Лабораторный практикум по гигиене воздуха
реклама
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Х.М. БЕРБЕКОВА МЕДИЦИНСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ОБЩЕЙ ВРАЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ, ГЕРОНТОЛОГИИ, ОБЩЕСТВЕННОГО ЗДОРОВЬЯ И ЗДРАВООХРАНЕНИЯ «ЭКОЛОГИЯ И ЗДОРОВЬЕ: ГИГИЕНА ВОЗДУХА» ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ для студентов специальностей 060101 «Лечебное дело» и 060105 «Стоматология» Нальчик 2010 УДК 613 ББК 512 Рецензенты: зав. кафедрой общей гигиены ГОУ ВПО «СОГМА» Росздрава, д.м.н., профессор Кусова А.Р. руководитель Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия по КБР, главный государственный санитарный врач КБР Хацуков К.Х. Составители: Кимова Л.Ф., Карданова Л.Д., Тхабисимова И.К., Инарокова А.М. Лабораторный практикум: “Экология и здоровье: гигиена воздуха». Воздушная среда для человека является средой обитания, необходимой организму для осуществления важнейших функций. От качества окружающей человека воздушной среды зависит жизнедеятельность организма. Физические, химические, биологические свойства воздуха, наличие механических примесей в нем влияют на работоспособность и здоровье человека. Научно-техническая революция и, связанные с ней, бурное развитие промышленности, автотранспорта и других отраслей ведет к загрязнению воздуха, ухудшению экологии, что грозит глобальным изменением климата Планеты и качества жизни людей. В работе приводится теоретическая предпосылка по гигиенической характеристике климатических особенностей местностей; даются сведения о физических свойствах, химическом составе и источниках загрязнения воздушной среды и влиянии их на здоровье человека, что используется при определении тактики медицинских структур в организации защиты человека от неблагоприятных факторов внешней среды и разработке практических рекомендаций по оздоровлению окружающей среды. Приводится описание инструментально-лабораторных методов исследования воздушной среды с решением ситуационных задач. Издание предназначено для студентов медицинских ВУЗов специальностей “Лечебное дело” и “Стоматология”, а также врачей различных специальностей. Рекомендовано РИСом университета УДК 613 ББК 512 Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, Нальчик, 2010. 2 ВВЕДЕНИЕ АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ Проведение лабораторных занятий по данной теме позволяет акцентировать внимание будущих врачей на важнейшую роль климатических особенностей мест жительства и состояния воздушной среды в жизнедеятельности и работоспособности организма, самочувствии человека; закрепить теоретические знания и приобрести практические навыки по умению и владению лабораторными методами исследования воздушной среды, по использованию знаний, умений и владений для оценки и профилактики заболеваний, связанных с климатическими особенностями мест проживания, укреплению здоровья, увеличению производительности труда и продолжительности жизни людей, а также для экологического воспитания и экологического образования будущих врачей. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Вид занятия - лабораторное Время - 4 часа (180 минут) Цели занятия: Ознакомиться с устройством и принципами работы барометров и барографа. Замерить с помощью анероида уровень атмосферного давления. Ознакомиться с устройством и принципами работы термометров и термографа. Определить температурный режим помещения. Ознакомиться с устройством и принципами работы психрометров, гигрометров и гигрографов. Определить в учебной аудитории абсолютную, максимальную и относительную влажность, дефицит влажности. Заполнить протоколы в учебных тетрадях, дать санитарное заключение на основании полученных результатов измерений давления, температуры и влажности воздуха. 3 Материальное обеспечение: Барометр Барограф Термометры (разные) Термограф Гигрометр Гигрограф Таблицы Теоретический материал учебника Лекция по теме Ситуационные задачи Методическая разработка Лабораторный практикум Рассматриваемые теоретические вопросы: 1. Гигиеническое значение атмосферного воздуха. 2. Климат. Характеристика основных климатических зон РФ, их характеристика. 3. Химический состав атмосферного воздуха и его гигиеническое значение. 4. Физические свойства атмосферного воздуха и их гигиеническое значение. 5. Солнечная радиация, гигиеническое значение различных частей солнечного спектра. 6. Основные источники загрязнения воздуха. Практические навыки: манипуляции с физическими приборами с целью определения основных физических параметров окружающей воздушной среды; решение ситуационных задач прилагаются); 4 (типовые ситуационные задачи оформление протокола лабораторного занятия с написанием развернутого гигиенического заключения по результатам, полученным при решении ситуационных задач. Вопросы теории, краткое содержание 1. Гигиеническое значение атмосферного воздуха Атмосферный воздух является важнейшей природной средой обитания человека. Без него немыслимо существование жизни на Земле. Состояние атмосферы определяет тепловой режим поверхности Земли и климат, ее озоновый слой защищает все живое от жесткого ультрафиолетового излучения. Приземный слой атмосферы представляет собой смесь газов и аэрозолей, сложившуюся в процессе эволюции Земли и деятельности человека. В сравнении с водной средой и почвой воздушная среда отличается большей подвижностью и изменчивостью компонентов. С гигиенической точки зрения воздушная среда неоднородна. Различают атмосферный воздух, воздух промышленных помещений, воздух жилых и общественных зданий и др. При гигиенической оценке воздушной среды учитываются все ее свойства: физические: температура, давление, электрическое влажность, состояние, подвижность, атмосферное солнечная радиация, радиоактивность и электромагнитные волны. От основных физических свойств воздуха зависят погода и климат; химические: обусловлены нормальным газовым составом воздуха и вредными газообразными примесями; механические: зависят от содержания в нем примесей твердых частиц в виде пыли, золы, дыма, сажи и присутствия микроорганизмов. Атмосфера служит природным резервуаром для газообразных продуктов обмена веществ живых организмов, промышленных и выбросов. 5 хозяйственных Проблема качества атмосферного воздуха является глобальной и практически во всех странах чрезвычайно острой. Объемы выбросов, загрязняющих веществ из года в год, возрастают. Загрязнение воздушной среды приводит в конечном итоге к загрязнению почвы, воды и продуктов питания. От кислотных дождей страдают растительность и водные ресурсы, животные и люди, памятники архитектуры и технические сооружения. Даже незначительные изменения состава воздуха или его физических свойств могут оказывать отрицательное воздействие на организм человека, привести к нарушениям самочувствия и состояния здоровья. Строение земной атмосферы различно на разных уровнях от поверхности. Атмосфера имеет выраженное слоистое строение и включает тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, ионосферу, экзосферу, магнитосферу. Тропосфера - это наиболее плотные воздушные слои, прилегающие к земной поверхности. Ее толщина над различными широтами земного шара неодинакова: в средних широтах 10-12 км над уровнем моря, на полюсах-7-10 км, над экватором- 16-18 км. Температура воздуха снижается с подъемом на высоту на каждые 100 м на - 0,65о С - это величина называется вертикальным температурным градиентом. Стратосфера характеризуется значительной разряженностью воздуха, ничтожной влажностью, почти полным отсутствием облаков и пыли земного происхождения. Под влиянием космического излучения и коротковолновой солнечной радиации молекулы воздуха, в том числе и кислорода, ионизируются с образованием молекул озона. 60% общего количества озона расположено в слое от 16 до 32 км, максимальная концентрация озона определяется на уровне 25 км от поверхности земли. Выше стратосферы (до 80 км) простирается мезосфера, содержащая в себе до 5% массы всей атмосферы. Далее следует ионосфера (от 500 до 1000 6 км). В ионосфере воздух сильно ионизирован, ионизация и температура воздуха повышаются с высотой. Выше ионосферы (до 3000 км) простирается экзосфера, затем магнитосфера (до 50000 км). За верхнюю границу земной атмосферы принята высота 50000 км от поверхности Земли. 2. Климат. Основные климатические зоны РФ, их гигиеническая характеристика Погода - сочетание тех или иных значений метеорологических факторов (интенсивность солнечной радиации, электрическое состояние атмосферы, температура, влажность, атмосферное давление, скорость и направление движения ветра, атмосферные осадки) в определенный момент или их изменения в течение некоторого времени (час, сутки, декада, месяц). Климат - характерный для данной местности в многолетнем разрезе режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, характером подстилающей поверхности (почва, рельеф местности, растительность и т.д.) и связанной с ним циркуляцией атмосферы. По уровням среднемесячных температур января и июля территория РФ делится на 4 климатических района: холодный с температурой января от -28оС до - 14оС, июля - от +4оС до + 22оС; умеренный с температурой января от - 14оС до - 4оС, июля - от + 10оС до +22оС; теплый с температурой января от -4оС до 0оС, июля - от +22оС до +28оС; жаркий с температурой января от -4оС до +4оС, июля - от +28оС до +34оС. Есть и другие разновидности климата: морской, степной, горный и т.д. Данная классификация удобна при медицинском прогнозировании погоды для профилактики гелиометеотропных и обуви, реакций улучшения с помощью условий закаливания, рациональной одежды труда нормализации микроклимата в общественно-производственных и зданиях, применения специфических и неспецифических средств и медикаментов. 7 быта, Для больных с патологией сердечно-сосудистой системы и головного мозга неблагоприятна погода спастического и гипоксического типов при любой степени междусуточной изменчивости метеоэлементов и неустойчивого типа при умеренной, выраженной и резко выраженной степенях междусуточной изменчивости метеоэлементов. 3. Химический состав атмосферного воздуха и его гигиеническое значение. Основные источники загрязнения воздуха Атмосферный воздух является смесью газов. В составе воздуха имеются постоянные компоненты (азот, кислород, аргон и др.) и в переменных количествах - различные примеси природного происхождения и загрязнения, обусловленные деятельностью человека (водяной пар, углекислый газ, оксиды серы и азота и др.). Химический состав атмосферного воздуха представлен на рис. 1. 78,09 кислород азот 20,95 углекислый газ 0,03 1,0 прочие газы Рис.1 Химический состав атмосферного воздуха при нормальных условиях Но помимо вышеописанных постоянных составляющих, в воздухе могут присутствовать до 30% природных примесей. Воздух, пройдя через дыхательные органы человека, имеет следующий состав: 8 1) углекислый газ - 3,8-4,0% 2) кислород - 15,7% 3) азот - 77,1% Наиболее важной частью воздуха является кислород. Человек потребляет в покое около 15-20 л кислорода в 1 ч., потребность в нем при физической работе возрастает до 150-200 л/ч. В выдыхаемом воздухе количество кислорода составляет около 16 % . При содержании кислорода в воздухе менее 14% наступает кислородное голодание, менее 8% - смерть. При отсутствии эффективной вентиляции, скоплении людей в закрытых помещениях или процесс горения топлива, в том числе газового, могут привести к значительному снижению концентрации кислорода в воздухе. Преобладающим компонентом атмосферы является азот. Азот как инертный газ не принимает участия в обменных процессах живых организмов и служит разбавителем кислорода, так как жизнь в чистом кислороде невозможна. Другие инертные газы - аргон, неон, гелий, криптон, ксенон также не имеют физиологического значения. Диоксид углерода (углекислый газ) поступает в атмосферу в результате процессов дыхания, брожения, горения, окисления органических веществ и т.п. Содержание углекислого газа в атмосфере постоянно возрастет, что обусловливает появление “парникового эффекта” из-за способности этого газа удерживать у поверхности инфракрасное излучение Земли. В выдыхаемом воздухе углекислого газа в 100 раз больше, чем во вдыхаемом (3-5%). Человек в состоянии покоя выделяет в среднем 20 л углекислого газа в 1 час. При недостаточной вентиляции помещений, где присутствует много людей, содержание этого газа достигает 1% и более. При этом отмечаются ухудшение самочувствия, сонливость и другие симптомы. Концентрация углекислого газа в воздухе помещений выше 0,1% об. свидетельствует о неэффективной работе вентиляции. 9 Содержание озона (О3) в околоземном слое составляет в среднем 0,010,06 мг/м3. В стратосфере озона в десятки и сотни раз больше, наибольшая концентрация наблюдается на высотах 18 - 25 км, в так называемом “озоновом слое”, который защищает биосферу от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. В целях сохранения озонового слоя Земли наша страна присоединилась к международным соглашениям по сокращению производства и потребления озоноразрушающих веществ, прежде всего фреонов, используемых для изготовления холодильников и аэрозольных приборов. В настоящее время установлено, что озон является промежуточным продуктом фотохимических реакций в загрязненной оксидами азота атмосфере, и как сильный окислитель, может приводить к образованию высокотоксичных соединений. Повышенное содержание озона в воздухе городов указывает на опасный уровень загрязнения. Загрязнение окружающей среды в целом и воздушного бассейна, в том числе, с одной стороны, и необходимость решения экологических проблем воздушной среды, с другой стороны, на сегодня носит глобальный характер. Наиболее остро этот вопрос стоит для промышленно развитых стран. Основными источниками загрязнения воздуха являются: почва, промышленные предприятия, транспорт. Почва является одним из наиболее важных источников загрязнения воздуха. Из почвы в атмосферу поступает почвенная пыль, а также пыль, возникающая в результате антропогенной деятельности. Пыль оказывает влияние на здоровье прямо и косвенно. Прямое влияние пыли в основном сказывается на здоровье человека в производственных условиях. Прямое действие пыли может проявиться в виде механического, раздражающего, аллергенного, канцерогенного, кариесогенного действия, а 10 также возможно лучевое поражение радиоактивной пылью, фиброгенного (пневмокониозы), эпидемиологического (перенос инфекционного начала), фотосенсибилизирующего эффекта. Косвенное действие пыли: - снижение уровня освещенности (в связи с уменьшением видимой части солнечного спектра); - снижение уровня УФ-облучения, что ведет к снижению образования витамина «Д» в коже с нарушением фосфорно-кальциевого обмена; - повышение выживаемости микроорганизмов в воздухе; - образование туманов. Согласно санитарному законодательству, содержание пыли в атмосферном воздухе не должно превышать 0,15 мг/м3, а для отдельных видов пыли ПДУ устанавливается в зависимости от степени токсичности пыли. Промышленные предприятия (ТЭЦ, горнодобывающие, металлургические, коксохимические и нефтехимические, химические и др.). Уменьшения количества вредных примесей можно достичь модернизацией технологии производства, повышением эффективности устройств, задерживающих пыль и газы, созданием малоотходных и безотходных производств замкнутых систем, а также создание санитарно-защитных зон вокруг предприятий с учетом класса вредности производства, озеленение территории. Содержание таких газообразных примесей, как сернистый газ, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и другие, колеблется в значительных пределах и связано с природными процессами и хозяйственной деятельностью человека. Источниками загрязнения воздуха являются все виды транспорта, но основным источником загрязнения является автотранспорт. Эффективно проводимые меры борьбы с загрязнением воздуха выхлопными газами позволят добиться значительного снижения загрязнения. Использование 11 природного газа снижает токсичность выхлопных газов в 4 раза, по сравнению с бензином, работа в направлении создания «чистого» автомобиля продолжается. 4. Физические свойства воздуха Температура. Атмосферный воздух пропускает солнечные лучи, часть которых, достигая поверхности Земли, отражается, а другая поглощается почвой, превращаясь в тепловую энергию, и воздух нагревается от теплового излучения Земли. Минимальная температура воздуха наблюдается перед восходом Солнца, а максимальная - между 14-15 часами, когда почва прогрета сильнее всего. Это называется суточной амплитудой температурных колебаний, а разность между среднемесячной температурой самого холодного месяца- января и среднемесячной температурой самого жаркого месяца - июля - называется годовой амплитудой температурных колебаний. Организм человека обладает совершенными механизмами химической и физической терморегуляции, позволяющими ему приспосабливаться к различным температурным условиям и кратковременно переносить без ущерба для здоровья значительные колебания температуры. Влажность воздуха. С поверхности водоемов, почвы и растений постоянно испаряются водяные пары, обусловливающие влажность воздуха. Гигиеническое значение влажности воздуха заключается в ее влиянии на тепловой обмен. При уменьшении относительной влажности воздуха ниже 30% снижается защитная функция мерцательного эпителия слизистой оболочки верхних дыхательных путей. Чрезмерно сухой воздух (относительная влажность ниже 25-20%) действует иссушающе на слизистую оболочку, вызывает неприятное ощущение сухости во рту. Климатологи считают воздух сухим, если относительная влажность его не превышает 55%, умеренно сухим - при 56-70%, влажным - при 71-85%, очень влажным (сырым)- свыше 86%. 12 Движение неравномерное воздуха. нагревание Причиной земной движения поверхности. воздуха является Движение воздуха характеризуется двумя показателями: скоростью и направлением. Наиболее благоприятной скоростью движения воздуха в жаркие летние дни считается 12 м/с. При скорости 3-7 м/с проявляется раздражающее действие ветра, сильный (более 20 м/с) мешает дыханию, механически препятствует выполнению работы и передвижению. Направление движения воздуха в атмосфере, называемое ветром, определяется точкой горизонта, откуда дует ветер. Для обозначения направлений ветра, приняты начальные буквы наименований главных сторон света: С - север, Ю - юг, В - восток, З - запад и промежуточных сторон: ЮЗ юго-западный; ЮВ - юго-восточный и т.д. Эти данные необходимы для построения розы ветров (рис.1). Роза ветров - графическое изображение направления ветров по сторонам света за определенный период (месяц, сезон, год). Для построения розы ветров необходим график, для чего проводят линии с обозначением 8 румбов (С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З, СЗ). После этого по всем линиям от центра откладывают отрезки, соответствующие величинам повторяемости ветров по каждому направлению. Штиль обозначают из центра графика окружностью, диаметр которой соответствует частоте штиля. Повторяемость ветров по всем румбам выражается в процентах и наносится на чертеж в определенном масштабе, например 1% равен 2 мм. При построении розы ветров сумму чисел повторяемости ветров по всем направлениям и штилей принимают за 100%, а число повторяемости ветра по каждому румбу и штиля вычисляют в процентах к величине суммы в абсолютном числе. При планировке городов, чтобы исключить неблагоприятное влияние промышленных предприятий на жилые кварталы, больницы, школы, предприятия общественного питания, необходимо знать преобладающее, т.е. наиболее часто повторяющееся, направление ветра в данной местности. 13 С СЗ СВ З В ЮЗ ЮВ Ю Рис.2 «Роза ветров» с северо-западным направлением господствующего ветра На рисунке 2 показано, что преобладающее направление ветра в данной местности северо-западное. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду или в баллах. Движение воздуха, действуя в комплексе с температурой и влажностью, влияет на тепловой обмен человека, усиливает теплоотдачу, предупреждая перегревание в жару. Легкое движение воздуха стимулирует кожные рецепторы, что благотворно влияет на процессы терморегуляции. В то же время чрезмерная подвижность воздуха увеличивает теплопотери организма и при низких температурах способствует быстрому охлаждению организма. Наличие сквозняков воспринимается как некомфортное состояние. Оптимальной для закрытых помещений считается скорость движения воздуха в пределах 0,3-0,15 м/с. 14 Атмосферное давление. Обладая весом и массой, воздух создает у поверхности Земли под влиянием гравитационного поля атмосферное или барометрическое давление. С поднятием на высоту атмосферное давление уменьшается (см. табл. 1) , а при опускании на глубину, под воду, повышается. Таблица 1 Изменение барометрического давления с подъемом на высоту Высо- Барометричес- Парциальное давление кислорода та кое ( мм рт.ст.) км давление Во вдыхаемом (мм рт.ст.) воздухе В альвеолярном воздухе 30 С 9 2 20 Т 42 9 18 РА- 57 12 15 ТО- 91 19 6 13 СФЕ- 124 26 11 10 Р 199 41 22 9 А 231 48 26 8 Порог смерти 267 56 32 7 Критическая зона 308 64 38 6 Критический порог 354 74 44 5 Зона неполной 405 85 52 компенсации 4 Порог нарушений 462 98 60 3 Зона полной 526 110 69 компенсации 2 Порог реакции 596 125 79 1 Зона 674 141 90 760 159 103 индифферентная 0 15 На поверхности Земли атмосферное давление непостоянно, что зависит от географических и метеорологических условий, времени года и суток. На уровне моря широта 45о, при температуре ОоС атмосферное давление составляет 760 мм рт.ст.или 1 атмосферу. Суточные колебания атмосферного давления у поверхности Земли обычно не превышают 4-5, а годовые- 20-30 мм рт.ст. Понижение атмосферного давления предшествует пасмурной, дождливой погоде, вследствие притока более теплого воздуха (циклон), а повышение атмосферного давления предвещает сухую ясную погоду с похолоданием зимой (антициклон). 5. Солнечная радиация Солнце является источником энергии, тепла и света. Фотобиологические процессы - это процессы, происходящие в биологических системах при поглощении энергии солнечного излучения. Они делятся на 3 основные группы: 1. фотосинтез углеводов, жирных кислот, аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований пигмента хлорофилла в зеленых растениях, водорослях; 2. процессы, с помощью которых осуществляется регуляция роста и развития растений, поведение животных, т.е. воспринимается информация об окружающей среде (зрение, фототаксис, фототропизм и фотопериодизм растений); 3. процессы, результатом которых является поражение живой структуры (деструкция биологически важных соединений и в итоге, подавление жизнедеятельности организма). Одной из важнейших химических реакций, происходящих в атмосфере под воздействием энергии излучения Солнца, является образование озона. Озон образуется в стратосфере под воздействием коротковолнового солнечного излучения. Этот фотохимический процесс имеет огромное 16 значение - определяет поглощение большей части губительного ультрафиолетового излучения в диапазоне длин волн 200-290 нм. Т.о., озон действует как защитный экран, без которого жизнь на Земле была бы быстро нарушена. Различают излучение прямое, исходящее непосредственно от Солнца, рассеянное небесного свода и отраженное - от поверхности различных предметов. Сумма всех этих видов излучения называется суммарным излучением. На световой климат оказывает влияние, наряду с другими факторами, загрязненность атмосферного воздуха пылью, дымом, газами, снижая интенсивность солнечного излучения на 15-50%. Облачная, туманная, влажная погода уменьшает суммарное солнечное излучение в среднем на 4555%. Виды солнечного излучения, достигающие Земли - это инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучения, которые имеют одинаковую физическую природу (электромагнитные волны), но отличаются длиной волны. Именно это различие обусловливает особенности биологического действия каждой составляющей солнечного потока. Инфракрасное излучение, его биологическое действие. Инфракрасное (тепловое) излучение составляет не менее 50-59% солнечного электромагнитного спектра. Поверхности Земли достигает инфракрасное излучение с длиной волны 760-3000 нм, более длинноволновое задерживается в атмосфере. Инфракрасное излучение проникает глубоко в кожу, вызывает тепловой эффект (за счет усиления колебательных и ротационных движений молекул) с последующим повышением температуры тканей, гиперемией, усилением обменных процессов в коже. Инфракрасное излучение усиливает биологическое действие ультрафиолетового излучения и это используется в практике. Неблагоприятное влияние инфракрасного излучения на организм связано с его тепловым 17 воздействием: возможно перегревание организма, вплоть до теплового или солнечного удара; изменения со стороны сердечно-сосудистой системы в виде тахикардии, повышения систолического и снижения диастолического артериального давления и др. Видимое излучение. Биологическое действие Видимое излучение Солнца имеет длину волны 400-760 нм и создает максимальную освещенность на поверхности Земли до 40000 лк. Видимая часть оптического излечения Солнца оказывает общебиологическое действие, результатом чего является осуществление зрительной функции и функции других анализаторов, активизация процессов возбуждения в коре головного мозга; положительное влияние на эмоциональную сферу во время бодрствования; усиление биохимических процессов, иммунобиологической реактивности; активизация обмена веществ; повышение жизненного тонуса. Видимый свет контролирует суточные ритмы сна и бодрствования, температуры тела, гормональную секрецию и пр. При синдроме сезонного расстройства (СР), наблюдаются эмоциональные депрессии, упадок физических сил, повышенный аппетит, потребность во сне, желание замкнуться в себе в осенне-зимний период. Светотерапия, как метод лечения синдрома СР, широко используется и оказывает положительное действие на людей с нарушениями сна, менструального цикла, пищеварения. Световое лечение используется при болезнях, связанных с СР и работой в ночную смену. Важной особенностью видимого излучения является его способность создавать гамму цветов в порядке убывания длины волны: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. В жизни человека это имеет большое значение: фиолетовый и синий цвета угнетают психоэмоциональную сферу и способствуют засыпанию; голубой цветобладает успокаивающим действием; зеленый- индифферентный; ярко-желтый 18 раздражает; красный- возбуждает Синий цвет способен усиливать состояние депрессии, красный-состояние психического возбуждения. Видимая часть солнечного спектра имеет важное значение для экологии всей планеты, она обусловливает фотосинтез растений, благодаря которому солнечная энергия аккумулируется в органических веществах. Биологическое действие УФ-излучения У поверхности Земли УФ часть солнечного спектра представлена потоком волн в диапазоне от 290 до 400 нм. Интенсивность УФИ зависит от многих факторов. Так, при облачной погоде интенсивность УФИ может снижаться до 80%, при загрязненности атмосферного воздуха эта потеря доходит до 10-50%. УФИ по характеру преимущественного биологического действия делят условно на 3 области - А, В, С. Область “А”- наиболее длинноволновая (400-320 нм) обладает преимущественным зрительным и загарным действием. Средневолновая область “В” обладает (320-280 нм) витаминообразующим действием. В результате действия области “В” в коже человека провитамин 7,8 - дегидрохолестерин переходит в активную формувитамин Д3, обеспечивая специфическое антирахитическое действие, а также область “В” обладает слабобактерицидным действием, что используется широко в медицинской практике. Область “С”- коротковолновая- (280-200 нм) обладает бактерицидным, абиотическим действием, но не достигает поверхности Земли, т.к. рассеивается и поглощается в верхних слоях атмосферы. Т.о. различают биогенное (полезное, защитное) действие витаминообразующее действие, эритемное, УФИ/Д- общестимулирующее, пигментообразующее действие) и абиогенное (вредное) действие (мутагенное, аллергенное, канцерогенное действие). Ультрафиолетовая недостаточность негативно сказывается на здоровье. Многочисленные экспериментальные исследования и натурные наблюдения показали снижение адаптационных возможностей организма, развитие анемии, 19 ухудшение регенерации тканей, понижение сопротивляемости организма к токсическим, канцерогенным, мутагенным и инфекционным агентам, повышение утомляемости. Недостаток холекальциферола и связанное с ним нарушение обмена кальция и фосфора у детей приводят к рахиту, а у взрослых - к остеопорозу, замедленному срастанию костей при переломах, увеличенной заболеваемости кариесом зубов. Большие контингенты людей находятся в условиях полного солнечного или светового голодания (до 6 месяцев в году). Это люди, живущие в Заполярье. И в средних широтах в зимние месяцы (декабрь-февраль) наблюдается УФ - недостаточность, чему способствуют большое количество пасмурных дней, короткое пребывание на воздухе, теплая одежда, загрязнение атмосферного воздуха и остекления на промышленных предприятиях. Особо подвержены солнечному голоданию люди, работающие в условиях искусственного освещения (рабочие добывающей промышленности, строители метро и пр.). Профилактика УФ - голодания заключается в правильной, с гигиенической точки зрения, застройке населенных мест, охране атмосферного воздуха от загрязнения, достаточном пребывании на открытом воздухе в дневное время (дети), чистоте остекления, применении увиолевого стекла, устройство в детских учреждениях и больниц веранд с остеклением из увиолевого или органического стекла и т.д. Неплохие результаты получения при профилактическом облучении беременных женщин, детей, шахтеров и др. контингентов искусственными источниками УФ-радиации. Противопоказаниями для облучения человека искусственным УФИ являются заболевания активной формой туберкулеза, щитовидной железы, резко выраженный атеросклероз, заболевания сердечно-сосудистой системы, печени, почек, малярия, злокачественные новообразования. Электрическое состояние воздуха. 20 Электрические свойства атмосферы характеризуются ионизацией воздуха, электрическим и магнитным полем Земли, грозовыми разрядами и др. В настоящее время появились мощные источники антропогенного воздействия на электрическое состояние атмосферы. Источниками электромагнитных полей диапазона радиочастот являются радиостанции, телевизионные центры, РЛС, РС. Источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются высоковольтные линии электропередач. Основной постоянно действующей причиной ионизации приземных слоев воздуха являются космические лучи и излучения радиоактивных веществ. В результате ионизации воздуха образуются вначале легкие электроотрицательные ионы, которые являются санитарным индикатором чистоты воздуха. Легкие ионы, соприкасаясь со взвешенными в воздухе частицами пыли и капельками воды, отдают свой заряд, в результате чего образуются средние и тяжелые ионы. С дыханием в воздух помещений выделяется много тяжелых ионов, которые оказывают негативное действие на организм человека. Т.о. соотношение легких и тяжелых ионов в воздухе является хорошим санитарным показателем его чистоты. Отрицательные легкие аэроионы вызывают у людей благоприятные изменения в газовом и минеральном обменах, стимулирует обменные процессы, ускоряет заживление ран. Искусственная отрицательная ионизация воздуха применяется в физиотерапии при лечении бронхиальной астмы, гипертонической болезни, бессоннице, неврозов и др. заболеваний. В результате влияния метеорологических условий и атмосферных загрязнений на электропроводность воздуха часто возникают резкие апериодические колебания электрического поля. Атмосферное электричество воздействует на организм и участвует в развитии метеотропных реакций при резком изменении погоды. 21 Метеотропные реакции. Состояние геомагнитного поля Земли зависит от солнечной радиации и потому периодически меняется. Редкие апериодические изменения его называются геомагнитными бурями. Причиной возникновения геомагнитных бурь являются крупные вспышки на Солнце , вслед за которыми начинается деформация магнитного поля Земли и изменения в ионосфере. Через 2-3 дня после крупной вспышки на Солнце уменьшается количество эритроцитов и лейкоцитов в крови, повышается ее свертываемость, учащаются гипертонические кризы, инсульты, инфаркты миокарда и др. Негативные реакции со стороны здоровья отмечаются у людей при воздействии апериодических, редких изменений погоды, зависящих от смены воздушных масс, или влияния изменений электромагнитных характеристик атмосферы. В таких случаях реакции организма человека называются метеотропными. Способность организма отвечать на действие неблагоприятных погодных факторов развитием патологических метеотропных реакций определяется как метеочувствительность или метеолабильность. В основном речь идет о больных, пожилых и детях. Здоровые люди с хорошо развитыми приспособительными механизмами, как правило, “метеоустойчивы” даже к резким изменениям погоды. При болезнях сердечно-сосудистой системы метеолабильность составляет 20-90%. Доказано, что неблагоприятная погода отрицательно сказывается на течении многих заболеваний органов дыхания, эндокринной системы, желудочно-кишечного тракта, нервно-психических заболеваний и др. В связи с этим, большое значение имеют медицинское прогнозирование погоды и профилактика гелиометеотропных реакций. Эти меры способствуют сохранению и продлению жизни, поддержанию работоспособности миллионов людей. Гигиенические проблемы акклиматизации человека 22 Акклиматизация - сложный социально-биологический процесс активного приспособления к новым климатогеографическим условиям. Повторяющееся влияние новых климатических факторов приводит к выработке динамического стереотипа, наиболее соответствующего данным климатогеографическим условиям. Итак, акклиматизация- это физиологическое приспособление, возможность которого зависит от условий труда и быта, питания, смягчающих и компенсирующих воздействий неблагоприятных климатических условий. В акклиматизации различают 3 фазы: 1. начальная фаза - наблюдаются различные физиологические реакции в организме, которые зависят от особенностей соответствующего климатогеографического региона. 2. фаза перестройки динамического стереотипа, который может проходить по 2-м типам. В первом, благоприятно протекающем, акклиматизация наступает, если климатические факторы не предъявляют чрезмерных требований к организму, выходящих за пределы функциональных возможностей и компенсаторных механизмов. В этом случае 2-я фаза плавно переходит в 3-ю фазу. При неблагоприятном течении второй фазы наблюдаются выраженные дезадаптивные метеоневрозы, метеорологические артралгии, цефалгии, миалгии, невралгии, снижение общего тонуса и работоспособности, обострения хронических заболеваний. При соответствующих лечебно-профилактических и гигиенических мероприятиях и в этом случае можно добиться перехода в 3-ю фазу. Лишь у части людей такой переход не наблюдается, патологические процессы усиливаются, акклиматизация не наступает и им показано возвращение в прежние климатические условия. 3. фаза устойчивой акклиматизации. Она характеризуется стабильностью обменных процессов, отсутствием расстройств питания, нормальной работоспособностью, нормальной рождаемостью, хорошим физическим 23 развитием новорожденных детей и пр. Проблема акклиматизации актуальна для РФ, где возможно и необходимо переселение жителей на новые территории, а климатические зоны в нашей стране разнообразны. 6. Основные источники загрязнения воздушной среды Загрязнение воздушной среды может быть природного происхождения (извержения вулканов, лесные пожары, растительная, почвенная, морская, космическая пыль) и антропогенного происхождения, т.е. в результате деятельности человека. Источниками загрязнения воздушной среды являются промышленные предприятия, объекты теплоэнергетики, а в крупных городах автомобильный транспорт. Различают газообразные и механические примеси к воздуху. Газообразные примеси. Сернистый газ является наиболее распространенным загрязнителем атмосферы, поступает в воздух при переработке нефти, сжигании твердого и жидкого топлива, с выхлопными газами автомобилей. Повышенное количество этого газа в воздухе приводит к “кислотным дождям”, гибели растительности и является серьезной проблемой для всех промышленных регионов и крупных городов. Сернистый газ представляет значительную опасность для здоровья человека- обладает раздражающим и токсическим действием, поражает органы дыхания, способствует заболеванию людей бронхиальной астмой. Оксиды азота образуются при сгорании любого топлива. Наиболее опасен диоксид азота, который принимает участие в реакциях с образованием “кислотных дождей”, “фотохимического смога”, оказывает раздражающее действие на органы дыхания человека, обладает выраженным токсическим действием. Оксид углерода (угарный газ)- один из распространенных загрязнителей воздушной среды, продукт неполного сгорания топлива, входит в состав выхлопных газов автомобилей. Угарный газ не имеет запаха, не вызывает раздражения и поэтому может незаметно накапливаться до значительных 24 концентраций. Отравление человека наступает вследствие способности оксида углерода переводить гемоглобин в карбоксигемоглобин, не обладающий способностью переносить кислород, что приводит к кислородной недостаточности. Аммиак может поступать в воздух с выбросами промышленных объектов, при неисправности холодильных установок с аммиачным охлаждением, а также при гниении органических веществ. Обладает выраженным запахом, раздражающим и токсическим действием. Сероводород- газ с неприятным запахом, продукт переработки нефти и разложения органических веществ. В результате переработки нефти и использования нефтепродуктов в воздух выбрасываются фенол, бензол, углеводороды, альдегиды и другие опасные газообразные вещества. Акролеин образуется при термической деструкции жиров из глицерина. При высокой температуре акролеин находится в газообразном состоянии и входит в состав образующегося при жарке «чада». Акролеин относится к высокоточным соединениям, обладает раздражающим действием на слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей. Механические примеси. Механические примеси представляют собой твердые частицы разной степени дисперсности (разного вида пыль, зола и др.) и аэрозоли - мелкие взвешенные в воздухе частицы (дымы, туманы и др.). Запыленность воздуха может приводить к изменениям климата, ухудшению санитарных условий и развитию хронических заболеваний человека. Особенно опасны токсические виды пыли и аэрозолей. Сжигание топлива и мусора, выхлопы автомобильного транспорта загрязняют воздушную среду золой, сажей, а также токсическими веществами первого класса опасности бенз(а)пиреном и диоксинами. Опасность для биосферы и человека представляют аэрозоли свинца, которые попадают в воздух с выхлопными газами автомобильного транспорта, использующего этилированный бензин. 25 Микробное загрязнение воздуха. Воздушная среда может загрязняться микроорганизмами и служить фактором передачи инфекционных заболеваний человека таких, как острые респираторные вирусные инфекции, корь, дифтерия, менингит, туберкулез и др. Чем больше воздух загрязнен частицами пыли или капельками влаги, тем больше в нем может быть микроорганизмов. Санитарная охрана воздуха. Контроль состояния воздушной среды производится с использованием установленных гигиенических нормативов. Для контроля состояния атмосферного воздуха санитарными органами установлены гигиенические нормативы «Предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест». Для каждого вещества установлена среднесуточная предельно- допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, которая не оказывает прямого или косвенного влияния на здоровье населения и условия его проживания при ежедневном воздействии в течение всей жизни человека. При соблюдении среднесуточных ПДК отсутствует отрицательное воздействие загрязняющих веществ на климат, состояние атмосферы и др. Для веществ, обладающих запахом или раздражающим действием, дополнительно установлены максимальные разовые ПДК- концентрации загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, которые не вызывают появления запахов, раздражающего действия и рефлекторных реакций человека, не оказывают острого влияния на здоровье человека в период кратковременных подъемов концентрации этих веществ. Ход лабораторной работы Студенты приступают к изучению физических приборов: знакомятся с устройством и принципами их работы. Для измерения атмосферного (барометрического) давления используются два типа барометров: ртутные (чашечные и сифонные) и металлические (анероиды). В практических целях чаще пользуются барометрами- анероидами, 26 т.к. они более портативны и удобны в обращении, но они менее точны, чем ртутные. Барометрическое давление измеряется высотой ртутного столба в мм. Давление атмосферы, способное уравновесить столб ртути высотой в 760 мм при t 0 O0 С на уровне моря и широте 450, принято считать нормальным, равным 1 атмосфере (атм.). В этих условиях атмосфера давит на 1 см 2 поверхности Земли с силой 1 кг, а точнее (1033 гр.). Барометр – анероид - состоит из безвоздушной металлической коробки с упругими волнообразными стенками, заключенной в закрытый стеклом металлический корпус. Колебания атмосферного давления отражаются на объеме и форме коробки, стенки которой при увеличении давления прогибаются внутрь, а при его уменьшении - выпрямляются. Эти движения посредством пружины и системы рычажков передаются стрелке, движущейся по циферблату, на который нанесены деления, соответствующие шкале ртутного барометра в мм пт.ст. или паскалях. Цифры шкалы обозначают сотни и десятки мм рт.ст., единицы отсчитывают по промежуточным делениям шкалы. Перед отсчетом следует осторожно постучать по стеклу прибора, чтобы преодолеть трение металлических передаточных частей. Для непрерывных наблюдений за колебаниями атмосферного давления и для записи этих колебаний используют прибор- самописец- барограф. Воспринимающая часть прибора состоит из нескольких, расположенных друг над другом горизонтально и соединенных анероидных коробок. При изменениях давления поверхность их деформируется, что передается на стрелку с писчиком, заправленным невысыхающими чернилами. Стрелка укреплена около вращающегося барабана, на который надета бумажная лента, разграфленная на миллиметры ртутного столба с указанием дней недели и времени суток. Прибор снабжен часовым заводным механизмом, вращающим барабан прибора со скоростью один полный оборот в сутки, если анероид суточный и один полный оборот за неделю, если анероид недельный. На ленте 27 остается запись колебаний барометрического давления в виде кривойбарограммы. Затем на барабан надевают новую ленту, закрепляют скобой, писчик заполняют чернилами, заводят часовой механизм. Устанавливают барограф на прочной подставке в месте, защищенном от источников нагревания и сотрясения. Показания анероида необходимо использовать при определении относительной влажности. Термометры бывают: фиксирующие (максимальные и минимальные), которые сохраняют максимальное (например, медицинский градусник) или минимальное показание за период наблюдения и измеряющие, рассчитанные на измерение температуры в момент наблюдения. Они могут быть ртутными, спиртовыми, электрическими. Максимальные термометры обычно ртутные, минимальные- спиртовые. Максимальный термометр устроен как обычный медицинский ртутный термометр. В дно его резервуара впаивают стеклянный штифт, другой конец которого входит в капиллярную трубку и настолько суживает ее просвет, что ртуть способна проходить через сужение только при повышении температуры. При понижении температуры столбик ртути, вошедший в капилляр, не в состоянии опуститься обратно в резервуар и остается в том положении, в каком он находился в момент максимальной температуры. Чтобы вернуть прибор в рабочее состояние, его требуется несколько раз достаточно сильно встряхнуть. При наблюдениях максимальные термометры располагают горизонтально, слегка приподнимая верхний конец прибора при отсчете температуры. Минимальный термометр - спиртовой, внутри его капиллярной рубки, заполненной неподкрашенным спиртом, находится подвижный штифт из темного стекла с утолщениями в виде булавочных головок на концах. Перед наблюдением поднимают нижний конец термометра кверху, чтобы штифт под влиянием собственной тяжести спустился до мениска спирта. В этот момент возникает сила поверхностного сцепления между головкой штифта и 28 мениском спирта. Если температура понижается, то спирт сокращается и, будучи в горизонтальном положении, увлекает за собой штифт до тех пор, пока температура снижается. При повышении температуры спирт, расширяясь, свободно обтекает штифт, не сдвигая его с места, так как сила трения головок штифта о стенки капилляра вполне достаточна, чтобы удержать его на месте. Отсчет температуры производят по концу штифта, наиболее удаленному от резервуара термометра. Для измерения температур различных поверхностей используют электротермометры, принцип действия которых основан на возникновении термотока в цепи. В качестве датчиков применяют термопары. Цепь, составленная из сплавов двух металлов (висмут- железо, константан- железо и др.), носит название термопары. Термограф - прибор-самописец для записи колебаний температуры воздуха на протяжении суток или недели. Термограф воспринимает температурные колебания с помощью полой металлической пластинки, наполненной толуолом или биметаллической пластинки из металлов, имеющих разные температурные коэффициенты. Один конец пластинки укрепляется неподвижно, а другой при помощи системы рычажков соединяется с пером, соприкасающимся с бумажной лентой, надетой на барабан. При повышении температуры вследствие расширения толуола пластинка увеличивается в объеме и потому слегка выпрямляется; при понижении температуры она, наоборот, несколько сгибается. Эти колебания передаются стрелке с пером, и на разграфленной ленте барабана получается непрерывная запись температуры в виде кривой- термограммы. Для гигиенической характеристики влажности воздуха применяют следующие основные понятия: абсолютная, максимальная, относительная влажность, дефицит насыщения. Наибольшее гигиеническое значение имеют относительная влажность воздуха и дефицит насыщения, которые дают более полное представление о степени насыщенности воздуха водяными парами. 29 Абсолютная влажность - упругость водяных паров, находящихся в данное время в воздухе, измеряется в миллиметрах ртутного столба, или количество водяных паров в граммах в 1 м3 воздуха. Максимальная влажность - упругость водяных паров в миллиметрах ртутного стоба при полном насыщении воздуха влагой при данной температуре, или количество водяных паров в граммах, необходимое для полного насыщения 1 м3 воздуха при той же температуре. Относительная влажность - отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах. Дефицит насыщения - разность между максимальной и абсолютной влажностью. Для определения абсолютной влажности воздуха пользуются психрометрами ( от греч. psychros- холодный), которые бывают двух видовстанционный и аспирационный. Психрометр Августа или станционный психрометр состоит из двух одинаковых ртутных термометров, причем резервуар одного из них обернут тонкой материей (батист), конец которой опущен в резервуар с дистиллированной водой. Это будет влажный термометр. С поверхности влажного термометра вода испаряется тем интенсивнее, чем суше воздух. Поскольку испарение воды связано с потерей тепла, влажный термометр показывает более низкую температуру, чем сухой в то же время. Аспирационный психрометр или психрометр Ассмана также состоит из сухого и влажного термометров, но дает более точные показания, так как его корпус представляет собой металлический футляр, предохраняющий резервуары термометров от воздействия лучистой энергии. Движение воздуха внутри футляра обеспечивается вентилятором, что гарантирует постоянную скорость его перемещения вокруг термометров. 30 С психрометров снимают показания сухого и влажного термометров. Чем меньше разница в показаниях термометров, тем выше относительная влажность. Для непосредственного определения относительной влажности воздуха применяют приборы, называемые гигрометрами (от греч. hygros- влажный). Различают волосяной и пленочный (мембранный) гигрометры. Волосяной гигрометр представляет собой металлическую рамку, посередине которой натянут в вертикальном направлении светлый обезжиренный женский волос. Верхний конец волоса укреплен неподвижно, а нижний перекинут через блок и слегка натягивается небольшим грузом. К блоку прикреплена стрелка, перемещающаяся в зависимости от изменения длины волоса вдоль шкалы, отградуированной в процентах (от 0 до 100%). При увеличении влажности волос удлиняется, грузик опускается и стрелка перемещается вправо; при уменьшении влажности волос сокращается и стрелка отходит влево. Продолжительность наблюдения - 20-30 мин. За это время стрелка прибора принимает устойчивое положение. Для регистрации непрерывных изменений относительной влажности воздуха служит прибор- самописец гигрограф. Воспринимающей частью гигрографа является пучок волос длиной около 20 см, натянутый на раму и закрепленный с обоих концов. В середине пучок оттянут при помощи крючка, соединенного с коленчатым рычагом и противовесом, создающим всегда определенную степень натяжения волос. При увеличении или уменьшении длины волос в зависимости от изменения относительной влажности происходит перемещение срединной точки пучка, что влечет за собой смещение коленчатого рычага. Движение рычага передается прикрепленной к нему стрелке с пером, вычерчивающим на ленте вращающегося барабана кривую хода относительной влажности - гигрограмму. Регистрирующая часть прибора и часовой механизм устроены так же, как у барографа и термографа. 31 Нормальной относительной влажностью воздуха в жилых помещениях считается 30-60%. Варианты типовых ситуационных задач: Задача № 1 Показания по сухому термометру + 24,40 С Показания по влажному термометру + 19,70 С Барометрическое давление - 729 мм рт.ст. Определить следующие показатели: Абсолютная влажность воздуха по психрометрам Августа и Ассмана. Максимальная влажность по таблице. Относительная влажность по психрометрам Августа и Ассмана. Дефицит влажности по психрометрам Августа и Ассмана. Дать развернутое гигиеническое заключение. Задача № 2 Показания по сухому термометру + 16,40 С Показания по влажному термометру + 14,20 С Барометрическое давление - 731 мм рт.ст. Определить следующие показатели: Абсолютная влажность воздуха по психрометрам Августа и Ассмана. Максимальная влажность по таблице. Относительная влажность по психрометрам Августа и Ассмана. Дефицит влажности по психрометрам Августа и Ассмана. Дать развернутое гигиеническое заключение. Задача № 3 Показания по сухому термометру + 18,80 С Показания по влажному термометру + 14,90 С Барометрическое давление - 736 мм рт.ст. Определить следующие показатели: Абсолютная влажность воздуха по психрометрам Августа и Ассмана. 32 Максимальная влажность по таблице. Относительная влажность по психрометрам Августа и Ассмана. Дефицит влажности по психрометрам Августа и Ассмана. Дать развернутое гигиеническое заключение. Задача № 4 Показания по сухому термометру + 23,40 С Показания по влажному термометру + 19,80 С Барометрическое давление - 729 мм рт.ст. Определить следующие показатели: Абсолютная влажность воздуха по психрометрам Августа и Ассмана. Максимальная влажность по таблице. Относительная влажность по психрометрам Августа и Ассмана. Дефицит влажности по психрометрам Августа и Ассмана. Дать развернутое гигиеническое заключение. Задача № 5 Показания по сухому термометру + 27,20 С Показания по влажному термометру + 22,80 С Барометрическое давление - 741 мм рт.ст. Определить следующие показатели: Абсолютная влажность воздуха по психрометрам Августа и Ассмана. Максимальная влажность по таблице. Относительная влажность по психрометрам Августа и Ассмана. Дефицит влажности по психрометрам Августа и Ассмана. Дать развернутое гигиеническое заключение. 33 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 Вид занятия - лабораторное Учебное время- 4 часа (180 минут) Цели занятия: Ознакомиться с устройством и принципами работы анемометров. Ознакомиться с устройством кататермометров. Определить охлаждающую способность среды и скорость движения воздуха в помещении. Оценить реакции организма на действие микроклиматических факторов. Оформить протокол занятия, отчитаться перед преподавателем о проделанной работе. Материальное оснащение: анемометр (чашечный, крыльчатый) кататермометр (шаровой, цилиндрический) таблицы теоретический материал учебника методическая разработка лабораторный практикум ситуационные задачи Рассматриваемые теоретические вопросы: 1. Гигиеническая оценка комплексного влияния метеорологических факторов на организм (кататермометрия). 2. Гигиена производственного микроклимата, классификация. Практические навыки: манипуляции с физическими приборами с целью определения основных физических параметров окружающей воздушной среды; решение ситуационных задач прилагаются); 34 (типовые ситуационные задачи оформление протокола лабораторного занятия с написанием развернутого гигиенического заключения по результатам, полученным при решении ситуационных задач. Вопросы теории, краткое содержание 1. Гигиеническая оценка комплексного влияния метеорологических факторов на организм (кататермометрия). Самочувствие человека зависит от одновременного воздействия на организм температуры, влажности и скорости движения воздуха и некоторых других физических факторов. Они воздействуют на организм в виде единого метеорологического комплекса. Непосредственное определение величины теплопотерь человека сложно. Методов оценки комплексного влияния физических свойств воздуха на организм человека много. Заслуживают внимания следующие методы гигиенической оценки комплексного влияния метеорологических условий: 1. субъективный метод оценки; 2. инструментальный метод (кататермометрия) 1. Субъективный метод оценки комплексного воздействия метеорологических факторов на организм человека в производственных и иных условиях заключается в использовании опросного метода путем анкетирования. Работающие указывают в анкете о своем тепловом самочувствии при данных сочетаниях метеорологических условий. Ориентировочно анкета составляется следующим образом: «комфортно», «тепло», «жарко», «душно», «очень душно» и «комфортно», «прохладно», «холодно», «очень холодно». Человек выбирает одно из этих ощущений и отмечает в анкете. Анкеты подвергаются статистической обработке и делается заключение: если ответы совпадут в 65 % случаев, вывод следующий- имеет место то тепловое самочувствие, за которое высказалось большинство (65%). 35 В начале 20 века проф. Роберт Хилл предложил косвенный способ определения комплексного влияния метеофакторов на организм человека с помощью прибора-кататермометра и метод получил название кататермометрии. Кататермометр (шаровой или цилиндрический) – это спиртовый термометр, заполненный подкрашенным спиртом, в верхней части капиллярной трубки имеется цилиндрическое расширение, деления на кататермометре от +35 0С до +380С. Кататермометр определяет величину охлаждающей силы окружающего воздуха. По этой величине можно судить, насколько окружающий воздух отвечает гигиеническим требованиям. Значение кататермометра, по мнению Р.Хилла, заключается в том, что поверхность его спиртового резервуара в отношении потери тепла уподобляется сухой коже человека. Считают, что теплопотеря с единицы поверхности кожи человека, имеющей в среднем температуру равную 36,50С, пропорциональна теплопотерям кататермометра (этой же величине равна и средняя температура, определяемая кататермометром): 38 35 73 36,5 2 2 Однако, кататермометрия для комплексной оценки метеорологических условий в условиях производства не нашла широкого применения, но с помощью кататермометра можно измерять малые (до 1 м/сек) скорости движения воздуха в закрытых производственных и иных помещениях по специальной методике. 2. Производственный микроклимат. Классификация. Микроклимат - это климат ограниченных участков; особенностью микроклимата является его относительное постоянство. Искусственный микроклимат. По мере развития материальной жизни общества и материальных совершенствования благ (питание, способов одежда, добывания жилище и и т.п.) производства улучшалась искусственная защита людей от неблагоприятных метеоусловий. Это привело к искусственному изменению физических условий внешней среды, окружающей 36 организм человека (например, к созданию искусственного микроклимата жилищ - кондиционирование воздуха). Искусственные микроклиматические условия создаются также под одеждой с характерной для них температурой, влажностью и подвижностью воздуха под различными слоями ее. Микроклимат производственных помещений характеризуется большим разнообразием сочетаний температуры, влажности, движения воздуха, интенсивности и спектрального состава лучистого тепла. Производственный микроклимат отличается большой динамичностью. Микроклимат представляет собой комплекс физических факторов, оказывающих влияние на теплообмен человека с окружающей средой, его тепловое состояние, самочувствие, работоспособность и здоровье. По степени влияния микроклимата на тепловой баланс человека он подразделяется на: комфортный или нейтральный и дискомфортный, нагревающий или охлаждающий. Производственные процессы сопровождаются изменением физических свойств окружающей микроклиматические качественные или воздушной условия. среды, Основным количественные создавая своеобразные источником, определяющим изменения производственного микроклимата, является технологический процесс. Диапазон этих изменений также широк и разнообразен, как разнообразны и многогранны технологические процессы, применяемые в современной промышленности. Ведущим фактором микроклимата является температурный фактор. Классификация производственного микроклимата. В рабочей зоне различают: 1.Производственный микроклимат, характеризующийся преимущественно конвекционным тепловыделением: тепловыделения незначительные, не превышающие 20 ккал час/м3. Такие цехи относятся к разряду холодных цехов. Источниками тепловыделения являются, главным образом, люди и работающие машины; 37 тепловыделения значительные, более 20 ккал час/м3. Такие цехи относятся к разряду горячих цехов. Источниками выделения тепла являются выделяющие тепло машины, агрегаты, расплавленный горячий металл, разливаемый по формам, остывающий металл, плавильные, газогенераторные печи и многое другое. 2. Производственный микроклимат, характеризующийся значительным влаговыделением: влаговыделения значительные при незначительных тепловыделениях или при наличии низких температур воздуха; влаговыделения значительные при значительных тепловыделениях и при наличии в цехе высокой температуры воздуха. 3. Производственный микроклимат, характеризующийся в основном выделением лучистого тепла: напряжение лучистой теплоты не более 0,5-1 Гкал/см2 мин, источниками излучения служат нагретые несветящиеся поверхности; напряжение лучистой теплоты превышает 1 Гкал/см2 мин., источниками излучения служат нагретые до свечения поверхности. 4. Производственный микроклимат, характеризующийся наличием низких температур воздуха: субнормальные температуры воздуха- от + 100С до – 100С в производственном помещении. Источниками их служат недостаточно или совсем не отапливаемые помещения в холодный период года, вечная мерзлота в рудниках на Крайнем Севере и др.; низкие температуры воздуха- ниже – 100С в производственных помещениях. Источниками охлаждения (холодильник, специальные камеры для испытания материалов и др.). 5. Производственный микроклимат при работе на наружном воздухе. При работах вне помещений метеорологические условия производственного 38 микроклимата зависят не столько от технологического процесса, сколько от окружающего внешнего микроклимата. Там, где для создания искусственного микроклимата внутри помещения применяется кондиционирование воздуха, метеорологические условия не зависят от внешней среды. Основными показателями, характеризующими микроклимат, являются: температура воздуха, скорость движения воздуха, температура производственный относительная влажность, поверхностей (температура ограждающих конструкций и устройств технологического оборудования), интенсивность теплового излучения. Температура воздуха непосредственно влияет на тепловой обмен человека. При высокой температуре воздуха возрастает отдача тепла с поверхности кожи, но возможности терморегуляции ограничены и может наступить перегревание. Чаще всего перегревание наблюдается, если отдача тепла испарением затрудняется вследствие высокой влажности воздуха. В условиях низкой температуры воздуха возможно переохлаждение организма. В разных климатических условиях как оптимальные воспринимаются различные параметры температуры: в условиях холодного климата- +200+230С, в условиях умеренного климата - +200- +220С, в условиях жаркого климата – +230- +250С. При температуре воздуха выше +240+250С или ниже +150 +160С возможно нарушение теплового баланса организма, что приводит к ухудшению самочувствия, снижению работоспособности. Длительное нахождение в неблагоприятных температурных условиях может привести к различным заболеваниям. В производственных условиях большое значение имеет температурный фактор для формирования микроклимата в помещении. Тепловой обмен человеческого организма с окружающей средой заключается во взаимосвязи между образованием тепла в результате жизнедеятельности организма и отдачей или получением им тепла из внешней 39 среды. Характер и интенсивность теплообмена между организмом человека и окружающей средой зависят от: 1. метеорологических условий среды; 2. теплопродукции организма работающего; 3. функционального состояния организма; 4. передачи тепла от глубжележащих тканей к коже. Отдача тепла организмом осуществляется путем конвекции, излучения и испарения. Источником животной теплоты является энергия окисляющихся веществ в организме. В выработке тепла участвует весь организм, но степень теплопродукции различных органов неодинакова. Из всех частей тела наиболее важное значение, в этом отношении, имеют поперечнополосатые мышцы, т.к. при всяком мышечном сокращении одновременно с производимой работой образуется тепло. Энергетическим источником теплообразования является и печень. Для поддержания состояния внутренней среды организма на определенном уровне, при котором процессы жизнедеятельности протекают нормально, необходимо, чтобы теплопродукция соответствовала теплоотдаче. Человек, как и другие теплокровные (гомойотермные) животные, обладают способностью сохранять температуру тела в определенных границах (36,40-37,40 С) при значительных колебаниях температуры внешней среды. В этом диапазоне температур в процессе филогенеза выработались последовательность и взаимосвязанность реакций. Повышение или понижение температуры тела может привести к изменению скоростей отдельных реакций, составляющих весь комплекс сложного биологического процесса. Вследствие этого при иной температуре возникает иное стабильное состояние и побочные реакции, связанные с определенными реагентами, могут изменять свое относительное значение. 40 Изменением температуры тела за вышеуказанные параметры можно не только обусловливать иную общую скорость биологических процессов, но и качественно изменять их характер. И если скорость хотя бы одной реакции выйдет из общего ритма смежных реакций, то, по образному выражению Д. Баркрофта (1947), «вся машина начнет давать перебои». У теплокровных животных гомойотермными являются только внутренние области тела – «ядро» (сердцевина). Еще в 1893 г. И.П. Павлов писал: «Можно представить себе целый организм теплокровного животного, состоящим из двух половин, собственно теплокровной, т.е. с высокой и постоянной температурой -это внутренние органы и холоднокровной- с температурой, колеблющейся в пределах 10-20 и более градусов, следовательно, очень сильно отличающейся от внутренней- это кожа с заключенными в ней или находящимися под ней органами». Таким образом «ядро» окружено оболочкой, обладающей значительно изменяющейся своеобразным теплоемкостью, изолирующим вследствие слоем и чего буфером, оболочка смягчающим является резкие температурные воздействия, исходящие из внешней среды. Наиболее точное представление о тепловом балансе дает средняя температура тела. Однако измерить ее довольно трудно. Таковой считается в действительности температура крови в правом сердце. Температура тела подвергается закономерным колебаниям в течение суток. Наиболее высокий уровень температуры тела наблюдается в дневные часы - от 12 до 16 часов - далее температура тела постепенно снижается в ночные часы и около 4 часов утра достигает наиболее низкого уровня, после чего вновь начинает повышаться. Такие суточные изменения температуры тела характерны для обитателей любой местности Земли. Одним из существенных факторов, влияющих на температуру тела, является физическая работа. Работа связана с выработкой добавочного тепла. В тех случаях, когда потеря теплоты меньше ее производства, температура тела 41 поднимается до тех пор, пока не наступит новое равновесие, уровень которого будет лежать выше, чем в состоянии покоя. Температура тела при работе может достигать +370- +38,50С и более в зависимости от характера трудового процесса. Умеренный подъем температуры тела во время работы, предупреждая накопление молочной кислоты, увеличивает КПД мышцы и уменьшает утомление. Когда окружающая среда отнимает от организма теплокровных значительное количество тепла, усиливается теплопродукция. Так как такое теплообразование связано с рядом химических процессов, главным образом, с окислительными, то теплообразование, вызванное воздействием на организм термического раздражителя, принято называть химической терморегуляцией. Теплообразование, связанное с регуляцией теплоотдачи посредством изменения периферического кровообращения и потоотделения, называется физической терморегуляцией. Тепловой баланс в организме базируется на 2-х функциях - на теплопродукции и теплоотдаче. Когда теплопродукция равна теплоотдаче, тогда температура тела сохраняется на одном и том же уровне (изотермическое состояние). Регуляция теплоотдачи происходит, главным образом, через кожу. Потеря тепла с поверхности тела происходит: 1. конвекцией - 15-33% 2. теплоизлучением - 45-55% 3. теплоиспарением - 25 % Под конвекцией - понимается непосредственная отдача тепла с поверхности человеческого тела менее нагретым притекающим к нему слоям воздуха. Интенсивность теплоотдачи пропорциональна площади поверхности тела, разности температуры тела, окружающей среды и скорость движения воздуха. Отдача тепла методом проведения и конвекции происходит также через поверхность дыхательных путей. При 42 нормальных метеорологических условиях вдыхаемый воздух имеет температуру ниже температуры тела и поэтому происходит отнятие тепла от слизистых оболочек дыхательных путей. Все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, являются источниками излучения. В связи с этим, между всеми телами, окружающими нас и имеющими разную температуру, происходит непрерывный процесс обмена лучеиспусканием. Поверхность нашего тела, теряя тепло теплоизлучением, сама, в свою очередь, получает некоторое количество тепла также излучением от окружающих предметов. Передача тепла излучением в производственных условиях является одним из наиболее мощных путей теплообмена человека с окружающей средой. Большое место в теплообмене между работающим и окружающей средой занимает отдача тепла испарением влаги с поверхности тела человека. В регуляции теплового обмена при повышенной температуре воздуха ведущую роль играет теплоотдача испарением пота с поверхности тела. Особенно велико значение испарения в поддержании теплового баланса, когда температура кожи и, следовательно, отдача тепла организмом конвекцией и радиацией сводится к минимуму. Отдача испарением с поверхности кожи производится посредством неощутимого активного потоотделения. При температуре воздуха +350 - +400С теплоотдача в основном происходит путем испарения. Если учесть, что при испарении каждого грамма пота организм теряет около 0,6 ккал тепла, то станет понятным, каким мощным средством является испарение в борьбе с перегреванием организма. Иная картина теплоотдачи наблюдается, когда пот не испаряется, а образует капли, покрывающие кожу. В таких случаях влажный слой пота на коже не только не способствует теплоотдаче, но задерживает таковую, в результате чего может возникнуть гипертермия. Итак, терморегуляция физиологических механизмов, является с одним помощью 43 из наиболее которых важных поддерживается относительное динамическое постоянство функции организма при различных метеорологических условиях и разной тяжести выполняемой работы. Сложный процесс химической и физической терморегуляции в производственных условиях характеризуется многообразными изменениями и взаимодействием физиологических функций работающего организма. Изменения физиологических функций при тепловом воздействии: температура открытых участков тела, кожи при высокой температуре окружающей среды повышается от +35,50С до 370 – 380С. В производственных условиях при высокой температуре окружающей среды происходит изменение важнейших видов обмена веществ. Так, значительное потоотделение приводит к резкому нарушению водного обмена. Вместе с потом организм выделяет большое количество солей, главным образом, хлористого натрия (20-50 гр. за сутки). Выведение большого количества хлористого натрия снижает способность крови удерживать воду, поэтому из организма выводится больше воды, чем ее введено (до 5-8л, а иногда до 10-11л за рабочую смену), и вместе с тем удаляются хлористый натрий, калий, кальций. Таким образом, нарушается водно-солевой обмен, создается отрицательный водный баланс. Нарушение водного обмена приводит к значительным изменениям белкового обмена. Возрастает распад белка тканей и выделение общего азота. Содержание общего белка в крови увеличивается, главным образом, за счет альбуминовых фракций, содержание глобулинов и фибриногена в крови падает, повышается содержание в крови молочной кислоты, остаточного азота, мочевины. Усиленное выведение хлоридов и связанное с этим уменьшение содержания ионов хлора в крови приводят к понижению кислотности желудочного сока. Вместе с потоотделением из организма удаляются витамины, т.о. нарушается витаминный обмен. Нарушаются и другие виды обмена. 44 В условиях высокой температуры не только при работе, но и в состоянии покоя происходит значительное рефлекторное учащение пульса до 100 ударов в минуту и больше, увеличение минутного объема сердца, уменьшение окислительной способности клеток. Мышечная деятельность при высокой температуре окружающей среды вызывает значительное учащение пульса, как во время работы, так и после нее (до 100-140-180 ударов в 1 минуту). Резко замедляется восстановление исходной частоты пульса. У работающих при высокой температуре окружающей среды артериальное давление падает, но при наступающем перегревании наблюдается повышение максимального и понижение минимального артериального давления. Последнее, очевидно, связано с расширением сосудов и падением сопротивления на периферии. Дыхание в этих условиях учащается, соответственно возрастает и минутный объем дыхания. Многообразны изменения функций внутренних органов в связи с тепловым воздействием на организм. Печень отвечает усилением таких чрезвычайно важных антитоксическая и функций, снижением как мочевинообразовательная гликогенообразовательной. и Уменьшается секреция желудочного и поджелудочного сока, желчи, угнетается моторика желудка, понижается содержание углекислоты в крови. В связи с интенсивным тепловым воздействием наблюдается снижение силы условных рефлексов, усиление тормозных процессов, растормаживание дифференцировки, понижение пищевой возбудимости. Стойкое нарушение терморегуляции, вследствие систематического перегревания или переохлаждения организма обусловливает возникновение ряда заболеваний. В условиях высокой температуры окружающей среды выключение отдельных или всех путей теплоотдачи приводит к перегреванию организма. 45 При гипертермии наблюдается повышение температуры тела до +390+400С. Субъективные явления: периодические приступы возбуждения, чувство общей слабости, головная боль. При тепловом ударе характерны следующие симптомы: резкое повышение температуры тела до +400-+410-+420С, известны случаи повышения температуры тела даже до +430 - +440С, причем удавалось таких людей спасти, но в ЦНС происходили при этом определенные сдвиги, которые затем не восстанавливались в течении жизни, например, амнезия. При тепловом ударе пульс учащается в 2-2,5 раза, наблюдаются обильное профузное потоотделение, мышечная слабость, жалобы на неприятное ощущение жара, сердцебиение, жажда, головная боль, вялая походка, расстройство координации других движений. В дальнейшем появляются: тошнота, мелькание в глазах, сильная головная боль, головокружение, пошатывание при ходьбе, иногда неясное сознание. Другой формой перегревания организма, характеризующейся преобладанием нарушения со стороны водно-солевого обмена, является «судорожная болезнь». Температура тела при судорожной болезни обычно повышается незначительно. Мышечные боли в конечностях сменяются судорогами тонического характера. Изменения крови, функций нервной системы такие же, как и при тепловом ударе. Влажность воздуха. В прямой зависимости от технологического процесса может быть и влажность воздуха производственных помещений. На ряде производств относительная влажность очень высока (80-100%). Источниками влаговыделений являются заполненные раствором различные ванны, красильные и промывные аппараты, емкости с водой и водными растворами, особенно если эти растворы подогреты, при этом создаются условия для их свободного испарения (красильноотделочные фабрики, плавильные и гальванические отделения машиностроительных заводов, гидрометаллургическое производство, кожевенное, бумажное и др. виды производства). 46 Для некоторых цехов характерна недостаточная подвижность воздуха, создающая тягостное ощущение духоты (текстильная, швейная промышленность и др.), при этом необходимые показатели влажности воздуха поддерживаются искусственно при помощи специальных увлажнительных установок. В цехах же, где имеется высокая относительная влажность, способность воздуха воспринимать дополнительную влагу резко ограничена, поэтому понижение температуры воздуха в таких цехах приводит к образованию тумана и конденсации паров в более крупные капли. Движение воздуха внутри производственных помещений вызывается неравномерным нагреванием воздушных масс в пространстве. В горячих цехах из-за наличия больших нагретых поверхностей мощные конвекционные воздушные потоки, направленные кверху, являются причиной возникновения в зимний период мощных потоков холодного воздуха, врывающихся снаружи с большой скоростью через двери, ворота и другие проемы; то же наблюдается в производственных помещениях с резким преобладанием объемов воздуха, отсасываемого вытяжными вентиляционными установками, над притоком. Движение воздуха может быть использовано в качестве оздоровительного мероприятия при высокой температуре воздуха и при инфракрасном излучении - «воздушные души». Атмосферное давление выступает как производственно-санитарный фактор в двух ситуациях: при опускании на глубину под воду и при подъеме на высоту. На каждые 10,3 м толщи воды атмосферное давление увеличивается на 760 мм рт.ст., т.е. на 1 атмосферу. Воздействию высокого атмосферного давления подвержены люди, выполняющие водолазные работы, кессонные, глубоководные, спасательные работы, а также люди, прокладывающие под водой газо- и нефтепроводы и др. Основное профессиональное заболевание кессонная болезнь. 47 При подъеме на высоту атмосферное давление неуклонно уменьшается (смотри таблицу №1). С действием пониженного атмосферного давления сталкиваются: люди, прокладывающие линии электропередач, подведение газопроводов, водопроводов в горах, полеты авиаспортсменов, летчики и авиапассажиры транспортных самолетов, военная авиация, космические полеты и пр. В условиях пониженного атмосферного давления у людей может возникнуть «горная «болезнь или «высотная» болезнь, что связано с уменьшением парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Ход лабораторной работы Студенты приступают к изучению физических приборов, знакомятся с устройством и кататермометрию. принципами В их санитарной работы, практике проводят анемометрию применяются и динамические анемометры (от греч. anemos - ветер), принцип действия которых основан на вращении током воздуха легких лопастей, обороты которых передаются через систему зубчатых колесиков счетному механизму. Анемометры подразделяются на чашечные и крыльчатые. Чашечный анемометр предназначен, главным образом, для метеорологических наблюдений в открытой атмосфере и позволяет измерить скорость движения воздуха в пределах от 1 до 50 м/с. Крыльчатый анемометр отличается большей чувствительностью, но меньшим диапазоном измерений (от 0,5 до 15 м/с и используется для обследования вентиляции помещений. Верхняя часть чашечного анемометра состоит из крестовины с четырьмя полыми полушариями, обращенными выпуклостью в одну сторону. Под влиянием ветра полушария вращаются вокруг вертикальной оси прибора, всегда выпуклой стороной вперед. Нижний конец оси посредством зубчатой передачи соединен со счетчиком оборотов, т.е. со стрелкой на циферблате. 48 Большая стрелка движется по циферблату, имеющему 100 делений, обозначающих меры. Маленькие стрелки движутся по циферблатам, имеющим по 10 делений и показывающим сотни, тысячи, десятки тысяч метров и более. Сбоку у циферблата имеется подвижный рычажок, позволяющий включать и выключать счетчик оборотов стрелок. В крыльчатом анемометре воспринимающей частью прибора является колесико с легкими алюминиевыми крылышками, огражденными широким металлическим кольцом. Передача вращения колесика стрелками циферблата аналогична системе предыдущего прибора. В жилище норма скорости движения воздуха составляет от 0,2 до 0,25 м/с; ниже - воздухообмен недостаточен; выше - сквозняки. На интенсивность теплоотдачи телом человека влияют ряд физических свойств воздуха и температура окружающих предметов. Как правило, эти факторы действуют одновременно, усиливая или ослабляя друг друга. Поэтому человек может иметь разные теплоощущения при одной и той же температуре воздуха и, наоборот, одинаковые теплоощущения при разных температурах (комфортные теплоощущения могут быть достигнуты в диапазоне температур от +17,50С до +250С). Чтобы оценить или прогнозировать комплексное (суммарное) действие этих факторов, вводится понятие охлаждающей способности среды, т.е. количества тепла, отдаваемого человеком с 1 см 2 поверхности тела в 1 с в тех или иных условиях. Единицей оценки охлаждающей способности среды является мкал /см2/с. Организм человека постоянно вырабатывает определенное количество тепла и теряет его различными способами. Тепловое равновесие возможно лишь в том случае, когда процессы теплопродукции и теплоотдачи сбалансированы, в противном случае наблюдается перегрев или переохлаждение организма. В зависимости от характера питания, работы, одежды и атмосферных условий величины теплопродукции и теплоотдачи изменяются в широких пределах. 49 Экспериментально установлено, что для поддержания теплового баланса необходимо, чтобы человек терял при легкой работе 1,2-1,4 мкал тепла в секунду с 1 см2 поверхности тела; по мере увеличения теплопродукции в организме при средней и тяжелой работе теплопотери также должны возрасти в 2-3 раза и более. Непосредственное определение величины теплопотерь крайне сложно, поэтому был предложен косвенный способ их определения с помощью кататермометров (от греч.kata- «движение сверху вниз»). Существуют шаровой и цилиндрический кататермометры. Цилиндрический кататермометр имеет цилиндрический резервуар с полушаровидным дном, заполненный подкрашенным спиртом. Шаровой кататермометр - шаровидный резервуар, также заполненный подкрашенным спиртом. Шкала цилиндрического кататермометра разделена на градусы от +350С до +380С, а шарового - от +330С до +400С. Этот прибор позволяет определить величину потери тепла физическим телом в зависимости от температуры и скорости движения воздуха. Очевидно, что кататермометр как чисто физический прибор не может воспроизвести условия потери тепла с поверхности кожи, которые зависят не только от охлаждающей способности воздуха, но и от работы терморегуляторных центров. Техника работы с кататермометром заключается в том, что если кататермометр нагреть до определенной температуры, выше температуры окружающего воздуха, то при охлаждении он потеряет, главным образом, под влиянием температуры и движения воздуха, некоторое количество калорий. Вследствие постоянства теплоемкости спирта и стекла, из которого сделан прибор, он теряет при охлаждении от +380 С до +350 С строго определенное количество тепла, которое устанавливается лабораторным способом для каждого кататермометра. Эта потеря тепла с 1 см2 поверхности резервуара кататермометра выражается в милликалориях и обозначается на тыльной стороне каждого прибора в виде его постоянного фактора F. 50 Для определения охлаждающей способности воздуха кататермометр опускают в горячую воду (около 800 С) и нагревают, пока спирт не поднимется до половины верхнего расширения капилляра. После этого кататермометр вытирают насухо и вешают на штативе в том месте, где производят измерение. При работе в открытой атмосфере прибор необходимо защитить от действия лучистой энергии солнца (ширма из фанеры, картона), не препятствуя движению воздуха вокруг него. Далее с секундомером в руках следят, за сколько секунд столбик спирта опустится с +380 С до +350 С. Опыт повторяют 3 раза и вычисляют среднее значение. Вычисление искомой величины охлаждения кататермометра с 1 см2 поверхности его резервуара в секунду производят по формуле: Н F a где Н- величина охлаждения в милликалориях с 1 см2 поверхности резервуара кататермометра в 1 с, характеризующая охлаждающую способность воздуха в данных условиях; F- фактор прибора (указан на задней стороне шкалы); а - среднее число секунд, в течение которых столбик спирта опустился с +38 0 С до +350 С. Найденная охлаждающая способность воздуха необходима для определения малых скоростей движения воздуха (менее 0,5 м/с). Для того, чтобы учесть зависимость охлаждения прибора от окружающей температуры, вычисляют Q - разность между средней температурой шкалы кататермометра (+36,50С) и температурой воздуха в момент наблюдения. Рассчитав отношение H /Q, по таблице 3 находят скорость движения воздуха в данной точке помещения. Студенты оформляют протокол. Дают развернутое гигиеническое заключение по полученным результатам и указывают на рекомендации, направленные на улучшение микроклимата и качества воздуха в помещении. Пример 1 : F - 520, скорость падения столбика спирта 70 секунд. 51 Отсюда: Н 520 7,4 мкал / сек 70 Определив величину охлаждения кататермометра и температуру окружающего воздуха, можно с помощью специальной таблицы найти искомую скорость движения воздуха. Для этого предварительно определяют, чему равно H , где g g - разность между средней температурой тела +36,50С и температурой воздуха. Пример 2: Н= 7,4 мкал, температура воздуха + 200 С, g = (36,50 – 200) = 16,50 С. Отсюда: H 7,4 0,45 , а этой величине в таблице при температуре +20 0 g 16,5 С соответствует скорость 0,459 м/сек. ВАРИАНТЫ ТИПОВЫХ СИТУАЦИОННЫХ ЗАДАЧ: ЗАДАЧА № 1 Определить величину охлаждающей силы воздуха – Н, если фактор сухого кататермометра равен 519 мкал/см2, а время падения температуры с +380 С до +350 С составляет 109 сек. Определить скорость движения воздуха в помещении с помощью кататермометра. Дать развернутое гигиеническое заключение. ЗАДАЧА № 2 Определить величину охлаждающей силы воздуха – Н, если фактор сухого кататермометра равен 478 мкал/см2, а время падения температуры с +380 С до +350 С составляет 115 сек. Определить скорость движения воздуха в помещении с помощью кататермометра. Дать развернутое гигиеническое заключение. 52 ЗАДАЧА № 3 Определить величину охлаждающей силы воздуха – Н, если фактор сухого кататермометра равен 458 мкал/см2, а время падения температуры с +380 С до +350 С составляет 112 сек. Определить скорость движения воздуха в помещении с помощью кататермометра. Дать развернутое гигиеническое заключение. ЗАДАЧА № 4 Определить величину охлаждающей силы воздуха – Н, если фактор сухого кататермометра равен 521 мкал/см, а время падения температуры с +380 С до +350 С составляет 88 сек. Определить скорость движения воздуха в помещении с помощью кататермометра. Дать развернутое гигиеническое заключение. ЗАДАЧА № 5 Определить величину охлаждающей силы воздуха – Н, если фактор сухого кататермометра равен 486 мкал/см, а время падения температуры с +380 С до +350 С составляет 124 сек. Определить скорость движения воздуха в помещении с помощью кататермометра. Дать развернутое гигиеническое заключение. 53 Контрольные вопросы для самоподготовки 1. Гигиеническое значение атмосферного воздуха. 2. Климат, погода. Основные климатические зоны РФ, характеристика. 3. Химический состав атмосферного воздуха, его гигиеническое значение. 4. Физические свойства воздуха, показатели их характеризующие. 5. Гигиеническое значение температуры воздуха. Теплообмен человека с внешней средой, пути отдачи тепла. 6. Влажность воздуха, виды влажности. 7. Движение воздуха, понятие о «розе ветров», методика ее составления, использование в санитарной практике. 8. Атмосферное давление и его гигиеническое значение. Влияние повышенного и пониженного атмосферного давления на организм, профилактика. 9. Электрическое состояние воздуха, влияние на здоровье населения. 10.Солнечная радиация и ее гигиеническое значение, спектральный состав. 11.Гигиеническое значение инфракрасной и видимой частей солнечного спектра. 12.Биологическое действие различных частей УФ-излучения. 13.Искусственные источники УФ- радиации, применение их для профилактики солнечного голодания, санация воздуха. 14.Акклиматизация как социально-биологический процесс. Фазы и сущность акклиматизации. 15.Основные источники и виды загрязнения воздушной среды (газообразные, механические примеси, микробное загрязнение). Санитарная охрана воздуха. 16.Микроклимат, искусственный микроклимат. Характеристика показателей микроклимата. 17.Производственный микроклимат. Классификация производственного микроклимата. 18.Гигиеническая оценка комплексного влияния метеорологических факторов на организм. 54 ЛИТЕРАТУРА: 1. Алексеев С.В., Пивоваров Ю.П. Экология человека - Учебник. Москва, 2001. 2. Лакшин А.М. Катаева В.А. Общая гигиена с основами экологии человека. – М., «Медицина», 2004. 3. Новиков С.М. , Прохоров Н.И. , Румянцев Г.И. Гигиена. Учебник - 2 изд. М., ГОЭТАР-МЕДИА, 2008. 4. Пивоваров Ю.П., Королик В.В, Зиневич Л.С. Гигиена и основы экологии человека. Под ред. Ю.П.Пивоварова. М., 2007. 5. Рубан Э.Д., Крымская И.Г. Гигиена и основы экологии человека. Учебное пособие, 2007, 351 с. 6. Румянцев Г.И. Гигиена. Учебник. М., ГЭОТАР-МЕД, 2008. 7. Трушкин А.Г. Гигиена и экология человека: Учебное пособие. – Феникс, 2004. 55 ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 ФОРМУЛЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ по АВГУСТУ по АССМАНУ К= f cух - [ а ( tсух - t1вл) B ] К- искомая К= fвлаж - [ 0,5 (tcух- t1влаж) В ] 755 абсолютная влажность f- максимальное напряжение водяных паров по температуре влажного термометра / по таблице / а- психрометрический коэффициент /на открытом воздухе= 0,00074, в помещении = 0.0011/ 0,5- постоянный психрометрический коэффициент t- температура сухого воздуха В- барометрическое давление t1 - температура влажного термометра 755- среднее барометрическое давление R= К 100 F R- искомая относительная влажность К- абсолютная F- влажность максимальная влажность при данной температуре /по таблице/ 56 Приложение 2 Максимальное напряжение водяных паров при разных температурах в миллиметрах ртутного столба целые градусы 0 1 2 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 3.16 3.40 3.67 3.95 4.26 4.58 4.93 5.29 5.68 6.10 6.54 7.01 7.51 8.04 8.61 9.21 9.84 10.52 11.23 11.90 12.79 13.63 14.53 15.48 16.48 17.54 18.65 19.83 21.07 22.38 23.76 25.21 26.74 28.35 30.04 31.82 33.70 35.66 37.73 39.9 3.13 3.38 3.61 3.92 4.22 4.61 4.96 5.23 5.72 6.14 6.59 7.06 7.56 8.10 8.67 9.29 9.91 10.59 11.30 12.06 12.87 13.72 14.62 15.58 16.58 17.64 18.76 19.95 21.20 22.51 23.90 25.36 26.90 28.51 30.22 32.01 33.89 35.86 37.94 40.12 3.11 3.35 3.62 3.89 4.19 4.64 5.00 5.37 5.77 6.19 6.64 7.11 7.62 8.16 8.73 9.33 9.98 10.66 11.38 12.14 12.95 13.81 14.72 15.67 16.67 17.75 18.88 20.07 21.32 22.65 24.04 25.51 27.06 28.68 30.39 32.19 34.08 36.07 38.16 40.34 Десятые доли градусов 3 4 5 6 3.09 3.33 3.59 3.86 4.16 4.68 5.03 5.41 5.81 6.23 6.68 7.16 7.67 8.21 8.79 9.40 10.04 10.73 11.45 12.22 13.04 13.90 14.81 15.77 16.79 17.86 19.00 20.19 21.45 22.78 24.18 25.66 27.21 28.85 30.57 32.38 34.28 36.27 38.37 40.57 3.06 3.30 3.56 3.84 4.13 4.72 5.07 5.45 5.85 6.27 6.73 7.21 7.72 8.47 8.84 9.46 10.11 10.80 11.53 12.30 13.12 13.99 14.90 15.87 16.89 17.97 19.11 20.32 21.58 22.92 24.33 25.81 27.37 29.02 30.74 32.56 34.47 36.48 38.58 40.80 57 3.04 3.28 3.53 3.81 4.10 4.75 5.11 5.49 5.89 6.32 6.78 7.26 7.78 8.32 8.90 9.52 10.18 10.87 11.60 12.38 13.20 14.08 15.00 15.97 17.00 18.08 19.23 20.44 21.71 23.06 24.47 25.96 27.54 29.18 30.92 32.75 34.67 36.68 38.80 41.02 3.02 3.25 3.51 3.78 4.07 4.78 5.14 5.52 5.93 6.36 6.82 7.31 7.83 8.38 8.96 9.58 10.24 10.94 11.68 12.46 13.29 14.17 15.09 16.07 17.10 18.20 19.35 20.56 21.84 23.20 24.62 26.12 27.70 29.35 31.10 32.93 34.86 37.10 39.02 41.25 7 8 9 2.99 3.23 3.48 3.75 4.04 4.82 5.18 5.56 5.97 6.41 6.87 7.36 7.88 8.44 9.02 9.65 10.31 11.01 11.76 12.54 13.38 14.26 15.19 16.17 17.21 18.31 19.47 20.69 21.98 23.34 24.76 26.27 27.86 29.52 31.28 33.12 35.06 37.31 39.24 41.48 2.97 3.21 3.46 3.72 4.01 4.86 5.22 5.60 6.02 6.45 6.92 7.41 7.94 8.49 9.09 9.71 10.38 11.08 11.83 12.62 13.46 14.35 15.28 16.27 17.32 18.42 19.59 20.82 22.10 23.48 24.91 26.43 28.02 29.70 31.46 33.31 35.26 37.31 39.46 41.71 2.95 3.18 3.43 3.70 3.98 4.89 5.26 5.64 6.06 6.50 6.96 7.46 7.99 8.55 9.15 9.78 10.45 11.16 11.91 12.71 13.55 14.14 15.38 16.37 17.43 18.54 19.71 20.94 22.24 23.62 25.06 26.58 28.18 29.87 31.64 33.50 35.46 37.52 39.68 41.94 Приложение 3 Скорости движения воздуха менее 1 м/сек с учетом поправок на температуру Н g 0.27 0.28 0.29 0.30 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.40 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 0.51 0.52 0.53 0.54 0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.60 o 10 C 0.041 0.051 0.061 0.076 0.091 0.107 0.127 0.142 0.163 0.183 0.208 0.229 0.254 0.280 0.320 0.340 0.366 0.396 0.427 0.468 0.503 0.539 0.574 0.615 0.656 0.696 0.737 0.788 0.834 0.879 0.930 0.981 Температура 12,5оС 15оС 0.050 0.051 0.060 0.065 0.070 0.079 0.085 0.094 0.101 0.110 0.115 0.129 0.136 0.145 0.151 0.165 0.172 0.185 0.197 0.210 0.222 0.232 0.242 0.256 0.267 0.282 0.293 0.311 0.324 0.342 0.354 0.368 0.381 0.398 0.415 0.429 0.445 0.464 0.481 0.499 0.516 0.535 0.557 0.571 0.593 0.607 0.633 0.644 0.674 0.688 0.715 0.729 0.755 0.770 0.801 0.815 0.852 0.867 0.898 0.912 0.943 0.957 0.994 1.008 воздуха 17,5оС 0.049 0.061 0.073 0.088 0.104 0.119 0.139 0.154 0.179 0.198 0.222 0.244 0.269 0.299 0.325 0.356 0.385 0.412 0.446 0.482 0.513 0.566 0.589 0.628 0.665 0.705 0.746 0.790 0.833 0.882 0.929 0.971 1.022 58 20оС 0.041 0.051 0.067 0.082 0.098 0.113 0.128 0.148 0.167 0.192 0.212 0.239 0.257 0.287 0.314 0.343 0.373 0.401 0.429 0.465 0.500 0.531 0.571 0.604 0.648 0.683 0.724 0.764 0.807 0.851 0.898 0.944 0.985 1.033 22,5оС 0.047 0.061 0.076 0.091 0.107 0.124 0.140 0.160 0.180 0.206 0.226 0.249 0.274 0.305 0.330 0.361 0.392 0.417 0.449 0.483 0.518 0.551 0.590 0.622 0.666 0.701 0.742 0.783 0.827 0.867 0.915 0.959 1.001 1.044 25оС 0.051 0.070 0.085 0.101 0.116 0.136 0.153 0.174 0.196 0.220 0.240 0.266 0.293 0.323 0.349 0379 0.410 0.445 0.471 0.501 0.537 0.572 0.608 0.640 0.684 0.720 0.760 0.801 0.844 0.884 0.933 0.972 1.018 1.056 26оС 0.059 0.070 0.089 0.104 0.119 0.140 0.159 0.179 0.203 0.225 0.245 0.273 0.301 0.330 0.364 0.386 0.417 0.449 0.473 0.508 0.544 0.579 0.615 0.651 0.691 0.727 0.768 0.808 0851 0.894 0.940 0.977 1.023 1.060 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение………………………………………………………………………3 Лабораторная работа № 1……………………………………………………3 Лабораторная работа № 2………………………....…………….……….…34 Контрольные вопросы для самоподготовки……………………………....54 Литература……………………………………………………………….......55 Приложения………………………………………………………………….56 59 Учебное издание Кимова Лариса Францевна, Карданова Лейла Дадашевна, Тхабисимова Ирина Корнеевна, Инарокова Алла Музрачевна Учебные задания по разделу: “Экология и здоровье. Гигиена воздуха” к лабораторным занятиям по курсу гигиены для студентов 3-го курса медицинского факультета специальностей “Лечебное дело” и “Стоматология”. В печать Формат Тираж 400 экз. Заказ № Кабардино-Балкарский университет, 360004, Нальчик, Чернышевского, 173 ______________________________________________ Ротапринт КБГУ 60
