1. Окружающая среда, ее значение для здоровья.

Окружающая среда (ОС) - понятие очень емкое. В последние годы оно получило несколько иное звучание, поскольку пришло на смену понятию «внешняя среда», которое издавна использовалось во всех классических трудах наших предшественников как антипод внутренней среде человека. В связи с этим следует уточнить современную терминологию.

С гигиенической точки зрения окружающая среда представляет собой совокупность природных и социальных элементов, с которыми человек неразрывно связан и которые оказывают на него влияние на протяжении всей жизни,являясь внешним условием или средой его существования.

К природным элементам относятся воздух, вода, пища, почва, радиация, растительный и животный мир. Социальными элементами окружения человека являются труд, быт, социально-экономический уклад общества. Социальные факторы во многом определяют образ жизни человека.

Загрязнение окружающей среды представляет определенную опасность для здоровья человека. Ксенобиотики могут вызывать любые нарушения в организме на различных уровнях, приводящие к изменению ответной реакции, а также оказывать вредное влияние, обусловливающее рост заболеваемости. Количественной мерой опасности загрязнения является оценка риска возникновения определенной патологии. Оценка риска включает анализ результатов предыдущих этапов, анализ и характеристику неопределенностей, обобщение всей информации, а также анализ нерисковых факторов, сопоставление их с характеристиками риска и установление между ними соответствующих зависимостей.

Риск для здоровья – это вероятность появления заболевания у человека за определенный интервал времени. Величина риска находится в прямой зависимости от состояния окружающей среды. Под риском ВОЗ понимает «ожидаемую частоту нежелательных эффектов», а Американское Агентство охраны окружающей среды – «вероятность повреждения, заболевания или смерти при определенных обстоятельствах».

В качестве производных риска изучается:

• абсолютный риск;

• относительный риск;

• разность рисков;

• этиологический риск;

• атрибутивный риск.

2. Факторы среды обитания человека

Факторы среды обитания человека – любые химические, физические, социальные или биологические факторы природного либо антропогенного происхождения, способные воздействовать на организм человека.

По происхождению факторы делят на абиотические, биотические, антропические и антропогенные. К абиотическим факторам относят все свойства неживой природы, прямо или косвенно влияющие на живые организмы: физические (климато-метеорологические, геофизические, гидрографические, геологические), химические (природные компоненты воды, воздуха, почвы, примеси, загрязнители). Биотические факторы – это прямые и опосредованные формы воздействия живых организмов фауны, флоры, микрофлоры друг на друга. Антропические факторы возникают в ходе непосредственного воздействия человека, а антропогенные косвенно обязаны своим происхождением настоящей и прошлой деятельности человека.

В зависимости от периодичности воздействия выделяют первичные, вторичные периодические факторы и непериодические факторы. К первичным периодическим факторам относятся суточная смена освещенности, смена времен года. Вторичные периодические факторы – следствие первичных периодических: влажность, температура, осадки, динамика растительной пищи, содержание растворенных газов в воде. К непериодическим относятся факторы, не имеющие правильной периодичности, цикличности (почвенно-грунтовые факторы, стихийные явления).

Экологические факторы могут быть полезны или вредны для организма, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. При воздействии на организм они могут выступать в роли раздражителей, ограничителей, модификаторов и сигналов. Являясь раздражителями, экологические факторы вызывают приспособительные физиологические и биохимические изменения, ограничителями – изменяют географическое распространение организмов из-за невозможности существования в данных условиях, модификаторами – обусловливают морфологические и анатомические изменения, сигналами – свидетельствуют об изменении других факторов среды.

Экологические факторы могут быть причинными этиологическими факторами, непосредственно вызывая средовое заболевание, или факторами риска, не являясь непосредственно причиной заболевания, но увеличивая вероятность ее возникновения. Факторы риска – это потенциально опасные для здоровья факторы физического, химического, биологического и социального происхождения, повышающие вероятность развития заболеваний, их прогрессирование и неблагоприятный исход. Фактор риска, хотя и важен для развития и прогрессирования заболевания, однако сам по себе не способен вызвать заболевание у конкретного человека.

3. Экологическая медицина как наука, ее дифференциация, цель, задачи, теоретические основы, связь с другими науками

Экологическая медицина, или медицина окружающей среды – наука об этиологии, патогенезе, клинике, диагностике, лечении и профилактике средовых заболеваний человека. Средовыми, или экологически обусловленными, называются болезни, вызванные экологическими абиотическими химическими, физическими и биотическими факторами окружающей среды, при этом экологический фактор рассматривается как главная причина средовых болезней.

Экологическая медицина разделяется на общую и частную. Общая экологическая медицина изучает теоретические основы, методологию, основные этиологические и рисковые факторы окружающей среды, патогенез средовых болезней, общие клинические проявления, диагностику, принципы лечения, профилактики и оценку риска средовой патологии. Частная экологическая медицина изучает природно-обусловленные средовые болезни, возникающие под влиянием физических, химических и биологических факторов воздуха, воды, почвы, и антропогенные средовые болезни, обусловленные физическими, химическими и биологическими загрязнителями воздуха, воды, почвы.

Цель экологической медицины – предотвращение средовых болезней и снижение уровня заболеваемости ими. В ее задачи входит выявление характера взаимодействия человека и среды его обитания, причин и причинно-следственных связей между качеством среды и заболеваемостью, изучение механизмов развития, клинических проявлений, диагностических признаков, разработка методов диагностики, схем лечения и мероприятий по профилактике заболеваний человека, возникающих под влиянием факторов среды обитания.

Общими закономерностями в формировании экологически обусловленных болезней являются:

• антропогенность окружающей среды;

• увеличение частоты встречаемости неспецифических заболеваний с преобладанием одного или нескольких синдромов преимущественно у лиц с генетически обусловленной высокой чувствительностью к факторам окружающей среды;

• длительное воздействие на определённой территории экологического патогенного фактора малой интенсивности;

• длительный латентный период, в течение которого в популяции наблюдается повышение неспецифической заболеваемости;

• полисиндромность и развитие патологии различной тяжести при одном причинном факторе;

• устойчивость к стандартному лечению на фоне продолжающего воздействия экологического фактора.

Для решения основных задач в экологической медицине используются химические, физические, микробиологические, паразитологические методы изучения условий среды обитания, морфологические, физиологические, биохимические, клинические, статистические методы изучения заболеваемости в натурных, модельных и лабораторных исследованиях.

Экологическая медицина связана с химией, физикой, математикой, микробиологией, анатомией, физиологией, биохимией, антропоэкологией, гигиеной, медицинской экологией, пропедевтикой, терапией, педиатрией. В рамках экологической медицины также используются элементы прикладной иммунологии, аллергологии и токсикологии.

Экологическая медицина имеет большое значение для предотвращения средовых болезней, сохранения и укрепления здоровья населения, проектирования организаций здравоохранения и подготовки медицинских кадров. Врач должен осуществлять индивидуальную и популяционную профилактику экологически обусловленных заболеваний и патологических состояний и эффективно вести работу по валеологическому обучению и воспитанию здоровых и больных людей, проживающих в условиях повышенного экологического риска. Только в этом случае может сложиться возможность успешного лечения пациента и охраны здоровья человеческой популяции.

4. Краткий очерк истории развития экологической медицины

Термин «экологическая медицина» (Environmental Medicine) был введен в науку и практику в 1985 г. и связан с именем Терона Рэндольфа, профессора аллергологии и иммунологии Носвестернского университета (США). В 1950 г. Терон Рендольф впервые описал пищевую аллергию. Он был также первым, выдвинувшим концепцию химической чувствительности. Экологическая медицина была провозглашена самостоятельной научной дисциплиной в 1986 г. на конференции в Кливленде (США). Таким образом, взяв начало от пищевой аллергии и химической гиперчувствительности в течение последних 30 лет экологическая медицина развилась в отдельную отрасль медицины.

До появления термина «экологическая медицина» в странах Западной Европы и США существовал термин «клиническая экология» (Clinical ecology), а также направления «средовые болезни» и «средовое здоровье». Клиническая экология устанавливает экологическую природу этиологических факторов. Ее исследования посвящены изучению взаимосвязи болезней с факторами среды. Известно, что каждому типу природной среды соответствует определённый характер нарушения здоровья. Многие заболевания, относящиеся к эндемическим, носят название тех местностей, где они распространены: таёжный энцефалит, японский энцефалит, омская геморрагическая лихорадка, горная болезнь и т.д. На севере преобладают обморожения, простудные заболевания, вызываемые преимущественно физическими факторами, в тропиках ведущее место занимают инфекционные и паразитарные болезни, отравления ядовитыми животными и растениями.

5. Характеристика средовых болезней

В направлении «средовые болезни» большое значение придается экологическому анализу в эпидемиологии болезней и клиническому течению болезней в условиях определённой окружающей среды. Направление «средовое здоровье» отталкивается от факторов среды и изучает их влияние на здоровье. В этом направлении основное внимание уделяется не болезням, а факторам среды и их влиянию на здоровье популяции. Здесь подробно исследуются загрязнители среды различной природы, проводятся специальные исследования по выявлению канцерогенов и мутагенов химической природы, экологических эффектов радиационного загрязнения, изучение производственной среды и профзаболеваний. В данном разделе существует также «медицинская климатология», в том числе горная.

К указанным направлениям тесно примыкает медицинская география, которая устанавливает географию заболеваний. В этом плане наиболее четко сложилась «тропическая медицина», описывающая этиологию, патогенез, клинику тропических заболеваний, их диагностику, лечение и профилактику.

7. Биосфера, ее строение. Границы биосферы.

Биосфера (от греческого слова bios - жизнь, sphaira - шар) – область системного взаимодействия живого и косного вещества планеты. Она представляет собой глобальную экосистему, т.е. совокупность всех экосистем нашей планеты.

Впервые термин «биосфера» в научную литературу ввел в 1875 году австрийский геолог Э. Зюсс.

Структура биосферы. Биосфера включает в себя:

- аэробиосферу – нижняя часть атмосферы;

- гидробиосферу – всю гидросферу;

- литобиосферу – верхние горизонты литосферы.

Границы биосферы. Современная жизнь распространена в верхней части земной коры (литосфере), в нижних слоях воздушной оболочки (атмосфере) и в водной оболочке Земли (гидросфере).

В глубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние. В литосфере жизнь ограничивает прежде всего температура горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5 -15 км превышает 100⁰ С. Наибольшая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены живые бактерии, составляет 4 км.

В океана жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10-11 км от поверхности.

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется уровнем УФ-радиации. На высоте 25-30 км большая часть УФ-излучения Солнца поглощает находящийся здесь озоновый слой. Если живые организмы поднимаются выше этого слоя, они погибают. Споры грибов и бактерий обнаруживают до высоты 20-22 км, но основная часть аэропланктонка сосредоточена в слое 1-1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни – около 6 км над уровнем моря.

Концентрация и активность жизни особенно велика у поверхности Земли. Водоемы заселены по всей толще, со сгущениями у поверхности и у дна. На суше более 99 % живого вещества сосредоточено в слое на несколько метров вглубь и на несколько десятков метров (высокие деревья) вверх от поверхности.

Следовательно, жизнь наблюдается в тончайшей пленке планеты, где и протекают главные процессы взаимодействия живой и неживой природы.

Крайние пределы температуры, которые выносят некоторые формы жизни – от малых долей атмосферы на небольшой высоте до тысячи и более атмосфер на больших глубинах.

8. Характеристика тропосферы. Абиотические и биотические факторы и значение атмосферного воздуха.

Тропосфера: (др.-греч. τρόπος — «поворот», «изменение» и σφαῖρα — «шар») - наиболее плотные воздушные слои, прилегающие к земной поверхности. Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, наблюдаются все метеорологические явления (образование туманов, облаков; выпадение осадков - дождя, снега). Именно в тропосфере в силу активного перемещения воздушных масс формируется погода. Химический состав воздуха в тропосфере постоянен. На состоянии тропосферы отражаются все процессы, совершающиеся на земной поверхности.

Тропопауза: (от греч. τροπος — поворот, изменение и παῦσις — остановка, прекращение) Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

Абиотические (от греч. – безжизненные) факторы – это компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы.

К абиотическим факторам атмосферы относят климатические: солнечная радиация, свет и световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, давление и др.

Солнечное излучение служит основным источником энергии для всех процессов, происходящих на Земле. В спектре солнечного излучения выделяют области, различные по биологическому действию: ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,290 мкм губительны для всего живого. Это излучение задерживается озоновым слоем атмосферы, и до поверхности Земли доходит лишь часть ультрафиолетовых лучей (0,300–0,400 мкм), в небольших дозах благотворно влияющих на организмы. Ультрафиолетовые лучи с большей длиной волны (0,3—0,4 мкм) достигают поверхности Земли и в умеренных дозах оказывают благоприятное воздействие на животных — стимулируют синтез витамина В, пигментов кожи (загар) и др. Важным абиотическим фактором является температура, от которой в значительной степени зависит существование, развитие и распространение живых существ. Колебания температуры на земном шаре достигают широких пределов: от + 50—60 °С в пустынях до —70—80 °С в Антарктиде, однако жизнь существует и в таких экстремальных условиях (водоросли в горячих источниках, пингвины в Антарктиде). У большинства же организмов процессы жизнедеятельности протекают при температурах от —4°С до + 40... + 45 °С.

Влажность атмосферного воздуха, связанна с насыщением его водяными парами. Наиболее богаты влагой нижние слои атмосферы (50% до высоты 1,5–2 км). Обычно насыщение воздуха парами не достигает максимального порога и разность между максимальным и реальным насыщением носит название дефицита влажности. Дефицит влажности – важнейший экологический параметр, поскольку он характеризует сразу две величины: температуру и влажность. На анализе дефицита влажности основаны многие способы прогнозирования в мире живых организмов.

Осадки тесно связаны с влажностью воздуха и являются результатом конденсации водяных паров. Режим осадков – важнейший фактор, определяющий миграцию загрязняющих веществ в биосфере. Осадки – одно из звеньев в круговороте воды на Земле, причем в их выпадении прослеживается резкая неравномерность. Максимальное количество осадков (до 2.000 мм/год) выпадает в зоне тропических лесов, а в пустынях тропического пояса – только 0,18 мм/год. Зоны с количеством осадков меньше 250 мм/год считаются засушливыми. 

Газовый состав атмосферы относительно постоянен и включает главным образом азот (N2) и кислород (H2), также углекислый газ (CO2) и некоторые другие газы. В атмосферном воздухе присутствуют как твердые, так и жидкие частицы (вода, различные оксиды, пыль и дымы). В верхних слоях атмосферы содержится озон (О3).

Движение воздушных масс обусловлено деятельностью ветра. Причина возникновения ветра – неодинаковый нагрев земной поверхности, связанный с перепадами давления. Ветровой поток направлен в сторону меньшего давления (туда, где воздух больше прогрет).  Ветер – важнейший фактор переноса и распределения примесей в атмосферном воздухе.

Давление атмосферы. Средняя величина атмосферного давления («нормальное» атмосферное давление над ур.м. при температуре 0°С на широте 45°) соответствует 760 мм ртутного столба; на уровне около 5 км над поверхностью Земли она убывает примерно наполовину. На Земле существуют более-менее постоянные области высокого и низкого давления (например, субтропические азорский и гавайский барические максимумы, минимумы умеренных и полярных широт).

Под биотическими факторами среды понимают компоненты живой природы, прямо или косвенно действующие на организм. Данный организм также воздействует на другие живые существа и на абиотические факторы. Все виды взаимоотношений между организмами можно подразделить на конкуренцию, хищничество, антибиоз и симбиоз.

Конкурентные взаимоотношения возникают между организмами в том случае, если для их существования необходимы одинаковые или сходные условия. (сосны — за свет, разные виды хищников — за жертву).

9. Медицинское значение физических факторов атмосферного воздуха

Оптимальный уровень влажности, при которой человек чувствует себя комфортно 60-70%. Между тем, летом в сухую погоду она редко превышает 40%, а зимой падает до 25-30%. Ведь холодный воздух содержит мало влаги, поэтому, когда зимой мы проветриваем комнату, воздух в ней становится суше. Недостаток влажности приводит к сухости и раннему старению кожи, раздражению слизистой оболочки, что открывает путь для инфекций и повышает вероятность различных респираторных заболеваний.

Особенно важен режим влажности для маленьких и грудных детей, ведь в первые месяцы и годы жизни у них очень нежная и чувствительная кожа, слизистая оболочка рта и носа. Поэтому влажность в комнате, где спит новорожденный, должна быть не ниже 50%. Сухой воздух в целом более пыльный, ведь в нем повисает мельчайшая пыль, которая в обычном состоянии «связана» влажностью.

В условиях сухости у людей появляется сонливость и рассеянность, повышается утомляемость, ухудшается общее самочувствие, снижается работоспособность и иммунитет. В помещении с сухим воздухом повышается вероятность подхватить респираторную инфекцию. От недостатка влажности в первую очередь страдают дети и люди с заболеваниями дыхательных путей, астматики и аллергики. Кроме того, известно, что сухой воздух содержит избыточное количество положительно заряженных ионов, что в свою очередь способствует развитию такого распространенного заболевания как стресс. Сухой воздух является одной из главных причин возникновения аллергии. В нем активно распространяются аллергены (возбудители аллергических реакций). Кроме того, он приводит к ослаблению иммунной системы человека.

Наибольшим действием на центральную нервную систему обладает скорость ветра и парциальное давление. Известно, что усиление ветра может способствовать повышению возбудимости ЦНС, вызывать головные боли, ощущение тревоги и страха. Особенно это проявляется у лиц с функциональными расстройствами ЦНС. При увеличении скорости ветра свыше 8 м/с увеличивается активность сывороточных холинэстераз, падает экскреция с мочой адреналина и 17-оксикортикостероидов. Однако умеренный ветер (до 4 м/с) оказывает тонизирующее влияние. При низких температурах ветер усиливает теплоотдачу, что может привести к переохлаждению организма. Чем ниже температура, тем тяжелее переносится ветер. В жаркое время ветер усиливает испарение и улучшает самочувствие.

Скорость движения воздуха оказывает определенное нервно-психическое действие. Прохладный и умеренной силы ветер тонизирует организм, а сильный и продолжительный вызывает возбуждение и раздражение. Неприятен также для человека и постоянный шум ветра. Сильный встречный ветер препятствует передвижению спортсменов при ходьбе, беге, езде на велосипеде, гребле и т. п. Он также затрудняет дыхание в этих условиях.

10. Медицинское значение химических факторов атмосферного воздуха

При повышенном содержании в воздухе оксидов серы, азота, различных органических веществ поражается слизистая оболочка глаз, органов дыхания, возрастает число случаев бронхиальной астмы, злокачественных и наследственных заболеваний, мертворождаемости, нарушения репродуктивной функции. Загрязненный воздух является одной из причин возникновения аллергических реакций. Одним из проявлений таких реакций является бронхиальная астма. Описаны случаи сезонных вспышек бронхиальной астмы у лиц, ранее не страдавших этим заболеванием. Как оказалось, эти вспышки связаны с загрязнением городского воздуха продуктами сжигания мусорных свалок и опавшей листвы. Установлено, что пыльца деревьев, растущих вблизи автодорог или улиц с интенсивным движением автотранспорта, обладает большей агрессивностью и вызывает большее число аллергических заболеваний, чем каждый из этих факторов (пыльца или автотранспорт) в отдельности. Длительный производственный контакт с вредными химическими веществами снижает порог чувствительности к пылевым аллергенам. Вследствие поступления в воздух пахучих веществ у части населения возникают более или менее выраженные рефлекторные реакции, обусловленные восприятием таких запахов (неприятные ощущения, состояние беспокойства, головные боли, тошнота, аллергические реакции). Загрязненный городской воздух снижает общую резистентность организма и специфический иммунитет. Это, в свою очередь, способствует возникновению респираторных заболеваний, особенно распространенных среди детей. Частота респираторных заболеваний и ухудшение функций легких у детей тесно связана с уровнем загрязнения атмосферного воздуха (Медицина окружающей среды, 1981; Kilbum, Warshaw, Thornton, 1992). При наблюдении группы детей с момента рождения до 20 лет ученые обнаружили, что у детей, перенесших в течение первых двух лет жизни заболевания легких, к двадцатилетнему возрасту проявлялась более выраженная склонность к респираторным заболеваниям.

11. Медицинское значение биотических факторов атмосферного воздуха.

Антибиозом понимают такие взаимоотношения между организмами разных видов, когда особи одного вида, чаще путем выделения особых веществ, оказывают угнетающее воздействие на особей других видов. Эти вещества имеют разную химическую природу, но общее название — антибиотики. Антибиотики, продуцируемые грибами, бактериями и другими организмами (пенициллин, стрептомицин, биомицин и др.), нашли широкое применение для лечения разнообразных инфекционных болезней.

Симбиозом является любое сожительство организмов разных видов, приносящее пользу хотя бы одному из них. Выделяют следующие формы симбиоза: мутуализм, синойкию, комменсализм и паразитизм.

Мутуализм (взаимовыгодный симбиоз) — это совместное сожительство организмов разных видов, приносящее взаимную пользу. Например, лишайники являются симбиотическими организмами, тело которых построено из водорослей и грибов.

Синойкия (квартирантство) — сожительство, при котором особь одного вида использует особь другого вида только как жилище, не принося своему «живому дому» ни пользы, ни вреда. Например, пресноводная рыбка горчак откладывает икринки в мантийную полость двухстворчатых моллюсков.

Комменсализм (нахлебничество) — совместное сожительство организмов разных видов, при котором один организм использует другой как жилище и источник питания, но не причиняет вреда партнеру. Например, некоторые морские полипы, поселяясь на крупных рыбах, в качестве пищи используют их испражнения. В желудочно-кишечном тракте чело века находится большое количество бактерий и простейших, питающихся остатками пищи и не причиняющих вреда хозяину.

Паразитизм — это форма антагонистического сожительства организмов, относящихся к разным видам, при котором один организм (паразит), поселяясь на теле или в теле другого организма (хозяина), питается за его счет и причиняет вред.

12. Методы изучения и оценки абиотических и биотических факторов атмосферы.

Так, методами исследования и оценки факторов атмосферы являются:

1. Натурные наблюдения (основной метод). Они производятся:

- на опорных гидрометеостанциях (ГМС)

-в экспедициях, которые проводят комплексные исследования атмосферы с научно-исследовательских судов и на полярных станциях;

- с искусственных спутников Земли (ИСЗ).

2. Эксперимент. К числу метеорологических экспериментов относятся опыты осаждения облаков и рассеяние туманов путем различных физико-химических воздействий на них. Такие опыты предусматривают практические цели, но они позволяют также глубже разобраться в природе явления Насаждение лесных полос, создание водохранилищ, сооружение плотин в морских проливах, орошение местности и т.п. вносят некоторые изменения в состояние приземного слоя воздуха, тем самим и они в которой степени являются средствами метеорологического эксперимента.

3. Синоптический метод. На карту условными значками наносятся результаты натурных наблюдений опорной сети за один и тот же срок. Такая карта называется синоптической. Она позволяет видеть, как распределились условия погоды и каковы были свойства атмосферы и характер атмосферных процессов в этот момент над большой территорией. Составляя синоптические карты для последовательных сроков наблюдений можно проследить развитие атмосферных процессов во времени и пространстве и делать выводы о будущей погоде. В основу этого метода положено учение о погодообразующих системах атмосферы: воздушных массах, атмосферных фронтах, циклонах, антициклонах.

4. Теоретический метод. На основе законов физики составляются системы дифференциальных уравнений, описывавших атмосферные процессы. Подставляя в эти уравнения исходные натурные данные, полученные из наблюдений, решив систему уравнений, можно найти количественные значения атмосферных параметров на будущее, т.е. спрогнозировать их значение.

5. Климатология. Оперирует многолетними данными, например: средняя температура, среднее количество осадков, дни с туманами и т.п. Если нанести на карты результаты статистической обработки многолетних наблюдений, то получаются климатологические карты. Климатологические карты облегчают дальнейший анализ фактов, позволяют делать выводы о пространственном распределении особенностей или типов климата.

13. Характеристика гидросферы. Абиотические и биотические факторы и значение воды

Гидросферой называют совокупность всех вод Земли: материковых (поверхностных, почвенных, глубинных), океанических и атмосферных. Площадь, занимаемая гидросферой непостоянна, нижний предел распространения гидросферы – 75 % поверхности Земли. Однако в зимний период в северном полушарии из-за снежного покрова эта цифра может доходить до 83 %.

Гидросферу образуют мировые запасы воды, которые слагаются из жидкой (солёная и пресная), твердой (пресная) и газообразной (пресная) фаз. Общий объем водных запасов на планете – 1,4 млрд. м³. Из всего этого объема соленая морская вода составляет 91-92 %, лед полюсов и гор - 2,2 %, пресная вода рек, озер, подземных водоносных горизонтов – 0,6 %, остальное – пары воды в атмосфере. Пресные воды, пригодные для всех видов пользования, составляют ничтожную часть всех запасов. Из них важнейшую роль играют реки вследствие их быстрой возобновляемости. Объем ежегодно возобновляемых пресных вод 45 тыс. км³ (суммарный годовой сток рек в океан).

Бактериальное и биологическое загрязнение свойственно бытовым сточным водам и стокам некоторых промышленных предприятий (бойни, кожевенные заводы, фабрики первичной обработки шерсти, меховые производства, биофабрики, предприятия микробиологической промышленности). Наиболее распространенный вид опасности, связанной с питьевой водой, обусловлен ее загрязнением сточными водами или фекалиями человека и животных. При наличии в населенном пункте больных с активно протекающими кишечными инфекционными заболеваниями или носителей возбудителей, фекальное загрязнение водоисточников приводит к появлению в воде патогенных микроорганизмов. Использование такой воды для питья, приготовления пищи, купания и даже вдыхание гидроаэрозоля (при приеме душа, работе кондиционера) могут вызывать заболевания.

Степень этого риска зависит от многих факторов, определяющим из которых являются: вид возбудителя, его вирулентность, концентрация в питьевой воде, устойчивость во внешней среде и к действию дезинфицирующих средств, характер возможного воздействия на человека и т.д. Основные свойства важнейших для человека микроорганизмов, которые могут передаваться с питьевой водой.

Абиотическими факторами водной сферы являются ее высокая плотность и вязкость (давление возрастает на 1 атм. на каждые 10 м), горизонтальная и вертикальная подвижность, стабильный температурный режим (самая низкая температура +2⁰С, самая высокая – +36⁰С), прозрачность и световой режим, зависящие от глубины, сезона, количества взвешенных частиц, солевой режим (в пресных водоемах до 0,5 г/дм³ – гипотоническая среда, в морских – до 35 г/дм³ – изо- и гипертоническая среда), кислородный режим (в насыщенной кислородом воде его в 21 раз меньше, чем в атмосферном воздухе), углекислотный режим (в воде СО₂ в 7000 раз больше, чем в атмосфере, рН воды (пресные воды с рН 3,7 -4,7 считаются кислыми, 6,95-7,8 – нейтральными, рН›7,8 - щелочными). Характеристика абиотических источников загрязнения гидросферы

Загрязнители, поступающие в сточные воды можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяются нерастворимые, коллоидные и растворенные примеси. Кроме того, загрязнители делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические. Минеральные загрязнения обычно представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот, щелочей и другими веществами. Органические загрязнители по происхождению подразделяются на растительные и животные. Растительные органические загрязнители представляют собой остатки растений, плодов, овощей и злаков, растительного масла. Загрязнители животного происхождения – это физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества. К загрязнителям физической природы относятся радионуклиды, тепло, механической - песок, глина, плавающие примеси; биологической - бактерии, вирусы, простейшие, грибы, гельминты.

14. Открытые и закрытые источники водоснабжения. Качество воды источников водоснабжения.

Источники водоснабжения

 — природные (подземные и поверхностные) воды, используемые для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения

.

    Подземные воды (грунтовые, межпластовые) формируются в водоносных горизонтах при фильтрации атмосферных осадков через почву и горные породы. Атмосферные осадки, накапливающиеся на водонепроницаемом пласте (первом, втором и т.д.), образуют водоносный горизонт. Водоносные горизонты могут иметь естественные выходы подземных вод, называемые ключами (родниками). Вода водоносных горизонтов, расположенных между двумя водоупорными пластами (ложем и кровлей), называется межпластовой. Напорные межпластовые воды, залегающие, как правило, на значительной глубине (50 м и более), называются артезианскими.

    Пресные подземные воды сконцентрированы главным образом в верхней части земной коры, в зоне активного водообмена, на глубинах до 600 м, редко глубже. Ниже, в зоне замедленного подземного стока, располагаются воды повышенной минерализации — гидрокарбонатно-кальциевые, хлоридно-сульфатные и др.

    Качество грунтовых вод определяется санитарным состоянием вышележащего фильтрующего слоя почвы. При химическом и биологическом загрязнении почвы и поверхностном расположении водоносного горизонта санитарная безопасность грунтовых вод значительно снижается. Из-за ограниченности дебита и ненадежности в санитарном отношении грунтовые воды используются преимущественно для сельского водоснабжения и редко как источник централизованного водоснабжения городов.

    Межпластовые воды благодаря защищенности водоносных горизонтов по качеству воды в большинстве случаев соответствуют требованиям ГОСТ и могут использоваться для хозяйственно-питьевых целей без предварительной обработки. Межпластовые воды обычно обладают хорошими органолептическими свойствами, в них почти полностью отсутствуют микроорганизмы. Нарушение водоупорных перекрытий межпластовых водоносных горизонтов может приводить к их загрязнению, в этих случаях необходима предварительная обработка воды — очистка и обеззараживание 

 Пригодность источников водоснабжения для хозяйственно-питьевого водоснабжения устанавливается на основе санитарной оценки условий формирования и залегания подземных под и поверхностных источников водоснабжения с прилегающей к ним территорией выше и ниже водозабора по течению, оценки качества и количества воды, санитарной оценки мест размещения водозаборных сооружений, прогноза санитарного состояния водоисточника и др. Для обеспечения должного качества питьевой воды организуются зоны санитарной охраны водоисточников, основная цель которых — охрана от загрязнения источников водоснабжения, водопроводных сооружений и окружающей территории. Они включают зону строгого режима и зону ограничений.

 Пригодность источников водоснабжения для хозяйственно-питьевого водоснабжения устанавливается на основе санитарной оценки условий формирования и залегания подземных под и поверхностных источников водоснабжения с прилегающей к ним территорией выше и ниже водозабора по течению, оценки качества и количества воды, санитарной оценки мест размещения водозаборных сооружений, прогноза санитарного состояния водоисточника и др. Для обеспечения должного качества питьевой воды организуются зоны санитарной охраны водоисточников, основная цель которых — охрана от загрязнения источников водоснабжения, водопроводных сооружений и окружающей территории. Они включают зону строгого режима и зону ограничений.

15. Системы водоснабжения населения. Качество воды централизованного водоснабжения

Различают децентрализованное и централизованное водоснабжение. В настоящее время чаще используется централизованная система — водопровод. Водопровод представляет собой систему сооружений, добывающих воду, подвергающих ее очистке, обеззараживанию и доставляющих воду населению. Для питания водопроводов чаще всего используют реки. Место забора воды на реке должно располагаться выше источников загрязнения реки. Глубина реки в месте забора воды должна быть не менее 2,5 м. Заборные трубы располагаются не ниже 1 м от дна и не ниже 1 м от поверхности воды. По заборным трубам вода поступает в береговой приемный колодец, где находятся сосуны насосов первого подъема, которые подают воду на очистные сооружения, затем воду обеззараживают, после чего она поступает в резервуар чистой воды. Из резервуара чистой воды насосами второго подъема воду подают в водонапорные башни и далее в сеть. Открытые водоемы, используемые для централизованного водоснабжения, в той или иной степени загрязнены различными стоками, поэтому практически необходима очистка и обеззараживание воды. При децентрализованном водоснабжении вода доставляется к месту потребления в различной таре. При транспортировке воды таким способом имеется опасность загрязнения и заражения ее. При централизованном водоснабжении вода с помощью ряда сооружений подается по сети труб непосредственно к месту потребления с водопроводной станции. Основным источником воды при децентрализованной системе водоснабжения являются колодцы — шахтный и трубчатый. Качество колодезной воды зависит от выбора водоносного горизонта и устройства колодца.

I. Требования к выбору места для забора воды:

1. отсутствие опасных в санитарном отношении загрязнений, т.е. водозабор надо располагать выше по течению реки населенного пункта, обслуживаемого данным водопроводом;

2. водозабор необходимо размещать на участке реки с устойчивым руслом – для защиты сооружений в воде и на берегу от повреждений;

3. водозабор должен обеспечить поступление при всех условиях достаточного количества воды.

Забирать воду надо выше устья ближайших впадающих в реку притоков и оврагов, по которым могут поступать загрязнения, на участке коренного, неразмываемого берега. Многие реки меняют конфигурацию берегов, иногда даже в короткое время – за 10-15 лет. Необходимо также, чтобы река в месте водозабора имела глубину не менее 2,5 м. На среднем уровне при такой глубине избегается засасывание ила со дна реки и воды из поверхностного, наиболее доступного засорению и перегревающегося летом слоя.

Забор воды из искусственного водохранилища устраивают в местах со значительной глубиной. Это позволяет забирать воду ниже поверхностной зоны, на которую особенно сильно распространяется цветение воды и избавляет от вынужденного забора воды из придонного высокоминерализованного слоя.

Выбирая место забора воды из озера, надо убедиться, что оно полностью свободно от поступающих с берега загрязнений. Это связано с тем, что из-за отсутствия выраженного течения загрязнения, накапливаясь на отдельных участках озера, могут распространяться в разные стороны на расстояние нескольких километров.

II.  Характеристика водозаборных сооружений:

Задача водозаборных  (водоприемных) сооружений  - создать резервуар, из которого вода может забираться насосами в условиях защиты от повреждений и колебаний в режиме самого водоема, а также задержать грубые взвешенные загрязнения на решетках у входных отверстий и сетках перед всасывающими трубами насосов. В водоприемниках происходит некоторое отстаивание воды. Подъем  воды осуществляется с помощью насосных станций.

Водозаборные сооружения делятся на три типа:

а) береговые – вода поступает непосредственно из водоема;

б) русловые  с самотечными или всасывающими линиями труб – вода поступает по трубам самотеком или под действием насосов;

в) ковши – представляют собой небольшие искусственные заливы.

Тип сооружения выбирают в зависимости от местных топографических и гидрогеологических условий.

После забора вода подается на очистные сооружения, где проводится её обработка. Для улучшения качества используют отстойники, фильтры, сооружения для хлорирования и коагуляции. При необходимости воду подвергают специальным методам обработки (обезжелезиванию, фторированию, умягчению и т.д.).