Медицинская климатология - это наука о влиянии природных факторов внешней среды на организм человека.
Задачи медицинской климатологии:
1. Изучение физиологических механизмов влияния климато-погодных факторов на организм человека
2. Медицинская оценка погод.
3. Разработка показаний и противопоказаний к назначению различных видов климатических методов лечения.
4. Научная разработка методик дозирования климатотерапевтических процедур.
5. Профилактика метеопатических реакций.
Классификация климатологических факторов
Выделяют три основные группы природных факторов внешней среды, воздействующих на человека:
1. Атмосферные или метеорологические.
2. Космические или радиационные.
3. Теллурические или земные.
Для медицинской климатологии в основном представляют интерес нижние слои атмосферы - тропосфера, где наиболее интенсивно происходит теплообмен и влагообмен между атмосферой и земной поверхностью, образование облаков и осадков. Этот слой атмосферы имеет высоту 10-12 км в средних широтах, 16-18 км в тропиках и 8-10 км в полярных широтах.
Характеристика метеорологических факторов
Метеорологические факторы делят на химические и физические . Химические факторы атмосферы - газы и различные примеси. К газам, содержание которых в атмосфере постоянно, относятся азот (78,08 об %), кислород (20,95), аргон (0,93), водород, неон, гелий, криптон, ксенон. Содержание других газов в атмосфере подвержено значительным изменениям. Это относится, прежде всего, к углекислому газу, содержание которого колеблется от 0,03 до 0,05 %, а вблизи некоторых промышленных предприятий и углекислых минеральных источников может повышаться до 0,07-0,16 %.
Образование озона связано с грозовыми явлениями и процессами окисления некоторых органических веществ, поэтому его содержание у поверхности Земли ничтожно и весьма непостоянно. В основном озон образуется на высоте 20-25 км под влиянием УФ-лучей Солнца и, задерживая коротковолновую часть УФ-спектра - УФС (с длиной волны короче 280 нм), предохраняет живые существа от гибели, т.е. играет роль гигантского фильтра, защищающего жизнь на Земле. В атмосферном воздухе могут содержаться в незначительных количествах и другие газы - аммиак, хлор, сероводород, различные соединения азота и др., являющиеся в основном результатом загрязнения воздуха отходами промышленных предприятий. Некоторые газы поступают в атмосферу из почвы. К ним относят радиоактивные элементы и газообразные продукты обмена почвенных бактерий. В воздухе могут содержаться ароматические вещества и фитонциды, выделяемые растениями. Наконец, в воздухе имеются взвешенные жидкие и твердые частицы - морские соли, органические вещества (бактерии, споры, пыльца растений и др.), минеральные частицы вулканического и космического происхождения, дым и др. Содержание этих веществ в воздухе зависит от многих факторов (например, от скорости ветра, времени года и т.д.).
Химические вещества, содержащиеся в воздухе, могут активно воздействовать на организм. Так, насыщение воздуха морскими солями превращает береговую приморскую зону в своеобразный естественный солевой ингаляторий, оказывающий благоприятное влияние при заболеваниях верхних дыхательных путей и легких. Воздух сосновых лесов с высоким содержанием терпенов может быть неблагоприятным для больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Наблюдаются отрицательные реакции от повышения содержания в воздухе озона.
Из всех химических факторов абсолютное значение для жизни имеет кислород. При подъеме в горы снижается парциальное давление кислорода в воздухе, что приводит к явлениям кислородной недостаточности и развитию различного рода компенсаторных реакций (увеличение объема дыхания и кровообращения, содержания эритроцитов и гемоглобина и др.).
Колебания парциального давления кислорода, которые в одном и том же районе являются следствием колебаний атмосферного давления, весьма незначительны и не могут играть существенную роль в возникновении погодных реакций. На организм человека оказывают влияние содержание кислорода а воздухе, которое зависит от атмосферного давления, температуры и влажности воздуха. Чем меньше давление, чем выше температура и влажность воздуха, тем меньше в нем содержится кислорода. Колебания количества кислорода более отчетливо выражены в континентальном и холодном климате.
К физическим метеорологическим факторам относятся температура воздуха, атмосферное давление, влажность воздуха, облачность, осадки, ветер.
Температура воздуха определяется преимущественно солнечной радиацией, в связи с чем отмечаются периодические (суточные и сезонные) температурные колебания. Могут быть внезапные (непериодические) изменения температуры, связанные с общими процессами циркуляции атмосферы. Для характеристики термического режима в климатологии пользуются величинами средних суточных, месячных и годовых температур, а также максимальных и минимальных значений. Для определения температурных изменений служит величина, называемая межсуточной изменчивостью температуры (разность между средними суточными температурами двух соседних дней, а на практике - разность значений двух последовательных утренних измерений). Слабым похолоданием или потеплением считается изменение среднесуточной температуры на 1-2єС, умеренным похолоданием или потеплением - на 3-4єС, резким - более 4єС.
Нагревание воздуха происходит путем передачи ему тепла с земной поверхности, поглощающей солнечные лучи. Это происходит главным образом при помощи конвекции, т.е. вертикального перемещения нагретого от контакта с подстилающей поверхностью воздуха, на место которого опускается более холодный воздух из верхних слоев. Таким путем нагревается слой воздуха толщиной 1 км. Выше - теплообмен в тропосфере; это определяется турбулентностью планетарного масштаба, т.е. перемешиванием воздушных масс; происходит перемещение теплого воздуха из низких широт в высокие перед циклоном и вторжение холодных воздушных масс из высоких широт в тылу циклонов. Распределение температуры по высоте определяется характером конвекции. При отсутствии конденсации водяных паров температура воздуха понижается на 1єС с повышением на каждые 100 м, а при конденсации водяных паров - только на 0,4єС. В результате по мере удаления от Земли температура снижается в среднем на 0,65єС на каждые 100 м высоты (вертикальный градиент температуры).
Температура воздуха данной местности зависит от ряда физико-географических условий. Наличие обширных водных пространств в прибрежных районах уменьшает суточные и годовые колебания температуры.
