Гигиеническое значение физических свойств воздуха

Основные физические свойства воздуха: температура, влажность, скорость движения, барометрическое давление. Именно температу­ра, влажность и скорость движения влияют на тепловой баланс организма, в значительной мере определяя его теплообмен с ок­ружающей средой (испарение влаги при дыхании, теплоотдаче, конвекции). Теплоотдача происходит при соприкосновении чело­века с поверхностями, имеющими более низкую в сравнении с кожей человека температуру (стеной помещения, защитным ог­раждением), конвекционная — при нагревании воздушных масс, соприкасающихся с поверхностью кожи человека.

Температура воздуха. Это постоянно действующий на человека физический фактор окружающей среды. Основным источником тепла на Земле служит тепловое солнечное излучение, в результа­те которого разогревается почва, которая, в свою очередь, нагре­вает прилегающие к ней слои воздуха.

Температура воздуха зависит главным образом от количества солнечной энергии (суточного и годового), широты и высоты местности над уровнем моря, удаленности от морей и океанов, наличия растительности.

Температура воздуха испытывает суточные и годовые колеба­ния. Например, самый низкий суточный показатель предшествует восходу солнца или совпадает с ним по времени, а самый высо­кий наблюдается в период от 13 до 15 ч.

Основное гигиеническое значение температуры воздуха состоит в ее влиянии на тепловой обмен организма с окружающей средой: высокая температура затрудняет отдачу тепла, низкая, наоборот, повышает ее.

Человек может приспособиться к условиям внешней среды, перенося даже значительные колебания температуры воздуха, что обеспечивается сложными терморегуляторными механизмами. В их основе способность организма человека изменять объем тепла и интенсивность его выработки (разная интенсивность окислитель­но-восстановительных процессов, обеспечивающих выделение энергии и теплопродукции) и теплоотдача во внешнюю среду (изменение диаметра периферических сосудов кожи, перемеще­ние крови в глубоколежащие ткани и внутренние органы).

Если человек находится в условиях низкой температуры, у него усиливается теплопродукция и уменьшается диаметр периферичес­ких сосудов кожи, усиливается приток крови к глубоким тканям и внутренним органам. При повышенной температуре у человека сни­жаются уровень и интенсивность теплопродукции и увеличивается диаметр периферических сосудов кожи, снижается приток крови к глубоким тканям и внутренним органам. В обоих случаях сохраняется оптимальный тепловой баланс организма и окружающей среды.

В основе физической терморегуляции теплового баланса орга­низма лежат различные механизмы теплоотдачи. Основные из них: излучение тепла с поверхности тела к более холодным окружа­ющим предметам;

конвекция — нагревание воздуха, прилегающего к поверхно­сти тела человека;

испарение влаги с кожи и слизистых оболочек дыхательных путей.

В состоянии покоя и теплового комфорта тепловые потери кон­векцией составляют в среднем 15,3%, излучением - 55,6 и испа­рением — 29,1 %. В условиях высоких или низких температур возду­ха или во время интенсивной физической работы эти величины значительно изменяются.

Однако возможности механизмов терморегуляции далеко не безграничны. При длительном нахождении в неблагоприятных тем­пературных условиях (высокая или низкая температура воздуха) может наступить срыв адаптации механизмов терморегуляции, сопровождающийся нарушением теплового баланса организма и среды. В свою очередь, это может привести к функциональным (перегревание или переохлаждение, тепловой удар) или глубо­ким патологическим нарушениям.

При длительном пребывании человека в условиях высокой тем­пературы повышаются температура тела, ЧСС изменяется, повы­шается или снижается артериальное давление, нарушаются об­менные процессы, особенно водно-солевой, функциональное состояние органов желудочно-кишечного тракта. Одновременно значительно снижается умственная и физическая работоспособ­ность. Например, работоспособность человека при температуре воздуха +24 °С снижается на 15% по сравнению с ее уровнем в комфортных условиях, а при температуре +28 °С — уже на 30%.

В этих же условиях выполнение физических упражнений, вы­зывающих увеличение теплопродукции, нарушение теплового ба­ланса, приводящее к перегреванию, развиваются значительно бы­стрее. При выполнении физических упражнений в особо небла­гоприятных метеорологических условиях (высокие температура и влажность, низкая скорость движения воздуха) может наступить значительное перегревание (тепловой удар). В состоянии покоя тепловое равновесие при нормальной влажности воздуха сохра­няется при температуре воздуха +20...+25°С. Во время физиче­ской работы легкой или средней тяжести для обеспечения опти­мального теплового баланса необходима температура воздуха + 10...+15°С, а при тяжелой физической работе +5...+10°С.

Выполнение физических упражнений в условиях высокой температуры воздуха приводит к нарушению функционального со­стояния центральной нервной системы занимающихся: ухудша­ются концентрация и устойчивость внимания; нарушается зри­тельно-моторная координация, снижается скорость простой и дифференцировочной зрительно-моторной реакции; подвижность основных нервных процессов в коре головного мозга. Эти из­менения способствуют повышению уровня спортивного травма­тизма.

В условиях жаркого климата снижается иммунобиологическая реактивность организма человека, что приводит к снижению его сопротивляемости различным инфекционным заболеваниям.

Длительное воздействие относительно низких температур воз­духа или кратковременные воздействия особенно низких темпе­ратур вызывают значительные нарушения функционального со­стояния. Например, переохлаждение ног может одновременно сопровождаться и снижением температуры слизистой оболочки верхних дыхательных путей. Это часто приводит к возникновению различных простудных заболеваний или обострению хронических заболеваний (мышц и связочно-суставного аппарата; ревматизма; радикулита и др.). В результате постоянного охлаждения организ­ма снижается уровень неспецифической иммунобиологической реактивности организма, повышается частота возникновения про­студных и инфекционных заболеваний.

Физические упражнения при пониженных температурах вызы­вают ухудшение эластичности и сократительной способности мышц и связок, что является одной из причин травматических повреж­дений опорно-двигательного аппарата.

Резкое местное охлаждение поверхностных тканей способно вы­звать обморожение. Основные средства профилактики переохлаж­дения организма: оптимальный режим труда и отдыха; рациональ­ное питание; рациональная одежда. Кроме того, согревающее дей­ствие оказывают и активные интенсивные движения. Повысить устойчивость организма к холоду можно с помощью закалива­ния.

Эффективными средствами физической культуры, обладающи­ми выраженным закаливающим эффектом, являются занятия зим­ними видами спорта, круглогодичные учебно-тренировочные за­нятия на открытом воздухе в облегченной одежде.

Для жилых помещений при нормальной влажности воздуха опти­мальна температура +18°С. Если она выше +24...+25°С и ниже + 14... +15 °С при тех же условиях, может нарушиться тепловой ба­ланс. Поэтому она считается гигиенически неблагоприятной.

Для спортивных залов гигиеническая норма — температура +15 °С. Однако она должна дифференцироваться в зависимости от вида спортивной деятельности, «моторной» плотности уроков физи­ческой культуры, интенсивности их проведения и степени трени­рованности занимающихся. Так, для гимнастов-новичков опти­мальны + 17 °С, а для хорошо тренированных спортсменов + 14...+15°С, в залах для спортивных игр +14... + 16°С, для борьбы +16..+18°С,в закрытых легкоатлетических манежах +15... +17 °с на открытом воздухе +18...+20°С (при нормальной относитель­ной влажности и скорости движения воздуха 1,5 м/с).

Для ходьбы на лыжах гигиенически оптимальна температура воздуха от —5 до —15 °С, а в тихую сухую погоду она может быть более низкой; для зимней тренировки бегунов на короткие дис­танции —22... —25 °С при скорости движения воздуха не более 5 м/с, марафонцев — 18°С.

Влажность воздуха. Наряду с другими гигиеническими факто­рами (температура и скорость движения воздуха) влажность воз­духа оказывает мощное влияние на теплообмен организма с окру­жающей средой.

Под влажностью воздуха понимается содержание водяных па­ров (г) в 1 м³ воздуха.

Основные показатели влажности воздуха: абсолютная влажность — абсолютное количество водяных па­ров, находящихся в 1 м³ воздуха в конкретное время при конкрет­ной температуре;

максимальная влажность — количество водяных паров, обеспе­чивающих полное насыщении 1 м³ воздуха влагой при конкрет­ной температуре воздуха;

относительная влажность — отношение абсолютной влажности воздуха к максимальной (%);

дефицит насыщения — разность между максимальной и абсо­лютной влажностью воздуха.

Наибольшее гигиеническое значение имеет относительная влаж­ность воздуха: чем она ниже, тем меньше воздух насыщен водя­ными парами и тем интенсивнее испаряется пот с поверхности тела, что усиливает теплоотдачу.

При высокой температуре воздуха (+30...+35°С) основной путь отдачи тепла организмом во внешнюю среду — испарение. В таких условиях теплоотдача посредством конвекции и излучения значи­тельно снижена из-за несущественной разности температуры тела и нагретых воздухом окружающих предметов. Из-за этого ухудша­ется общее самочувствие, снижается работоспособность, особен­но во время занятий физическими упражнениями, усиливающи­ми теплообразование.

При низкой температуре и высокой влажности воздуха тепло­отдача во внешнюю среду усиливается благодаря большей тепло­проводности влажного воздуха по сравнению с сухим. Одновре­менно возрастает теплопроводность одежды из-за повышенной влажности воздуха в пододежном пространстве.

Нормальной относительной влажностью воздуха в помещени­ях принято считать 30 — 60%. При физической работе эта величина не должна превышать 30-40%, а при более высокой температур⁶ (+25 °С) - 20-25%.

Движение воздуха. Воздух почти всегда находится в движении -за неравномерного его нагревания. И это движение характери­зуется двумя показателями: направлением и скоростью. Направление движения воздуха зависит от того, с какой стороны света _т ветер, и обозначается румбами — начальными буквами сто­рон света: север (С), юг (Ю), восток (В), запад (3). Существуют еще и промежуточные румбы. Таким образом, весь горизонт де­лится на восемь румбов: север, северо-восток, восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад, северо-запад.

Для гигиенически рационального размещения строящихся спортивных сооружений важно учитывать преобладающее в дан­ной местности направление ветра. Спортивные сооружения необ­ходимо располагать с наветренной стороны по отношению к ос­новным источникам загрязнения воздуха (промышленным пред­приятиям, сельскохозяйственным объектам, очистным сооруже­ниям, оживленным автомобильным и железнодорожным магист­ралям и т.п.).

Для определения преобладающего направления движения вет­ра в конкретной местности применяется роза ветров, графичес­кое изображение частоты (повторяемости в течение года) направ­ления движения ветров по румбам.

Роза ветров строится следующим образом: на схему наносятся основные и промежуточные румбы, определяется центр их пере­сечения. По линиям румбов откладываются отрезки, длина кото­рых соответствует числу дней с одинаковым направлением ветра; концы отрезков соединяются прямыми линиями. Штиль изобра­жается окружностью в центре розы ветров; радиус окружности соответствует числу безветренных дней.

Скорость движения воздуха. Она определяется расстоянием (в метрах), проходимым массой воздуха в единицу времени (за 1 с). Гигиеническое значение движения воздуха заключается в его вли­янии на тепловой баланс организма. Движение воздуха опреде­ляет уровень теплоотдачи путем конвекции (более холодные массы воздуха удаляют с поверхности тела нагретые его слои) и ис­парения.

Наибольший охлаждающий эффект возникает при высокой относительной влажности и низкой температуре воздуха. Если же относительная влажность воздуха высока и его температура превышает температуру тела, появляется нагревающий эффект. При небольшой относительной влажности движущийся воздух охлаждающе действует на организм за счет усиления испарения.

Ветер, оказывая определенное давление на поверхность тела, затрудняет передвижение человека. Это приводит к дополнительному расходу энергии и снижению продуктивности физической работы. Например, сильный встречный ветер замедляет скорость движения на марше на 20 — 25%. Кроме этого сильный ветер за-

трудняет дыхание, нарушая его ритм, и увеличивает нагрузку на дыхательные мышцы, что обусловлено необходимостью преодо­ления сопротивления давления встречного ветра при выдохе. При сильном ветре, направленном в спину, несколько затрудняется вдох вследствие некоторого разряжения воздуха. В процессе трени­ровочно-соревновательной деятельности все это может привести к снижению спортивных результатов.

Наиболее благоприятной скоростью движения воздуха в лет­нее время считается 1-4 м/с, а при занятиях спортом в жаркие дни — 2 — 3 м/с.

В спортивных залах допустима скорость движения воздуха до 0,5 м/с, в залах для борьбы и настольного тенниса она не должна превышать 0,25 м/с, в залах с ванными в крытых бассейнах — 0,2 м/с. В душевых, раздевальных и массажных помещениях она должна быть не более 0,15 м/с.

Атмосферное давление. Воздух, обладая массой и весом, ока­зывает определенное давление на поверхность Земли и находя­щиеся на ней предметы и живые существа, называемое атмо­сферным, или барометрическим.

Атмосферное, или барометрическое, давление на поверхно­сти земного шара непостоянно и неравномерно. Величина его зависит от географических условий, времени года и суток и раз­личных атмосферных явлений. С высотой давление падает, обла­сти высоких давлений совпадают с низкими температурными условиями.

Нормальное давление. Нормальным атмосферным давлением принято считать давление, равное 1 атмосфере (такое давление, которое уравновешивает столб ртути высотой 760 мм при темпе­ратуре 0°С на уровне моря и широте 45°). При этих условиях атмо­сфера давит на 1 см² поверхности земли с силой, равной 1 кг.

Незначительные колебания атмосферного давления здоровы­ми людьми не ощущаются, а у лиц, имеющих различные откло­нения в состоянии здоровья, ухудшается самочувствие и могут обостряться заболевания.

Пониженное давление. С увеличением высоты атмосферное дав­ление постепенно падает, одновременно снижается парциальное давление кислорода. По мере его падения уменьшается насыщен­ность гемоглобина кислородом и ухудшается снабжение организ­ма кислородом. На небольших высотах (1,5 — 3,5 км) кислородная недостаточность компенсируется усилением легочной вентиляции, сердечной деятельности, повышением продукции эритроцитов и др. На высоте более 4 км эта компенсация становится недостаточ­ной и развивается гипоксия. Действие пониженного давления про­является в виде так называемой горной болезни: появляются одыш­ка, сердцебиение, посинение и бледность кожных покровов и слизистых оболочек, мышечная слабость, головокружение, тош­нота, рвота. Самые первые признаки горной болезни: нарушения со стороны центральной нервной системы (ухудшение памяти, внимания), ухудшение функционального состояния двигательно­го анализатора (нарушение координации движений).

В процессе постепенной адаптации к пониженному атмосфер­ному давлению в организме формируется комплекс компенсатор­но-приспособительных реакций (рост числа эритроцитов, повы­шение уровня гемоглобина, изменение окислительных процессов в организме). Эти реакции обеспечивают сохранение нормальной жизнедеятельности человека в таких условиях. Основное средство профилактики горной болезни — предварительная тренировка в горных условиях или в барокамере.

Повышенное давление. Повышенным считается атмосферное давление, превышающее 760 мм рт. ст. Это основной гигиениче­ский фактор в некоторых видах профессиональной деятельности, например при подводных работах, на подводных лодках.

Повышенное давление приводит к возникновению чувства сдавления, боли в ушах, затруднению выдоха, увеличению ЧСС. Рост парциального давления кислорода и содержания азота, наблюда­емый при повышенном давлении, может оказывать и отравляю­щее воздействие на организм человека.

Ионизация воздуха. Это распад газовых молекул и атомов на отдельные ионы под влиянием различных ионизаторов. В резуль­тате возникают легкие (отрицательно заряженные, отрицатель­ные)и тяжелые (положительно заряженные, положительные) аэроионы.

Количество ионов в воздухе непостоянно, так как одновре­менно с ионообразованием происходит обратный процесс: поте­ря ионов вследствие воссоединения положительных и отрицатель­ных ионов, адсорбции ионов на различных поверхностях (дыха­тельные пути, поверхность тела, одежда и др.) и оседания на различных частичках, взвешенных в воздухе (пыль, дым, туманы и т.п.).

Оседающие легкие аэроионы превращаются в тяжелые ионы, отличающиеся большим размером и малой подвижностью. Это имеет важное гигиеническое значение: в загрязненном воздухе легких ионов всегда значительно меньше, чем в чистом, а тяже­лых, наоборот, больше. Например, в сельских местностях число легких ионов в воздухе достигает 1000 в 1 см³ воздуха, тогда как в промышленных городах с загрязненной атмосферой их количе­ство снижается в 10 раз. Количество легких ионов в плохо венти­лируемых помещениях резко снижается.

Степень и характер ионизации воздуха служат гигиеническим критерием качества воздушной среды.

От характера ионизации воздуха зависят многие физиологи­ческие функции организма. Умеренно повышенные концентра­ции легких ионов (3000—5000 в 1 см³ воздуха) благоприятно влия­ют на самочувствие и состояние здоровья человека. При значи­тельном преобладании положительных ионов возникает головная боль, ухудшается самочувствие, повышается артериальное давле­ние. Под влиянием курса отрицательных аэроионов улучшается общее самочувствие, сон, аппетит, оптимизируется витаминный и минеральный обмен, повышается устойчивость организма к холоду, а также физическая работоспособность.

Поиск по сайту: