Влияние городской среды обитания на здоровье жителей

Реферат по биологии Тема:

" Влияние городской среды обитания на здоровье жителей"

Калуга

• 1. Введение
• 2. Основная часть
• 2.1 Физические факторы
• 2.1.1 Солнечная радиация
• 2.1.2 Электромагнитные излучения
• 2.1.3 Влияние шума на здоровье горожан
• 2.1.4 Влияние вибраций на здоровье
• 2.2 Химические факторы
• 2.2.1 Загрязнения атмосферного воздуха
• 2.2.2 Загрязнение почвы
• 2.2.3 Загрязнение воды
• 2.3 Микробиологическое загрязнение воздуха
• 2.4 Влияние микроклимата города на здоровье горожан
• 2.5 Озеленение города
• 3. Исследовательская часть
• 4. Вывод
• 5. Список литературы

1. Введение

Многочисленные наблюдения свидетельствуют о том, что в городах сложились несравненно более худшие условия проживания для человека, чем в сельской местности. Это связано с относительно неблагоприятными санитарно-гигиеническими условиями, вызванными скученностью населения, наличием многочисленных источников шума и загрязнений, оторванностью от естественных природных условий. Урбанизация населения и низкие темпы воспроизводства сформировали неблагоприятную демографическую ситуацию.

Городская среда является логическим следствием появления на Земле мыслящих существ, самых молодых членов экосистемы. Стремление человека к господству над природой, к ее познанию и использование этого господства и знаний для освоения жизненного пространства Земли, внедрение социального фактора в биологические процессы существования человеческой популяции привело к созданию совершенно новых, мощных по воздействию на окружающий и внутренний мир экосистем, под названием «городская среда» .

Городская среда сгладила процессы естественного отбора, смягчила влияние внешних факторов, определяющих адаптацию человека, настройку иммунной системы. При разумном отношении к формированию городской среды создаются паритетные условия сосуществования искусственной и естественной природной среды. Малейшее нарушение этого паритета в результате социально-экономических, экологических и иных преобразований неизменно вызывает: изменение демографических показателей (рождаемости, смертности), рост инфекционных заболеваний (чума, туберкулез, венерические заболевания и т. п.). В истории человечества имеются многочисленные трагические свидетельства вымирания населения городов в результате эпидемий. Например, в XIV веке во время «черной эпидемии» чумы погибла четвертая часть населения Европы.

Значительная плотность населения создает условия, повышающие потенциальный риск воздействия на здоровье неблагоприятных факторов окружающей среды, способствует быстрому распространению инфекций, значительному уличному травматизму.

Тема влияния городской среды обитания на здоровье горожан привлекла меня, потому что в наше время основная доля населения живёт в городах. Город влияет не только на образ жизни, делая его более лёгким и удобным, но и на здоровье человека. Не секрет, что в деревнях продолжительность жизни людей более высока, чем в городах. Городская среда обитания негативно сказывается на здоровье человека. В наше время эта тема очень актуальна, т. к всё чаще мы видим вокруг себя людей, на жизнь и здоровье которых город повлиял негативно. Рождение детей с астмой, автомобильные аварии, головные боли, повышенное артериальное давление, распространение венерических болезней, отравления угарными газами — лишь те немногие примеры негативного влияния города на человека.

Урбанизация, явившаяся следствием неуправляемых устремлений массы людей из сельской местности в искусственную городскую экосистему, способствовала дальнейшему обострению демографических, социально-экономических и экологических проблем. Это создало диспропорцию между производством и потреблением, численностью популяции и возможностями искусственной экосистемы. Управление этими процессами командными методами привело к кризису всей политической системы и распаду великой державы.

Переселение в город массы сельских жителей, которые были поставлены в новые условия социального, торгового, коммунального, транспортного и иного характера, отразилось на развитии психики и психическом здоровье городского жителя, его семейно-бытовых взаимоотношениях, на уровне деторождаемости. Социальные факторы приобрели приоритетное значение в формировании здоровья популяции. Примером этому служит тесная связь между заболеваемостью и материальной обеспеченностью семьи. Установлены обратные корреляции между состоянием здоровья детей и величиной жилой площади, уровнем образованности родителей. В хорошо обеспеченных семьях более 80% детей имеют нормальное физическое развитие и только 12% имеют дефицит массы тела. В тех семьях, где доход ниже прожиточного минимума, дефицит массы тела обнаруживается почти у 30% детей. В неблагополучных семьях нервно-психические заболевания детей наблюдаются в 3 — 4 раза чаще. Сам характер уклада жизни в городской среде способствует нарушению биологического ритма жизненных функций.

Самые разнообразные специфические и неспецифические воздействия на организм, включая социальные, вызывают мобилизацию клеточных и гуморальных факторов иммунитета (Передерий В.Г. и др., 1989). Повышение иммунитета приводит к возрастанию устойчивости к инфекциям и опухолям. Однако резкое повышение иммунитета ведет к гиперчувствительности и аутоиммунным заболеваниям (Thomas Р.Т., 1990).

Таким образом, здоровье следует рассматривать как динамический процесс в условиях постоянного влияния на человеческий организм природных и искусственно создаваемых факторов окружающей среды. Все эти факторы тесно взаимосвязаны между собой и в одних случаях способствуют укреплению здоровья, а в других — вызывают болезни.

Со времен Гиппократа в эпицентре медицины всегда был больной человек. И до сих пор о состоянии здоровья общества судят по статистике заболеваемости. Поэтому и отечественная медицина сосредоточилась в основном на проблемах лечения болезней, исследованиях факторов риска, а не факторов, определяющих здоровье, устойчивость и жизнеспособность организма.

С 1640 года в России появляются Указы об охране городской среды. В 1686 году уже существовал Закон о создании и поддержке экологически чистых условий в городской среде обитания (Булгаков, 1990). В дальнейшем научно-технический прогресс оказал решительное влияние на формирование городов как искусственной экосистемы, на здоровье человека, что сказалось на средней продолжительности жизни.

