Источники загрязнения воздушного бассейна. Влияние антропогенных загрязнений атмосферы на здоровье населения

Под атмосферными загрязнениями мы понимаем примеси к атмосферному воздуху, которые образуются не в результате стихийных природных процессов, а вследствие деятельности человека. Основными токсичными веществами, которые постоянно обнаруживаются в атмосферном воздухе промышленных городов, являются оксиды серы, азота, углерода, оксиданты и пыль разного состава. Кроме указанных соединений, в атмосферном воздухе имеются высокотоксичные соединения, образующиеся в результате химической или фотохимической трансформации токсичных веществ. На процессы окисления влияют ультрафиолетовые лучи, присутствие озона, влажность воздуха. Например, сернистый газ окисляется в триоксид серы, который с влагой воздуха образует аэрозоль серной кислоты. Накопление серной кислоты в атмосфере приводит к выпадению кислотных дождей, особенно в промышленных районах.

Разложение диоксидов азота под влиянием ультрафиолетовых лучей на оксид азота и атомарный кислород влечет за собой образование свободных радикалов озона. Оксиды азота и углеводороды связываются с молекулярным кислородом и образуют оксиданты. Окисление углеводородов олефинового ряда (кептан, гексан, гексен) приводит к бразованию высокотоксичных соединений. Эти вещества в сочетании с оксидами азота участвуют в формировании фотохимического смога.

В загрязнении атмосферного воздуха городов участвуют выбросы работающего автотранспорта и промышленных предприятий. Почва, жилище и выделения человека занимают незначительное место среди факторов, влияющих на загрязнение воздуха города. Существенным источником загрязнения воздушной среды городов остается промышленность, которая сжигает большое количество топлива. Ведущее место в загрязнении атмосферного воздуха сохраняют крупные теплоэлектростанции и электростанции, работающие на низкосортном пылевидном топливе. В результате сжигания топлива в воздух выбрасываются летучая зола, сажа, разнообразные газообразные продукты. Летучая зола содержит кремний, кальций, магний, алюминий, железо, калий, титан, серу. Каменноугольный дым содержит, кроме сажи, смолистые вещества, в частности канцерогенный 3,4-бенз(а)пирен. Из газообразных продуктов, образующихся в результате сгорания каменного угля, наибольшая доля приходится на сернистый газ. Его количество в значительной мере определяется серосодержащими примесями в каменном угле. Выбросы сернистого газа в атмосферный воздух промышленных городов нарастают из года в год. Многие производственные процессы, особенно добывающей и перерабатывающей промышленности, связаны с выбросом в атмосферный воздух различных газообразных и твердых токсичных веществ. Так, предприятия черной и цветной металлургии выбрасывают в атмосферу пыль меди, оксиды железа, свинца и множество разнообразных микроэлементов.

На долю автотранспорта приходится более 70% всей суммы загрязнителей воздушной среды городов. Выхлопные газы автотранспорта содержат оксид углерода, озон, оксиданты, как продукт трансформации оксидов азота, углеводороды, свинец, сажу. Большое значение

имеют тип двигателя, режим его работы, техническое состояние, скорость и интенсивность движения транспорта. С целью уменьшения загрязнения атмосферного воздуха предлагают перевод автопарка на газ, использование нетоксичных антидетонаторов, различных присадок к топливу, изменение системы зажигания. Кроме того, концентрации оксида углерода в атмосферном воздухе крупных городов зависят от интенсивности движения, ширины улиц, озеленения, планировки города и т. д. Наиболее высокие ее концентрации отмечаются при автомобильных пробках. На тихих улицах содержание оксидов углерода в воздухе в 5 - 10 раз ниже, чем в воздухе оживленных автомагистралей. Из года в год увеличиваются выбросы в атмосферный воздух железнодорожного и морского транспорта. Снижение этого загрязнения возможно с переводом транспорта на электрическую тягу.

Загрязнение атмосферного воздуха промышленных городов оказывает многообразное вредное воздействие. В связи с загрязнением атмосферного воздуха возрастает частота хронических неспецифических заболеваний бронхолегочной системы, утяжеляются сердечно-сосудистые заболевания. Под влиянием окиси углерода развивается более выраженный и ранний атеросклероз, изменяется сердечная проводимость. Действие пыли атмосферного воздуха на население менее выражено, чем действие пыли на рабочих промышленных предприятий, из-за меньшей концентрации и быстрого разбавления в атмосфере. Однако отмечены случаи развития у населения, проживающего в районах с сильным запылением атмосферного воздуха выбросами ТЭЦ, работающих на многозольном топливе, начальных фиброзных изменений в легких. Наиболее выраженные изменения отмечены у детей, стариков,лиц с хроническими заболеваниями бронхолегочной системы. Загрязнение атмосферного воздуха крупнодисперсной пылью способствует глазному травматизму, обращаемость населения за медицинской помощью по поводу инородных тел глаз в промышленных районах в 3 - 4 раза выше, чем в пригороде. Население, проживающее в районах с сильным загрязнением атмосферного воздуха, в 3-5 раз чаще болеет бронхитом, пневмонией, ангиной, чем население чистых районов.

В последнее время периодически отмечаются случаи появления раздражающих туманов, которые содержат комплексы органических соединений серы. Известны подъемы заболеваемости населения, связанные с кратковременным увеличением концентраций токсичных веществ в воздухе. Описаны вспышки бронхиальной астмы у лиц, ранее не болевших, связанные с отравлениями выбросами нефтеперерабатывающих заводов или продуктами сжигания мусора. Отмечены аллергические реакции у населения в зоне выбросов заводов микробиологической промышленности.

Неблагоприятное действие на организм загрязнителей атмосферного воздуха проявляется также в накоплении некоторых веществ (свинец, кадмий и др.) в костях и тканях организма, что может привести к развитию хронических отравлений у населения, проживающего вблизи источников выброса в атмосферу этих соединений. Экспериментально доказано накопление свинца в костях мышей, которые дышали атмосферным воздухом, загрязненным выбросами заводов цветной металлургии. Установлена связь между концентрациями свинца в воздухе и количеством свинца, накопленного в костях животных. При хроническом воздействии свинца возникает повреждение кроветворной системы. Характерными симптомами хронического отравления свинцом являются бледность лица, потеря внимания, плохой сон, эмоциональная лабильность, повышенная раздражительность, агрессивность, быстрая утомляемость, а также металлический привкус во рту. Характерны расстройства пищеварения, потеря аппетита, острые боли в животе со спазмами.

Длительное действие малых концентраций токсичных веществ может провоцировать обострения хронических заболеваний бронхолегочной системы, укорачивать ремиссии, повышать частоту осложнений. Все больше случаев специфических заболеваний, связанных с загрязнением атмосферного воздуха, отмечается у населения, не имеющего профессионального контакта с конкретным токсичным веществом. Это касается фтора, бериллия, кадмия, марганца, асбеста.

Загрязнение атмосферного воздуха способствует снижению иммунобиологической резистентности организма, ухудшению показателей физического развития детей, повышению общей заболеваемости населения.

Дым в атмосфере в естественных условиях появляется в результате лесных и болотных пожаров. Он оказывает раздражающее влияние на слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей, обладает канцерогенным действием.

Микробиологические объекты воздуха представлены листериями, плесневыми и дрожжевыми грибами, одноклеточными водорослями, вирусами, спорами и пыльцой растений, цистами простейших, яйцами гельминтов. Совокупность микроорганизмов, находящихся в воздухе во взвешенном состоянии, называют аэропланктоном. Воздушная среда является неблагоприятной для размножения микроорганизмов, и многие факторы воздуха действуют на них губительно. Основной источник появления микроорганизмов в воздухе - почва. Содержание их зависит от времени суток, сезона, погоды, высоты над уровнем моря. В воздухе содержатся в основном сапрофиты, но могут быть также патогенные микроорганизмы. Сапрофиты, споры, пыльца при попадании в организм человека могут вызвать аллергические реакции, а патогенные микроорганизмы - заболевания.

Гигиенический мониторинг химического состава воздушной среды проводит санитарно-эпидемиологическая служба и Госкомгидромет, которые регистрируют на стационарных постах (г. Минск, областные города, крупные города) и маршрутных постах (Бобруйск, Мозырь, Борисов, Барановичи и др.) ингредиенты: SO2, NO, взвешенные вещества, фенол, формальдегид, СО и др., определяя максимально-разовые и среднесуточные предельно допустимые концентрации.

Многолетний анализ качества атмосферного воздуха и оценка динамики изменения уровней загрязненности атмосферы г. Минска, проведенные на основании данных, полученных на маршрутных постах Минского городского центра гигиены и эпидемиологии и стационарных постах наблюдения Республиканского центра радиационного контроля и мониторинга окружающей среды, позволили сделать ряд выводов и предложений:

В течение 2001-2006 гг. суммарный показатель загрязнения атмосферы характеризуется переходом слабой степени загрязнения в умеренную. Основной вклад в загрязнение атмосферы города вносят формальдегид, оксид углерода, диоксид азота.

Для города Минска крайне актуальной остается проблема загрязнения атмосферного воздуха выбросами от передвижных источников. В последние годы выбросы от автотранспорта в городе Минске имеют тенденцию к росту за счет увеличения количества автотранспорта и связанных с ним низких плоскостных источников (автостоянок, гаражей, автозаправочных станций). Выбросы в атмосферу от автотранспорта составляют более 80% валового выброса. Транспорт по ряду примесей оказывает преобладающий вклад в уровни загрязнения приземных слоев атмосферы (окись углерода, диоксид азота, формальдегид), особенно в местах его сосредоточения.

13. Гигиеническое значение солнечной радиации. Патологические состояния, связанные с недостатком или избытком солнечного излучения. Профилактика светового "голодания".

Характер влияния солнечного излучения на организм и здоровье человека определяется его спектральным составом: видимое излучение обеспечивает функцию зрительного анализатора и физиологические функции, инфракрасное - оказывает тепловое воздействие, ультрафиолетовое - общестимулирующее, биологическое, эритемное, антирахитическое, бактерицидное влияние. Рациональное использование солнечного излучения способствует укреплению здоровья, повышению его реактивности и устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды. И, наоборот, при недостаточной инсоляции, особенно при УФ-дефиците, у человека повышается восприимчивость к инфекционным заболеваниям, у детей может развиться рахит.

Биологическое действие видимой части спектра. Реализация действия видимой области спектра на организм человека происходит путем модуляции активности циркадианных циклов, или биологических часов. Данный цикл выражается в изменении физиологических и поведенческих реакций. У молодых людей продолжительность циркадианного цикла составляет 25-26 ч; в зрелом возрасте — приблизительно 24 ч; в пожилом — менее 24 ч. Известны четыре гена, ответственных за периодичность процесса: PER (англ - period), TIM (time-less), CLK (clock) и CYC (cycle). В результате многочисленных реакций под их влиянием образуется мелатонин. Максимальные уровни мелатонина обнаруживаются в крови людей в период между 23 и 5 ч. Днем этот гормон почти не определяется. Следовательно, в темноте больше образуется мелатонина, который тормозит выработку тропных гормонов гипофиза и имеет отношение к таким функциям организма, как частота дыхания, давление крови, температура, сон, половые функции, обмен воды, жиров, и к другим метаболическим процессам. Так реализуется свободный, т.е. естественный, ход биологических часов. Синхронирующий фактор этого механизма — начало светового дня. Через сетчатку глаза утренний свет воздействует на клетки супрахиазматического ядра гипоталамуса. Под действием нервных импульсов в данных клетках происходит окончательный распад PER/TIM-комплекса. Этот момент — точка отсчета, которая и настраивает биологические часы.

В условиях недостаточной освещенности в зимнее время года,поздней осенью (рано темнеет и поздно светает) начало рабочего дня люди проводят при искусственном освещении. При этом отсутствует главный фактор, способствующий распаду PER/TIM-комплекса, — необходимая освещенность. Именно поэтому в клетках супрахиазматических ядер белковый комплекс будет существовать более продолжительный промежуток времени, обусловливая симптоматику, описанную выше. При длительном пребывании в темноте продолжительность свободного хода биоритма составляет менее 24 ч, напротив, при постоянной освещенности этот промежуток времени превышает 24 ч.

Биологическое действие инфракрасного излучения. Проходя через земную атмосферу, ИК-излучение ослабляется в результате рассеивания и поглощения.

Наиболее короткое ИК-излучение проникает сквозь ткани тела, в том числе и сквозь кости черепа, на глубину 4 - 5 см. При локальном действии на ткани ИК-излучение несколько ускоряет биохимические реакции, ферментативные и иммунобиологические процессы, рост клеток и регенерацию тканей, усиливает кровоток. Интенсивность прогрева подкожной клетчатки и внутренних органов снижается благодаря кровообращению. При дальнейшем воздействии ИК-излучения глубинное прогревание тканей усиливается, что может привести к тепловому удару.

Активные продукты распада, образующиеся под влиянием инфракрасного излучения на кожу, приводят к образованию нервных импульсов, которые распространяют местное действие на весь организм. При таком влиянии (гуморальном и нервном) нормализуется тонус вегетативной нервной системы, снимается чрезмерное напряжение, ослабевает тонус мышц, сосудов, достигается болеутоляющий и противовоспалительный эффект. Благодаря этому ИК-излучение используется в лечебной практике (физиотерапия).

Интенсивность теплового излучения в СИ измеряется в джоулях (Дж), килоджоулях (кДж), мегаджоулях (МДж) на метр квадратный в час [МДж/(м2.ч)]. Внесистемная (устаревшая) единица [кал/(см2.мин)] встречается в старых руководствах, справочниках и на шкалах измерительных приборов – актинометров.

Биологическое действие ультрафиолетового излучения. УФ-часть солнечного спектра наиболее активна в биологическом отношении. Интенсивность и спектральный состав ее постоянно меняются в зависимости от сезона года, состояния атмосферы, количества водяных паров, аэрозолей, высоты стояния Солнца над горизонтом, от уровня запыления и годового загрязнения атмосферного воздуха. Для человека величиной, характеризующей воздействие ультрафиолетового излучения, является минимальная эритемная доза (МЭД). Это такая доза ультрафиолетового излучения, которая вызывает на незагорелой коже спустя 8-10 часов гиперемию или эритему.

По характеру биологического действия УФ-часть спектра условно разделяют на три области – А, В и С. Длины волн области А 400 – 320 нм ультрафиолетового излучения (оказывают преимущественно пигментообразующее действие); области В – 320 – 280 нм (D-витаминообразующее, слабое бактерицидное действие); области С – 280 – 210 нм (D-витаминообразующее, сильное бактерицидное действие). Различают биогенное и абиогенное влияние ультрафиолетового излучения. Существует несколько видов биогенного влияния УФ-излучения.

D-витаминообразующее (антирахитическое) действие УФ-излучения сводится к следующему. В организме человека (в коже) из производных холестерина и других провитаминов под влиянием УФ-излучения при длине волн 320 – 280 нм образуются кальциферолы (витамин D), что проявляется фотоизомеризацией.

Кальциферолы, принимая активное участие в фосфорно-кальциевом обмене, обеспечивают проницаемость слизистой оболочки кишечника для ионов кальция, всасывание последнего, а также реабсорбцию фосфатов в канальцах нефронов. Кальций обусловливает проницаемость мембран, свѐртываемость крови, служит пластическим материалом для роста клеток. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, многих клеточных компонентов. В целом, кальциферолы нормализуют процессы минерализации костей, влияют на обмен лимонной кислоты, утилизацию белков и минеральных веществ пищи. При гипо- и авитаминозе D в организме происходят патологические изменения: нарушается процесс свѐртываемости крови, возникает слабость мышц (у детей – отвислый живот, нарушение фиксации головы), повышается ломкость костей из-за вымывания из них кальция, нарушается процесс окостенения, развивается близорукость.

С целью профилактики или лечения гиповитаминоза D рекомендуется использовать сочетание дозированного УФ-излучения с физиологическими дозами витамина D, в том числе и в составе продуктов питания (тунец, печень тунца, сельдь, лосось, яичный желток, молоко). Избыточное поступление в организм витамина D с пищей может привести к гипервитаминозу, что вызывает гиперкальциемию, апатию, уменьшение массы тела, развитие мочекаменной болезни.

Общестимулирующее действие УФ-излучения. УФ-излучение оказывает влияние на белковый метаболизм: способствует увеличению содержания общего и аминокислотного азота, повышению уровня альбуминов и гамма-глобулинов. Кроме того, оно стимулирует систему мононуклеарных фагоцитов и костного мозга, нормализует белковый спектр крови и процесс кроветворения – обусловливает увеличение количества гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов, усиление резистентности клеток, активность ферментов тканевого дыхания, микросомальных ферментов печени, митохондрий. УФ-излучение в малых дозах активирует процессы в коре головного мозга, повышает умственную работоспособность, мышечный тонус и физическую выносливость, эффективность отдыха.

Пигментообразующее действие УФ-излучения сводится к образованию пигмента меланина в клетках нижнего слоя эпидермиса – в меланобластах - из аминокислот тирозина, оксифенилаланина. Меланин – основной пигмент человека. Он защищает ядра клеток кожи, а также внутренние органы от перегревания инфракрасным излучением. Ультрафиолетовое излучение благотворно влияет лишь в тех случаях, когда дозы облучения незначительны.

К абиогенным, т.е. неблагоприятным для человека эффектам УФ-излучения, следует относить: бактерицидное (280,0 – 210,0 нм), повреждающее и канцерогенное действие (ожоги, дерматит, деградация коллагена, развитие эрозий, язв, доброкачественных и злокачественных опухолей); фототоксикоз (повреждение кожи видимым излучением - 320 – 400 нм - в присутствии фотосенсибилизаторов, не обусловленное аллергической реакцией); фотоаллергия (приобретѐнная способность кожи давать реакцию, как правило, патологического характера на видимое излучение - 320 – 400 нм - самостоятельно или в присутствии фотосенсибилизаторов).

В процессе онтогенеза у человека сформировались эффективные способы защиты от чрезмерного влияния УФ-излучения. К ним относятся утолщение кожи, ее пигментация. Неблагоприятные последствия избыточного влияния УФ-излучения ослабляются после приема антиоксидантного комплекса (аскорбиновой кислоты, витаминов Е, А, селена).

В качестве профилактических мер используют рациональный режим труда, солнцезащитную одежду и солнцезащитные средства. Так, в период с 10 до 14 ч, когда регистрируется 2/3 дневной дозы ультрафиолетового излучения, особенно в полдень, следует избегать работ на открытом воздухе или работать в защитной одежде, с использованием солнцезащитных средств.

Следует помнить, что обычная одежда создает ложное мнение о защищенности кожи, поскольку пропускает от 20 до 50% ультрафиолетового излучения.

УФ-недостаточность и ее профилактика. Население Республики Беларусь может испытывать УФ-дефицит в зимнее время года. УФ-дефицит испытывают также лица, работающие в шахтах или в помещениях, где нет естественного освещения (метро, трюмы, машинные отделения и т.п.). При недостатке солнечного света может нарушиться физиологическое равновесие организма человека, что в свою очередь может вызвать развитие патологического состояния, называемого ультрафиолетовой недостаточностью или световым голоданием. Наиболее часто данная патология проявляется гипо- или авитаминозом D, вследствие чего снижаются защитные силы и адаптационные возможности организма. А это, как известно, обусловливает его предрасположенность к различным заболеваниям (например, простудного характера).

УФ-недостаточность может способствовать обострению хронических заболеваний (туберкулез, полиартрит, радикулит), снижению сопротивляемости организма по отношению к токсическим, канцерогенным, мутагенным и инфекционным агентам.

УФ-недостаточность у детей, даже при нормальном их питании, играет ведущую роль в развитии экзогенного рахита (вследствие нарушения обмена кальция и фосфора), у взрослых - остеопороза, и способствует замедленному срастанию костей при переломах, увеличению заболеваемости кариесом зубов.

Для определения УФ-недостаточности у больных применяют различные методы:

1)определение чувствительности кожи к ультрафиолетовому излучению;

2) определение активности щелочной фосфотазы сыворотки крови, которая участвует в обмене фосфолипидов, аденозинтрифосфорной кислоты; 3) определение содержания неорганического фосфора, аскорбиновой кислоты в крови и моче. Наиболее достоверным показателем УФ-недостаточности считают повышение активности щелочной фосфотазы.

Для профилактики ультрафиолетовой недостаточности следует проводить комплекс гигиенических мероприятий:

1. Рациональная застройка населѐнных мест.

2. Охрана атмосферного воздуха от загрязнений.

3. Обеспечение достаточного солнечного облучения.

4. Применение искусственного УФ-облучения для компенсации недостатка солнечного све-

та.

В целях предупреждения ультрафиолетовой недостаточности устраивают солярии, а в зимнее время фотарии (см.), которые организуются в лечебно-профилактических учреждениях (в больницах, санаториях, домах отдыха, детских оздоровительных учреждениях), и при некоторых производствах.

Для профилактики ультрафиолетовой недостаточности, помимо солнцелечения (см. Гелиотерапия), большую роль играет применение искусственных источников излучения: ртутно-кварцевых или эритемных увиолевых ламп (см. Облучатели ультрафиолетовые).

В облучательных установках длительного действия обычное искусственное освещение обогащается ультрафиолетовым излучением при помощи специальных эритемных увиолевых ламп.