цьому виникає загроза газової емболії – декомпресійної хвороби. Наявність азоту може привести до важких розладів центральної нервової системи (параліч, порушення мови). У важких випадках у разі потрапляння емболів в коронарні судини серця або судини може настати смерть.
Під час роботи людини в горах, або в процесі повітряних польотів організм перебуває в умовах дії зниженого значення тиску, внаслідок чого може розвинутись висотна хвороба, яка відзначається втомлюваністю, апатією, сонливістю, м’язовою слабкістю, нудотою, підвищенням частоти дихання, кровотечею з носа, горла та кишок, втратою свідомості.
Найчастіше всього зміна тиску є джерелом ураганів, повеней, сніжних бур тощо. Різке підвищення тиску - це звичайний вибух, який викликає травму, більш 100 КПа - смертельне ураження.
Вологість повітряв атмосферному повітрі та повітрі закритих приміщень є певна кількість парів води. Висока вологість повітря, що має низьку температуру підвищує тепловіддачу. Підвищена вологість повітря, що має високу температуру ускладнює тепловіддачу. Знижена вологість повітря, що має відносно низьку температуру, не чинить помітного впливу на самопочуття людини. Низька вологість повітря, що має високу температуру, негативно відбивається на самопочутті людини: підвищується втрата вологості організмом, з’являється сухість слизових оболонок верхніх дихальних шляхів, сухий кашель, голос стає хриплий. Недостатня вологість веде до інтенсивного випаровування вологи зі слизових оболонок, їхнього пересихання.
Швидкість руху повітря.Дія швидкості руху повітря на організм людини пов’язана з її впливом на теплообмін. В умовах високої та низької температури навколишнього повітря його рух підвищує тепловіддачу. У випадку низької температури рухоме повітря проникає в пори тканини одягу і далі в простір під одягом, витісняючи з нього нагріте повітря.
У разі зменшення температури повітря, під одягом, збільшуються втрати тепла через шкіру шляхом його безпосереднього виведення в навколишнє середовище. Підвищуються також втрати тепла з відкритих ділянок тіла. У випадку високої температури повітря зростає тепловіддача під час випаровування поту з поверхні шкіри: швидкість випарювання в певних межах пропорційна до швидкості руху повітря.
Людина погано переносить підвищену рухливість повітря, так звані протяги, що викликають простудні захворювання, ревматизм, радикуліти і т.п.
Не менш погано людина переносить і знижену рухливість повітря, яка може не тільки порушить комфортний стан людини, а й привести до більш тяжких наслідків. У таблиці 3.1. наведена класифікація вітру у залежності від його швидкості.
Таблиця 3.1 – Класифікація вітру у залежності від його швидкості
| Сила вітру за шкалою Бофорта, бал | Швидкість руху повітря, м/с | Традиційна назва вітру | Зовнішні ознаки вітру |
| 0-0,5 | Штиль | Дим піднімається вертикально | |
| 0,6-1,7 | Тихий | Дим легко відхиляється | |
| 1,8-3,3 | Легкий | Рух повітря відчувається шкірою обличчя | |
| 3,4-5,2 | Слабкий | Рухаються листя дерев | |
| 5,3-7,4 | Помірний | Вітер здіймає пилюку та папір | |
| 7,5-9,8 | Свіжий | Рухаються верхівки дерев | |
| 9,9-12,4 | Помірно сильний | Рухаються тонкі дерева | |
| 12,5-15,2 | Сильний | Рухаються товсті дерева | |
| 15,3-18,2 | Дуже сильний | Вітер викликає руйнування | |
| 18,3-21,5 | Шторм | Вітер викликає руйнування | |
| 21,6-25,1 | Сильний шторм | Вітер викликає руйнування | |
| 25,2-29,0 | Жорсткий шторм | Вітер викликає руйнування | |
| 29-34 і більше | Ураган | Вітер викликає руйнування |
Електричний стан атмосфери характеризується іонізацією повітря, електричним та магнітним полями Землі, атмосфериками та природною радіоактивністю.
Іонізація повітря – результат іонізуючих випромінювань радіоактивних речовин оточуючого середовища, сонячної радіації, космічних випромінювань та балоелектричного ефекту при розпиленні води.
Сприятливий фізіологічний ефект викликають тільки легкі негативні іони, а позитивні навпаки – сонливість, депресії тощо.
Електричне поле Землі. Оточуюче людину середовище в першому приближенні можна розглядати як конденсатор, одна обкладка якого є поверхня Землі, а друга – іонізаційні пояси Землі. Електричне поле спрямовано до земної поверхні. Напруга цього поля залежить від географічної широти. Вона максимальна в середніх широтах і спадає до екватору і до полюсів. Середнє значення напруги дорівнює 130 В/м. Збільшення відстані від поверхні Землі зменшує напругу за експонентційним законом і досягає 5 В/м на висоті 9 км.
Магнітне поле Землі відноситься до природної компоненти електромагнітного поля і має напругу 47,3 і 39,8 А/м відповідно на північному та південному полюсах. Швидкі і сильні зміни геомагнітного поля мають назву магнітних бур. Слабкі магнітні бурі повторюються через 27 днів і впливають на стан центральної нервової системи.
Атмосферики – це геомагнітні поля, які створюються атмосферними розрядами, зокрема блискавками. Інтенсивність атмосфериків максимальна на частотах 10 кГц і зменшується із зростанням частоти. Атмосферні розряди супроводжуються підвищенням напруженості електромагнітного поля до десятків, сотень і тисяч В/м, що робить їх дуже небезпечними і спроможними викликати руйнування будівель, створювати пожари, приводити до летальних наслідків.
Гази повітря. Представлення про газовий склад повітря можна отримати із таблиці 3.2.
Таблиця 3.2 – Хімічний склад повітря
| Інгредієнт | % за об’ємом | мг/м3 |
| Азот (N2) | 78,1 | 9,76 105 |
| Кисень (O2) | 20,9 | 2,98 105 |
| Аргон (Ar) | 0,93 | 1,66 104 |
| Діоксид вуглецю (CO2) | 0,037 | 5,89 102 |
| Інертні гази | 10-3 – 10-6 | 20-0,5 |
| Закис азоту (N2O) | 5·10-5 | 0,98 |
| Водень (H2) | 5·10-5 | 0,045 |
| Озон (O3) | 2·10-6 | 0,042 |
Азот та інертні гази оказують індиферентну дію на живі організми. Збільшення вмісту азоту до 93 % зменшує вміст кисню, що смертельно для людини. Азот поглинають тільки окремі бактерії ґрунту та синьо-зелені водорості.
Аерозолі – це тверді та рідкі частинки, які знаходяться в повітрі у завислому стані. У найчистішому повітрі їх нараховують не менше, як 100 у см3. Походження цих частинок має як природний, так і антропогенний характер. Природне: морські солі, пил з гірських порід і ґрунту, вулканічний пил тощо. Антропогенне: процеси горіння, різноманітні виробництва тощо. Вміст аерозолів в атмосфері різний, таблиця 3.3.
Таблиця 3.3 – Вміст аерозолів в атмосфері над різними районами
| Район | Концентрація аерозолів в атмосфері, тис.шт./см3 | |
| Океан | 0,84-4,7 | |
| Острови | 0,46-44 | |
| Суша (берег моря) | 1,6-33 | |
| Гори | > 2000 м | 0,16-5,3 |
| 1000-2000 м | 0,45-9,8 | |
| 50-100 м | 1,4-36 | |
| Сільська місцевість | 1-67 | |
| Місто | 6-110 | |
| Промислове місто | 50-400 |
Гігієнічно значущим параметром аерозолів є їх дисперсність. Частинки понад 5 мкм затримуються у верхніх дихальних шляхах і викликають хронічні запальні процеси. Менше, як 5 мкм – проникають в легені і викликають хронічні отруєння. Найбільш небезпечним для людини є аерозолі свинцю, марганцю, миш’яку тощо.
Водавходить до складу усіх тканин організму. В зубній емалі її вміст складає 0,2 %, а в організмі людини – від 60 до 70 %. Втрата третини води є фатальною для людини. Основна функція води в організмі транспортна і терморегулююча. Вона доставляє поживні речовини до клітин, виводить шлаки й токсичні речовини з потом, сечею і слиною і випаровується з потом, знижуючи температуру тіла. Добова потреба води складає 2-3 л, в тому числі у складі харчових продуктів – до 1,2 л. Неякісна вода за висновком експертів Всесвітньої організації охорони здоров’я є причиною 80 % усіх хвороб. Безпека води на сучасний період відноситься до найактуальніших проблем світового суспільства.
Ґрунти.Їх гігієнічне значення важко переоцінити. Якість ґрунтів істотно впливає на якість продуктів харчування як людини, так і тварин. Не слід також забувати, що ґрунти є безпосереднім середовищем для розвитку патогенних бактерій, вірусів, яєць гельмінтів тощо.
Основна маса мікроелементів надходить до організму з харчовими продуктами рослинного походження. Серед них 9 елементів, що визначають основні функції організму: ферум, йод, купрум, хром, кобальт, молібден, манган, цинк, селен.
Мінеральний та хімічний склад ґрунтів в різних регіонах земної кулі неоднаковий, що значно впливає на тільки на рослинний та тваринний світ, але і на хімічний склад ґрунтових вод.
Ґрунти безпосередньо визначають епідеміологічний стан населення. В них можуть находитися і передаватися людині збудники багатьох захворювань: кишкові інфекції, поліомієліт, хвороба Боткіна, сибірська виразка, сап, бруцельоз, туберкульоз, ботулізм, правець, гангрена тощо. Крим цього, він переповнений яйцями личинок гельмінтів тощо. Тому забруднення ґрунтів небезпечне для життєдіяльності людини.
Природа допомагає людині боротися із забрудненням ґрунтів. Цей процес має назву самоочищення. Однак слід розуміти, що можливості самоочищення ґрунтів звичайно обмежені і далеко не завжди збігаються з темпами забруднення.
Процес самоочищення як правило достатньо тривалий і визначається рядом показників. Одним з основних є санітарне число. Воно визначається як відношення вмісту азоту в гумусі до загального вмісту азоту в ґрунті. Процес самоочищення завершують при наближенні санітарного числа до одиниці. Отже, це мета. В дійсності зниження шкідливої дії речовин досягається встановленням граничнодопустимих концентрацій приблизно 120 хімічних речовин. Деякі їх значення наведені в таблиці 3.4.
Таблиця 3.4 – Граничнодопустимі концентрації шкідливих речовин у ґрунтах
| Речовина | Концентрація, мг/м3 | Речовина | Концентрація, мг/м3 |
| Ванадій | Сірководень | 0,4 | |
| Кобальт | Фосфорний ангідрид | ||
| Манган | Фтор-іони | ||
| Мідь | Бензол | 0,3 | |
| Нікель | Ізопропілбензол (кумол) | 0,5 | |
| Цинк | Метилстирол | 0,5 | |
| Ртуть | 2,2 | Стирол | 0,1 |
| Свинець | Ксилоли | 0,3 | |
| Хром | 0,05 | Толуол | 0,3 |
| Оцтовий альдегід | Кельтан (хлоретанол) | ||
| Рідкі комплексні добрива з добавками марганцю | Нітрат-іони | ||
| Поверхнево-активні речовини | 0,2 |
Природні небезпеки
Незважаючи на високий рівень розвитку людства планети Земля, його безпека продовжує бути залежною від природних небезпек. Для їх усвідомлення необхідно розглянути загальновизнану класифікацію небезпек. На цей час небезпеки класифікуються за такими критеріями:
– сфера походження;
– час прояву;
– природа матеріального носія;
– наслідки від реалізації небезпек.
За сферою походження небезпеки мають природний, техногенний та соціальний характери, за часом прояву – можуть бути імпульсними та кумулятивними, за природою матеріального носія – викликаними небезпечними або шкідливими чинниками, за наслідками від реалізації – місцеві, регіональні, міжрегіональні.
Найбільш розповсюджена класифікація природних небезпек є класифікація за характером походження, а саме:
– аномальні атмосферні явища: потужні вітри, зливи, град, грози, снігопади;
– аномальні гідрогеологічні та гідрометеорологічні явища: повені, селеві потоки, лавини, зсуви;
– сейсмічні явища: землетруси, виверження вулканів.
Надати повну характеристику природних небезпек в об’ємі конспекту лекцій не є можливим. Тому розглянемо деякі природні небезпеки, які найбільш характерні для України.
Повені. Вони складають до 40 % збитків загального розміру збитків від природних небезпек. У ХХ ст. від них загинуло близько 9 млн. осіб. Основна причина повеней – вирубка лісів. Після вирубок інфільтраційні властивості ґрунту знижуються у 3,5 рази, а інтенсивність його змиву збільшується у 15 разів. У сучасний період у всіх країнах світу відбувається інтенсивне скорочення площ лісів. Не винятком в цьому процесі є й Україна. Тому кількість повеней і збитки від них постійно зростають.
В Україні повені спостерігаються на таких річках, як Дніпро, Дністер, Прип’ять, Західний Буг, Тиса. Катастрофічні паводки за останні десятиліття за своїми наслідками, жертвами і залученими силами зрівнялися з наслідками Чорнобильської катастрофи. У 2008 р. у 269 населених пунктах було зруйновано 2695 житлових будинків, понад 12 тис. – серйозно пошкоджено, 10680 осіб опинилися просто неба, були значно пошкоджені мости, автошляхи, лінії електропередач, посівні поля тощо. Однак ці наслідки не зупиняють лісорубів Карпат і дотепер.
Селі– це паводки за великою концентрацією ґрунту, каміння, уламків порід, що раптово зсуваються по руслу гірських річок. Концентрація твердого в потоку селю складає до 75 % об’єму. Швидкість селевого потоку може бути від 2,5…4,5 м/с до 8…10 м/с у горах.
В Україні селеві потоки спостерігаються в Карпатах і Криму.
Зсуви– це зміщення мас гірських порід або ґрунту вниз по схилу. Зсуви виникають внаслідок ослаблення міцності гірських порід, вивітрювання, потужних опадів, обводнення ґрунтів, землетрусів тощо.
На території України зсуви спостерігаються на правобережжі Дніпра, на Чорноморському узбережжі, в Прикарпатті, Закарпатті та Чернівецької області. В останні роки вони нанесли великі матеріальні збитки жителям Карпат.
Землетруси – це коливання земної кори внаслідок тектонічних явищ у Землі. Зараз інтенсивність землетрусу прийнято визначати за шкалою Ріхтера (відомий американський сейсмолог), який у 1935 році запропонував шкалу, вказану у табл. 3.5.
Представлена шкала має таку особливість – кожний наступний бал позначає поштовх у 10 разів сильніший за попередній. Так, 9-бальний землетрус у 10 разів сильніший за 8 –бальний і у 100 разів – ніж 7 бальний.
На сьогодні стовідсотково надійних методів прогнозування землетрусів немає.
Таблиця 3.5 – Сейсмічна шкала Ріхтера
| Бали | Загальна характеристика | Зовнішні ефекти |
| Непомітний | Коливання ґрунту реєструються тільки приладами, людьми не відчуваються | |
| Дуже слабкий | Слабкі поштовхи, ледь відчуваються людьми на верхніх поверхах будівлі | |
| Слабкий | Коливання відзначаються багатьма людьми, висячі предмети злегка розгойдуються | |
| Помірний | Поштовхи відчуваються людьми, розгойдуються підвішені предмети, дзеленчать шибки | |
| Досить сильний | Вночі люди прокидаються, гойдаються підвішені предмети, непокояться тварини. Незначні пошкодження окремих будівель | |
| Сильний | Легкі пошкодження будинків, утворюються тріщини у штукатурці, зсуваються з місця легкі меблі, падає посуд | |
| Дуже сильний | У будинках заявляються пошкодження, тріщини у стінах, окремі будинки руйнуються. Зсуви на берегах річок. Невеликі гірські обвали. | |
| Руйнівний | Руйнування і пошкодження будівель, людям важко встояти на ногах. Тріщини у грунті. Гірські обвали. | |
| Спустошувальний | Руйнування будівель. Викривлення залізничних колій. Тріщини в ґрунтах до 1м шириною, великі зсуви та обвали | |
| Нищівний | Руйнування будівель та пам’ятників. Тріщини в ґрунтах завширшки 10 см. Зсуви, гірські обвали | |
| Катастрофа | Повсюдне руйнування будівель, насипів, доріг, гребель. Вертикальні переміщення шарів. Великі обвали, змінюється рівень грунтових вод. | |
| Велика катастрофа | Повсюдне руйнування будівель і споруд. Масова загибель людей і тварин. Значні зміни рельєфу місцевості |
В Україні сейсмічно небезпечними районами є Карпати та гірський Крим. Наприклад, у Ялті у 1927 р. спостерігався помірний землетрус тощо.
Пожежа –це неконтрольоване горіння, яке викликає загибель людей та знищення матеріальних цінностей.
Основними видами пожеж є ландшафтні пожежі – це пожежа лісів і степів. Лісові пожежі поділяються на низові, верхові та підземні. Швидкість їх руху відповідно дорівнює 0,3…16 м/хв.., 8…25 м/хв.., 0,1…0,5 м/хв. Підземні пожежі характеризуються великою кількістю диму, утворенням пустот, горінням навіть взимку під шаром ґрунту.
Степові (польові) пожежі виникають на відкритій місцевості. Горить суха, пожухла трава, посіви, кущі. Швидкість розповсюдження степових пожеж може досягати 20…30 км/год і більше в залежності від швидкості вітру.
Основною причиною виникнення пожеж є недбала поведінка людей з вогнем, блискавки і посуха.
Всі південні регіони України відносяться до посушливих районів, в яких влітку температура у затінку коливається від 28 до 40 °С. Тому кожний рік в Україні спостерігаються як степові, так і лісові пожежі.
Пожежі наносять значні збитки не тільки матеріальним цінностям, а і ґрунту. На ньому вигорає родючий шар, а у гірських районах розвиваються ерозійні процеси.
Теми рефератів
1. Динаміка вирубки лісів в Україні за останні 50 років.
2. Динаміка вирубки лісів в Україні і повені.
3. Стан озонового шару і перспективи його змінення.
Питання для самоконтролю
1. Складові географічної оболонки Землі.
2. Здійснення біотичного кругообігу речовин у біосфері.
3. Природні ресурси України.
4. Характеристика природного середовища.
5. Значення чистоти ґрунтів.
6. Роль води в організмі людини.
7. Граничнодопустимі концентрації шкідливих речовин у ґрунтах.
8. Природні небезпеки, їх класифікація.
9. Небезпека повеней.
10. Небезпека пожеж в Україні.
Література: [1, с. 63-67, 163-192, 209-234, 248-265; 2, с. 153, 222, 256-269; 3, с. 72-105, 242-251; 4, с. 66-115, 296-317; 5, с. 134-170]