В горных местностях, помимо высоты над уровнем моря, имеет значение расположение горных хребтов и долин, доступность местности ветрам и т.д. Играет роль и характер ландшафта. Поверхность, покрытая растительностью, нагревается днем и охлаждается ночью меньше, чем открытая.
Температура является одной из важных характеристик погоды, сезона. По классификации Е.Е. Федорова - Л.А. Чубукова на основе температурного фактора выделяют три большие группы погод: безморозные, с переходом температуры через 0єС и морозные погоды.
Неблагоприятное влияние на человека могут оказывать экстремальные (максимальные и минимальные) температуры, способствующие развитию ряда патологических состояний (обморожение, простуда, перегрев и т.д.), а также резкие колебания. Классическим примером этого является случай, когда в одну из январских ночей 1780 г. В Петербурге в результате повышения температуры с - 43,6єС до + 6єС заболело гриппом 40 тыс. человек.
Атмосферное давление измеряется в миллибарах (Мб) или миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). В средних широтах на уровне моря давление воздуха составляет 760 мм рт. ст. По мере подъема давление снижается на 1 мм рт. ст. на каждые 11 м высоты. Давление воздуха характеризуется сильными непериодическими колебаниями, которые связаны с изменениями погоды; при этом колебания давления достигают 10-20 мб. Слабым изменением давления считается понижение или повышение его среднесуточной величины на 1-4 мб, умеренным - на 5-8 мб, резким - более 8 мб.
Влажность воздуха в климатологии характеризуется двумя величинами - упругостью пара (в мб) и относительной влажностью , т.е. процентным отношением упругости (парциального давления) водяного пара в атмосфере к упругости насыщающего водяного пара при той же температуре.
Иногда упругость водяного пара называют абсолютной влажностью, которая на самом деле представляет собой плотность водяного пара в воздухе и, выраженная в г/м 3 , численно близка к упругости пара в мм рт. ст.
Разность между насыщающей и фактической упругостью водяного пара при данных температуре и давлении называют дефицитом влажности или недостатком насыщения .
Кроме того, выделяют физиологическое насыщение , т.е. упругость водяных паров при температуре человеческого тела 37єС, равное 47,1 мм рт. ст.
Физиологический дефицит насыщения - разница между упругостью водяных паров при температуре 37єС и упругостью водяного пара в наружном воздухе. Летом упругость пара значительно выше, а дефицит насыщения меньше, чем зимой.
В метеосводках обычно указывается относительная влажность, т.к. ее изменение может непосредственно ощущаться человеком. Воздух считается сухим при влажности до 55%, умеренно сухим - при 56-70%, влажным - при 71-85%, очень влажным (сырым) - выше 85%. Относительная влажность измеряется в противоположном по отношению к сезонным и суточным колебаниям температуры направлении.
Влажность воздуха в сочетании с температурой оказывает выраженное влияние на организм. Наиболее благоприятны для человека условия, при которых относительная влажность равна 50%, а температура - 16-18єС. При повышении влажности воздуха, препятствующей испарению, тяжело переносится жара и усиливается действие холода, способствуя большей потере тепла путем проведения. Холод и жара в сухом климате переносятся легче, чем во влажном.
При понижении температуры содержащаяся в воздухе влага конденсируется, и образуется туман. Это возможно также при смешении теплого влажного воздуха с холодным и влажным. В промышленных районах туман может поглощать токсические газы, которые, вступая в химическую реакцию с водой, образуют, сернистые вещества. Это может привести к массовым отравлениям населения. В районах эпидемий капельки тумана могут содержать возбудителей заболеваний. При влажности опасность воздушной инфекции выше, т.к. капельки влаги обладают большей способностью к диффузии, чем сухая пыль, и поэтому могут попадать в самые отдаленные участки легкого.
Облака , образующиеся над земной поверхностью путем конденсации содержащихся в воздухе водяных паров, могут состоять из водяных капелек или кристаллов льда. Облачность измеряют по одиннадцатибалльной системе, согласно которой 0 соответствует полному отсутствию облаков, а 10 баллов - сплошной облачности. Погода считается ясной и малооблачной при 0-5 баллах нижней облачности, облачной - при 6-8 баллах и пасмурной - при 9-10 баллах.
Характер облаков на разной высоте различен. Облака верхнего яруса (с основанием свыше 6 км) состоят из ледяных кристаллов; они легкие, прозрачные, белоснежные, почти не задерживают прямых солнечных лучей и в то же время, диффузно отражая их, заметно увеличивают приток радиации от небесного свода (рассеянная радиация). Облака среднего яруса (2-6 км) состоят из переохлажденных капель воды или из смеси ледяных кристаллов и снежинок, более плотны, имеют сероватый оттенок, солнце сквозь них просвечивает слабо или вообще не просвечивает. Облака нижнего яруса имеют вид низких серых тяжелых гряд, валов или пелены, закрывающей небо сплошным покровом, солнце обычно сквозь них не просвечивает. Суточные изменения облачности не имеют строго закономерного характера, а годовой ход во многом зависит от общих физико-географических условий и особенностей ландшафта. Облачность оказывает влияние на световой режим и является причиной выпадения атмосферных осадков, которые резко нарушают суточную температуру и влажность воздуха. Именно эти два фактора, если они резко выражены, и могут оказывать неблагоприятное влияние на организм при облачной погоде.
Осадки могут быть жидкими (дождь) или твердыми (снег, крупа, град). Характер осадков зависит от условий их образования. Если восходящие воздушные потоки при большой абсолютной влажности достигают больших высот, для которых характерны низкие температуры, то водяные пары застывают и выпадают в виде крупы, града, а растаявшие - в виде ливневого дождя. На распределение осадков влияют физико-географические особенности местности. На континенте количество осадков обычно меньше, чем на побережье. На склонах гор, обращенных к морю, их обычно больше, чем на противоположных. Дождь играет положительную санитарную роль: он очищает воздух, смывает пыль; капли, содержащие микробы, опускаются на землю. В то же время дождь, особенно затяжной, ухудшает условия климатотерапии.
Снежный покров ввиду высокой отражательной способности (альбедо) к коротковолновому излучению существенно ослабляет процессы аккумуляции солнечного тепла, усиливая зимние морозы. Особенно высоко альбедо снега к УФ-излучению (до 97%), что повышает эффективность зимней гелиотерапии, особенно в горах. Нередко кратковременный дождь и снег улучшают состояние метеолабильных людей, способствуя исчезновению имевшихся до этого жалоб, связанных с погодой. Если за сутки суммарное количество осадков не превышает 1 мм, погода считается без осадков.
Ветер характеризуется направлением и скоростью. Направление ветра определяется той стороной света, откуда он дует (север, юг, запад, восток). Кроме этих основных направлений, выделяются промежуточные, составляющие, в сумме 16 румбов (северо-восточное, северо-западное, юго-восточное и т.д.). Сила ветра определяется по тринадцатибальной шкале Симпсона-Бофорта, по которой:
0 соответствует штилю (скорость по анемометру 0-0,5 м/с),
1 - тихий ветер,
2 - легкий ветер,
3 - слабый ветер,
4 - умеренный ветер,
5-6 - свежий ветер,
7-8 - сильный ветер,
9-11 - шторм,
12 - ураган (более 29 м/с).
Резкое кратковременное усиление ветра до 20 м/с и выше называется шквалом.
Причиной ветра является разница в давлении: воздух перемещается из области с высоким давлением в места с низким давлением. Чем больше разница в давлении, тем сильнее ветер. Неоднородность давления в горизонтальных направлениях обусловлена неоднородностью теплового режима на поверхности Земли. Летом суша нагревается сильнее, чем водная поверхность, вследствие чего воздух над сушей от нагревания расширяется, поднимается вверх, и растекается в горизонтальных направлениях. Это приводит к уменьшению общей массы воздуха и, следовательно, к понижению давления у поверхности Земли. Поэтому летом сравнительно прохладный и влажный морской воздух в нижних слоях тропосферы устремляется с моря на сушу, а зимой, наоборот, сухой холодный воздух движется с суши на море. Такие сезонные ветры (муссоны ) наиболее выражены в Азии, на границе крупнейшего материка и океана. Они же наблюдаются на Дальнем Востоке. Такая же смена ветров отмечается в прибрежных районах в течение суток - это бризы , т.е. ветры, дующие днем с моря на сушу, а ночью - с суши на море, распространяющиеся на 10-15 км по обе стороны береговой линии. На южных приморских курортах летом в дневное время они уменьшают ощущение жары. В горных местностях возникают горно-долинные ветры, дующие днем вверх по склонам (долинам), а ночью - вниз, с гор. Для горных местностей характерен своеобразный теплый сухой ветер, дующий с гор, - фён. Он образуется в том случае, если на пути воздушного течения располагаются горы с большой разницей в давлении между двумя сторонами горного хребта. Подъем воздуха приводит к небольшому понижению температуры, а опускание - к значительному ее повышению. В результате холодный воздух, опускаясь с гор, нагревается и теряет влагу, поэтому температура воздуха при фёне может за небольшой (15-30 минут) промежуток времени повыситься на 10-15єС и более. В случае перемещения воздуха в горизонтальном направлении из жарких и очень сухих местностей возникают суховеи, при которых влажность может падать до 10-15%.
При низких температурах ветер усиливает теплоотдачу, что может привести к переохлаждению организма. Чем ниже температура воздуха, тем тяжелее переносится ветер. В жаркое время ветер усиливает кожное испарение и улучшает самочувствие. Сильный ветер оказывает неблагоприятное влияние, утомляет, раздражает нервную систему, затрудняет дыхание, небольшой ветер оказывает тонизирующее и стимулирующее дествие.
Электрическое состояние атмосферы определяется напряженностью электрического поля, электропроводностью воздуха, ионизацией, электрическими разрядами в атмосфере. Земля имеет свойства отрицательно заряженного проводника, а атмосфера - положительно заряженного. Разность потенциалов Земли и точки, находящейся на высоте 1 м (градиент электрического потенциала), составляет 130 В. Электропроводность воздуха обусловлена количеством содержащихся в нем положительно и отрицательно заряженных атмосферных ионов (аэроионов). Аэроионы образуются путем ионизации молекул воздуха вследствие отрыва от них электронов под влиянием космических лучей, радиоактивного излучения почвы и других ионизирующих факторов. Освобожденные электроны тотчас присоединяются к другим молекулам. Так образуются положительно и отрицательно заряженные молекулы (аэроионы), имеющие большую подвижность. Малые (легкие) ионы, оседая на взвешенных частицах воздуха, образуют средние, тяжелые и ультратяжелые ионы. Во влажном и загрязненном воздухе резко возрастает число тяжелых ионов. Чем чище воздух, тем больше в нем легких и средних ионов. Максимальная концентрация легких ионов приходится на ранние утренние часы. Средняя концентрация положительных и отрицательных ионов колеблется от 100 до 1000 в 1 см 3 воздуха, достигая в горах нескольких тысяч в 1 см 3 . Отношение положительных ионов к отрицательным составляет коэффициент униполярности . Вблизи горных рек, водопадов, где происходит разбрызгивание воды, концентрация отрицательных ионов резко возрастает. Коэффициент униполярности в прибрежных зонах меньше, чем в удаленных от моря местностях: в Сочи - 0,95; в Ялте - 1,03; в Москве - 1,12; в Алма-Ате - 1,17. Отрицательные ионы оказывают благоприятное влияние на организм. Отрицательная ионизация является одним из лечебных факторов при каскадных купаниях.
метеорологические факторы загрязнения атмосферы - метеорологические факторы Метеорологические элементы, явления и процессы, влияющие на загрязнение атмосферы [ГОСТ 17.2.1.04 77] [Защита атмосферного воздуха от антропогенного загрязнения. Основные понятия, термины и определения (справочное… … Справочник технического переводчика
Метеорологические факторы загрязнения атмосферы - 7. Метеорологические факторы загрязнения атмосферы Метеорологические факторы D. Meteorologische EinfluBgro Ben der Luftverunreinigung Е. Meteorological factors of air pollution F. Facteurs meteorologiques de la pollution dair Метеорологические… …
Терминология ГОСТ 17.2.1.04 77: Охрана природы. Атмосфера. Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы. Термины и определения оригинал документа: 5. Антропогенное загрязнение атмосферы Антропогенное загрязнение D.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Факторы и причины миграции - Понятие «фактор» (в переводе с латинского делающий, производящий) используется для обозначения движущей силы какого либо процесса, явления. Оно выступает в двух ипостасях: и как фактор уровня (статики), и как фактор развития (динамики).… … Миграция: словарь основных терминов
ГОСТ Р 14.03-2005: Экологический менеджмент. Воздействующие факторы. Классификация - Терминология ГОСТ Р 14.03 2005: Экологический менеджмент. Воздействующие факторы. Классификация оригинал документа: 3.4 абиотические (экологические) факторы: Факторы, связанные с воздействием на организмы неживой природы, включая климатические… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
абиотические (экологические) факторы - 3.4 абиотические (экологические) факторы: Факторы, связанные с воздействием на организмы неживой природы, включая климатические (метеорологические) факторы (температуру окружающей среды, свет, влажность воздуха, атмосферное давление, скорость и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Преобладающие для данной местности метеорологические условия (температура и влажность воздуха, атмосферное давление, осадки и др.), оказывающие влияние на организм человека, животных, растений … Большой медицинский словарь
условия - (см. раздел 1) d) Может ли машина представлять опасности при создании или потреблении определенных материалов? Нет Источник: ГОСТ Р МЭК 60204 1 2007: Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. Часть 1. Общие требования … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Условия погоды благоприятные - состояние погоды, при котором метеорологические факторы не оказывают отрицательного влияния на состояние поверхности дороги, скорость и безопасность движения автомобилей (сухо, ясно, отсутствие ветра или ветер со скоростью до 10 м/с, отсутствие… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
3.18 источник (source): Объект или деятельность с потенциальными последствиями. Примечание Применительно к безопасности источник представляет собой опасность (см. ИСО/МЭК Руководство 51). [ИСО/МЭК Руководство 73:2002, пункт 3.1.5] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Книги
- Живые барометры , И. Ф. Заянчковский. Герои этой занимательной книги - животные и растения, по поведению которых можно определить погоду. Автор рассказывает о реакции животных и растений на различные метеорологические факторы, об…
- Метеозависимость , Алла Иоффе (АМИ). «Метеозависимость»… Так я назвала этот сборник. Тех, кто знаком с тем, что я пишу, это не удивит. Метеорологические факторы – это то, что влияет на нас, но никак от нас не зависит, поэтому я…
Человек, находясь в условиях естественной внешней среды, подвергается влиянию различных метеорологических факторов : температура, влажность и движение воздуха, атмосферное давление, осадки, солнечное и космическое излучения и т. д. Перечисленные метеорологические факторы в совокупности определяют погоду.
Погода – это физическое состояние атмосферы в данном месте в определенный период времени. Многолетний режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, характером местности (рельеф, почва, растительность и т. д.), и связанная с ним циркуляция атмосферы создают климат. Существуют различные классификации погод в зависимости от того, какие факторы положены в основу.
С гигиенической точки зрения различают три типа погоды:
1. Оптимальный тип погоды благоприятно действует на организм человека. Это умеренно влажные или сухие, тихие и преимущественно ясные, солнечные погоды.
2. Краздражающему типу относят погоды с некоторым нарушением оптимального воздействия метеорологических факторов. Это солнечные и пасмурные, сухие и влажные, тихие и ветреные погоды.
3. Острые типы погод характеризуются резкими изменениями метеорологических элементов. Это сырые, дождливые, пасмурные, очень ветреные погоды с резкими суточными колебаниями температуры воздуха и барометрического давления.
Хотя на человека влияет климат в целом, в определенных условиях ведущую роль могут играть отдельные метеорологические элементы. Следует отметить, что влияние климата на состояние организма определяется не столько абсолютными величинами метеорологических элементов, свойственных тому или другому типу погоды, сколько непериодичностью колебаний климатических воздействий, являющихся в связи с этим неожиданными для организма.
Метеорологические элементы, как правило, вызывают у человека нормальные физиологические реакции, приводя к адаптации организма. На этом основано использование различных климатических факторов для активного воздействия на организм с целью профилактики и лечения различных заболеваний. Однако под влиянием неблагоприятных климатических условий в организме человека могут происходить патологические сдвиги, приводящие к развитию болезней. Всеми этими проблемами занимается медицинская климатология.
Медицинская климатология – отрасль медицинской науки, которая изучает влияние климата, сезонов и погоды на здоровье человека, разрабатывает методику использования климатических факторов в лечебных и профилактических целях.
Температура воздуха. Этот фактор зависит от степени прогревания солнечным светом различных поясов земного шара. Перепады температур в природе достаточно велики и составляют более 100 °C.
Зона температурного комфорта для здорового человека в спокойном состоянии при умеренной влажности и неподвижности воздуха находится в пределах 17–27 °C. Следует заметить, что этот диапазон индивидуально обусловлен. В зависимости от климатических условий, местожительства, выносливости организма и состояния здоровья границы зоны термического комфорта для разных лиц могут перемещаться.
Независимо от окружающей среды температура у человека сохраняется постоянно на уровне около 36,6 °C и является одной из физиологических констант гомеостаза. Пределы температуры тела, при которых организм сохраняет жизнеспособность, сравнительно невелики. Смерть человека наступает при повышении до 43 °C и при падении ниже 27–25 °C.
Относительное термическое постоянство внутренней среды организма, поддерживаемое посредством физической и химической терморегуляции, позволяет человеку существовать не только в комфортных, но и в субкомфортных и даже в экстремальных условиях. При этом адаптация осуществляется как за счет срочной физической и химической терморегуляции, так и за счет более стойких биохимических, морфологических и наследственных изменений.
Между организмом человека и окружающей его средой происходит непрерывный процесс теплового обмена, состоящий в передаче вырабатываемого организмом тепла в окружающую среду. При комфортных метеорологических условиях основная часть тепла, вырабатываемого организмом, переходит в окружающую среду путем излучения с его поверхности (около 56 %). Второе место в процессе теплопотери организма занимает отдача тепла путем испарения (примерно 29 %). Третье место занимает перенос тепла движущейся средой (конвекция) и составляет примерно 15 %.
Температура окружающей среды, влияя на организм через рецепторы поверхности тела, приводит в действие систему физиологических механизмов, которая в зависимости от характера температурного раздражителя (холод или жара) соответственно уменьшает или увеличивает процессы теплопродукции и теплоотдачи. Это, в свою очередь, обеспечивает сохранение температуры тела на нормальном физиологическом уровне.
При понижении температуры воздуха возбудимость нервной системы и выделение гормонов надпочечниками значительно повышаются. Основной обмен и выработка тепла организмом увеличиваются. Периферические сосуды сужаются, кровоснабжение кожи уменьшается, тогда, как температура ядра тела сохраняется. Сужение сосудов кожи и подкожной клетчатки, а при более низких температурах и сокращение гладких мышц кожи (так называемая «гусиная кожа») способствуют ослаблению кровотока во внешних покровах тела. При этом кожа охлаждается, разница между ее температурой и температурой окружающей среды сокращается, а это уменьшает теплоотдачу. Указанные реакции способствуют сохранению нормальной температуры тела.
Местная и общая гипотермия способны вызвать ознобление кожи и слизистых оболочек, воспаление стенок сосудов и нервных стволов, а также отморожение тканей, а при значительном охлаждении крови – замерзание всего организма. Охлаждение при потении, резкие перепады температур, глубокое охлаждение внутренних органов нередко ведут к простудным заболеваниям.
При адаптации к холоду терморегуляция изменяется. В физической терморегуляции начинает преобладать расширение сосудов. Несколько снижается артериальное давление. Выравнивается частота дыхания и сердечных сокращений, а также скорость кровотока. В химической терморегуляции усиливается несократительное теплообразование без дрожи. Перестраиваются различные виды обмена веществ. Сохраняются гипертрофированными надпочечники. Уплотняется и утолщается поверхностный слой кожи открытых участков. Увеличивается жировая прослойка, а в наиболее охлаждаемых местах откладывается высококалорийный бурый жир.
В реакции приспособления к холодовому воздействию вовлекаются почти все физиологические системы организма. При этом используются как срочные меры защиты обычных реакций терморегуляции, так и способы повышения выносливости к продолжительному воздействию.
При срочной адаптации происходят реакции термической изоляции (сужение сосудов), понижения теплоотдачи и усиления теплообразования.
При длительной адаптации те же реакции приобретают новое качество. Реактивность понижается, но резистентность повышается. Организм начинает отвечать значительными изменениями терморегуляции на более низкие температуры внешней среды, поддерживая оптимальную температуру не только внутренних органов, но и поверхностных тканей.
Таким образом, в ходе адаптации к низким температурам в организме происходят стойкие приспособительные изменения от клеточно-молекулярного уровня до поведенческих психофизиологических реакций. В тканях идет физико-химическая перестройка, обеспечивающая усиленное теплообразование и способность переносить значительные охлаждения без повреждающего действия. Взаимодействие местных тканевых процессов с саморегулирующимися общеорганизменными происходит за счет нервной и гуморальной регуляции, сократительного и несократительного термогенеза мышц, усиливающего теплообразование в несколько раз. Повышается общий обмен веществ, усиливается функция щитовидной железы, увеличивается количество катехоламинов, усиливается кровообращение мозга, сердечной мышцы, печени. Повышение метаболических реакций в тканях создает дополнительный резерв возможности существования при низких температурах.
Умеренное закаливание значительно повышает устойчивость человека к повреждающему действию холода, к простудным и инфекционным заболеваниям, а также общую сопротивляемость организма к неблагоприятным факторам внешней и внутренней среды, повышает работоспособность.
При повышении температуры основной обмен, а соответственно и выработка тепла у человека снижаются. Физическая терморегуляция характеризуется рефлекторным расширением периферических сосудов, что увеличивает кровоснабжение кожи, при этом отдача тепла организмом увеличивается в результате усиления излучения. Одновременно увеличивается потоотделение – мощный фактор теплопотери при испарении пота с поверхности кожи. Химическая терморегуляция направлена на понижение теплообразования путем снижения обмена веществ.
При адаптации организма к повышенной температуре вступают в действие механизмы регуляции, направленные на поддержание термического постоянства внутренней среды. Первыми реагируют дыхательная и сердечно-сосудистая системы, обеспечивающие усиленную радиационно-конвекционную теплоотдачу. Далее включается наиболее мощная потоиспарительная система охлаждения.
Значительное повышение температуры вызывает резкое расширение периферических кровеносных сосудов, учащение дыхания и пульса, увеличение минутного объема крови с некоторым снижением артериального давления. Кровоток во внутренних органах и в мышцах уменьшается. Возбудимость нервной системы падает.
Когда температура внешней среды достигает температуры крови (37–38 °C), возникают критические условия терморегуляции. При этом теплоотдача осуществляется главным образом за счет потения. Если потение затруднено, например, при сильной влажности окружающей среды, происходит перегревание организма (гипертермия).
Гипертермия сопровождается повышением температуры тела, нарушением водно-солевого обмена и витаминного равновесия с образованием недоокисленных продуктов обмена веществ. В случаях недостатка влаги начинается сгущение крови. При перегревании возможны нарушения кровообращения и дыхания, повышение, а затем падение артериального давления.
Длительное или систематически повторяющееся действие умеренно высоких температур приводит к повышению толерантности к тепловым факторам. Происходит закаливание организма. Человек сохраняет работоспособность при значительном повышении температуры внешней среды.
Таким образом, изменение температуры окружающей среды в ту или иную сторону от зоны температурного комфорта приводит в действие комплекс физиологических механизмов, способствующих сохранению температуры тела на нормальном уровне. В экстремальных температурных условиях при срыве адаптации возможны нарушения процессов саморегуляции и возникновение патологических реакций.
Влажность воздуха. Зависит от присутствия в воздухе водяных паров, которые появляются в результате конденсации при встрече теплого и холодного воздуха. Абсолютной влажностью называют плотность водяного пара или его массу в единице объема. Переносимость человеком температуры окружающей среды зависит от относительной влажности.
Относительная влажность воздуха – это процентное отношение количества содержащихся в определенном объеме воздуха водяных паров к тому их количеству, которое полностью насыщает этот объем при данной температуре. При падении температуры воздуха относительная влажность растет, а при повышении – падает. В сухой и жаркой местности днем относительная влажность составляет от 5 до 20 %, в сырой – от 80 до 90 %. Во время выпадения осадков она может достигать 100 %.
Относительную влажность воздуха 40–60 % при температуре 18–21 °C считают оптимальной для человека. Воздух, относительная влажность которого ниже 20 %, оценивается как сухой, от 71 до 85 % – как умеренно влажный, более 86 % – как сильно влажный.
Умеренная влажность воздуха обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма. У человека она способствует увлажнению кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. От влажности вдыхаемого воздуха в определенной мере зависит поддержание постоянства влажности внутренней среды организма. Сочетаясь с температурными факторами, влажность воздуха создает условия для термического комфорта или нарушает его, способствуя переохлаждению или перегреванию организма, а также гидратации или дегидратации тканей.
Одновременное повышение температуры и влажности воздуха резко ухудшает самочувствие человека и сокращает возможные сроки пребывания его в этих условиях. При этом происходит повышение температуры тела, учащение пульса, дыхания. Появляется головная боль, слабость, понижается двигательная активность. Плохая переносимость жары в сочетании с повышенной относительной влажностью обусловлена тем, что одновременно с усилением потоотделения при высокой влажности окружающей среды пот плохо испаряется с поверхности кожи. Теплоотдача затруднена. Организм все больше перегревается, и может возникнуть тепловой удар.
Повышенная влажность при пониженной температуре воздуха является неблагоприятным фактором. При этом происходит резкое увеличение теплоотдачи, что опасно для здоровья. Даже температура 0 °C может привести к отморожению лица и конечностей, особенно при наличии ветра.
Низкая влажность воздуха (менее 20 %) сопровождается значительными испарениями влаги со слизистых оболочек дыхательных путей. Это приводит к уменьшению их фильтрующей способности и к неприятным ощущениям в горле и сухости во рту.
Границами, в пределах которых тепловой баланс человека в покое поддерживается уже со значительным напряжением, считают температуру воздуха 40 °C и влажность 30 % или температуру воздуха 30 °C и влажность 85 %.
В любом явлении окружающей нас природы существует строгая повторяемость процессов: день и ночь, прилив и отлив, зима и лето. Ритмичность наблюдается не только в движении Земли, Солнца, Луны и звезд, но и является неотъемлемым и универсальным свойством живой материи, свойством, проникающим во все жизненные явления – от молекулярного уровня до уровня целого организма.
В ходе исторического развития человек приспособился к определенному ритму жизни, обусловленному ритмическими изменениями в природной среде и энергетической динамикой обменных процессов.
В настоящее время известно множество ритмических процессов в организме, называемых биоритмами. К ним относятся ритмы работы сердца, дыхания, биоэлектрической активности мозга. Вся наша жизнь представляет собой постоянную смену покоя и активной деятельности, сна и бодрствования, утомления от напряженного труда и отдыха.
При резкой смене погоды снижается физическая и умственная работоспособность, обостряются болезни, увеличивается число ошибок, несчастных и даже смертных случаев. Изменения погоды не одинаково сказываются на самочувствии разных людей. У здорового человека при изменении погоды происходит своевременное подстраивание физиологических процессов в организме к изменившимся условиям внешней среды. В результате усиливается защитная реакция и здоровые люди практически не ощущают отрицательного влияния погоды.
Солнечная радиация и её профилактика
Самым мощным природным фактором физического воздействия является солнечный свет. Длительное пребывание на солнце может привести к ожогам различной степени, вызвать тепловой или солнечный удар.
Метеопатология. Большинство здоровых людей практически не чувствительны к изменениям погоды. Вместе с тем довольно часто встречаются люди, которые проявляют повышенную чувствительность к колебаниям метеопогодных условий. Таких людей называют метеолабильными. Как правило, они реагируют на резкие, контрастные смены погод или на возникновение метеоусловий, необычных для данного времени года. Известно, что метеопатические реакции обычно предшествуют резким колебаниям погоды. Как правило, метеолабильные люди чувствительны к комплексам погодных факторов. Однако существуют лица, плохо переносящие отдельные метеорологические факторы. Они могут страдать анемопатией (реакции на ветер), аэрофобией (состояние страха на резкие изменения в воздушной среде), гелиопаией (повышенная чувствительность к состоянию солнечной активности), циклонопатией (болезненное состояние на погодные изменения, вызванные циклоном) и т. п. Метеопатические реакции связаны с тем, что адаптивные механизмы у таких людей или недостаточно развиты, или ослаблены под влиянием патологических процессов.
Субъективными признаками метеолабильности являются ухудшение самочувствия, общее недомогание, беспокойство, слабость, головокружение, головная боль, сердцебиение, боли в области сердца и за грудиной, повышение раздражительности, снижение работоспособности и т. п.
Субъективные жалобы, как правило, сопровождаются объективными изменениями, происходящими в организме. Особенно чутко реагирует на перепады погоды вегетативная нервная система: парасимпатический, а затем и симпатический отдел. В результате появляются функциональные сдвиги во внутренних органах и системах. Возникают сердечно-сосудистые расстройства, происходят нарушения мозгового и коронарного кровообращения, изменяется терморегуляция и т. п. Показателями подобных сдвигов являются изменения характера электрокардиограммы, векторкардиограммы, реоэнцефалограммы, параметров артериального давления. Увеличивается количество лейкоцитов, холестерина, повышается свертываемость крови.
Метеолабильность обычно наблюдается у людей, страдающих различными заболеваниями: вегетативными неврозами, гипертонической болезнью, недостаточностью коронарного и церебрального кровообращения, глаукомой, стенокардией, инфарктом миокарда, язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки, желчно- и мочекаменной болезнью, аллергией, бронхиальной астмой. Часто метеолабильность появляется после перенесенных заболеваний: гриппа, ангины, воспаления легких, обострения ревматизма и т. п. На основании сопоставления синоптических ситуаций с реакциями организма (биоклиматограмма) стало известно, что наиболее чувствительны к метеофакторам больные с сердечно-сосудистой и легочной недостаточностью по причине возникновения у них спастических состояний.
Механизмы возникновения метеопатических реакций недостаточно ясны. Полагают, что они могут иметь разную природу: от биохимической до физиологической. При этом известно, что местами координации реакций организма на внешние физические факторы являются высшие вегетативные центры головного мозга. С помощью лечебных и особенно профилактических мероприятий метеолабильным людям можно помочь справиться со своим состоянием.
Метеорологические условия оказывают существенное влияние на перенос и рассеивание вредных примесей, поступающих в атмосферу. Современные города обычно занимают территории в десятки, а иногда сотни квадратных километров, поэтому изменение содержания вредных веществ в их атмосфере происходит под действием мезо- и макромасштабных атмосферных процессов. Наибольшее влияние на рассеивание примесей в атмосфере оказывает режим ветра и температуры, в особенности ее стратификация.
Влияние метеорологических условий на перенос веществ в воздухе проявляется по-разному, в зависимости от типа источника выбросов. Если исходящие от источника газы перегреты относительно окружающего воздуха, то они обладают начальным подъемом; в связи с этим вблизи источника выбросов создается поле вертикальных скоростей, способствующих подъему факела и уносу примесей вверх. При слабых ветрах этот подъем обусловливает уменьшение концентраций примесей у земли. Концентрация примесей у земли бывает и при очень сильных ветрах, однако в этом случае оно происходит за счет быстрого переноса примесей. В результате наибольшие концентрации примесей в приземном слое формируются при некоторой скорости, которую называют опасная. Значение ее зависит от типа источника выбросов и определяется по формуле
где - объем выбрасываемой газовоздушной смеси, - разность температур этой смеси и окружающего воздуха, - высота трубы.
При низких источниках выбросов повышенный уровень загрязнения воздуха отмечается при слабых ветрах (0-1 м/с) за счет скопления примесей в приземном слое.
Несомненно, важное значение для скопления примесей имеет и продолжительность ветра определенной скорости, особенно слабого.
Прямое влияние на характер загрязнения воздуха в городе оказывает направление ветра. Существенное увеличение концентрации примесей наблюдается тогда, когда преобладают ветры со стороны промышленных объектов.
К основным формам, определяющим рассеивание примесей, относится стратификация атмосферы, в том числе инверсия температуры, (т.е. повышение температуры воздуха с высотой). Если повышение температуры начинается непосредственно от поверхности земли, инверсию называют приземной, если же с некоторой высоты над поверхностью земли, то - приподнятой. Инверсии затрудняют вертикальный воздухообмен. Если слой приподнятой инверсии расположен на достаточно большой высоте от труб промышленных предприятий, то концентрация примесей будет существенно меньше. Слой инверсии, расположенный ниже уровня выбросов, препятствует переносу их к земной поверхности.
Инверсии температуры в нижней тропосфере определяются в основном двумя факторами: охлаждением земной поверхности вследствие радиационного излучения и адвекцией теплого воздуха на холодную подстилающую поверхность; часто они связаны с охлаждением приземного слоя за счет затрат тепла на испарение воды или таяние снега и льда. Формированию инверсий способствует также нисходящие движения в антициклонах и сток холодного воздуха в пониженные части рельефа.
В результате теоретических исследований установлено, что при высоких выбросах концентрация примесей в приземном слое растет за счет усиления турбулентного обмена, вызванного неустойчивой стратификацией. Максимум приземной концентрации нагретой и холодной примеси определяется соответственно по формулам:
где; и - количество вещества и объемов газов, выбрасываемых в атмосферу в атмосферу в единицу времени; - диаметр устья источника выбросов; , - безразмерные коэффициенты, учитывающие скорость оседания вредных веществ в атмосфере и условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выбросов; - перегрев газов; - коэффициент, определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ и зависящий от температурной стратификации атмосферы. Коэффициент определяют при неблагоприятных метеорологических условиях рассеивания примесей, при интенсивном вертикальном турбулентном обмене в приземном слое воздуха, когда приземная концентрация примеси в воздухе от высокого источника достигает максимума. Таким образом, чтобы знать значение коэффициента для различных физико-географических районов необходимы сведения о пространственном распределении значений коэффициента турбулентного обмена в приземном слое атмосферы
В качестве характеристики устойчивости пограничного слоя атмосферы используется так называемая «высота слоя перемешивания», соответствующая примерно высоте пограничного слоя. В этом слое наблюдаются интенсивные вертикальные движения, вызванные радиационным нагреванием, а вертикальный градиент температуры приближается к сухоадиабатическому или превышает его. Высота слоя перемешивания может быть определена по данным аэрологического зондирования атмосферы и максимальной температуре воздуха у земли за сутки. Повышение концентрации примесей в атмосфере обычно наблюдается при уменьшении слоя перемешивания, особенно при его высоте менее 1,5 км. При высоте слоя перемешивания более 1,5 км практически не наблюдается повышение загрязнения воздуха.
При ослаблении ветра до штиля происходит накопление примесей, но в это время значительно увеличивается подъем перегретых выбросов в верхние слои атмосферы, где они рассеиваются. Однако, если при этих условиях наблюдается инверсия, то может образоваться «потолок», который будет препятствовать подъему выбросов. Тогда концентрация примесей у земли резко возрастает.
Связь между уровнем загрязнения воздуха и метеорологическими условиями очень сложная. Поэтому при исследовании причин формирования повышенного уровня загрязнения атмосферы более удобно использовать не отдельные метеорологические характеристики, а комплексные параметры, соответствующие определенной метеорологической ситуации, например, скорость ветра и показатель термической стратификации. Для состояния атмосферы в городах большую опасность представляет приземная инверсия температуры в сочетании со слабыми ветрами, т.е. ситуация застоя воздуха. Обычно она связана с крупномасштабными атмосферными процессами, чаще всего с антициклонами, при которых в пограничном слое атмосферы наблюдаются слабые ветры, формируются приземные радиационные инверсии температуры.
На формирование уровня загрязнения воздуха оказывают также влияние туманы, осадки и радиационный режим.
Туманы на содержание примесей в воздухе влияют сложным образом: капли тумана поглощают примесь, причем не только вблизи подстилающей поверхности, но и из вышележащих, наиболее загрязненных слоев воздуха. Вследствие этого концентрация примесей сильно возрастает в слое тумана и уменьшается над ним. При этом растворение сернистого газа в каплях тумана приводит к образованию более токсичной серной кислоты. Так как в тумане возрастает весовая концентрация сернистого газа, то при его окислении серной кислоты может образовываться в 1,5 раза больше.
Осадки очищают воздух от примесей. После длительных и интенсивных осадков высокие концентрации примесей наблюдается очень редко.
Солнечная радиация обусловливает фотохимические реакции в атмосфере и формирование различных вторичных продуктов, обладающих часто более токсичными свойствами, чем вещества, поступающие от источников выбросов. Так, в процессе фотохимических реакций в атмосфере происходит окисление сернистого газа с образованием сульфатных аэрозолей. В результате фотохимического эффекта в ясные солнечные дни в загрязненном воздухе формируется фотохимический смог.
Проведенный выше обзор позволил выявить наиболее важные метеорологические параметры, влияющие на уровень загрязнения воздуха.
Каковы же, в подробностях, , приводящие к вышеотмеченным результатам, довольно трудно уточнить. Попытки установить с точностью (хотя бы относительной) эти факторы привели лишь к неполным, сомнительным, иногда противоречивым результатам. Из множественных входящих в состав метеорологического комплекса факторов, которые были изучены (воздушные течения, сквозняки, сырость, температура, атмосферное электричество, барометрическое давление, фронты воздуха, атмосферная ионизация, и пр.), более всего обращено внимание на атмосферную ионизацию, фронты воздуха и атмосферное давление, которые активны.
Некоторые исследователи , в своих работах, более всего ссылаются на часть вышеуказанных, другие же высказываются широко, неопределенно, без особого анализа и уточнения, о метеорологических факторах вообще. Тижевский считает способствующим эпидемиям фактором - электромагнетические расстройства атмосферы; Гаас считает, что падение барометрического давления способствует вылуплению аллергических проявлений, в особенности анафилактическому шоку; Фритше приписывает атмосферным электрическим явлениям метеоротропическое благотворное влияние на тромбоэмболические процессы; Коже обвиняет внезапные изменения атмосферного давления, как факторы развязывающие инфаркт миокарда, в то время, как А. Михай утверждает, что существенную роль играют фронты воздуха и, что не встречал ни одного случая инфаркта вне бесфронтового дня, а Данишевский ссылается на магнитные бури и т.д.
Только иногда появляются яснее: это случай определенных атмосферных течений (фен, сирокко), патогенное действие которых показывается ясно и которые вызывают массовые расстройства, настоящие малые эпидемические взрывы патологии. Так как в большинстве случаев действие метеорологических факторов относительно незаметно, понятно, что оно часто ускользает идентификации и особенно уточнению. Кажется, что речь идет о комплексном действии, множественном, многостороннем, а не о действии одного из вышеозначенных факторов: таково мнение как русских исследователей (Тижевский, Данишевский и др.), так и западных (Пикарди и др.).
Поэтому в работах, касающихся патогенного действия меторологических факторов , часто используются различные понятия; потому же среди них нет - лишь изредка - общих факторов и одинаковых мероценки; также по этой причине редко можно сравнивать результаты. Отсюда и многочисленные использованные наименования и выражения, а также и определенные сущности и ярлыки, под какими иногда был представлен патологический отголосок метеорологических факторов: „синдром бурной погоды" (Неттер), „синдром конца ночи"" (Аннес Диас). неговоря уже о синдроме сирокко или,Fohnkrankheit („болезнь фена"), фактически соответствуя некоторым более точным условиям.
Между тем было замечено, что некоторые патологические моменты , у человека, могли бы быть отнесены к определенным космическим и солнечным факторам. Было замечено, в первую очередь, что определенные атмосферные перемены, приливы-отливы морские, эпидемии совпадали и совпадают с особыми космическими моментами: солнечные вспышки, солнечные пятна и пр. (Тижевский, Делак, Ковач, Поспишил и др.).
Даже некоторые широкие экономические расстройства совпали с подобными космическими моментами и были отнесены к ним (Барэйль). Более тщательные исследования последнего времени установили, что между космическими происшествиями и определенными атмосферными расстройствами и бедствиями существует некоторая параллельность. Кажется, что связь действительна и, что космические факторы, действительно, оказывают определенное влияние (но незаметное, трудно выявляемое) на атмосферу, в которой иногда вызывают магнитные бури и другие расстройства, посредством которых далее воздействуют на землю, море, людей, также как вляют на них времена ми года, климатом, в доброй доле также подчиненных космическим факторам.
Таким образом от космических факторов зависят (более или менее непосредственно) биологические ритмы, та периодичность развертывания биологических элементов организма, ритмы налаженные, как видно, согласно всеобщему ритму космических явлений (суточная периодичность, сезонная периодичность т.д.). Также от вмешательства космических факторов зависят, кажется, и странные появления, серийно, некоторых атмосферных, социальных или патогенетических явлений, породившие так называемый „закон серий", видимо таинственного (Форе), потому что часто указанные явления совпадают с солнечными вспышками или пятнами и связанными с ними магнитными бурями.