2. Основная часть

2.1 Физические факторы

2.1.1 Солнечная радиация

Солнечная радиация является существенным фактором, влияющим на состояние городской среды, и определяет всю совокупность фотобиологических (биохимических и физиологических) реакций, протекающих в живом организме. Солнце является источником корпускулярных (электроны, протоны) и электромагнитных волновых излучений. Солнечная радиация частично поглощается, компонентами атмосферы и земной поверхностью, а частично возвращается в Космос.

Вблизи Земли значительное поглощение радиации происходит за счет загрязнения атмосферы пылью, дымом, туманами. Особенно поглощается ультрафиолетовая часть спектра. В промышленных городах с большой запыленностью и загазованностью общая интенсивность солнечной радиации снижена на 15 — 20% по сравнению с сельской местностью, потери ультрафиолетовой радиации достигают 40%. Потеря биологически активных ультрафиолетовых лучей может быть связана также с нерациональным планированием кварталов, густотой застройки, неправильным ориентированием улиц.

Наиболее биологически активной частью солнечного спектра является ультрафиолетовое излучение. В естественных условиях на интенсивность ультрафиолетового излучения оказывают влияние географическая зона, высота стояния солнца и загрязненность атмосферы. Важнейшим биологическим действием ультрафиолетовых лучей является стимулирование многих физиологических процессов в организме, что проявляется в общеоздоровительном, тонизирующем и общепрофилактическом действии солнечной радиации на организм. Под действием ультрафиолетовых лучей в организме образуются биологически активные вещества (гистамин, серотонин, витамин D), мобилизуется защитная функция кожных покровов, активируется система крови. Малые дозы ультрафиолетовых лучей улучшают также умственную способность, физическую активность, повышают основной обмен веществ и защитные свойства организма.

Избыточное ультрафиолетовое облучение вызывает различные неблагоприятные реакции, проявляющиеся в раздражении и покраснении кожных покровов, повышении температуры, ухудшении самочувствия и т. п. При длительном воздействии избыточного ультрафиолетового облучения возрастает заболеваемость раком кожи. Ультрафиолетовое излучение обладает дезинфицирующим действием и используется для обеззараживания воздуха и воды.

Другой частью солнечного спектра являются инфракрасные лучи, которые оказывают тепловое воздействие на организм человека и животных. При непродолжительном воздействии на ткани инфракрасные лучи вызывают расширение сосудов, улучшают питание клеток и стимулируют их рост. При длительном воздействии этих лучей могут возникать термические ожоги, рак кожи, тепловое поражение органов зрения (тепловая катаракта).

2.1.2 Электромагнитные излучения

Органы чувств человека из всего электромагнитного спектра в состоянии воспринимать лишь узкий диапазон светового и теплового излучения.

Наиболее изучены электромагнитные волны сантиметрового диапазона. Экспериментально доказано, что они вызывают выраженный биологический эффект, проявляющийся в повышении температуры тела, за счет ускорения движения молекул внутри клеток и трения их друг о друга. При продолжительном действии наблюдается угнетение центральной нервной системы и необратимые морфологические изменения в органах, снижение активности окислительно-восстановительных ферментов, генетические нарушения.

Биологическое действие миллиметровых волн сводится к повышению температуры ткани, что при определенных условиях может вызывать ожоги, аномалии внутриутробного развития плода, катаракты. Кроме того, микроволны создают помехи в биотоках живого организма. Поскольку электрические процессы играют фундаментальную роль в управлении мышц и органов, то поступления посторонних сигналов извне могут приводить к роковому искажению информации. Микроволны влияют на рост микроорганизмов, ускоряя или замедляя их размножение. Когда клетки оболочки человеческих эмбрионов облучали микроволнами, то в них возникали повреждения хромосом. Источником микроволн являются микроволновые печи, телевизионные и телефонные сотовые передатчики, радарные установки.

С уменьшением длины волны излучение становится энергонасыщеннее и его воздействие на организм принимает угрожающий характер. Влияние электромагнитного поля на человека усиливается с повышением частоты колебания, т. е. электромагнитные волны высоких и очень высоких частот дают больший биологический эффект, чем низкочастотные. Установлено, что электромагнитные волны миллиметрового частотного диапазона почти полностью поглощаются кожей и действуют на ее рецепторы. Сантиметровые и дециметровые волны незначительно поглощаются кожей, в основном проникают глубже и могут воздействовать непосредственно на структуры различных тканей, в частности, мозга. Самыми опасными являются волны сверхвысокой частоты.

Глубина воздействия электромагнитного излучения зависит от напряженности, продолжительности действия и частоты колебания волн. Кроме того, важную роль играют состав тканей и форма организма, так как тело и органы животных и человека функционируют наподобие антенны. Причем, малые организмы лучше воспринимают волны меньшей длины, а крупные являются хорошими приемниками для более длинных волн.

В последнее время появились сообщения о возможности развития злокачественных новообразований под воздействием электромагнитных излучений, а также сообщения о наличии связи между детскими онкологическими заболеваниями и электромагнитными полями, возникающими в районах городской застройки за счет паразитных токов в подземных коммуникациях.

Основными источниками излучения энергии электромагнитного поля в городе Калуге являются антенные устройства различного типа, которые осуществляют направленное излучение за счет концентрации энергии, высокочастотные установки промышленного и исследовательского назначения, воздушные высоковольтные линии электропередач. В последнее время наблюдается тенденция к увеличению количества излучающих средств за счет освоения новых частотных диапазонов, расширения сети радиовещания и телевидения. Одновременно увеличивается энергетический потенциал средств радиосвязи, радиовещания и телевидения.

