Read the book: «Гигиена. Конспект лекций»

Лекция 1. Гигиена как наука

1. Предмет и задачи гигиены

Гигиена (от греч. Hygieinos – здоровый) – наука, изучающая влияние условий, в которых находится человек, на его здоровье и разрабатывающая мероприятия по профилактике заболеваний, обеспечению оптимальных условий, сохранению здоровья.

Научной разработкой проблем сохранения здоровья и оптимизации условий труда занимается гигиена, а организацию и проведение санитарно-гигиенических и противоэпидемиологических мероприятий осуществляет санитарно-эпидемиологическая служба.

Основными задачами гигиены являются:

• разработка предупредительного и текущего санитарного надзора;

• разработка санитарного законодательства;

• обоснование гигиенических мероприятий по охране и оздоровлению окружающей среды, условий труда и отдыха;

• охрана здоровья детей и подростков;

• участие в разработке основ рационального питания;

• санитарная экспертиза качества пищевых продуктов и предметов бытового обихода.

Основой гигиены служат гигиенические нормативы – предельно допустимые концентрации (ПДК) и уровни (ПДУ), ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) для воздуха населенных мест и промышленных предприятий, воды, продуктов питания с целью создания наиболее благоприятных условий для сохранения здоровья и предупреждения заболеваний, обеспечения высокой работоспособности.

Гигиена как раздел медицины, изучающий связь и взаимодействие организма с окружающей средой, тесно соотносится со всеми дисциплинами, обеспечивающими формирование гигиенического мировоззрения врача: биологией, физиологией, микробиологией, клиническими дисциплинами. Это дает возможность широкого использования методов и данных этих наук в гигиенических исследованиях с целью изучения влияния факторов окружающей среды на организм человека и разработке комплекса профилактических мероприятий. Гигиеническая характеристика факторов среды и данные об их влиянии на здоровье в свою очередь способствуют более обоснованной диагностике заболеваний, патогенетическому лечению.

Гигиена включает в себя ряд разделов, каждый из которых охватывает самостоятельную область гигиенической науки и практики: коммунальная гигиена, гигиена труда, гигиена детей и подростков, гигиена питания, радиационная гигиена и др. Особое место занимает самостоятельная гигиеническая дисциплина – общая гигиена. Как пропедевтическая дисциплина общая гигиена раскрывает основные положения учения об окружающей среде, закономерностях влияния природных, бытовых, производственных факторов на здоровье и заболеваемость населения, а также определяет направление оздоровительных мероприятий.

2. Гигиеническая методология. Санитарно-гигиенические исследования

Изучение взаимодействия организма и окружающей среды производится посредством гигиенической методологии, охватывающей сумму методов и методик.

В гигиене и санитарии используется ряд методов оценки факторов окружающей среды – это методы санитарного обследования и описания, физические, химические и биологические методы, а также методы санитарной экспертизы. Одновременно используются методы исследования, с помощью которых можно выявить влияние на организм факторов окружающей среды. К ним относятся эпидемиологические, санитарно-статистические, клинические методы, а также гигиенический эксперимент.

Комплекс санитарно-гигиенических исследований условий жизни населения начинается обычно с санитарного описания. По результатам углубленного санитарного обследования разрабатывается план мероприятий по устранению недостатков и их отрицательного влияния на здоровье и санитарные условия жизни. Так, например, осмотр водоемов позволяет открыть возможные источники загрязнения воды, наметить пути к пресечению дальнейшего загрязнения, определить дебит водоисточника и др.

Метод санитарного описания также широко используется при изучении условий жизни в населенных местах – жилищных, производственных, бытовых и др. Санитарному описанию подвергаются объекты окружающей среды, условия жизни и труда. К ним относятся: водоисточники, почва, воздушная среда, пищевые продукты, жилье, места труда и отдыха, больничные и школьные учреждения и др.

Лекция 2. Методы оценки эффективности гигиенических мероприятий, дополняющие санитарное описание

1. Физические и химические методы

Следует помнить, что санитарное описание не дает количественную характеристику и дополняется более точными физическими, химическими, биологическими и другими методами исследования.

С помощью физических методов исследования характеризуется температура, влажность, скорость движения, электрическое состояние воздуха, барометрическое давление, все виды лучистой энергии. Физические методы широко применяются в коммунальной гигиене при оценке климата населенных мест, в гигиене труда для характеристики метеорологических условий в производстве, различных видов излучений. Физические методы используются в определении химического состава и структуры вещества в виде спектрографического анализа. С помощью люминесцентного анализа можно определить качество пищевых продуктов.

Химические методы в санитарно-гигиенических исследованиях используются при изучении химического состава воздуха, воды, пищевых продуктов; они широко применяются для определения ядохимикатов, различных синтетических веществ и разнообразных токсичных веществ, поступающих в биосферу. Важнейшей особенностью химических методов является их высокая чувствительность, позволяющая определить в некоторых случаях миллионные доли миллиграмма вещества на единицу объема воздуха, воды или единицу массы какого-либо продукта. С помощью химических методов при санитарно-гигиенических исследованиях определяются примеси, не свойственные природному составу среды, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на организм, служить показателем санитарного неблагополучия изучаемого объекта: наличие в воздухе оксида углерода, диоксида серы и др.

2. Биологические методы. Эпидемиологический метод. Санитарно-статистические методы

Под биологическими методами следует понимать исследования объектов окружающей среды, в процессе которых определяется наличие микро– и макро организмов и веществ животного и растительного происхождения, характеризующих санитарное состояние объекта.

Примером подобного анализа может служить биологическое исследование воды, продуктов питания.

Биологические методы в практике санитарно-гигиенических исследований, как разновидность биологического исследования, часто имеют первостепенное значение, поскольку определяют не только общую обсемененность изучаемого объекта, но также выделяют и идентифицируют санитарно-показательные микроорганизмы.

Эпидемиологический метод – это совокупность методик изучения состояния здоровья населения под влиянием различных эндогенных (генетических, возрастных и др.) или экзогенных (социальных, природных) факторов. Эпидемиологический метод позволяет изучать здоровье коллектива или же населения города, района, области путем анализа определенных учетных и отчетных медицинских документов, проведения медицинских осмотров в амбулаторных и стационарных условиях с последующим расчетом показателей, характеризующих здоровье населения. При этом динамические наблюдения за здоровьем определенного контингента называются «продольными», а одномоментные – «поперечными». В зависимости от направленности наблюдения «продольные» исследования разделяются на ретроградные, изучающие произошедшие события, или перспективные, направленные на события, которые будут происходить.

Санитарно-статистические методы изучения здоровья населения основываются на данных официальных документов и отчетов, содержащих информацию о состоянии здоровья населения. При этом учитывают такие показатели как заболеваемость, демографические показатели естественного движения населения, физическое развитие, уровни инвалидности, смертности и т. п. Санитарная статистика широко использует разнообразные методы математического анализа.

3. Клинические методы исследования. Метод гигиенического эксперимента

Клинические методы исследования широко используют для оценки состояния здоровья населения, подвергающегося воздействию различных факторов окружающей среды. Клинические методы применяют не только для определения выраженных нарушений, но и для выявления показателей преморбидных состояний у практически здоровых людей, используя при этом биохимические, иммунологические и другие тесты, отражающие состояние различных органов и систем человека.

Метод гигиенического эксперимента ставит своей целью в натурных или лабораторных условиях изучить влияние различных факторов окружающей среды на организм человека или животных.

Метод лабораторного эксперимента позволяет наиболее четко моделировать процессы и явления для выяснения их значения для здоровья человека. Примером может служить изучение на лабораторных установках процессов накопления в почве и растениях вредных химических веществ.

4. Оценка гигиенической и медико-социальной эффективности

Важнейшее значение имеет оценка гигиенической и медико-социальной эффективности проведенных оздоровительных мероприятий. Оценка гигиенической эффективности путем сравнения параметров факторов окружающей среды до и после осуществления предложенных мероприятий позволяет в случае успеха использовать эти предложения в практике на других аналогичных объектах. Медико-социальная эффективность выражается в улучшении самочувствия работающих и проживающих в этих условиях населения, снижении заболеваемости, повышении успеваемости учащихся, повышении работоспособности, повышении выносливости в условиях эксперимента. В ряде случаев, кроме основных показателей эффективности, отражающих улучшение окружающей среды и состояния здоровья населения, удается определить и экономический эффект в результате снижения выплат по листкам нетрудоспособности, повышения производительности труда и т. п.

Лекция 3. История развития гигиены

1. Развитие гигиенических знаний

История развития профилактической медицины, как и многие другие области медицинских знаний, уходит своими корнями в далекое прошлое. Ее развитие тесно связано с эволюцией общественно-экономических отношений, прогрессом науки и культуры. Существуют сведения об известном развитии гигиенических навыков в античной Греции и в период господства Древнеримской империи. В Греции основоположником медицинских знаний Гиппократом впервые был создан трактат «О воздухе, водах и местностях», в котором описывались основные природные факторы, их влияние на здоровье людей. В Афинах были построены водопровод и канализация, имелись общественные бани, проводилась простейшая дезинфекция посредством окуривания помещений. Накопленные греками опыт и знания были восприняты и усовершенствованы в Римской империи: сооружались общественные бани и солярии; функционировала сеть водопроводов и канализации, которая выводила сточные воды за город на поля и огороды; осуществлялся контроль торговли пищевыми продуктами; уделялось внимание соблюдению санитарных правил в войсках.

В период упадка общей культуры в Западной Европе, который предшествовал эпохе Возрождения (ХV – ХVI в.), в Хорезме, Бухаре, Самарканде процветали науки, литература, поэзия, уделялось внимание медицине. Этот период в Азии известен трудами ученого врача Абу Али Ибн Сины (Авиценны), автора «Канона врачебной науки». Здесь содержатся указания по гигиене жилища, одежды, питания детей и стариков, охраны здоровья.

Эпоха Возрождения ознаменовалась развитием многих отраслей знаний, в том числе естествознания. Появился интерес к болезням, связанным с профессией – Парацельс изучал болезни рудокопов. Интерес к условиям труда проявляется в ХVIII в. с развитием ремесел, крупных мануфактур. Так, в 1700 г. итальянский врач Б. Рамаццини в труде «Рассуждение о болезнях ремесленников» описал известные профессии, дал анализ профессиональных заболеваний, выдвинул идею профессионального отбора. В 1788 г. вышел в свет труд П. Франка «Полная система медицинской полиции», где изложены сведения по санитарии, высказана мысль о здоровье в социальном отношении, необходимости проведения государственных мероприятий в здравоохранении. В 1797 г. немецкий ученый Гуфеланд опубликовал книгу «Микробиотика, или искусство продления жизни», в которой осветил вопросы личной гигиены.

Фактически гигиена этого периода продолжала оставаться еще эмпирической наукой, базировалась на наблюдениях, санитарная практика сводилась к надзору за исполнением существующих правил.

В середине ХIХ в. в гигиене начинает использоваться экспериментальный и статистический методы исследования. Этому способствует не только необходимость реальной действительности, но и развитие биологии, физики, физиологии и др. естественных наук, открытия Л. Пастера, Р. Коха, Н. Ф. Гамалеи, И. И. Мечникова. Большой вклад в развитие экспериментальной гигиены внес Петтенкофер, который в результате многолетних лабораторных и статистических исследований превратил гигиену в точную науку. Большое значение имеют работы К. Фойти по вопросам физиологии и гигиены питания.

2. Развитие гигиены в России

Развитие гигиены в России ХIХ в. во многом способствовал выдающийся врач М. Л. Мудров, придававший большое значение вопросам медицинского и санитарного обслуживания войск. Он также написал «Наставления простому народу, как уберечь себя от холеры». Во второй половине ХIХ в. большой в развитие гигиенической науки внесли А. П. Доброславин и Ф. Ф. Эрисман, которые считаются основоположниками экспериментального направления гигиены в России. А. П. Доброславин в 1871 г. создал и возглавил первую кафедру гигиены при Петербургской военно-медицинской академии. А. П. Доброславин был основателем журнала «Здоровье», руководителем Общества охраны народного здоровья, организатором земской санитарии. Ф. Ф. Эрисману принадлежат исследования близорукости школьников. Он организовывает и проводит изучение условий труда рабочих фабрик и заводов Московской губернии. Ф. Ф. Эрисманом были разработаны гигиенические нормы для оценки качества воды, создана первая санитарная станция. Он первым возглавил кафедру гигиены при медицинском факультете Московского университета.

В советский период на начальном этапе большой вклад в развитие гигиенической науки внесли Н. А. Семашко, З. П. Соловьев, А. Н. Сысин, Г. В. Хлопин. Н. А. Семашко – основоположник социальной гигиены. Им была основана первая в стране кафедра социальной гигиены. Н. А. Семашко много сделал для принятия законодательства по охране водоисточников, водоснабжению и канализации, гигиене питания, труда и др. З. П. Соловьев – руководитель и организатор военно-санитарной службы. Он решал вопросы организации гигиенического обеспечения армии. Г. П. Хлопиным проведены фундаментальные работы в области гигиены водоснабжения, гигиены труда и профессиональных заболеваний, гигиены умственного труда, предложено много методов гигиенического исследования объектов внешней среды т. п.

В более поздний советский период в области гигиены успешно и плодотворно работали такие корифеи гигиенической науки, как А. Н. Марзеев, С. И. Каплун, А. В. Мольков, В. А. Рязанов, С. Н. Черкинсский, А. А. Летавет, Ф. Г. Кротков и др.

Лекция 4. Роль воздушной среды. солнечная радиация

1. Роль воздушной среды

Воздушная среда играет важную роль в дыхании человека, животных и растений. Роль воздуха состоит в снабжении кислородом, удалении продуктов обмена веществ, обеспечении процесса теплообмена. Резкие изменения физических свойств и химического состава неблагоприятно отражаются на важнейших функциях организма и приводят к различным заболеваниям.

К физическим факторам воздушной среды относятся: солнечная радиация, температура, влажность, скорость движения воздуха, барометрическое давление, электрическое состояние, радиоактивность.

2. Солнечная радиация

Солнечная радиация – единственный источник энергии, тепла и света на Земле. Она является основным фактором, обуславливающим климат местности. Под солнечной радиацией понимают испускаемый солнцем интегральный поток радиации, который представляет собой электромагнитное излучение. Оптическая часть солнечного спектра разделяется на три диапазона: инфракрасные лучи с длиной волн от 2,8 тыс. до 760 нм, видимая часть – от 760 до 400 нм и ультрафиолетовая часть – от 400 до 280 нм. Солнечная радиация возрастает с увеличением высоты местности над уровнем моря. Так, на высоте 1 тыс. м она составляет около 292,7 × 10⁴ Вт/м², а на высоте 3 тыс. м 346,6 × 10⁴ Вт/м².

3. Инфракрасная радиация

Инфракрасная радиация составляет большую часть излучения Солнца и по биологической активности делится на длинноволновую (1,5 тыс. – 2,5 тыс. нм) и коротковолновую (760–1,5 тыс. нм). Длинноволновые лучи поглощаются поверхностным слоем эпидермиса, а коротковолновые лучи (длина волны менее 1 тыс. нм) достигают глубоких слоев кожи. Они способны проходить через мозговую оболочку и воздействовать на рецепторы мозга – развитие солнечного удара – возбуждение, судороги, потеря сознания. Под воздействием инфракрасной радиации возможно помутнение хрусталика – катаракта, изменение иммунологической реактивности и др.

4. Ультрафиолетовая радиация

Ультрафиолетовая радиация оказывает наиболее сильное биологическое действие, особенно лучи с длиной волн от 315 до 290 нм. Влияние связано с воздействием на структуру белка. Протеолитические процессы в коже обуславливают появление в крови гистамина и гистаминоподобных веществ. Воздействуя на нервную систему, эти продукты рефлекторно влияют на весь организм.

Ультрафиолетовые лучи (Уф-лучи) являются неспецифическим стимулятором физиологических функций. Под их действием происходит усиление деятельности надпочечников, щитовидной и других желез. Уф-лучи стимулируют белковый, жировой, углеводный и минеральный обмен, влияют на кроветворение и на иммунологические процессы, повышая защитные силы. Уф-лучи обладают бактерицидным действием.

Спектр Уф-излучения делят на: А-излучение с длиной волн от 400 до 315 нм, В-излучение с длиной волн от 320 до 280 нм и С-лучи с длиной менее 280 нм.

Передозировка Уф-облучения может сопровождаться эритроматозным раздражением кожи, недомоганием, головными болями, повышением температуры тела. В тяжелых случаях могут развиваться ожоги, дерматиты с явлениями экссудации и отечностью. Воздействие на органы зрения приводит к фотоофтальмии – гиперемии, отеку конъюнктивы, блефароспазму, слезотечению, светобоязни.

Уф-излучение с длиной волн 320–280 нм способны предупреждать D-витаминную недостаточность. У маленьких детей в результате D-авитаминоза может развиться рахит. У взрослых при D-авитаминозе отмечается ослабление связочного аппарата суставов, снижение плотности костей, замедленное срастание их при переломах.

Имеются данные, подтверждающие способность Уф-радиации при длительном чрезмерном воздействии вызывать злокачественные опухоли, в частности рак кожи.

Бактерицидное действие Уф-радиации используется при санации воздушной среды, обеззараживании молока, дрожжей, напитков и др.

Видимая солнечная радиация определяется в средней полосе России освещенностью в июле около 65 тыс. лк, а в декабре – 4 тыс. лк и менее.

Свет оказывает психофизиологическое воздействие на организм. Так, оранжево-красная часть спектра вызывает возбуждение и усиливает чувство тепла, а холодные тона (сине-фиолетовая часть спектра) усиливают тормозные процессы в центральной нервной системе. Желто-зеленые цвета оказывают успокаивающее влияние. Свет играет ведущую роль в процессах восприятия окружающего мира, в образовании суточного ритма, представляющего собой закономерное чередование периодов покоя и мышечной активности, процессов возбуждения и торможения.

Лекция 5. Гигиеническое значение температуры и влажности воздуха

1. Температура воздуха

Температура воздуха зависит от географической широты. Самая высокая температура на земном шаре наблюдается в южных широтах. В странах Африки, Южной Америки, Средней Азии в теплое время года она достигает 63 °C, в холодный период снижается до – 15 °C. В Антарктиде температура может понижаться до – 94 °C. Температура воздуха снижается с увеличением высоты над уровнем моря.

Нагретые приземные слои воздуха поднимаются и постепенно охлаждаются в среднем на 0,6 °C на 100 м подъема. От экватора к полюсам дневные колебания температуры уменьшаются, годовые увеличиваются.

Под воздействием температуры происходят различные физиологические сдвиги во многих системах организма. При повышенных температурах (25–35 °C) окислительные процессы в организме несколько снижаются, но в дальнейшем они могут возрастать. Дыхание учащается и становится поверхностным. Легочная вентиляция вначале возрастает, а затем остается без изменений.

Длительное воздействие высокой температуры приводит к нарушению водно-солевого и витаминного баланса. Особенно характерны эти изменения при выполнении физической работы, сопровождающейся потоотделением. С потерей жидкости при тяжелой физической работе в условиях повышенной температуры воздуха может выделяться до 10 л пота, а с ним до 30–40 г хлорида натрия, 15–25 % водорастворимых витаминов. В результате нарушения водно-солевого баланса может развиться судорожная болезнь.

При воздействии температуры усиливается кровоснабжение кожи и подкожной клетчатки за счет расширения системы капилляров. Частота сердечных сокращений возрастает вследствие раздражения терморецепторов, повышения температуры крови и образования продуктов метаболизма. Артериальное давление, как систолическое, так и в большей степени диастолическое, при действии высоких температур снижается. Повышается вязкость крови, увеличивается содержание гемоглобина и эритроцитов.

Со стороны центральной нервной системы действие высокой температуры проявляется в ослаблении внимания, замедлении двигательных реакций, ухудшении координации движений.

Длительное воздействие высокой температуры вызывает стойкую гипертермию организма. При легкой форме гипертермии основным признаком является повышение температуры тела до 38 °C и более, наблюдается гиперемия лица, потоотделение, слабость, головная боль, головокружение, искажение цветового восприятия, тошнота, рвота. В тяжелых случаях перегревание протекает в форме теплового удара: подъем температуры до 41 °C и выше, падение артериального давления, потеря сознания, судороги, дыхание частое и поверхностное.

Под воздействием низких температур снижается температура кожи, при этом отмечается ухудшение тактильной чувствительности, понижение сократительной способности мышц. Изменяется функциональное состояние центральной нервной системы, проявляющееся ослаблением болевой чувствительности, адинамией, сонливостью. Понижение температуры отдельных участков тела приводит к болевым ощущениям.

Охлаждение организма способствует развитию различных заболеваний: ангин, катаров верхних дыхательных путей, пневмоний, невритов, радикулитов, миозитов и др.

2. Влажность воздуха

Влажность воздуха обуславливается испарением воды с поверхности морей и океанов. Влажность подвержена вслед за температурой суточным колебаниям.

Чем выше температура воздуха, тем большее количество паров требуется для его полного насыщения. В гигиеническом отношении наиболее важное значение имеет относительная влажность. Она дает представление о степени насыщения воздуха водяными парами и свидетельствует о возможности отдачи тепла путем испарения. В условиях дефицита влажности воздуха более интенсивно будет протекать отдача тепла при потоотделении.

Высокая температура воздуха с низкой его влажностью переносится человеком легче, чем при высокой влажности. С увеличением влажности воздуха снижается отдача тепла. Насыщение воздуха водяными парами в условиях низкой температуры будет способствовать переохлаждению тела.

При обычных метеорологических условиях оптимальной относительной влажностью является 40–60 %.

Лекция 6. Гигиеническое значение перемещения воздушных масс и атмосферного давления

1. Перемещение воздушных масс

Разница в температуре и давлении обуславливает перемещение воздушных масс. Движение воздуха характеризуется направлением и скоростью. Для каждой местности характерна закономерная повторяемость ветров преимущественно одного направления. Для выражения этой закономерности используют специальную графическую величину – розу ветров, представляющую собой линии румбов, на которых отложены векторы, соответствующие по длине, числу направлений и силе ветров, выраженных в процентах по отношению к общему их числу. Скорость движения воздуха определяется числом метров в секунду.

Сильный ветер резко увеличивает теплоотдачу путем конвекции и испарения пота. В жаркие дни ветер оказывает благоприятное влияние на организм, так как предохраняет его от перегревания. При низких температурах и высокой влажности движение воздуха способствует переохлаждению.

Гигиеническое значение движения воздуха заключается в том, что оно способствует вентиляции помещений, а также играет важную роль в удалении и самоочищении поступающих в атмосферу загрязнений.

2. Атмосферное давление

На уровне моря давление столба воздуха атмосферы равно 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Наружное давление полностью уравновешивается внутренним давлением организма. Суточные и сезонные колебания атмосферного давления соответствуют 200–300 Па (20–30 мм рт. ст.). У определенной категории лиц пожилого возраста, страдающих ревматизмом, невралгиями, гипертонической болезнью и другими заболеваниями, эти колебания вызывают изменения самочувствия.

Подъем и пребывание на высоте связаны с воздействием на организм пониженного барометрического давления и низкого парциального давления газов. Эти факторы обуславливают симптомокомплекс так называемой горной болезни, в развитии которой ведущую роль играет кислородное голодание. В результате нарушения деятельности центральной нервной системы появляются усталость, сонливость, тяжесть в голове, головная боль, нарушение координации движений, повышенная возбудимость, сменяющаяся апатией и депрессией. При более глубокой гипоксии отмечаются: тахикардия, изменения ЭКГ; нарушается моторная и секреторная функции желудочно-кишечного тракта, меняется периферический состав крови.

Более значительное и резкое падение атмосферного давления может вызвать явление декомпрессии – выделение газов, растворенных при нормальном барометрическом давлении, из крови и тканевых жидкостей. Это сопровождается болями в мышцах, суставах, костях. Осложнением является воздушная эмболия.

К мероприятиям по акклиматизации к кислородной недостаточности относятся тренировки в барокамерах, пребывание в условиях высокогорья, закаливание и другое, прием повышенных доз витаминов С, В1, В2, В6, РР, фолиевой кислоты, Р.

Действию повышенного барометрического давления подвергается определенная категория лиц: водолазы, рабочие подводных и подземных строительных работ. Работая в кессонах, различают три периода: компрессия, пребывание в условиях повышенного давления и декомпрессия. Первый период сопровождается незначительными функциональными изменениями: шум в ушах, заложенность, болевые ощущения вследствие механического давления на барабанную перепонку. Второй период сопровождается легкими функциональными нарушениями: урежением пульса и частоты дыхания, снижением максимального и повышением минимального артериального давления, понижением кожной чувствительности и слуха, усиливается перистальтика кишечника, повышается свертываемость крови, уменьшается содержание гемоглобина и эритроцитов. В эту фазу происходит насыщение крови и тканей растворенными газами (сатурация), происходит уравновешивание газов в организме и окружающей среде.

В период декомпрессии наблюдается обратный процесс – десатурация. При правильной декомпрессии растворенный газ выделяется через легкие из расчета – за 1 мин – 150 мл азота. При быстрой декомпрессии не успевает выделяться и поступает с кровью к тканям, вызывая газовую эмболию (кессонную болезнь).

Лекция 7. Электрическое состояние атмосферного воздуха

1. Ионизация воздуха

К электрическому состоянию атмосферного воздуха относят ионизацию, электрическое и магнитное поле земной атмосферы. Ионизация – образование электрозаряженных частиц, происходит под влиянием излучений радиоактивных веществ, Уф-радиации, рентгеновских и космических лучей, процессах нагревания, распыления, дробления и т. д. В результате ионизации от нейтрального атома отделяется электрон, который присоединяется к другому нейтральному атому, образуя отрицательный ион. Оставшаяся часть атома образует положительно заряженный ион. Ионизационное состояние воздуха характеризуется концентрацией ионов каждого вида в 1 мл воздуха.

Ионы, существующие самостоятельно или присоединившиеся к нейтральным молекулам кислорода, озона, азота и его окислов, принято называть легкими. Легкие ионы, скорость передвижения которых в воздухе составляет 1–2 см/с, существуют 1–2 мин, быстро рекомбинируются. Легкие ионы могут присоединять к себе взвешенные пылевые частицы, микробные тела, превращаясь в средние, тяжелые и сверхтяжелые ионы. Тяжелые ионы менее подвижны (0,0005 см/с), они прочно удерживают заряд.

Ионизационный режим воздушной среды определяется отношением тяжелых ионов к числу легких (N/n) и отношением количества положительных ионов к числу отрицательных (n+/n-) – коэффициентом униполярности. Чем более загрязнен воздух, тем выше этот коэффициент.

В воздухе курортных местностей содержание легких ионов составляет 2 тыс. – 3 тыс. в см³, в воздухе промышленных городов – 200–300 и менее. Количество легких ионов уменьшается с ухудшением микроклиматических условий в помещениях и с повышением содержания диоксида углерода.

Физиологический механизм действия ионизированного воздуха объясняется электрообменом в легочной ткани и нейрорефлекторными реакциями, возникающими в ответ на раздражение аэроионами рецепторов кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. Под действием высоких концентраций отрицательных легких ионов (до 1 млн в 1 см³) у людей наблюдаются благоприятные изменения в газовом и минеральных обменах, стимулируются обменные процессы, ускоряются процессы заживления ран. Положительные ионы, напротив, оказывают угнетающее действие на человека, вызывая сонливость, депрессию, снижая работоспособность.

Положительное влияние ионизированного воздуха используют в лечебной практике, в производственных и жилых помещениях, на транспорте и т. д. Вместе с тем следует отметить, что биологическое действие ионов изучено еще недостаточно.

2. Электрическое поле земной атмосферы

Установлено, что между воздухом и земной поверхностью существует электрическое поле, характеризующееся напряженностью, измеряемой величиной потенциала (вольт) на единицу длины (метр). Эта величина называется градиентом электрического потенциала. Среднее его значение у поверхности Земли составляет 120 В/м; с высотой величина градиента уменьшается.

Человек в электрическом поле Земли подвергается воздействию разности потенциалов между уровнем головы и подошвами примерно в 200–250 В. Биологическое действие электрического поля атмосферы исследовано еще недостаточно.

3. Радиоактивность

При оценке физических свойств воздушной среды существенное значение имеет радиоактивность.

Естественная радиоактивность воздуха определяется прежде всего содержанием в нем таких газов, как радон, актион и торон – продуктов распада радия, актиния и тория, находящихся в земных породах. Кроме того, в воздухе содержатся углерод-14, аргон-41, фтор-18 и ряд других изотопов, образующихся в результате бомбардировки атомов кислорода, водорода и азота космическими лучами.

Наряду с радиоактивными аэрозолями в атмосферу могут попадать незначительные количества естественных радиоактивных веществ (Ra, K40, U и т. д.), что отмечается при разрушении земных пород, разложении органических веществ.

Естественная радиоактивность воздушной среды колеблется в пределах 2 × 10^–14–4,4 × 10^–13 Ku/л. При этом человек подвергается как внутреннему облучению за счет вдыхания a-, b– и y-излучающих веществ, так и внешнему воздействию (почвы, космических лучей). Общая суммарная доза облучения человека может достигать 175 мбэр/год.

Однако радиоактивность окружающей среды определяется не только естественными радиоактивными элементами, но радиоактивными веществами искусственного происхождения, появившимися в результате загрязнения среды при взрывах ядерных устройств, в связи с использованием радиоактивных веществ в науке и промышленности. Наибольшую опасность представляют долгоживущие радиоизотопы – стронций-90 и цезий-137, период полураспада которых составляет соответственно 29 и 33 года. По своим физико-химическим свойствам стронций-90 подобен кальцию, а цезий-137 – калию. Это означает, что стронций-90, попадая в организм, депонируется в костях, а цезий-137 распределяется по органам, обуславливая внутреннее облучение в течение длительного времени.

При гигиенической оценке радиоактивного загрязнения окружающей среды имеют значение ряд факторов:

• высота и мощность выбросов продуктов ядерного деления;

• направление и скорость ветра;

• дисперсный состав радиоактивной пыли;

• погодные условия (туман, осадки) и др.

Радиоактивные вещества через почву, грунтовые воды, воды открытых водоемов накапливаются в растениях, кормах для животных, организме рыб и других обитателей водоемов. Биологические объекты обладают способностью аккумулировать в себе радиоактивные вещества. Через пищевые биологические цепи радиоактивные вещества поступают в организм человека.

Лекция 8. Химический состав воздуха

1. Воздушная среда как смесь газов. Кислород

Воздушная среда, составляющая земную атмосферу, представляет собой смесь газов. Сухой атмосферный воздух содержит: кислорода 20,95 %, азота 78,09 %, диоксида углерода 0,03 %. Кроме того, в атмосферном воздухе содержатся аргон, гелий, неон, криптон, водород, ксенон и другие газы. В небольшом количестве в атмосферном воздухе присутствуют озон, оксид азота, йод, метан, водяные пары.

Кислород по биологической роли – самая важная составная часть воздуха. В природе постоянно происходит потребление кислорода при дыхании человека и животных. Расходуется кислород на процессы окисления и горения. Несмотря на значительный расход кислорода, его содержание в воздухе практически не изменяется, так как в растительном мире идет постоянно процесс ассимиляции углекислого газа и выделение кислорода. В результате процессов фотосинтеза в атмосферу поступает около 5 × 10¹⁴ тонн кислорода в год, что примерно соответствует его потреблению. Под действием солнечных лучей молекулы воды распадаются также с образованием кислорода.

Организм очень чувствителен к недостатку кислорода. Снижение его содержания в воздухе до 17 % приводит к учащению пульса, дыхания. Содержание в воздухе 7–8 % кислорода несовместимо с жизнью. Увеличение содержания кислорода до 100 % при нормальном давлении человеком переносится легко. С повышением давления до 405,3 кПа (4 атм) происходят местные поражения тканей легких и функциональные нарушения центральной нервной системы. Вместе с тем при содержании кислорода до 40–60 % и давлении до 303,94 кПа (3 атм) в барокамере наблюдается улучшение усвоения кислорода тканями, отмечается нормализация нарушенных функций.

Под влиянием коротковолнового УФ-излучения с длиной волны менее 200 нм молекулы кислорода диссоциируют с образованием атомарного кислорода. Атомы кислорода присоединяются к нейтральной молекуле кислорода, образуя озон. Одновременно с образованием озона происходит его распад. Общебиологическое значение озона велико, поскольку он поглощает коротковолновое УФ-излучение, оказывающее губительное действие на биологические объекты. Кроме того, он поглощает длинноволновое ИК-излучение, исходящее от Земли, и тем самым предотвращает охлаждение ее поверхности.

2. Диоксид углерода

Важным составным элементом атмосферного воздуха является диоксид углерода. В атмосферу он выделяется за счет дыхания человека и животных, процессов горения, гниения и брожения. Ассимилируется диоксид углерода растениями в процессе фотосинтеза.

Диоксид углерода играет большую роль в жизнедеятельности животных и человека, являясь физиологическим возбудителем дыхательного центра. При увеличении содержания его во вдыхаемом воздухе до 4 % отмечаются головная боль, шум в ушах, сердцебиение, возбужденное состояние; при 8 % наступает смерть.

В гигиеническом отношении содержание диоксида углерода является показателем, по которому судят о степени чистоты воздуха в жилых и общественных зданиях. В обычных условиях при естественной вентиляции помещения и инфильтрации наружного воздуха через поры строительных материалов содержание диоксида углерода в воздухе жилых помещений не превышает 0,2 %. Предельно допустимой концентрацией диоксида углерода в воздухе жилых и общественных зданий считается 0,1 %.

3. Азот

Основную массу атмосферы составляет азот. Он принадлежит к индифферентным газам и играет роль разбавителя кислорода. При избыточном давлении (4 атм) азот может оказать наркотическое действие.

Азот атмосферы под влиянием электрических разрядов превращается в окислы азота, которые с осадками поступают в почву, где превращаются в органические соединения. При разложении органических веществ азот восстанавливается и снова поступает в атмосферу. Азот воздуха усваивается сине-зелеными водорослями и некоторыми видами бактерий почвы.

Другие составляющие воздуха – так называемые инертные газы (аргон, неон, гелий, ксенон, криптон и др.) в обычных условиях физиологически индифферентны.

Лекция 9. Влияние загрязнения воздуха на здоровье населения

1. Химическое загрязнение воздушной среды

Организм человека ежесуточно потребляет большое количество воздуха, который включается в процессы жизнеобеспечения (взрослый человек – 20 м³ в сутки). При загрязнении атмосферы в этом воздухе могут содержаться значительные дозы вредных веществ, способные оказать влияние на состояние и функции жизненно важных систем и органов. Воздействия эти могут быть многообразны в зависимости от вида загрязнителя, его концентрации в воздухе, длительности и периодичности воздействия.

Атмосферные загрязнения вызывают острые и хронические отравления, рост общей заболеваемости, развитие специфических и отдаленных последствий. Описаны случаи острых отравлений, обусловленных так называемыми токсическими туманами, повлекшие резкое увеличение случаев смерти.

Ослабление организма в результате хронического воздействия атмосферных загрязнений обусловливает рост в 1,5–2 раза случаев заболевания хроническим бронхитом, эмфиземой легких, острыми респираторными заболеваниями, хроническими ринитами, отитами и др. Исследования показывают, что атмосферные загрязнения могут оказывать канцерогенное и сенсибилизирующее действие. Атмосферные загрязнения ухудшают общие санитарные условия жизни. Так, интенсивное запыление воздуха снижает прозрачность атмосферы, что отражается на естественном освещении, уровне УФ-облучения. Запыленность способствует туманообразованию. Туманы в свою очередь способствуют росту уличного травматизма, угнетающе действуют на психику и самочувствие людей.

К распространенным газообразным атмосферным загрязнениям относятся соединения серы, сероводород, окислы азота, углеводороды, альдегиды, сажа и др.

Наиболее мощным источником загрязнения воздушной среды является промышленность, в частности крупные теплоэлектростанции. Их выбросы составляют до 27 % от всех выбросов в атмосферу. В результате сжигания топлива в воздух выбрасываются зола, сажа, разнообразные газообразные продукты. По объему вредных выбросов далее следуют предприятия черной и цветной металлургии (24 % и 10 % соответственно). На долю автотранспорта в городах приходится свыше 60 % от всей суммы вредных выбросов.

В нашей стране приняты среднесуточные ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе, служащие для предотвращения хронического действия загрязнителя на здоровье людей. Используется также показатель – предельно допустимый выброс (ПДВ) – это научно-технический норматив, устанавливаемый для каждого источника выброса, который обеспечивает соблюдение ПДК в атмосферном воздухе.

2. Биологическое загрязнение воздушной среды

Биологические объекты, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии различны: бактерии, вирусы, споры плесневых грибов, дрожжевые грибы, цисты простейших, споры мхов и др. При этом воздух не является благоприятной средой для размножения микроорганизмов. Основным источником загрязнения воздуха является почва.

Содержание микроорганизмов в воздухе колеблется как в течение суток, так и в различные сезоны года. В холодный период года воздух менее загрязнен микроорганизмами, а летом наблюдается более высокое их содержание, что связано с высыханием верхних слоев почвы и усиленным поступлением ее частичек в воздух.

Бактериальная обсемененность в городах может достигать 30–40 тыс. в 1 м³, в то время как в зеленой пригородной зоне – около 1 тыс. в 1 м³. Над океанами и снежными вершинами гор воздух почти стерилен.

Воздушная среда является путем передачи многих аэрогенных инфекций, возбудители которых обладают достаточной стойкостью. Через воздух распространяются возбудители коклюша, дифтерии, кори, скарлатины, гриппа.

Воздушным путем передаются такие заболевания, как натуральная оспа, туляремия, сибирская язва, туберкулез и др. Установлено, что во время чихания образуется до 40 тыс. мелких капелек, содержащих микроорганизмы. Инфицированные капельки, находясь во взвешенном состоянии, могут распространяться на значительные расстояния и представлять эпидемиологическую опасность.

Уровень бактериального загрязнения воздуха в помещениях зависит от воздухообмена, санитарного состояния и др. Принято считать, что атмосферный воздух является чистым в бактериологическом отношении, если число бактерий летом не превышает 750, а зимой – 150 в 1 м³.

Лекция 10. Вопросы гигиены почвы

1. Гигиеническое значение состава и свойств почвы

Под почвой понимают наружные горизонты, формирующиеся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под действием климата, растительности, рельефа, почвенных организмов. Как один из факторов окружающей среды почва и подстилающие ее горные породы (грунт) оказывают большое влияние на здоровье людей и санитарные условия их жизни.

Почва состоит из материнской породы, мертвого органического вещества, живых существ, воздуха и воды. Толщина почвы колеблется от нескольких сантиметров до 3 м и более. Ее площадь составляет всего около 1/10 площади материков.

Материнская порода представляет собой комплекс минеральных соединений, состоящих в основном из песка, глины, извести и ила, включающих соли кремния, магния, алюминия и др. В зависимости от соотношения песка и глины все почвы делятся на песчаные, супесчаные, глинистые и суглинистые. С учетом размера частиц выделяют каменистую (более 3 мм), песок (0,2–3 мм), глину (0,001–0,01 мм), коллоидную фракцию гумуса – перегноя. Крупнозернистые почвы, как правило, обладают хорошей воздухо– и водопроницаемостью, а мелкозернистые характеризуются значительной водоемкостью, высокой гигроскопичностью и капиллярностью.

В гигиеническом отношении наиболее благоприятной является почва, имеющая большую воздухо– и водопроницаемость, так как эти свойства способствуют процессам самоочищения, обеспечению нормального теплового режима приземного слоя атмосферы. Такие почвы, как правило, не заболачиваются, поэтому для строительства зданий выбирают участки земли с крупнозернистой почвой.

Температура почвы оказывает существенное влияние на жизнедеятельность почвенных организмов и процессы самоочищения.

Чем мельче поры, тем больше воды может поглотить и удержать почва.

Торфянистые почвы удерживают 3–5-кратное количество воды, песчаные – около 20 %, глинистые – около 70 % воды по массе. При этом вода может находиться в химически связанном состоянии. Фильтруясь через почву, вода обогащается солями и микроорганизмами, но может загрязняться токсическими веществами и патогенными микробами. Под действием силы тяжести вода находится в постоянном движении. При этом вода почти полностью лишается кислорода, идущего на биохимические процессы, и обогащается углекислым газом.

Сырые почвы, с большим содержанием воды, оказывают неблагоприятное влияние на теплообменные процессы, радиационный баланс. Из водоносного горизонта свободная вода способна подниматься по почвенным капиллярам, что важно учитывать при закладке фундаментов зданий.

Почвенный воздух отличается от атмосферного: в нем содержится большое количество углекислого газа, водяных паров и мало кислорода. С возрастанием глубины количество кислорода снижается до 14 %, а содержание углекислого газа увеличивается до 8 %. При высоком содержании органических веществ, низкой воздухопроницаемости в почве преобладают анаэробные процессы с выделением метана, аммиака, сероводорода. В рыхлых крупнозернистых почвах благодаря лучшей аэрации биохимические процессы протекают по аэробному типу.

2. Процессы самоочищения, эпидемиология почвы

Живые организмы почвы представлены в основном микробами. Общее число их достигает 2 млрд на 1 г почвы. Среди них есть грибы, водоросли, бактерии, простейшие и вирусы. Кроме того, в почве обитают простейшие животные, личинки и куколки мух, насекомых и др.

Микроорганизмы играют исключительно важную роль в процессах самоочищения почвы, т. е. в процессах превращения органических веществ в неорганические соединения. Процессы разложения и минерализации органических веществ в почве могут протекать под влиянием бактерий как аэробно, так и анаэробно – без доступа кислорода. В гигиеническом отношении аэробный процесс более благоприятен, так как он протекает без образования дурнопахнущих и вредных веществ аммиака, сероводорода, метана, индола, скатола, метилмеркаптана и др.

Одни бактерии для своего развития могут использовать белки, другие – минеральные соединения, третьи (нитрофикаторы) окисляют аммиак до нитритов, а затем до нитратов. Ряд бактерий (железобактерии) превращают соли закиси железа в гидрат окиси, серобактерии окисляют соединения серы в соли серной и сернистой кислот (сульфаты, сульфиты). Благодаря этим процессам в почве совершается круговорот веществ, а в конечном итоге образуется новое, устойчивое, безопасное в санитарном отношении вещество – гумус.

Лекция 11. Геохимическое и токсикологическое значение почвы

1. Санитарная охрана почвы

Почва имеет большое эпидемиологическое значение. В ней могут находиться и передаваться человеку возбудители многих инфекционных заболеваний, а также яйца и личинки гельминтов. Чистая, незагрязненная почва является неблагоприятной средой для патогенных бесспоровых микробов. Вместе с тем в почве, особенно загрязненной органическими веществами, они длительно сохраняют жизнеспособность. Так, в почве бактерии тифо-паратифозной группы могут находиться до 400 дней, дизентерии – до 100 дней, вирусы полиомиелита, ЕСНО, Коксаки – до 150 дней, яйца аскарид – до 1 г. Возбудители газовой гангрены, столбняка, ряда пищевых токсикоинфекций являются постоянными обитателями почвы. Споры сибирской язвы способны сохранять жизнеспособность десятки лет. Особенно важна роль почвы в распространении аскаридоза и трихоцефалеза. В ней созревают яйца до инвазивной стадии, затем они заносятся в организм с загрязненными почвой овощами, водой и почвенной пылью, переносятся мухами.

Большую роль играет почва и в распространении биогельминтов – свиного и бычьего цепня. Из кишечника зараженного человека их яйца попадают в почву, а затем в корм крупного рогатого скота или свиней. В организме животных яйца этих паразитов превращаются в личинок, которые локализуются в мускулатуре животных, а затем с мясом вновь попадают к человеку.

2. Эпидемиологическое значение почвы

Химические элементы на земном шаре распределены неравномерно, что обусловлено в первую очередь особенностями геологических и почвообразовательных факторов. В тех или иных районах отмечается недостаток или избыток содержания в почве таких микроэлементов, как йод, кобальт, фтор, молибден, марганец, цинк, бор, стронций, селен и др. Недостаток или избыток микроэлементов отражается на химическом составе воды и многих растений. А это в свою очередь может привести к развитию у животных и человека специфических заболеваний, известных как геохимические эндемии. Чаще всего они характеризуются нарушениями обмена: флюороз, эндемический зоб, молебденоз (эндемическая подагра), поражение нервной системы при избытке свинца, хондро– и остеодистрофии при избытке стронция, нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта и печени при избытке селена.

3. Роль микроэлементов в почве

Внесение в почву огромного количества химических удобрений, пестицидов, промышленных отходов способствует образованию искусственных геохимических провинций с измененными составом и свойствами почвы. При чрезмерном и длительном загрязнении в почве могут накапливаться такие вредные для здоровья вещества, как ртуть, свинец, мышьяк, фтор, ядохимикаты и другие, представляющие реальную опасность прямого и косвенного влияния на организм человека.

Одним из важных показателей степени загрязненности почвы является санитарное число, представляющее собой отношение азота гумуса к общему органическому азоту почвы. В процессе самоочищения почвы любого типа количество азота гумуса увеличивается и, следовательно, санитарное число возрастает, приближаясь к единице. О степени загрязнения почвы можно судить по коли-титру, титру анаэробов, наличию яиц гельминтов, числу личинок и куколок синантропных мух.

Санитарная охрана почвы относится к числу важнейших гигиенических задач санитарно-эпидемиологической службы.

К числу основных мероприятий по санитарной охране почвы можно отнести:

• законодательные, организационные и административные мероприятия;

• технологические мероприятия, направленные на создание безотходных и малоотходных технологических схем производства, уменьшающих и снижающих до минимума образование отходов, совершенствование технологии обезвреживания отходов;

• санитарно-технические мероприятия по сбору, удалению, обезвреживанию и утилизации отходов, загрязняющих почву;

• планировочные мероприятия, касающиеся научного обоснования и соблюдения величин санитарно-защитных зон между очистными сооружениями и жилыми зданиями, местами водозабора, выбора схем движения автотранспорта, выбора земельных участков под очистные сооружения;

• разработка гигиенических нормативов для оценки санитарного состояния почвы при поступлении в нее органических, биологических (патогенных и условно-патогенных вирусов, бактерий, простейших, яиц гельминтов) и химических (пестицидов, тяжелых металлов и др.) загрязнителей.

Лекция 12. Значение воды

1. Вода как фактор окружающей среды

Вода является важнейшим фактором окружающей среды, который оказывает многообразное воздействие на все процессы жизнедеятельности организма, работоспособность и заболеваемость. Вода входит в состав почвы, многих минеральных и горных пород, содержится в воздухе в виде водяных паров. Вода находится в непрерывном движении. Круговорот воды связывает все части гидросферы воедино, образуя в целом замкнутую систему: океан-атмосфера-суша.

Климат и погода всех регионов земного шара во многом определяются наличием водных пространств и водяного пара в атмосфере. Участие воды в формировании климата осуществляется за счет ее высокой теплоемкости. На больших пространствах Земли, занятых водой аккумулируется тепловая энергия, которая постепенно отдается в окружающую среду. Это способствует смягчению климата в приморских районах и по сезонам.

Вместе с другими факторами вода формирует поверхность Земли, разрушает горные породы, создает почву, меняет ландшафт.

С древних времен и по настоящее время вода широко используется человеком для хозяйственных нужд.

Вода представляет собой простейшее устойчивое химическое соединение кислорода с водородом и легко вступает в реакцию со многими химическими элементами. Она является лучшим растворителем для большинства соединений и необходима почти для всех химических реакций. В природных условиях в чистом виде почти не встречается. В воде находятся такие элементы, как натрий, кальций, магний, углерод, сера, азот, кислород, водород и др. Природные воды содержат также в незначительном количестве цинк, свинец, молибден, мышьяк, фтор, йод и др. микроэлементы.

Вода является инертным растворителем, не изменяющимся под воздействием тех веществ, которые она растворяет. Поэтому вещества, необходимые для организма, будучи растворены в воде, попадают в него почти в неизменном виде.

2. Физиологическое значение воды

Взрослый организм человека содержит 66–70 % воды, из них 3,5 л приходятся на плазму крови, 10,5 л – на лимфу и внеклеточную жидкость. Обмен веществ возможен только при условии полного растворения продуктов, поступающих в организм, и продуктов обмена. Растворителем для них является вода. В ней растворены минеральные соли, создающие определенное осмотическое давление в крови и тканях. Вода способствует сохранению коллоидного состояния живой плазмы. Водная среда необходима для пищеварения в желудочно-кишечном тракте.

Тепловой баланс организма зависит от наличия воды, так как вода, выделяемая потовыми железами, кожными покровами, слизистыми оболочками и дыхательными путями, участвует в процессе терморегуляции. Слезы, состоящие на 99 % из воды, увлажняя глаза, удаляют с их поверхности пыль. С водой выделяются из организма различные шлаки, образующиеся в результате обмена веществ.

Если содержание воды в организме человека уменьшится на 1–2 %, появляется жажда, на 5 % присоединяются помрачнение сознания, галлюцинации. При потере 20–25 % воды наступает смерть.

Вода поступает в организм с пищей (600–900 мл) и при питье (1,5 л). Суточная потребность человека в воде 2,2–2,5 л. Вода выделяется из организма: через почки (1,5 л), с потом (400–600 мл), при дыхании (350–400 мл), с калом (100–150 мл).

3. Гигиеническое значение воды

Гигиеническое значение воды велико. Она используется для поддержания в надлежащем санитарном состоянии тела человека, предметов обихода, жилища и прочего, оказывает благоприятное влияние на климатические условия, условия отдыха населения, на уровень культуры и быта. Минеральные воды используются для бальнеологических целей. Огромное количество воды расходуется на технические и хозяйственно-бытовые цели.

Лекция 13. Минеральный состав воды. Роль воды в возникновении заболеваний

1. Природные воды по содержанию ионов. Жесткость воды

Минеральный состав воды с давних пор привлекал к себе внимание в связи с распространенными заболеваниями неинфекционной природы.

По содержанию ионов природные воды делятся на:

• пресные (минерализация не превышает 1 г/л);

• минерализованные (от 1 до 50 г/л);

• рассолы (свыше 50 г/л).

У населения, постоянно пользующегося минерализованной водой (1,5–3 г/л сухого остатка), отмечена повышенная гидрофильность тканей, задержка организмом выпитой воды, снижение диуреза на 30–60 %. Вода с повышенной минерализацией отрицательно влияет на секреторную деятельность желудка, нарушает водно-солевое равновесие в организме, хуже утоляет жажду. Исследования показали, что избыточное поступление с водой хлоридов, особенно хлоридов натрия, вызывает угнетение желудочной секреции, уменьшение диуреза, повышение кровяного давления.

Высокое содержание в питьевой воде сульфатов обуславливает нарушение водно-солевого обмена, вызывают диспепсические явления – от легкого послабления до выраженного.

Нижним пределом минерализации, при котором поддерживается гомеостаз организма, является сухой остаток в 100 мг/л, оптимальный уровень минерализации соответствует 200–400 мг/л. При этом содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния – 10 мг/л.

Суммарное содержание кальция и магния определяет величину жесткости воды. Жесткая вода мало пригодна для хозяйственно-бытовых нужд, в ней плохо развариваются мясо, овощи и бобовые. Имеются данные о неблагоприятном влиянии жестких вод на здоровье населения, например, повышенная жесткость воды является этиологическим фактором в развитии мочекаменной болезни.

Принят норматив жесткости питьевой воды на уровне 7 ммоль/л.

2. Микроэлементы, поступающие в организм с водой

Питьевая вода покрывает от 1 до 10 % суточной потребности в таких микроэлементах как йод, железо, цинк, магний, молибден, кобальт, и лишь для фтора и стронция является основным источником поступления в организм.

Фтор принадлежит к важным биогенным элементам, участвует в минеральном обмене веществ организма, играет большую роль в образовании твердых составных частей костной ткани скелета и особенно зубов. При избыточном содержании фтора в воде возникает эндемический флюороз, поражающий население районов, эндемичных по фтору. Ранний признак флюороза – появление коричневых пятен на эмали зубов, затем поражается дентин, зубы становятся хрупкими и легко разрушаются. Поражение зубов и костей скелета происходит при концентрации фтора более 2 мг/л.

При пониженном содержании в питьевой воде фтора (0,5–0,6 мг/л) разрушается зубная эмаль, зубы утрачивают прочность, поражаются кариесом. Оптимальная концентрация фтора в питьевой воде – 0,7–1 мг/л.

Йод важнейший галоген, обладающий многими специфическими свойствами. Биогенные свойства йода в организме проявляются в различных биохимических процессах, в частности под его влиянием усиливаются окислительные процессы, изменяется течение ферментативных процессов. В организме основная часть йода сосредоточена в щитовидной железе и мышцах.

У населения, проживающего в биогеохимической провинции с недостаточным содержанием йода в почве и воде, наблюдается развитие гипофункции щитовидной железы, ее компенсаторное увеличение. Заболевание называется эндемический зоб. В более тяжелых случаях происходит задержка роста, физического и умственного развития, расстройство координации движений, косноязычие, глухонемота, психическая отсталость, т. е. наступает кретинизм. Необходимая суточная норма йода для человека 200–220 мкг. С водой в нормальных условиях, как правило, поступает в организм около 120 мкг.

В биогеохимических провинциях с повышенным содержанием стронция в водах у детей выявляются нарушения развития костной ткани, проявляющиеся в задержке развития зубов, удлинении сроков заращения родничков; при тяжелых случаях отмечаются изменения в тазобедренных суставах, искривления позвоночника. Ранним признаком является короткопалость с симметрично деформированными и утолщенными суставами. Заболевание получило название уродской болезни или Кашина-бека. Патология объясняется конкурентными отношениями стронция и кальция в организме.

В результате вымывания из геологических структур с залежами селитры может образовываться в воде повышенное содержание нитратов. Нитраты могут поступать с промышленными сточными водами, с сельскохозяйственными стоками. При поступлении нитратов в организм в повышенных количествах развивается эндемическое заболевание – нитратная метгемоглобинемия, возникает гемическая гипоксия с соответствующими проявлениями. В большей степени этому заболеванию подвержены дети раннего грудного возраста.

3. Роль воды в возникновении заболеваний

Водным путем могут передаваться возбудители многих заболеваний, наиболее часто – кишечных инфекций (холеры, брюшного тифа, паратифа, дизентерии). Установлена роль водного фактора в распространении вирусов возбудителей гепатита, полиомиелита, энтеровирусов и в меньшей степени аденовирусов.

Определенную роль играет водный фактор в распространении некоторых зоонозов – желтушного лептоспироза (болезнь Васильева-Вейля) и безжелтушного лептоспироза, туляремии, причиной которых является заражение природных водоисточников выделениями зараженных грызунов или продуктами разложения их трупов. Описаны случаи заражения лихорадкой Ку, сапом, туберкулезом, бруцеллезом через воду, хотя это не является типичным. Через воду могут передаваться патогенные простейшие – возбудители амебной дизентерии и гельминты.

Отмечена роль воды в передаче патогенных грибов, в частности возбудителей эпидермофитии.

Лекция 14. Источники водоснабжения

1. Классификация источников водоснабжения. Открытые водоемы

Для водоснабжения могут быть использованы:

• открытые водоемы;

• подземные воды;

• атмосферные воды.

Открытые водоемы делятся на:

• естественные (реки, озера);

• искусственные (водохранилища, каналы).

Характерной чертой открытых водоемов является наличие большой водной поверхности, которая соприкасается с атмосферой и находится под воздействием лучистой энергии солнца, что создает условия для развития водной флоры и фауны, активного течения процессов самоочищения. Однако вода открытых водоемов подвержена опасности загрязнения различными химическими веществами и микроорганизмами.

Речные воды характеризуются большим количеством взвешенных веществ, низкой прозрачностью и большой микробной обсемененностью. Реки наиболее часто используются с целью водоснабжения.

Озера и пруды представляют собой различной величины и формы котлованы. На дне образуются значительные илистые отложения за счет выпадения взвешенных частиц. Эти водоисточники менее пригодны для питьевых целей, так как значительно подвержены загрязнению и обладают слабовыраженной способностью самоочищения. Эти воды небезопасны в эпидемиологическом отношении.

Искусственные водохранилища создаются путем сооружения плотин, задерживающих водоотток. Большое значение на качество воды в водохранилище оказывает санитарная подготовка его дна.

Открытые водоемы характеризуются непостоянством химического и бактериального состава, резко меняющегося в зависимости от сезона года и атмосферных осадков. Воды отличаются небольшим содержанием солей и значительным количеством взвешенных и коллоидных веществ.

При оценке открытых источников водоснабжения большое внимание уделяется флоре и фауне водоемов. Эти биологические организмы называются сапробными (sapros, гнилостный). Различают четыре степени сапрости водоемов или зон.

Полисапробная зона характеризуется сильным загрязнением воды, отсутствием кислорода, восстановительными процессами. Окислительные процессы отсутствуют. Флора и фауна крайне бедны. Происходит интенсивное размножение микроорганизмов, их число измеряется многими сотнями тысяч и миллионами в 1 мл.

а-Мезосапробная зона по степени загрязнения воды приближается к предыдущей, условия разложения белка в значительной степени анаэробные, но отмечаются и аэробные. Количество бактерий исчисляется сотнями тысяч в 1 мл. Цветковые растения редки, но имеются водоросли и простейшие. в-Мезосапробная зона имеет среднюю степень загрязнения. Окислительные процессы преобладают над восстановительными, и поэтому вода не загнивает. Число бактерий в 1 мл воды измеряется десятками тысяч. Появляются инфузории, рыбы.

Олигосапробная зона характеризуется практически чистой водой. В воде отсутствуют процессы восстановления, органические вещества полностью минерализованы, много кислорода. Число бактерий не превышает 1 тыс. в 1 мл. Флора и фауна разнообразна.

2. Подземные воды

Подземные воды образуются за счет фильтрации атмосферных осадков через почву.

Почвенные воды (поверхностные или верховодка) наиболее близко залегают к земной поверхности в первом водоносном горизонте. Больше всего почвенных вод накапливается весной, летом они высыхают, зимой промерзают, легко загрязняются, поэтому использовать почвенные воды с целью водоснабжения не следует.

Грунтовые воды располагаются в последующих водоносных горизонтах; они скапливаются на первом водонепроницаемом слое, не имеют водоупорного слоя сверху, и поэтому между ними и почвенными водами происходит водообмен. Грунтовые воды образуются за счет просачивания атмосферных осадков. Они отличаются более или менее постоянным составом и лучшим качеством, чем поверхностные. Фильтруясь через значительный слой почвы, они становятся бесцветными, прозрачными, свободными от микроорганизмов. Глубина их залегания от 2 м до нескольких десятков метров. Грунтовые воды являются наиболее распространенными источниками водоснабжения в сельской местности. Забор воды производится с помощью колодцев.

Межпластовые воды представляют собой подземные воды, заключенные между двумя водонепроницаемыми породами. Они имеют непроницаемую крышу и ложе, полностью заполняют пространство между ними и передвигаются под давлением. Питание межпластовых вод происходит в местах выхода на поверхность водоносного слоя. Вследствие глубокого залегания межпластовые воды имеют устойчивые физические свойства и химический состав. Межпластовые воды могут иметь естественный выход на поверхность в виде восходящих ключей или родников.

Наиболее предпочтительным источником являются межпластовые артезианские воды, так как они настолько чисты, что не нуждаются в мероприятиях по очистке и обеззараживанию.

Лекция 15. Системы водоснабжения, их санитарно-гигиеническая характеристика

1. Разновидности систем водоснабжения

Используются две системы водоснабжения:

• централизованная, при которой вода подается в жилые дома, учреждения, предприятия и т. д.;

• децентрализованная (местная), при которой потребитель сам берет воду непосредственно из водоисточника.

Централизованное водоснабжение из подземных водоисточников водопроводом организуется для поселков городского типа, небольших городов и населенных пунктов. Преимущество водопроводов из подземного водоисточника заключается в том, что отпадает необходимость подвергать воду очистке и обеззараживанию, если воды отвечают требованиям ГОСТа «Вода питьевая». При этом водопровод состоит из скважины, насосов первого подъема, поднимающих воду в водосборный резервуар, насоса второго подъема, который выкачивает воду из сборного резервуара и подает ее в разводящую сеть. По ходу разводящей сети устанавливают водонапорный резервуар.

Скважины представляют собой вертикальные каналы, доходящие до водоносного слоя. Из водоносного горизонта поступает вода в приемную часть скважины, снабженную фильтром. Он задерживает частицы породы из водоносного пласта.

Из артезианских скважин воду собирают в подземных резервуарах запасной воды, которые должны быть устроены в соответствии с гигиеническими требованиями.

Горизонтальные водозаборы состоят из водоприемной части, получающей воду из водоносного горизонта, отводящей части – для отвода самотеком воды в водосборный колодец и насосной станции.

Вода при использовании водовода, основанного на горизонтальном водозаборе, менее надежна в санитарном и эпидемиологическом отношении.

Каптажные устройства применяют для захвата подземных вод, выходящих на поверхность в виде родников. Забор воды из восходящего родника производится через дно каптажной камеры, из нисходящего – через отверстие в стене камеры. Прием воды в камеру должен быть оборудован фильтром.

Камера должна быть защищена от поверхностных загрязнений.

Централизованное водоснабжение из открытых водоемов организуется из:

• водозаборных сооружений;

• сооружения для улучшения качества воды;

• распределительной сети.

Для забора воды из открытого водоема пользуются специальным приемником. Приемник может быть устроен в виде берегового колодца или ковша. Далее при помощи насосов первого подъема вода подается на очистные сооружения, где улучшаются ее свойства.