Атмосферный воздух как внешняя среда.

Воздушная оболочка земного шара, называемая атмосферой, прослеживается до высоты около 1000 км над поверхностью земли. Свойства атмосферы на различных высотах неодинаковы, поэтому она условно разделяется на несколько слоев:

Строение атмосферы:

1. тропосфера (нижний слой, высота 8-10 км над поверхностью в полярных районах, над экватором 16-18 км).

2. стратосфера (выше первой, высота до 60 км, очень разреженный воздух).

3. мезосфера (высота 60-80 км)

4. термосфера (80-100 км)

5. экзосфера (больше 100 км).

Физические свойства воздуха

Температура, влажность, скорость движения воздуха, атмосферное давление, ионизация воздуха, погода, климат, солнечное излучение (инфракрасное, видимое ультрафиолетовое).

Инфракрасная радиация оказывает тепловое действие (длинна волны 760-3 000 нм), фотохимичекое действие (возможно возникновение катаракты), болеутоляющее и противовоспалительное действие (через вегетативную нервную систему).

Таблица. СПЕКТРАЛЬНЫЙ СОСТАВ И БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ

Солнечной радиации

Вид излучения	Длина волны, нм	Проницаемость кожи, мм	Первичное действие	Биологический эффект
Инфракрасное	4000-760	1-25	Глубокая тепловая	Усиление обмена веществ в коже, усиление действия Уф-излучения
Видимое	760-400	2-25	Глубокая тепловая, слабая фотохимическая	Ощущение света, тонизирующий
УФ
а)Участок А	400-315	0,2-2	Фотохимическая	Слабый общестимулирующий, пигментообразование
б) Участок В	315-280	0,2-2	Фотохимическая	Сильный общестимулирующий, слабый бактерицидный, синтез холекальциферола
в) Участок С	280-180	0,2-2	Фотохимическая	Общестимулирующий, сильный бактерицидный, синтез холекальциферола

ИСКУССТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ

1. Общее облучение - ИК-ванна

2. Местное - лампа Соллюкс, лампа Минина

Видимое излучение (400-760 нм). Видимые лучи действуют тонизирующе на весь организм. Следует выделить влияние на организм в зависимости от длины волны.

Красные лучи приближаются по своему действию к ИК, производя тепловой эффект. Они повышают возбудимость нервной системы, стимулируют дея­тельность гипофиза и других желез внутренней секреции. Так, Жак Бенуа доказал, что красные и оран­жевые лучи солнечного света стимулируют половые железы, вызывая ускоренное созревание гонад.

Фиолетовые лучи обладают выраженным фотохимическим действием (образуют загар). Для получения от видимых лучей загарного эффекта нужна большая энергия, чем от УФ-лучей.

Наиболее нейтральным цветом является зеленый (человек в течение многовекового эволюционного развития был окружен зеленой растительностью). Другие цвета будут возбуждать или угнетать нервную систему.

Красно-желтые цвета оказывают бодрящее действие и производят впечатление теплых тонов.

Сине-фиолетовые цвета оказывают успокаи­вающее действие и производят впечатление холодных тонов.

Ультрафиолетовое излучение:

Механизмы действия УФ на организм:

1. Непосредственное.

2. Гуморальное.

3. Рефлекторное.

4. Витаминизирующее.

1. Непосредственное действие УФ-излучения на клетки живого организма связано со сложными фотохимическими процессами и, в первую очередь, с повреждающим действием на живую клетку и денатурацией белков.

2. Гуморальное воздействие связано с появлением гистамина и гистаминоподобных веществ.

Появление легкой эритемы сопровождается разрушением 12 млн. клеток, при этом разрушение 1 мг белка сопровождается выходом 1 мкг гистамина.

Гистамин является физиологическим антагонистом адреналина и норадреналина. Поэтому становится понятным значение гистамина как стимулятора симпатико-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем, играющих большую роль в приспособительных и компенсаторных реакциях организма.

3. Рефлекторное действие. Эритема — мощный источник раздражения, автоматически включающий вегетативные защитные реакции преодоления и приспособления. Известно использование рефлекторного действия УФ-излучения с целью повышения тонуса центральной нервной системы, а также для акти­вации физиологических процессов в отдаленных органах и системах.

В эксперименте доказано, что УФ-излучение сти­мулирует симпатическую нервную систему, что может приводить к усилению выведения холестерина из организма. Кроме того, УФ-лучи изменяют прямую и непрямую возбудимость поперечно-полосатой и гладкой мускулатуры. Так, наблюдается усиление моторики кишечника, спазм бронхов, сужение просвета сосудов. УФ-облучение влияет на физическую выносливость, изменяя возбудимость поперечно-полосатых мышц, увеличивая скорость мышечных реакций.

Эритема резко очерчена, т.к. гистаминоподобных продуктов недостаточно для развития ее вне зоны облучения, а защитная реакция симпато-адреналовой системы, препятствующей распространению этих про­дуктов, приводит к сужению капилляров вокруг.

4. Витаминизирующее действие. 250 тысяч саль­ных желез кожи ежедневно выделяют около 20 г жировой смазки. В ней содержится 7,8-дегидрохолес-терин-провитамин Д. Под действием УФ-лучей (глав­ным образом 290-313 нм) происходит разрыв кольца и превращение провитамина в витамин Д3.

При гиповитаминозе Д происходит нарушение фосфорно-кальциевого обмена. В анализах крови наблюдаются биохимические сдвиги:

1) гипофосфатемия — снижение неорганического фосфора до 3-1,5мг%;

2) не изменяется или наблюдается очень небольшое снижение (до 8,5 мг%) кальция в крови. При 6-7 мг% Са в крови — тетания, при 4-5 мг% — кома и смерть. Поэтому, несмотря на снижение усвоения кальция, паращитовидные железы поддерживают его минимальную концентрацию в крови за счет вымывания из костей;

3) повышение активности щелочной фосфатазы (до 30-60 вместо максимальных 15 единиц по Боданскому или 1,5-2,0 вместо 0,5 единиц по Кею).

Следует отметить, что затрудняется усвоение кальция и фосфора из пищи.

Обычно из желудочно-кишечного тракта неусвоенными выводятся 20-40% кальция и 15% фосфора.

При авитаминозе Д кальций не усваивается до 90-100% и до 70% — фосфор. Проявления гиповитаминоза Д могут быть самыми разнообразными:

1. Рахит, остеопороз, остеомаляция.

2. Увеличение склонности к простудным, инфекционным заболеваниям.

3. Замедление заживления ран и переломов. Статистические данные показывают, что в северных широтах — 64,7 койко-дня и 44,7 — при УФ-облучении.

4. Снижение содержания кальция в нервной ткани сопровождается нарушением тормозных процессов, снижением умственной и физической работоспособности (снижение успеваемости у школьников, появление раздражительности и т.д.).

5. Могут развиваться остеомаляция и тяжелые токсикозы у беременных.

6. Наблюдается чаще развитие кариеса зубов.

7. Имеется опасность вспышки туберкулеза в результате нарушения обызвествления очагов. Ультрафиолетовая терапия имеет преимущества перед приемом препаратов витамина Д:

1) исключено токсическое действие, вызываемое введением в организм чрезмерно больших доз вита­мина Д;

2) вырабатывается эндогенный витамин Д3.

Известно, что для нормальной регуляции фосфорно-кальциевого обмена необходимо наличие не только экзогенного (поступающего с продуктами питания), но и эндогенного витамина Д3.

3) УФ-облучение в целом благотворно влияет на организм человека.

Итак, можно с уверенностью сказать, что УФ- излучение, воздействуя на организм человека через кожный покров, нервно-гуморальные пути, при соответствующей локализации и дозировке оказывает благотворное влияние.

Суммируя действие УФ-лучей, можно выделить следующее:

1. Усиление обмена веществ и ферментативных процессов.

2. Повышение тонуса центральной нервной системы и стимулирующее влияние на симпатическую нервную систему с последующей регуляцией холестеринового обмена.

3. Повышение иммунобиологической реактивности организма связано с увеличением глобулиновой фракции крови и фагоцитарной активности лейкоцитов. Отмечается также увеличение количества эритроцитов и содержания гемоглобина.

4. Изменение активности эндокринной системы:

1) стимулирующее действие на симпато-адреналовую систему (увеличение адреналиноподобных веществ и сахара в крови);

2) угнетение функции поджелудочной железы.

5. Специфическое образование витамина Д3.

6. Отмечают увеличение сопротивляемости организма к действию ионизирующего излучения.

7. Бактерицидное — губительное действие на микроорганизмы.

Наряду с положительным биологическим воздействием на организм УФ-лучей следует отметить и отрицательные стороны облучения. В первую очередь это относится к последствиям бесконтрольного загорания: ожоги, пигментные пятна, повреждение глаз (развитие фотоофтальмии).

Существует 2 подхода ликвидации ультрафиоле­товой недостаточности:

1. Максимальное использование естественного УФ-излучения.

2. Применение искусственных источников.

Как показывает опыт, для борьбы с ультрафиоле­товой недостаточностью особенно эффективно применение комплекса гигиенических мероприятий:

1. Борьба за чистоту атмосферы.

2. В северных районах страны необходимо больше применять архитектурно-планировочные приемы, обеспечивающие проникновение внутрь здания УФ-лучей.

3. Следует больше использовать в строительстве увиолевое стекло, ацетил-целлюлозные пленки, целлофан (армированный капрон), пропускающие УФ-лучи.

4. Широко проводить санитарно-просветительную работу.

Так, в средней полосе в июле около 260 часов солнечного сияния. Это время надо использовать для естественного УФ-облучения.

5. Применение соляриев, состоящих из кабин, покрытых полиэтиленовой пленкой, с целью продления приема солнечных ванн и защиты от сильного ветра. Пленка обычная толщиной 100-200 мкм. Надо учитывать, что пленки оптически стареют. Лучше применять в холодное время, т.к. температура внутри кабины выше на 10-12°, чем снаружи.

ИСТОЧНИКИ ОБЛУЧЕНИЯ

1. БУВ 15 и 30 (ЛБ-30-1) максимальное излучение 254 нм.

2. ЭУВ 15 и 30 (ЛЭ-30-1) максимальное излучение 313 нм.

3. ПРК 2, 4, 7 (375,220,1000 Вт) максимальное излучение в области А.

4. ДКсТ — безбалластные дуговые трубчатые ксеноновые лампы, мощностью от 2 до 100 кВт. Они мо­гут применяться в больших спортзалах, плавательных бассейнах.

СИСТЕМЫ ОБЛУЧЕНИЯ

1. Светооблучательные установки длительного действия (ЭУВ, ДКсТ).

2. Фотарии (ЭУВ и ПРК) маячного, кабинного и лабиринтного типов.

Антирахитический эффект можно получить, если облучать 600 см² поверхности кожи 1/8-1/10 биодозы (лицо, руки).

В фотариях облучению подвергается сразу 8-16000 см² поверхности кожи с начальной дозировкой не менее 1/2 биодозы.

Измерение интенсивности ультрафиолетового излучения. Для измерения ультрафиолетовой составляющей солнечной радиации применяются биологические, фотоэлектрические (физические), фотохимические и биологические методы. В медицинской практике наиболее распространен биологический метод, при котором единицей измерения служит биодоза. Биодоза — это то наименьшее количество ультрафиолетового излучения, которое вызывает на незагоревшей коже едва заметное покраснение через 8—20 ч после облучения. В научных исследованиях применяют физический метод, при котором шкала измерительных приборов градуируется в микроваттах; биодоза равна 600—800 мкВт/см². Минимальная суточная профилактическая доза, предупреждающая развитие рахита (и излечивающая от него), равна 1/8 биодозы (75—100 мкВт/см²), оптимальная (физиологическая) доза ультрафиолетового излучения с точки зрения ее адаптогенного действия 1/4—1/2 биодозы (200—400 мкВт/см²). Для профилактики ультрафиолетовой недостаточности здоровым людям необходимо получать ежедневно 0,1—0,3 биодозы, 2-3 дозы дают яркую эритему; 5 доз — болезненный ожог; 10 доз — ожог с образованием волдырей. Определение биодозы. Биодоза устанавливается экспериментально у каждого или выборочно у наиболее ослабленных лиц, которые будут подвергаться облучению.

Определение биодозы проводится тем же источником искусственного УФ- излучения,

Рис2. Биодозиметр Горбачева-Дальфельда

к оторый будет применен для профилактического облучения (лампы ЭУВ или ПРК).

На сгибательной поверхности предплечья или на эпигастральной области укрепляется биодозиметр Горбачева — Дальфельда (рис. 2). Облучаемая поверхность должна находиться на расстоянии 1 м от источника. Закрывая последовательно отверстия биодозиметра (через 1—2 мин), определяют минимальное время облучения.

Фотоэлектрический метод. Ультрафиолетовая радиация измеряется ультрафиолет метрами или уфиметрами. Ультрафиолетметр измеряет величину облученности в мквт/см² и дозу облучения в мквт/см²/с.Уфиметр УФИ-65 состоит из раздельных измерителей для эритемной и бактерицидной областей ультрафиолетового спектра. Эрметр Э-2 предназначен для измерения эритемной облученности.

Фотохимический метод — щавелевокислый метод (по 3. Н. Куличковой). Метод основан на том, что щавелевая кислота в присутствии нитрата уранила разлагается под влиянием ультрафиолетовой радиации. Об интенсивности ультрафиолетовой радиации (в относительных единицах) судят по коли­честву разложившейся щавелевой кислоты.

ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ САНАЦИИ ВОЗДУХА

Наиболее сильным бактерицидным действием обладает ультрафиолетовое излучение области С, которую генерируют бактерицидные и ртутно-кварцевые лампы. Вегетативные формы микробов и вирусы погибают под прямыми лучами солнца в течение 10—15 мин, споровые формы — 40— 60 мин.

Различают прямое и косвенное ультрафиолетовое облучение. Для прямого облучения ультрафиолетовые облучатели обычно устанавливают в верхней трети помещения, закрепляют относительно близко от рабочего места и направляют в сторону пола, а для косвенного— в сторону потолка.

Расчет установок для дезинфекции воздуха. Мощность излучения ламп БУВ пропорциональна мощности, потребляемой лампой от сети. При расчете бактерицидной установки необходимо, чтобы на 1 м³ объема данного помещения приходилось 1-1.5 Вт мощности, потребяемой лампой от сети.

Задача. Для санации воздуха помещения объемом 250 м³ необходимо оборудовать его установкой с лампами БУВ-15. Санация воздуха будет проводиться в присутствии людей. Рассчитать требуемое количество ламп БУВ-15. Где и как они должны размещаться?

Решение. Для санации воздуха указанного помещения необходимо создать установку общей мощностью 185—250 Вт. Для этого необходимо 12—16 ламп БУВ-15 (185 Вт:15 Вт=12; 250 Вт:15 Вт= 16).

Количество ламп и время санации в отсутствии людей зависят от режима данного помещения. Минимальное количество ламп должно быть таким, чтобы на 1 м³ объема помещения приходилось не менее 1,5 Вт потребляемой из сети мощности; минимальное время облучения 15—20 мин.

При изменении атмосферного давления всего на несколько мм.рт.ст. общее давление на поверхность тела изменяется на десятки килограммов. Особенно отчетливо ощущают эти изменения люди, страдающие хронически­ми заболеваниями костно-мышечного аппарата, сердечно-сосудистой системы и др.

Кроме того, с изменением барометрического давления человек может встретиться в процессе своей деятельности: при подъеме на высоту, при водолазных, кессонных работах и т.д. Поэтому врачам необходимо знать какое влияние оказывает на организм, как понижение, так и повышение атмосферного давления.

При снижении парциального давления кислорода у человека появляются признаки гипоксии (над морем парциальное давление кислорода – 160 мм.рт.ст., а снижение до 50-60 мм.рт.ст. – опасно для жизни). Снижается парциальное давление при подъеме в высоту (до 4000 м человек компенсирует недостаток кислорода), а на больших высотах развиваются высотная и горная болезни. При высокогорных восхождениях, где недостаток кислорода сочетается с интенсивной мышечной работой и воздействием климатических факторов возникает горная болезнь. В полетах на летательных аппаратах развивается высотная болезнь.

В основе патофизиологических механизмов лежат как приспособительные механизмы, так и патологические сдвиги, возникающие в организме при недостатке кислорода. Первые направлены на снабжение кислородом жизненно-важных органов и проявляются усилением деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, перераспределением крови, стимулированием гормональной системы и ретикулярной формации ствола мозга. Вторые вызваны повреждающим действием дефицита кислорода на функции и структуры других систем, в первую очередь ЦНС и угнетением окислительных процессов.

Симптомы высотной болезни: увеличение частоты сердечных сокращений, дыхания, повышение АД, головная боль, тошнота, снижение остроты зрения, нарушение координации движений, работоспособности, эйфория, двигательное возбуждение, некритичное отношение к собственному состоянию и окружающей обстановке. С увеличением высоты время сохранения сознания сокращается (на высоте 6000 м – 30-60 мин., 9000 м – 1 мин., 12000 м – 10-15с.), далее наступает потеря сознания, прекращается дыхание и работа сердца. Основным средством лечения является восстановление кислородного обеспечения организма (спуск с высоты, дыхание кислородом, карбогеном). В тяжелых случаях показано симптоматическое лечение и гипербарическая оксигенация - т.е. метод насыщения организма кислородом под повышенным давлением.

Защита обеспечивается техническими средствами (герметические кабины, кислородно-дыхательная аппаратура), компенсирующими снижение парциального давления кислорода и барометрического давления. Профилактике высотной болезни способствует предварительная высотная адаптация и прием лекарственных средств (бемитил), повышающих устойчивость организма к условиям высоты. Для предупреждения горной болезни большое значение имеет постепенная акклиматизация на промежуточных станциях к условиям разреженной атмосферы. При пребывании в горах в крови увеличивается содержание эритроцитов и гемоглобина, а окислительные процессы в тканях за счет усиления синтеза некоторых ферментов протекают более полно, что позволяет человеку приспосабливаться к жизни на больших высотах. Имеются горные селения, расположенные на высоте 3-5 км над уровнем моря (Тибет), особо тренированным альпинистам удалось совершать восхождения на горы высотой более 8 км без использования кислородных приборов.

Азот и другие инертные газы при нормальном давлении физиологически недеятельны, их значение заключается в разбавлении кислорода. При работе под водой, при строительстве тоннелей, метро может возникнуть кессонная болезнь. При работе в условиях гипербарии снижаются показатели вентиляции легких за счет некоторого урежения частоты дыхания и пульса, в первый период может отмечаться повышение работоспособности, эйфория, при длительном пребывании могут появляться симптомы токсического действия некоторых газов, входящих в состав воздуха (нарушение координации, галлюцинации, расстройство зрения и слуха). Наиболее опасен период декомпрессии: кровь насыщается азотом, а при декомпрессии происходит десатурация, выделение азота происходит через кровь, а затем легкие. Если процесс форсировать вызывается газовая эмболия. К легким формам относят остеоартралгии, невралгии, кожные поражения. К формам средней тяжести относят поражения внутреннего уха, ЖКТ и органа зрения. К тяжелым формам относят спинальные и церебральные поражения, легочные поражения.