Кровь также обладает выраженными электромагнитными свойствами, что является дополнительным условием ее циркуляции и снижает нагрузку на сердце. Кроме того, благодаря наличию солей, кровь, а, следовательно, и вся кровеносная система является проводником электрического тока. При изменении внешнего магнитного поля в организме возникают дополнительные электрические токи, изменяющие деятельность всего организма. Поэтому во время магнитных бурь у пожилых людей и больных с нарушениями нервной и сердечно-сосудистой системы учащается пульс, повышается артериальное давление, увеличивается число гипертонических кризов и инфарктов миокарда, наблюдаются приступы головных болей, обостряются хронические заболевания. Мужчины более подвержены влиянию магнитных бурь, чем женщины. Эффект влияния магнитных бурь более выражен в условиях города, чем в сельской местности, что связано со снижением общей сопротивляемости организма под влиянием городского образа жизни.

Источником искусственных магнитных полей в Калуге являются телерадиопередающие установки, линии электротранспорта и электропередач, различные бытовые устройства. Практически любой бытовой электроприбор образует вокруг себя электромагнитное поле, причем его мощность может в течение короткого промежутка времени во много превышать допустимые гигиенические значения от воздействия линий электропередач (1000 мГс). Исследования американских ученых показали, что рак мозга в 13 раз чаще встречается у электриков, чем у специалистов других профессий.

Потенциальным источником электромагнитного излучения являются дисплеи персональных компьютеров с электронно-лучевыми трубками. Имеются данные о том, что последствиями работы с такими дисплеями могут быть заболевания органов зрения, сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, кожные заболевания, возникновение различных опухолей.

Имеются данные о том, что электромагнитные излучения в городских условиях могут формироваться и за счет автомобильного транспорта. Электромагнитные волны, возникающие при движении транспорта, создают помехи теле — и радиоприему и могут оказывать неблагоприятное воздействие на организм человека. Однако эти данные еще недостаточно экспериментально обоснованы. В городе Калуге уровень электромагнитного излучения значительно ниже допустимого и не представляет опасности для жителей.

2.1.3 Влияние шума на здоровье горожан

Влияние шума на организм человека замечено врачами давно. Установлено, что шум отрицательно воздействует не только на отдельные физиологические функции организма, но и на общее состояние здоровья населения. Австрийские ученые подсчитали, что длительное воздействие шума повышенной интенсивности может сокращать жизнь человека на 7 — 12 лет. Умственная работоспособность явно снижается при шуме 80 дБ. Показатели физиологических функций сердечно-сосудистой системы при уровнях шума 60 — 70 дБ меняются несущественно, но при уровне шума 80 дБ возникают колебания артериального давления до 20 — 30 мм рт. ст., наблюдается тенденция к повышению артериального давления. Шум интенсивностью 80 дБ и более оказывает негативное воздействие на деятельность желез внутренней секреции, желудка и кишечника, способствует обострению язвенной болезни.

При интенсивности шума 90 дБ и более возникает перевозбуждение вестибулярного анализатора, в результате чего появляется головокружение, нарушается координация движений. Шум высокой интенсивности отрицательно влияет на зрительный анализатор и чем больше его интенсивность, тем хуже человек видит и реагирует на происходящее. Многие автомобильные катастрофы происходят по той причине, что водитель длительное время находится на шумной магистрали, где уровень шума достигает 95 — 100 дБ. Установлено, что зрительная реакция при шуме в 90 дБ уменьшает зрение на 25%.

Шум в 130 дБ вызывает у человека болевое ощущение, достигнув 150 дБ, становится для него непереносимым. Звук в 180 дБ приводит к усталости металла, став громче на 10 единиц, разрывает конструкции.

Очень чувствительны к шуму больные люди, особенно с заболеваниями нервной и сердечно-сосудистой систем, а также больные в послеоперационный период.

Наиболее восприимчивы к шуму дети — они реагируют на него в полтора раза острее, чем взрослые. Более того, под воздействием шума дети приходят в возбуждение, сами начинают шуметь, кричать, в конце концов, переутомляются, плохо воспринимают замечания взрослых и вообще окружающий мир. Под воздействием шума дети становятся капризными и неадекватно реагируют на замечания родителей. Установлено, что под влиянием шума интенсивностью 45 дБ и более у школьников понижается слуховая чувствительность, снижается умственная работоспособность, снижается уровень сахара в крови и повышается количество адреналина.

У детей, рожденных и проживающих в шумной среде, наблюдается замедление физического и умственного развития, а также пониженная концентрация внимания во время учебы в школе. Таким детям чаще сопутствуют травматизм и несчастные случаи. У ребенка, подверженного постоянному воздействию шума, нарушаются иммунобиологические процессы и снижается сопротивляемость к различным заболеваниям, которые протекают в более тяжелой форме.

Установлено, что уменьшение шума всего на 10 дБ повышает производительность на 12 — 15%. Отрицательное воздействие шума отражается и на структуре общей заболеваемости населения города.

2.1.4 Влияние вибраций на здоровье

Влияние вибрации на здоровье человека носит фазный характер. При непродолжительном действии вибрации (1,5 года) на первый план выступают функциональные нарушения центральной нервной системы в виде астенического, астеновегетативного синдрома и неврастении. В группе населения с более длительным сроком воздействия вибрации (7 лет) чаще регистрируются нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы.

Вибрация больших частот воспринимается подобно ультразвуковым колебаниям, вызывая тепловое ощущение. Вибрация от транспорта, проникающая в жилые помещения, в результате круглосуточного длительного воздействия также оказывает неблагоприятное влияние на жителей городов. Замечено, что вибрационный фон растущих городов каждые 10 лет повышается в среднем на 10 дБ.

2.2 Химические факторы

2.2.1 Загрязнения атмосферного воздуха

Во многих западных странах существует система постоянного физико-химического и микробиологического контроля атмосферного воздуха, что позволяет оценить некоторые закономерности миграции воздушных загрязнений, изменения видового и количественного состава микрофлоры воздуха, предупредить негативное влияние аэрогенной химической и микробной контаминации на человека и окружающую среду. Например, в ходе такого мониторинга в Швеции было отмечено резкое увеличение числа споровых палочек, обусловленное переносом жизнеспособных бактериальных спор пылевыми бурями с северного побережья Черного моря, что позволило специалистам принять необходимые и своевременные меры (Bovalius, Bucht, Roffey, Anas, 1978).

Задымление воздуха ведет к ухудшению микроклимата города, увеличению числа туманных дней, уменьшению прозрачности атмосферы и снижению освещенности, ультрафиолетовой радиации. Любые виды дыма содержат такие углеводороды, как бензопирен и гидразин. В последнее время наблюдается увеличение числа туманных дней, что связано как с влиянием атмосферных загрязнений, так и с потеплением городского климата (Хайруллин, Яковлев, Непилина, 1993). Сам по себе туман не опасен для человеческого организма. Он становится вредным, когда чрезвычайно загрязнен токсическими примесями. Токсические туманы наблюдаются в периоды неблагоприятных метеорологических условий, сопровождающихся резким увеличением концентрации в атмосферном воздухе сернистого газа и взвешенных веществ. Они являются причиной различных патологических изменений в организме и резкого обострения легочных и сердечно-сосудистых заболеваний (Савенко, 1991).

Загрязненная атмосфера снижает солнечную радиацию, что отрицательно влияет на физическое и эмоциональное состояние людей: появляется усталость, зрительное напряжение, раздражительность. Эти явления у мужчин наблюдаются чаще и проявляются ярче, чем у женщин. Световой голод способствует D-авитаминозу, что снижает сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, ухудшает самочувствие и работоспособность. Выраженным проявлением D-авитаминоза является рахит.

Токсичные вещества, попадающие в атмосферу в процессе хозяйственной деятельности человека, разносятся воздушными течениями. Многие из них реагируют с другими загрязнителями, в результате чего образуются различные смеси загрязнителей. В некоторых случаях результат их воздействия на окружающую человека среду и его здоровье намного сильнее, чем действие каждого из загрязнителей в отдельности.

В последнее время в атмосфере значительно увеличилось содержание тяжелых металлов, попадающих в воздух с пылью из почвы и оказывающих особенно неблагоприятное действие на организм.

Ущерб здоровью населения является самым грозным последствием загрязнения воздуха городов. Организм взрослого человека ежесуточно потребляет в среднем 20 куб. м воздуха, а организм ребенка — в два раза больше. Загрязненный воздух, попадая в легкие, включается в процессы жизнеобеспечения. Характер и степень влияния загрязненного атмосферного воздуха на организм человека разнообразны. Это зависит от вида загрязнителя, его концентрации в воздухе, длительности и периодичности воздействия. Комплексное действие группы загрязнителей, комбинация загрязнений атмосферы и других сред, сочетание с неблагоприятными социальными, физическими и биологическими факторами отягощают вредное влияние на организм. Наиболее уязвимы дети, пожилые и престарелые люди, больные, работники вредных производств, курильщики и др.

В условиях загрязненного воздуха наблюдается повышенная заболеваемость и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний по сравнению с местностями с чистым воздухом. Установлена статистически прямая зависимость между загрязненностью атмосферного воздуха и заболеваемостью населения бронхитами, бронхиальной астмой, эмфиземой легких, а также смертностью от заболевания органов дыхания (Carnow, Lepper, Shekella, 1969, Детри, 1973). Отмечается повышение заболеваемости детей респираторными заболеваниями под влиянием загрязненности атмосферного воздуха. Это обусловлено функциональными особенностями органов дыхания (Revich, 1992).

При содержании карбоксигемоглобина в крови 4% и более наблюдаются функциональные сдвиги в организме и повышенная опасность для людей, страдающих заболеваниями сердечно-сосудистой системы.

Оксид углерода активно взаимодействует с дыхательными ферментами, миоглобином, негемоглобиновым железом плазмы крови и нарушает углеводный и фосфорный обмен. Наблюдаются неблагоприятные последствия хронического влияния малых концентраций окиси углерода на световую и цветовую чувствительность зрительного анализатора, сдвиги биопотенциалов головного мозга, нарушение временных интервалов психомоторной реакции, сдвиги морфологических показателей состава крови — эритроцитоз, полиглобулия (Фельдман, 1975). Повышенные концентрации оксида углерода в атмосфере могут провоцировать сердечные приступы. Установлена прямая связь между частотой сердечных приступов и повышением концентрации оксида углерода.

При повышенном содержании в воздухе оксидов серы, азота, различных органических веществ поражается слизистая оболочка глаз, органов дыхания, возрастает число случаев бронхиальной астмы, злокачественных и наследственных заболеваний, мертворождаемости, нарушения репродуктивной функции и т. д. (Тезиева, Легостаева, Цаллагова и др., 1993).

Выявлена корреляционная связь загрязнения атмосферного воздуха и болезней крови и кроветворных органов, глаз, верхних дыхательных путей, уха и сосцевидного отростка, кожи и подкожной клетчатки, а также общей заболеваемости (Иванов, Токаренко, Куликова, 1993).

Существует объективная зависимость между уровнем загрязнения атмосферного воздуха и показателями распространенности экологически значимых форм патологии у детей (Дермаков и др., 1993).

Загрязненный воздух является одной из причин возникновения аллергических реакций. Одним из проявлений таких реакций является бронхиальная астма. Описаны случаи сезонных вспышек бронхиальной астмы у лиц, ранее не страдавших этим заболеванием. Как оказалось, эти вспышки связаны с загрязнением городского воздуха продуктами сжигания мусорных свалок и опавшей листвы.

Установлено, что пыльца деревьев, растущих вблизи автодорог или улиц с интенсивным движением автотранспорта, обладает большей агрессивностью и вызывает большее число аллергических заболеваний, чем каждый из этих факторов (пыльца или автотранспорт) в отдельности. Длительный производственный контакт с вредными химическими веществами снижает порог чувствительности к пылевым аллергенам (Федосеева, Стомахина, Осипенко, Аристовская, 1993).

Вследствие поступления в воздух пахучих веществ у части населения возникают более или менее выраженные рефлекторные реакции, обусловленные восприятием таких запахов (неприятные ощущения, состояние беспокойства, головные боли, тошнота, аллергические реакции). Загрязненный городской воздух снижает общую резистентность организма и специфический иммунитет. Это, в свою очередь, способствует возникновению респираторных заболеваний, особенно распространенных среди детей. Частота респираторных заболеваний и ухудшение функций легких у детей тесно связана с уровнем загрязнения атмосферного воздуха (Медицина окружающей среды, 1981; Kilbum, Warshaw, Thornton, 1992). При наблюдении группы детей с момента рождения до 20 лет ученые обнаружили, что у детей, перенесших в течение первых двух лет жизни заболевания легких, к двадцатилетнему возрасту проявлялась более выраженная склонность к респираторным заболеваниям (Бухарин, Дерябин, 1993). Поэтому предотвращение острых респираторных заболеваний в детстве, оздоровление окружающей среды может способствовать снижению смертности от легочных заболеваний у взрослых. Для оперативного управления качеством городской среды и здоровьем населения, необходимы полные и достоверные сведения об экологической ситуации на основе материалов систематического контроля за содержанием вредных веществ в окружающей среде, уточнения данных о выбросах всех предприятий и автотранспорта, данных о состоянии здоровья людей и перспективах развития города (Гильденскиольд, Новиков, Винокур и др., 1993).

2.2.2 Загрязнение почвы

Роль почвы в процессах взаимодействия человека и биосферы очень велика. В первую очередь она проявляется в процессах производства продуктов питания, промышленной продукции, а также в сохранении устойчивости биосферы к загрязняющим веществам, процессах ее очистки от загрязнений. Почва представляет собой гигантскую экологическую систему со своей внутренней атмосферой, своеобразным водным режимом, определенной фауной и флорой, а также составом минеральных элементов (Городний, Мельник, Повхан и др., 1990). В то же время, являясь сложной, она еще и динамичная среда, так как приобретает свои свойства постепенно под совместным влиянием воздействующих на нее факторов.

Почва является основным регулятором обменных процессов в биосфере, основным резервуаром ее процессов самоочищения. Это значение почвы определяется обилием в ней различных организмов и в первую очередь микроорганизмов, которые играют важнейшую роль в минерализации остатков органических веществ, обеспечении круговорота их энергии в природе. Поэтому сохранение почвенного покрова является одним из условий обеспечения и поддержания экологического равновесия в биосфере, так как почва — важнейший биологический адсорбент и нейтрализатор загрязнения.

Почва является тем элементом городского жизнеобеспечения, в котором происходит депонирование, разрушение и превращение в нетоксичные соединения основной массы поступающих в нее органических и неорганических веществ (Мирка, 1990). Загрязнение почвы снижает ее качество и способность к самоочищению. К тому же почва городских улиц отличается низким содержанием гумуса, ослабленным выщелачиванием и рН не ниже 7,5 — 8,5 (Krieter, 1993).

Почвенный покров Калуги характеризуется сложными тектоническими условиями, которые нарушают газовую и гидрохимическую вертикальную зональность и стимулируют миграцию при благоприятных условиях газов и соленых вод вверх по разрезу. Из-за отсутствия мощных выдержанных водоупоров и проявления трещинной гидротектоники все водоносные горизонты верхней гидродинамической зоны взаимосвязаны.

Эти особенности почвенного строения не были в необходимой мере учтены при застройке города, размещении промышленных предприятий, полигона по утилизации бытовых отходов и газохранилища. В результате в ряде районов города создались неблагоприятные условия и для жизни людей, и для окружающей природы. Статическое воздействие от жилых многоэтажных домов и промышленных объектов привело к уплотнению и деформации грунтов. На улицах с интенсивным движением, стройплощадках, железнодорожных магистралях, проходящих через город, наблюдается динамическое, неравномерное уплотнение грунтов. Поэтому на значительной части территории города развивается овражно-балочная эрозия, оползни, карстово-суффозионные процессы, подтопление, загрязнение почв и формирование геохимических полей.

Геоэкологическое исследование территории города выявило ряд газогеохимических аномалий почвенного покрова, связанных как с природными, так и с техногенными процессами. Это касается прежде всего утечки метана в пределах подземного газохранилища (кстати, четко обнаруживаемой с помощью биоиндикации), гелиевой аномалии с распределением гелия во все тектонические разломы калужской кольцевой структуры, радоновой аномалии в пределах городской черты.

Почва города подвергается также интенсивному антропогенному и техногенному воздействию. Вокруг промышленных предприятий и автомагистралей образовались техногенные биогеохимические провинции с повышенным содержанием солей тяжелых металлов. По суммарному показателю загрязнения почвы 1,5% площади города относится к умеренно-опасной категории, 2% - к опасной и 0,5% - к чрезвычайно опасной.

Территория со слабой интенсивностью загрязнения почвы (близкой к естественной) выделяется в районе городского соснового бора, северо-восточнее Калуги и к югу от городской черты (д. Андреевское).

Умеренно-опасная интенсивность изменения геологической среды наблюдается в основном на левобережье р. Оки, в сельхозугодьях и водоразделах.

Опасное загрязнение почвенного покрова отмечается в различных районах селитебной части города.

Чрезвычайно опасное загрязнение почвы наблюдается в центральной части города, промзонах, вдоль городских магистралей с интенсивным транспортным потоком. Потенциальным источником загрязнения почвы являются бытовые отходы на городской свалке, и, в частности, полимерные упаковочные материалы и пластиковые бутылки, составляющие до 20% общей массы. В них содержится 25% меди, 22% свинца, 25% цинка и 72% хлора, выбрасываемых с бытовым мусором (Wirsig, 1990).

В отдельных образцах почвы г. Калуги обнаружены повышенные концентрации таких элементов, как медь (до 96 ПДК), цинк (до 15 ПДК), свинец (до 23 ПДК).

Установлено, что в зависимости от уровня загрязнения почвы тяжелыми металлами наблюдается рост заболеваемости населения, частоты патологии беременности и родов, отклонений в физическом развитии детей. Установлена также корреляционная связь между количеством тяжелых металлов в почве и воде и уровнем заболеваемости злокачественными новообразованиями. Попадая в организм, тяжелые металлы в течение длительного времени находятся в тканях и органах. Средний срок пребывания свинца в организме человека составляет 5 лет, кадмия — 8 — 14 лет, стронция — 90 — 100 дней (Cumbrowsci, 1991).

Большая часть городских почв загрязнена свинцом. Свинец в почве может находиться в виде самых разнообразных соединений. Это чистый или элементный свинец, сульфаты и карбонаты свинца, диоксид свинца (Krishnamurthy, 1992). Особенно ядовитым соединением является тетраэтилсвинец, который добавляют к бензину для подавления детонации. При сгорании 1 л горючего в воздух попадает 200 — 400 мг свинца. В год один автомобиль выбрасывает около 1 кг свинца. В городском воздухе свинца в 20 раз больше, чем в сельской местности.

Наиболее чистая почва (в городском бору) содержит не более 0,5 млн колониеобразующих клеток на 1 г. При наличии различного рода загрязнений количество микрофлоры резко возрастает. О санитарном неблагополучии почвы свидетельствует также присутствие бактерий группы кишечной палочки. Наибольшее количество этих бактерий обнаруживается в местах скопления бытовых отходов, вокруг мини-рынков, вокруг территории городских очистных сооружений и городской свалки.

Следует отметить, что по мере загрязнения почвы существенно снижается относительное количество спорообразующих микроорганизмов. Наибольший процент спорообразующих бактерий обнаруживался в почве городского бора и наименьший — в почве городской свалки. Наличие достаточно высокого относительного количества неспорообразующих микроорганизмов в почве различных участков города также свидетельствует о ее хронической загрязненности.

2.2.3 Загрязнение воды

Вода представляет собой основу существования всего живого на Земле. Невозможно представить себе протекание любого биологического процесса при отсутствии воды, она необходима для всех форм жизни на Земле. Вода обеспечивает существование природных сообществ и человеческой цивилизации. Возникновение центров человеческой цивилизации, начиная от стоянки древнего человека и кончая современными индустриально развитыми городами, территориально связано с источниками водоснабжения. По мере научно-технического прогресса и развития городов возрастает годовая потребность человечества в воде. Если в 1971 году она составляла 4000 км³, то к 2000 году она возросла до 8000 км³, а к 2025 году может наступить равновесие между потребностью воды и природными возможностями (Brecht, 1975).

Вода является важнейшей составной частью живого организма. Например, организм человека на 64% состоит из воды. Меньше всего воды в костях (от 22 до 34%). В жировой ткани различных внутренних органов и в мышцах содержание воды достигает 70 — 80%, в нервных волокнах — 82 — 94%; в крови — до 90%, а в слюне — 99,5%. У взрослого человека в нормальных условиях температуры и влажности воздуха баланс воды составляет в среднем 2,2 — 2,8 л в сутки.

Состав питьевой воды оказывает значительное влияние на здоровье людей. Вода может быть источником распространения инфекционных заболеваний, а нарушение солевого состава может стать причиной серьезных нарушений в организме человека, поэтому качество воды должно удовлетворять определенным химическим, бактериологическим и органолептическим требованиям (органолептические показатели включают запах, привкус, мутность и цветность).

Для производственного и бытового потребления Калуга снабжается водой из поверхностных и подземных природных источников. Основная часть воды поступает к потребителям — населению и предприятиям — по городской водопроводной сети, обслуживаемой ГП «Калугаоблводоканал». Протяженность находящейся в ведении предприятия водопроводной сети — почти 350 км (табл. 3.1). Кроме этого, большинство крупных калужских предприятий эксплуатируют артезианские скважины (получившие название от французской провинции Артуа, где в XV веке их впервые задействовали), забирая воду из подземных горизонтов (всего ок.2800 тыс. м³/мес). Часть населения Калуги пользуется водой из имеющихся на территории города или пригорода родников. К перечисленным в таблице подземным водозаборам следует добавить ведомственные артскважины, находящиеся в ведении различных предприятий и организаций города: АО «Калужский турбинный завод» и АО «Аромасинтез» и др. Таким образом, всего в числе подземных источников в пределах Калуги эксплуатируются 40 водозаборов с общим количеством скважин 135, в т. ч.25 из них резервных и 15 — законсервировано. Из источников подземного водоснабжения 81% относятся к упинскому водоносному горизонту. Разведанными запасами подземных вод на 2000 год город обеспечен на 68%.

Нерациональная и неразумная эксплуатация этих водозаборов, использование чистейшей воды для промышленных целей привели к истощению природных источников. Превышение водоотбора, по сравнению с утвержденными расходами, способствовало быстрому снижению уровня воды, подтягиванию солоноватых вод из других горизонтов, образованию депрессивных воронок.

Как показало региональное гидрохимическое апробирование поверхностных водозаборов в различных городах России, ни один технологический способ очистки при получении питьевой воды не дает 100% гарантии извлечения всех токсичных элементов, особенно их комплексно-органических соединений. В случае попадания в воду токсичных, особенно низкомолекулярных соединений, они по существующей технологии не будут обезврежены и попадут к потребителю.

Очистные сооружения водопроводов, построенные много лет назад и рассчитанные, как и калужские, лишь на осветление и обеззараживание, не способны обеспечить достаточную защиту населения от воздействия через воду таких высокотоксичных ксенобиотиков, как диоксины, бензопирены, пестициды и фенолы.

Поэтому использование р. Оки как источника питьевого водоснабжения требует хорошо организованного экологического мониторинга воды выше и в зоне водозабора, разработки целого комплекса мероприятий на случай обнаружения токсичных веществ, в том числе сложных хлорорганических соединений и фенола. У города должен быть вариант быстрого переключения на другие источники водоснабжения в случае аварийной ситуации на Окском водозаборе.

Артезианские источники водоснабжения отличаются высоким качеством питьевой воды. Они залегают ниже одного, двух или нескольких слоев водоупорных пород, лучше защищены от антропогенного воздействия и не требуют дорогостоящей очистки. Эту воду отличает полная прозрачность, бесцветность, отсутствие взвешенных веществ, низкая температура, отсутствие органических загрязнений и высокая чистота в бактериальном отношении. Однако хозяйственная деятельность неизбежно оказывает влияние на качество подземных вод.

2.3 Микробиологическое загрязнение воздуха

В последние годы все большее значение начинают приобретать факторы антропогенного поступления бактерий и грибов в атмосферный воздух. Источником бактериального загрязнения атмосферного воздуха является пыль с почвенного покрова, а также капельки влаги различного происхождения. Обнаружение микроорганизмов в воздухе связано с их способностью адсорбироваться на поверхностях частиц пыли, сажи и аэрозолей.

Состав микрофлоры воздуха разнообразен. Он зависит от степени загрязнения воздуха минеральными и органическими аэрозолями, от температуры, влажности, скорости ветра и других факторов. Чисто условно микрофлору воздуха можно разделить на постоянную, т. е. часто обнаруживаемую в воздухе, и переменную, находящуюся в воздухе не всегда и менее стойкую к воздействию различных факторов окружающей среды. Постоянная микрофлора воздуха формируется в основном за счет микроорганизмов почвы. К ним относятся различные пигментообразующие кокки, палочки, спорообразующие бациллы, актиномицеты, грибы, дрожжеподобные грибы и др. Пигментообразующие формы микроорганизмов, благодаря содержанию каротиноидов, более устойчивы к воздействию солнечных лучей, что обеспечивает их способность сохраняться в воздухе.

Показано, что снег, еще до попадания на почву, адсорбирует из воздуха разнообразные частицы — песок, землю, водоросли, грибы, дрожжи, а также до сотен тысяч бактерий на 1 мл талого снега. Среди микроорганизмов снега наиболее многочисленны сапрофитные коринебактерии, составляющие важную часть микрофлоры воздуха. Из них наиболее характерными являются представители рода Azotobacter, благодаря запасу жира в клетке и фиксации атмосферного азота. Далее по численности следуют стафилококки и микрококки (Dartevelle-Moureau, Grootaert, Bredael-Rozer, 1982).

По мере удаления от почвы воздух становится более чистым. Так, например, на высоте 500 м в 1 л воздуха содержится всего 2−3 бактерии. Более чистый воздух — в зоне зеленых насаждений, так как поверхностью листьев задерживается пыль, а с ней и микроорганизмы, затем смываемые с листьев дождем. В тайге открытая чашка Петри с питательной средой остается стерильной в течение 8 дней.

Чем выше загрязненность воздуха, тем выше содержание в нем различных микроорганизмов. Показано, что микроорганизмы в воздухе обнаруживаются преимущественно на частицах пыли большого размера (Simecec, Kneiflova, Stochl, 1986). Однако в условиях загрязнения атмосферы воздуха токсичными выбросами количество микроорганизмов, в том числе и играющих важную роль в жизнедеятельности зеленых насаждений в городе, может снижаться. Было установлено, что в чистом районе города на листьях определялось в среднем в два раза больше жизнеспособных бактерий по сравнению с пробами из загрязненных районов города с интенсивным автомобильным движением. В последнем случае нарастание числа бактерий на поверхности листьев было в значительной степени заторможено (Kunze, 1979).

Источником химического и бактериологического загрязнения воздуха являются свалки твердых бытовых отходов. В воздушной среде таких свалок обнаруживаются большие количества патогенных микроорганизмов и высокие концентрации вредных газовых примесей (Минько, Лифшиц, 1992). Полигон твердых бытовых отходов в нашем городе не является исключением.

2.4 Влияние микроклимата города на здоровье горожан

Все виды реакций организма на действие метеорологических факторов, а также связанные с ними заболевания, называются метеотропными. В организме человека существует механизм адаптации, т. е. сохранение устойчивого состояния при изменении условий внешней среды, в том числе и климатических. Этот механизм выработан в процессе эволюционного развития. Без адаптации невозможно было бы поддержание нормальной жизнедеятельности организма, активной перестройки физиологических функций при изменениях в окружающей среде.

Наиболее интенсивным изменениям подвергается городская окружающая среда. В связи с повышенным уровнем антропогенной деятельности температура в городе на 1 — 2 градуса выше. Этот феномен получил название «остров тепла» (Ballester-Olmos, 1991). Скорость ветра в городской среде на 20 — 30% меньше, чем в сельской, однако из-за непродуманной застройки многоэтажными зданиями в городе могут возникать сильные ветровые завихрения. Годовое количество осадков в городе на 30 — 50% выше, чем в сельской местности, относительная влажность ниже на 2% зимой и на 8 — 10% летом. Повышение ночных и среднесуточных температур способствует увеличению количества атмосферных осадков с наветренной стороны города и уменьшению — с подветренной (Погосян, Бачурина, 1977).

Человек в городе наиболее защищен от воздействия неблагоприятных климатических факторов благодаря созданию искусственного микроклимата жилищ, производственных помещений, одежды. Однако, создавая благоприятные искусственные условия проживания, городской житель постепенно снижает способность к адаптации. При резких изменениях метеорологических факторов у него намного чаще, чем у сельского жителя возникают различного рода заболевания. Сельские жители в три раза менее чувствительны к изменениям погоды, чем городские.

Исследования показали, что метеофакторы прежде всего влияют на ослабленных и больных людей, у которых разбалансированы механизмы саморегуляции. Люди здоровые, как правило, не реагируют (или реагируют очень слабо) на изменения метеофакторов (Теленикова, 1977).

Отмечена сезонность обращаемости городского населения за медицинской помощью с подъемом в ноябре — феврале на 3 — 8% и снижением в июне — августе на 4%. Учащение гипертонических кризов отмечено в декабре на 8%, в январе — на 7%, в марте — на 18% выше среднегодового уровня. Снижение гипертонических кризов наблюдается в августе на 14 — 15%, сентябре — на 10 — 11%, октябре — на12−13% (Чаклин, 1986).

Частота экстренной медицинской помощи при гипертонической болезни, ишемической болезни сердца, сердечно-сосудистой дистонии, бронхиальной астме также тесно связана с изменением метеофакторов. Установлено четыре пика роста обращаемости по поводу этих заболеваний в феврале, апреле, августе и октябре. Имеется прямая зависимость между частотой обращений к врачу и абсолютной влажностью воздуха, среднесуточной температурой атмосферы и интенсивностью облачности. Выявлена достоверная связь показателей кардиореспираторной системы детского организма и неблагоприятных метеорологических условий, в том числе направления и скорости ветра, суточного перепада атмосферного давления, разности суточных температур и относительной влажности воздуха (Почуева, Барков, 1991).

2.5 Озеленение города

Наличие в городах зеленых насаждений является одним из наиболее благоприятных экологических факторов.

Зеленые насаждения в условиях города выполняют эстетические и оздоровительные функции. Они создают воздушные коридоры из пригородных лесов и водоемов, улучшают микроклимат города, снижают запыленность и загазованность воздуха, уменьшают уровень шума. Создание воздушных течений, идущих от пригородных лесов и водоемов, поглощение углекислого газа и выделение кислорода, понижение температуры окружающего воздуха в жаркую погоду за счет испарения влаги, снижение уровня городского шума, запыленности и загрязненности воздуха, защита от ветров, выделение фитонцидов и, наконец, исключительно благотворное влияние на нервную систему благодаря богатству красок, приятному аромату, шелесту листвы и т. д. — далеко не полный перечень основных качеств зеленых насаждений.

Растительность развивается благодаря процессу фотосинтеза, при котором поглощается солнечная энергия, а из диоксида углерода и воды возникают углеводы при одновременном выделении кислорода. Математические расчеты показывают, что 1 кг растительности поглощает 1,6 кг диоксида углерода и выделяет 1,2 кг кислорода.1 га леса поглощает в год 15 — 30 т диоксида углерода и выделяет 11 — 23 т кислорода. Установлено, что если эффективность в процессе газообмена ели обыкновенной принять за 100%, то эффективность лиственницы составляет 118%, сосны обыкновенной — 164%, липы крупнолистной — 254%, дуба черешчатого — 450%, а тополя берлинского — 691% (Лунц, 1966). Кроме того, зеленая зона и памятники природы города являются комплексным фактором регулирования стресса, что очень важно в условиях современного города. Даже непродолжительное пребывание в условиях естественной природы снижает головную боль и артериальное давление.

Анализ состояния соснового насаждения свидетельствует о том, что в непосредственной близости от автострады встречается наибольшее количество поврежденных, усыхающих и усохших деревьев. Сосновые леса, расположенные в непосредственной близости от автострады, постепенно утрачивают способность к самовозобновлению. Наибольшее воздействие загрязнителей испытывает древесная растительность городов вследствие обилия поступления токсикантов. Существенное воздействие на загрязнение ОС города вносит автотранспорт. Древесные породы служат промфильтрами города.

Самый зеленый город Европы — Вена. Леса и зеленые насаждения занимают в ней почти половину из общей площади — около 415 тыс. кв.км. (Wiedinger, 1993). Естественных природных угодий явно недостаточно для обеспечения города кислородом, регулировки микроклимата, задержки пыли. Для нормального обеспечения города кислородом необходимо увеличение площади зеленых насаждений втрое. Под влиянием загрязнения воздуха, воды и почв происходит деградация зеленых насаждений города. Доля деградирующих зеленых насаждений достигает 43%.

Зеленые насаждения обогащают воздух кислородом, способствуют рассеиванию вредных веществ и поглощают их. При озеленении территории промышленных предприятий и их санитарно-защитных зон, обочин дорог следует выбирать наиболее стойкие растения, например: акацию белую, айлант высокий, клен ясенелистный. Зеленые насаждения по-разному реагируют на различные загрязнения воздуха, причем степень и характер санирующего воздействия зависят в значительной степени от типа посадок.

По характеру защитного действия посадки разделяют на изолирующие и фильтрующие. Изолирующими называются посадки плотной структуры (полосы или небольшие массивы), которые создают на пути загрязненного воздушного потока механическую преграду, заставляющую поток обтекать массив. При нормальных метеоусловиях они снижают газои парообразные примеси (сернистый ангидрид, окись углерода, фенол) на 25 — 35% путем рассеивания и отклонения загрязненного воздушного потока, а также поглощающего действия зеленых насаждений.

Фильтрующими называются посадки, продуваемые и разреженные, выполняющие роль механического и биологического фильтра при прохождении загрязненного воздуха сквозь массив. Эти посадки являются основными для санитарно-защитных зон, они занимают около 90% всей озелененной площади, под которую отводится 60 — 75% общей площади санитарно-защитной зоны. Кроме того, зелень благоприятно действует на эмоциональное состояние человека. Однако в городах, в том числе и в Калуге, зеленые насаждения распределены неравномерно и точной их инвентаризации полностью не производилось. Особую группу «зеленых» объектов составляют памятники природы, которые тоже входят в экологический каркас города.

3. Исследовательская часть

Выполняя свою работу, я проводил анкетирование среди учащихся девятых классов на тему «Влияние городской среды обитания на здоровье жителей». В анкету были включены такие вопросы: